بروتوكول TCP السريع

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

بروتوكول FAST TCP (يُكتب أيضًا FastTCP ) هو خوارزمية لتجنب ازدحام بروتوكول TCP، مصممة خصيصًا للوصلات بعيدة المدى ذات زمن الاستجابة العالي، طُوّرت في مختبر Netlab التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وتُسوّقها حاليًا شركة FastSoft. استحوذت شركة Akamai Technologies على FastSoft في عام 2012. [ 1 ]

يتوافق بروتوكول FastTCP مع خوارزميات TCP الحالية، ولا يتطلب سوى تعديل الكمبيوتر الذي يرسل البيانات .

اسم

اسم FAST هو اختصار متكرر لـ FAST AQM S scaleable TCP ، حيث يرمز AQM إلى إدارة قائمة الانتظار النشطة ، ويرمز TCP إلى بروتوكول التحكم في الإرسال .

مبادئ التشغيل

تتمثل وظيفة التحكم في الازدحام في تنظيم معدل نقل البيانات، أي "الازدحام"، وفقًا لسعة الشبكة ومعدل نقل البيانات من قبل المستخدمين الآخرين. ومثل بروتوكول TCP Vegas ، يستخدم بروتوكول FAST TCP [ 2 ] [ 3 ] تأخير الانتظار في الطابور بدلاً من احتمالية الفقد كإشارة للازدحام.

تعتمد معظم خوارزميات التحكم في الازدحام الحالية على اكتشاف الازدحام وإبطاء سرعة الإرسال عند رصد فقدان الحزم، مما يجعل متوسط ​​معدل الإرسال مرتبطًا باحتمالية الفقد. لكن لهذا الأمر عيبان: أولًا، يتطلب الحفاظ على معدلات نقل بيانات عالية احتمالات فقد منخفضة؛ ففي حالة بروتوكول TCP Reno، تكون احتمالات الفقد منخفضة جدًا، ولكن حتى خوارزميات تجنب الازدحام الحديثة مثل H-TCP و BIC TCP و HSTCP تتطلب معدلات فقد أقل من تلك التي توفرها معظم الشبكات اللاسلكية واسعة النطاق . ثانيًا، لا يوفر فقدان الحزم سوى معلومة واحدة عن مستوى الازدحام، بينما يُعد التأخير كمية مستمرة، ومن حيث المبدأ، يوفر معلومات أكثر دقة عن الشبكة.

يسعى بروتوكول FAST TCP إلى الحفاظ على عدد ثابت من الحزم في قوائم الانتظار عبر الشبكة. يُقدّر عدد الحزم في قوائم الانتظار بقياس الفرق بين زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا (RTT) المُلاحظ وزمن الرحلة ذهابًا وإيابًا الأساسي ، المُعرّف بأنه زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا في حالة عدم وجود حزم في قوائم الانتظار. يُقدّر زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا الأساسي بأنه أقل زمن رحلة ذهابًا وإيابًا مُلاحظ للاتصال. إذا كان عدد الحزم في قوائم الانتظار قليلًا جدًا، يزداد معدل الإرسال، بينما إذا كان عددها كبيرًا جدًا، ينخفض ​​المعدل. من هذا المنطلق، يُعدّ بروتوكول FAST TCP امتدادًا مباشرًا لبروتوكول TCP Vegas.

يكمن الفرق بين بروتوكول TCP Vegas وبروتوكول FAST TCP في طريقة تعديل معدل نقل البيانات عندما يكون عدد الحزم المخزنة صغيرًا جدًا أو كبيرًا جدًا. يُجري بروتوكول TCP Vegas تعديلات ثابتة على معدل نقل البيانات، بغض النظر عن مدى بُعد المعدل الحالي عن المعدل المستهدف. أما بروتوكول FAST TCP، فيُجري تعديلات أكبر عندما يكون النظام بعيدًا عن حالة التوازن، وتعديلات أصغر عند الاقتراب من حالة التوازن. وهذا يُحسّن سرعة التقارب والاستقرار.

نقاط القوة والضعف

من حيث المبدأ، تستطيع الخوارزميات القائمة على التأخير الحفاظ على حجم نافذة ثابت، متجنبةً بذلك التذبذبات المتأصلة في الخوارزميات القائمة على الفقد. مع ذلك، فهي تكتشف الازدحام أبكر من الخوارزميات القائمة على الفقد، لأن التأخير يرتبط بمخازن مؤقتة ممتلئة جزئيًا ، بينما ينتج الفقد عن مخازن مؤقتة ممتلئة تمامًا. قد يُعدّ هذا ميزة أو عيبًا. فإذا كان البروتوكول الوحيد المستخدم في الشبكة قائمًا على التأخير، يُمكن تجنب عدم كفاءة الفقد؛ أما إذا كانت الشبكة تشترك في بروتوكولات قائمة على الفقد وأخرى قائمة على التأخير، [ 4 ] فإن الخوارزميات القائمة على التأخير تميل إلى أن تكون أقل فعالية. يُمكن التغلب على ذلك باختيار مناسب للمعاملات، مما يؤدي إلى تفاعلات معقدة درسها تانغ وآخرون.

كما أن قياسات التأخير عرضة للتذبذب نتيجة لجدولة نظام التشغيل أو التنازع على ناقل البيانات .

ليس من الواضح ما إذا كانت نقاط القوة أو نقاط الضعف هي التي ستسود، ويعتمد ذلك إلى حد كبير على السيناريو المحدد.

يُستخدم تأخير الانتشار في خوارزمية التحكم في نافذة FAST. في شبكة نظيفة، قد يُخطئ تدفقات FAST الجديدة التي تنضم لاحقًا في اعتبار تأخير الانتظار الذي تُحافظ عليه هذه التدفقات جزءًا من تأخير الانتشار ، كما هو موضح في محاكاة ns-2 في المرجع [ 5 ] . يُعادل تأثير خطأ التقدير هذا تعديل دوال المنفعة الأساسية لتفضيل التدفقات الجديدة على التدفقات الموجودة. وقد اقتُرحت طريقة للتخلص من هذا الخطأ في المرجع [ 5 ] .

بروتوكول TCP السريع المعمم

أثبت بروتوكول FAST TCP فعاليته من حيث استقرار النظام، ومعدل نقل البيانات، والعدالة. مع ذلك، يتطلب هذا البروتوكول تخزينًا مؤقتًا يزداد خطيًا مع عدد التدفقات التي تعاني من اختناق في وصلة معينة. تقترح الورقة البحثية [ 6 ] خوارزمية TCP جديدة تُوسّع نطاق FAST TCP لتحقيق عدالة تناسبية ( α , n ) في الحالة المستقرة، مما ينتج عنه متطلبات تخزين مؤقت تنمو فقط كقوة n لعدد التدفقات. يُطلق الباحثون على الخوارزمية الجديدة اسم FAST TCP المعمم. وقد أثبتوا استقرارها في حالة وجود وصلة واحدة ذات اختناق مع مصادر متجانسة في غياب تأخير التغذية الراجعة. تُؤكد نتائج المحاكاة أن المخطط الجديد مستقر في وجود تأخير التغذية الراجعة، وأن متطلبات التخزين المؤقت فيه يُمكن تحسينها بشكل ملحوظ مقارنةً ببروتوكول FAST TCP القياسي.

الملكية الفكرية

على عكس معظم خوارزميات تجنب ازدحام بروتوكول TCP، فإن بروتوكول FAST TCP محميٌّ بعدة براءات اختراع. [ 7 ] [ 8 ] وبدلاً من السعي إلى توحيد معاييره من قِبل فريق عمل هندسة الإنترنت (IETF) ، يسعى مخترعو FAST، ولا سيما ستيفن إتش. لو وتشنغ جين، إلى تسويقه تجاريًا من خلال شركة FastSoft. تبيع FastSoft حاليًا جهازًا واحدًا يُثبَّت في رف، ويمكن نشره على جانب المُرسِل دون الحاجة إلى أي تعديلات برمجية أو مادية أخرى على أيٍّ من الطرفين.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ يونغ، جيف (13 سبتمبر 2012). "أكامي تستحوذ على فاست سوفت" . بي آر نيوزواير . تم الاطلاع عليه في 13 سبتمبر 2012 .
  2. ↑ نيك، بارون؛ جين، تشينغ؛ لو، ستيفن هـ.؛ وهيغد، سانجاي (2006). "بروتوكول TCP السريع: الدافع، والبنية، والخوارزميات، والأداء" (ملف PDF) . مجلة IEEE/ACM للمعاملات في الشبكات . 14 (6): 1246-1259 . doi : 10.1109/TNET.2006.886335 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 6 سبتمبر 2006.
  3. ↑ جين، تشنغ؛ وي، د.؛ لو، ش.هـ.؛ بن، ج.؛ تشوي، هـ.د.؛ دويل، ج.س.؛ نيومان، هـ.؛ رافوت، س.؛ سينغ، س.؛ باغانيني، ف.؛ بورماستر، ج.؛ كوتريل، ل.؛ مارتن، أ.؛ وو-تشون فينغ (2005). "بروتوكول TCP السريع: من النظرية إلى التجارب" (ملف PDF) . شبكة IEEE . 19 (1): 4-11 . doi : 10.1109/MNET.2005.1383434 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 12 مايو 2006.
  4. ^ تانغ، آو؛ وانغ، جيانتاو؛ لو، ستيفن إتش وتشيانج، مونج (مارس 2005). “توازن الشبكة لبروتوكولات التحكم في الازدحام غير المتجانسة” (PDF) . معلومات IEEE . ميامي، فلوريدا.
  5. 1 2 L. Tan, C. Yuan, and M. Zukerman, “FAST TCP: fairness and queuing issues,” IEEE Commun. Lett., vol. 9, no. 8, pp. 762–764, Aug. 2005.
  6. ↑ يوان، كاو؛ تان، ليانشنغ؛ أندرو، لاكلان إل إتش؛ تشانغ، وي؛ زوكرمان، موشيه (2008). "مخطط TCP سريع مُعمّم". اتصالات الحاسوب . 31 (14): 3242-3249 . doi : 10.1016/j.comcom.2008.05.028 . hdl : 1959.3/44051 .
  7. ↑ جين، تشنغ؛ لو، ستيفن هـ.؛ وي، شياوليانغ (27 يناير 2005). "طريقة وجهاز للتحكم في ازدحام الشبكة" . مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة . تم الاطلاع عليه في 5 نوفمبر 2006 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  8. ↑ جين، تشنغ؛ لو، ستيفن هـ.؛ وي، ديفيد إكس.؛ ويدروفسكي، بارتيك؛ تانغ، آو؛ تشوي، هيوجيونغ (9 مارس 2006). "طريقة وجهاز للتحكم في ازدحام الشبكة باستخدام التحكم في قائمة الانتظار وقياسات التأخير أحادي الاتجاه" . مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة . تم الاطلاع عليه في 5 نوفمبر 2006 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  • تمت أرشفة FAST في 28 أكتوبر 2020، على الصفحة الرئيسية لآلة Wayback .
  • تحدي النطاق الترددي للحوسبة الفائقة لعام 2005
  • الصفحة الرئيسية لـ FastSoft