الكشف المبكر العشوائي

📅 آخر تحديث: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

الكشف المبكر العشوائي ( RED )، والمعروف أيضًا باسم التخلص المبكر العشوائي أو الإسقاط المبكر العشوائي ، هو نظام جدولة طابور مناسب لتجنب الازدحام . [ 1 ]

في خوارزمية إسقاط الذيل التقليدية ، يقوم جهاز التوجيه أو أي مكون آخر في الشبكة بتخزين أكبر عدد ممكن من الحزم مؤقتًا، ثم يتجاهل الحزم التي لا يستطيع تخزينها. إذا كانت المخازن المؤقتة ممتلئة باستمرار، فإن الشبكة تعاني من الازدحام . تعمل خوارزمية إسقاط الذيل على توزيع مساحة التخزين المؤقت بشكل غير عادل بين تدفقات البيانات. كما يمكن أن تؤدي هذه الخوارزمية إلى تزامن عالمي لبروتوكول TCP ، حيث تتوقف جميع اتصالات TCP مؤقتًا في وقت واحد، ثم تتقدم للأمام في وقت واحد. تصبح الشبكات غير مستغلة بشكل كافٍ، ثم تغمرها البيانات - بالتناوب - على شكل موجات.

يعالج بروتوكول RED هذه المشكلات عن طريق إسقاط الحزم بشكل استباقي قبل امتلاء المخزن المؤقت بالكامل. ويستخدم نماذج تنبؤية لتحديد الحزم التي يجب إسقاطها. وقد تم ابتكاره في أوائل التسعينيات من القرن الماضي على يد سالي فلويد وفان جاكوبسون . [ 2 ]

عملية

يراقب بروتوكول RED متوسط ​​حجم قائمة الانتظار، ويتجاهل (أو يُعلّم عند استخدامه مع بروتوكول ECN ) الحزم بناءً على الاحتمالات الإحصائية . إذا كانت الذاكرة المؤقتة شبه فارغة، تُقبل جميع الحزم الواردة. ومع ازدياد حجم قائمة الانتظار، يزداد احتمال تجاهل الحزمة الواردة. وعندما تمتلئ الذاكرة المؤقتة، يصل الاحتمال إلى 1، فتُتجاهل جميع الحزم الواردة.

يُعدّ بروتوكول RED أكثر عدلاً من بروتوكول إسقاط الحزم، إذ لا يُظهر تحيزاً ضد حركة البيانات المتقطعة التي تستخدم جزءاً صغيراً من عرض النطاق الترددي. فكلما زاد حجم البيانات التي يرسلها جهاز ما، زادت احتمالية إسقاط حزمه، لأن احتمالية إسقاط حزمة جهاز ما تتناسب طردياً مع كمية البيانات الموجودة في قائمة الانتظار. ويساعد الكشف المبكر على تجنب مزامنة TCP الشاملة.

مشاكل في برنامج RED الكلاسيكي

بحسب فان جاكوبسون، "لا يوجد خطأ واحد، بل خطأان في برنامج RED الكلاسيكي". [ 3 ] طُوّرت تحسينات على الخوارزمية، وأُعدّت مسودة بحث [ 4 ] ، لكن البحث لم يُنشر قط، ولم تُعمّم التحسينات أو تُطبّق على نطاق واسع. بُذلت بعض الجهود لمحاولة إتمام البحث وإصلاح الأخطاء. [ 3 ]

لا يدعم نظام الكشف المبكر عن الثغرات (RED) التمييز بين مستويات جودة الخدمة (QoS). بينما يوفر نظام الكشف المبكر عن الثغرات الموزون (WRED) ونظام الكشف المبكر عن الثغرات مع مراعاة جودة الخدمة (RIO) [ 5 ] الكشف المبكر مع مراعاة جودة الخدمة.

متغيرات أخرى

WRED

في نظام RED الموزون، يمكنك الحصول على احتمالات مختلفة لأولويات مختلفة ( أولوية IP ، DSCP ) و/أو قوائم الانتظار. [ 6 ]

أحمر

تعتمد خوارزمية الكشف المبكر التكيفي أو الكشف المبكر النشط (ARED) [ 7 ] على متوسط ​​طول قائمة الانتظار لتحديد مدى فعالية الكشف المبكر. فإذا تذبذب متوسط ​​طول قائمة الانتظار حول الحد الأدنى ، يكون الكشف المبكر مفرطًا في الفعالية. أما إذا تذبذب حول الحد الأقصى ، فيكون الكشف المبكر متحفظًا للغاية. وتُغير الخوارزمية احتمالية الكشف المبكر وفقًا لمدى فعالية الكشف المبكر في تجاهل حركة البيانات.

انظر سريكانت [ 8 ] للحصول على شرح مفصل لهذه التقنيات وتحليلها.

أحمر

تم اقتراح خوارزمية الكشف المبكر العشوائي القوي (RRED) لتحسين إنتاجية بروتوكول TCP في مواجهة هجمات حجب الخدمة (DoS)، وخاصةً هجمات حجب الخدمة منخفضة المعدل (LDoS). وقد أكدت التجارب أن الخوارزميات الحالية المشابهة لخوارزمية الكشف المبكر العشوائي (RED) معرضة بشكل ملحوظ لهجمات حجب الخدمة منخفضة المعدل (LDoS) بسبب تذبذب حجم قائمة انتظار TCP الناتج عن هذه الهجمات. [ 9 ] ويمكن لخوارزمية RRED تحسين أداء بروتوكول TCP بشكل كبير في مواجهة هجمات حجب الخدمة منخفضة المعدل. [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فلويد، سالي؛ جاكوبسون، فان (أغسطس 1993). "بوابات الكشف المبكر العشوائي (RED) لتجنب الازدحام" . معاملات IEEE/ACM في الشبكات . 1 (4): 397-413 . CiteSeerX 10.1.1.147.3833 . doi : 10.1109/90.251892 . S2CID 221977646. تاريخ الاسترجاع: 16 مارس 2008 .  
  2. ↑ هافنر، كاتي (4 سبتمبر 2019). "سالي فلويد، التي ساهمت في سلاسة سير الأمور على الإنترنت، تُوفيت عن عمر يناهز 69 عامًا" . صحيفة نيويورك تايمز .
  3. 1 2 جيتيس، جيم (17-12-2010). "الأحمر في ضوء مختلف" . خواطر جيتيس . تم الاسترجاع في 27-12-2010 .
  4. ↑ جاكوبسون، فان؛ نيكولز، كاثي؛ بودوري، كيدار (30-09-1999). "الأحمر في ضوء مختلف". CiteSeerX 10.1.1.22.9406 . {{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  5. ↑ كلارك، ديفيد د.؛ فروكلافسكي، جون (يوليو 1997). "نهج لتخصيص الخدمات في الإنترنت" . متتبع بيانات IETF . IETF. ص 12. تاريخ الاسترجاع: 27 مايو 2011 . 
  6. ↑ تشاو، هـ. جوناثان (2002). "المقدمة والفهرس". مراقبة جودة الخدمة في الشبكات عالية السرعة . نيويورك: جون وايلي وأولاده. الصفحات من 1 إلى 16. doi : 10.1002/0471224391.fmatter_indsub . ISBN  978-0-471-00397-7.
  7. ↑ فلويد، سالي؛ غومادي، راماكريشنا؛ شينكر، سكوت (1 أغسطس 2001). "خوارزمية RED التكيفية: خوارزمية لزيادة متانة إدارة قائمة الانتظار النشطة في RED" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مارس 2008 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  8. ^ سريكانت ، رايادورغام (2004). رياضيات التحكم في ازدحام الإنترنت . بوسطن، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية: بيركهاوزر. رقم ISBN 978-0-8176-3227-4.
  9. 1 2 تشانغ، تشانغوانغ؛ يين، جيان بينغ؛ تساي، تشي بينغ؛ تشن، ويفنغ (1 مايو 2010). "RRED: خوارزمية RED قوية لمواجهة هجمات حجب الخدمة منخفضة المعدل". رسائل اتصالات IEEE . 14 (5): 489-491 . doi : 10.1109/LCOMM.2010.05.091407 . S2CID 1121461 .