موضوع مقاله: معماری بین‌شبکه‌ای بازگشتی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # معماری بین‌شبکه‌ای بازگشتی | مقدمه: اصل بنیادین RINA این است که شبکه رایانه‌ای چیزی جز ارتباط بین‌فرآیندی (IPC) نیست و لایه‌بندی باید بر اساس دامنه/مقیاس انجام شود و از یک مجموعه پروتکل تکرارپذیر و یکسان استفاده کند، نه بر اساس عملکرد و پروتکل‌های تخصصی. | ## بخش 1: معماری بین‌شبکه‌ای بازگشتی | RINA معماری، پیاده‌سازی، پلتفرم آزمایشی و در نهایت نمونه اجرایی مدلی است که به طور غیررسمی با نام مدل IPC شناخته می‌شود. اگرچه این معماری به شبکه مربوط است، اما با مفاهیم و نتایجی نیز سر و کار دارد که در هر برنامه توزیع‌شده‌ای، نه فقط شبکه، کاربرد دارد. چون RINA از جهان برنامه‌های توزیع‌شده می‌آید، بیشتر واژگان آن از توسعه نرم‌افزار گرفته شده‌اند تا شبکه؛ که با توجه به اصل بنیادین RINA که کاهش شبکه به IPC است، قابل درک است. واحد پایه در RINA فرایند کاربرد توزیع‌شده یا DAP است که معمولاً با یک فرایند روی میزبان مطابقت دارد. دو یا چند DAP، یک تسهیلگر کاربرد توزیع‌شده یا DAF را تشکیل می‌دهند که در شکل ۱ نمایش داده شده است. این DAPها با استفاده از پروتکل مشترک کاربرد توزیع‌شده یا CDAP ارتباط برقرار می‌کنند و داده‌های ساختاریافته را به شکل شیء رد و بدل می‌کنند. برای تبادل اطلاعات، DAPها به یک تسهیلگر زیرین نیاز دارند که وظیفه آن فراهم‌سازی و مدیریت سرویس‌های IPC روی دامنه‌ای خاص است. یک DIF این امکان را به DAP می‌دهد که جریان‌هایی را به یک یا چند DAP دیگر با ارائه نام DAPهای هدف و پارامترهای QoS مورد نظر (مثل محدودیت‌های اتلاف داده و تأخیر، ترتیب‌دهی، اطمینان‌پذیری و غیره) تخصیص دهد. به عنوان مثال، DAPها ممکن است به DIF خود اعتماد نکنند و بنابراین داده‌های خود را پیش از نوشتن روی جریان، رمزنگاری کنند (مثلاً با ماژول حفاظت SDU). آن‌ها همان ساختار کلی DAP را دارند (شکل ۳)، به‌علاوه وظایف خاص برای ارائه و مدیریت IPC. این وظایف (شکل ۴) در سه دسته کلی قرار می‌گیرند، به ترتیب پیچیدگی افزاینده و تکرارپذیری کاهنده: ۱. یک DAF معادل لایه کاربرد است و یک DIF معادل لایه بلافصل زیرین آن، طبق بیشتر مدل‌های شبکه فعلی؛ و سه دسته وظیفه فوق معادل عمده وظایف نه تنها عملیات شبکه، بلکه مدیریت و حتی احراز هویت شبکه هستند (با مقداری جابه‌جایی مسئولیت که در ادامه خواهد آمد). تمام لایه‌های RINA ساختار و اجزای یکسانی دارند و عملکرد یکسانی ارائه می‌دهند؛ تفاوت‌شان فقط در دامنه، پیکربندی یا سیاست‌هایشان است (مشابه جداسازی سازوکار از سیاست در سیستم‌عامل‌ها). همان‌طور که در شکل ۲ دیده می‌شود، شبکه‌های RINA معمولاً به صورت DIFهایی با دامنه افزاینده سازمان یافته‌اند. شکل ۳ نمونه‌ای از ساختار احتمالی وب با RINA را نشان می‌دهد: بالاترین لایه نزدیک‌ترین لایه به برنامه‌هاست (مانند ایمیل یا وبسایت)؛ لایه‌های پایینی، ترافیک لایه‌های بالاتر را جمع و تقسیم می‌کنند (مثلاً ستون فقرات ISP). در این مدل، سه نوع سامانه وجود دارند: میزبان‌ها (حاوی DAP)، مسیریاب‌های داخلی یک لایه، و مسیریاب‌های مرزی که در مرز لایه‌ها قرار دارند و بسته‌ها را به لایه بالا یا پایین هدایت می‌کنند. لایه‌ها معادل مسئولیت‌های متفاوت نیستند بلکه معادل مقیاس‌های متفاوت‌اند و مدل به طور خاص برای تطبیق از یک اتصال نقطه‌به‌نقطه اترنت تا شبکه جهانی وب طراحی شده است. هدف RINA، استفاده مجدد هرچه بیشتر از نظریه و حذف نیاز به طراحی پروتکل‌های موردی (ad-hoc) و در نتیجه کاهش پیچیدگی ساخت، مدیریت و بهره‌برداری از شبکه است. نام‌گذاری، نشانی‌دهی، مسیرگزینی، جابجایی و چندمسیری همان‌طور که گفته شد، نشانی IP برای پشتیبانی مؤثر از چندمسیری و جابجایی بسیار سطح پایین است و نیازمند جدول‌های مسیریابی بزرگ‌تر از حد ضروری. | ## بخش 2: معماری بین‌شبکه‌ای بازگشتی | بر اساس سالتزر، باید چهار عنصر شناسایی شوند: برنامه‌ها، گره‌ها، نقاط اتصال و مسیرها.J. یک گره می‌تواند به یک جفت نقطه اتصال وصل شود و باید بتواند بین آن‌ها جابجا شود بدون از دست دادن هویت. یک فهرست‌نگار، نام برنامه را به نشانی گره و مسیرها را به توالی نشانی‌ها و نقاط اتصال نگاشت می‌کند. راه‌حل RINA مدل‌سازی مسیرها به صورت توالی گره‌هاست: در هر گام، گره مربوطه مناسب‌ترین نقطه اتصال را برای ارسال بسته به گره بعدی انتخاب می‌کند. بنابراین، مسیرهای RINA در دو گام تعیین می‌شوند: ابتدا مسیر به صورت توالی نشانی گره‌ها محاسبه می‌شود و سپس در هر گام، نقطه اتصال مناسب انتخاب می‌شود. افزون بر این، گام آخر می‌تواند با فرکانس بیشتری انجام شود تا از چندمسیری برای توازن بار استفاده شود. با این ساختار نام‌گذاری، جابجایی و چندمسیری به طور ذاتی پشتیبانی می‌شوند اگر نام‌ها ویژگی‌های زیر را داشته باشند: ۱. اجرای این طرح نام‌گذاری روی RINA با لایه‌های بازگشتی‌اش، منجر به این نتیجه می‌شود که نگاشت نام برنامه‌ها به نشانی گره‌ها مشابه نگاشت نشانی گره‌ها به نقاط اتصال است. ساده‌تر بگوییم: در هر لایه، گره‌های لایه بالا معادل برنامه‌ها و گره‌های لایه پایین معادل نقاط اتصال دیده می‌شوند. طراحی پروتکل پشته پروتکل اینترنت، معمولاً پروتکل‌ها را به صورت جداگانه طراحی می‌کند، بدون توجه به تکرار یا امکان تبدیل برخی جنبه‌ها به سیاست (policy). RINA سعی دارد این مشکل را با به‌کارگیری اصل جداسازی سازوکار و سیاست از سیستم‌عامل‌ها در طراحی پروتکل حل کند. هر DIF از سیاست‌های متفاوتی برای ارائه کلاس‌های متفاوت کیفیت سرویس و سازگاری با ویژگی‌های رسانه فیزیکی (در DIFهای سطح پایین) یا برنامه‌ها (در DIFهای سطح بالا) استفاده می‌کند. پژوهش واتسون نشان داد که شرایط کافی برای انتقال مطمئن، کراندار کردن سه تایمر است. همچنین اشاره می‌شود که همگام‌سازی و تخصیص پورت باید وظایف جداگانه باشند؛ تخصیص پورت جزو مدیریت لایه و همگام‌سازی جزو انتقال داده است. این کار امکان تأمین امنیت نه فقط برنامه‌ها، بلکه ستون‌فقرات و بسترهای سوئیچینگ را نیز فراهم می‌کند. این امر ممکن است برای شبکه‌های کوچک سربار داشته باشد اما برای شبکه‌های بزرگ مقیاس‌پذیرتر است، چون لایه‌ها نیازی به هماهنگی مکانیزم‌های امنیتی خود ندارند: تخمین زده می‌شود که اینترنت فعلی حدود ۵ برابر بیشتر از RINA به نهادهای امنیتی مستقل نیاز دارد. علاوه بر این، سیاست امنیتی می‌تواند مکانیزم احراز هویت تعیین کند؛ بنابراین فایروال‌ها و لیست‌های سیاه منسوخ می‌شوند، زیرا DAP یا IPCPی که نتواند به یک DAF یا DIF ملحق شود، امکان ارسال یا دریافت ندارد. همچنین DIFها نشانی IPCPهای خود را به لایه‌های بالاتر آشکار نمی‌کنند که مانع طیف وسیعی از حملات مرد میانی می‌شود. همین مکانیزم همگام‌سازی، رفتار غیرعادی را با تلاش نفوذگر مرتبط‌تر می‌سازد و بنابراین تشخیص حمله را آسان‌تر می‌کند. | ## بخش 3: معماری بین‌شبکه‌ای بازگشتی | عملکرد: TCP سربار بالایی دارد و دست‌دهی آن، آسیب‌پذیری‌هایی مانند حمله سیل SYN ایجاد می‌کند. چندمسیری: نشانی IP و شماره پورت، برای شناسایی یک برنامه در دو شبکه مختلف، بسیار سطح پایین هستند. DNS این مشکل را حل نمی‌کند، چون هر نام میزبان باید به یک ترکیب IP و پورت نگاشت شود، که آن‌ها را به نام مستعار تبدیل می‌کند نه هویت واقعی. LISP هم مشکل را حل نمی‌کند، چون هنوز از نشانی IP برای مسیریابی استفاده می‌کند و بر تمایز غلطی تکیه دارد که در واقع همه موجودیت‌ها در یک دامنه با شناسه‌شان مکان‌یابی می‌شوند؛ همچنین خودش مشکلات مقیاس‌پذیری ایجاد می‌کند.D. جابجایی: نشانی IP و پورت برای شناسایی یک برنامه در حال حرکت ناکارآمدند و برای دستگاه‌های سیار مشکلاتی پدید می‌آورند. مدیریت: ماهیت سطح پایین نشانی IP باعث اختصاص چندین نشانی یا حتی بازه‌های نشانی به میزبان‌ها می‌شود که فشار بر تخصیص و تسریع اتمام نشانی‌ها را افزایش می‌دهد. در همین حال، لایه‌بندی کارکردی پشته اینترنت فقط دو دامنه ارائه می‌دهد که تقسیم‌بندی مدیریت اینترنت را پیچیده می‌کند و نیازمند مفاهیم مصنوعی چون سامانه‌های مستقل است. امنیت: ماهیت فضای نشانی IP منجر به امنیت ضعیف می‌شود، چون هیچ سیاست واقعی برای افزودن/حذف نشانی‌ها نیست مگر جلوگیری فیزیکی. تجربه نشان داده افزودن امنیت به یک پشته پروتکل دشوار است مگر این‌که از ابتدا در معماری تعبیه شده باشد.D. ۱۹۸۱: نتایج بنیادی واتسون نادیده گرفته شد ریچارد واتسون (۱۹۸۱) نظریه بنیادی انتقال مطمئن را ارائه کرد که طبق آن، مدیریت اتصال فقط به تایمرهایی نیاز دارد که با عاملی کوچک از حداکثر عمر بسته (MPL) کراندار باشند. بر اساس این نظریه، پروتکل Delta-T توسعه یافت که وضعیت اتصال فقط با کراندار کردن سه تایمر مشخص می‌شود و نیاز به دست‌دهی ندارد. یکی از دستاوردهای اولیه، رأی‌گیری برای یک پروتکل انتقال شبکه بین‌المللی بود که ۱۹۷۶ تأیید شد. جالب این‌که همه گزینه‌ها سه لایه با دامنه فزاینده داشتند: پیوند داده (برای انواع رسانه فیزیکی)، شبکه (برای انواع شبکه) و بین‌-شبکه (برای شبکه‌ای از شبکه‌ها) با فضای نشانی مجزا. ۱۹۸۳: اولین فرصت برای اصلاح نشانی‌دهی از دست رفت نیاز به نشانی بالاتر از IP از اواسط دهه ۷۰ میلادی شناخته شده بود. ظهور وب و HTTP به نام برنامه نیاز داشت و URLها شکل گرفتند که هر نمونه برنامه را به یک واسط فیزیکی و یک ارتباط حمل و نقل خاص (حاوی نام DNS و پورت TCP) محدود کردند و مشکلات چندمسیری و جابجایی را به برنامه‌ها منتقل کردند. بدتر اینکه راهکار اعمال‌شده - طرح اجتناب ازدحام اترنت با تغییرات اندک - در TCP قرار گرفت. ۱۹۹۲: دومین فرصت برای اصلاح نشانی‌دهی از دست رفت در ۱۹۹۲ IAB مجموعه‌ای توصیه برای حل مشکل مقیاس‌پذیری اینترنت مبتنی بر IPv4 ارائه کرد: مصرف فضای نشانی و انفجار اطلاعات مسیریابی. یکی از قوانین IPng تغییر ندادن معناشناسی نشانی IP بود، که همچنان به معنای نشانی واسط باقی ماند و مشکل چندمسیری ادامه یافت.R. | ## جمع‌بندی | یک گروه غیررسمی به نام انجمن پوزین به افتخار لویی پوزین چندین فعالیت بین‌المللی را هماهنگ می‌کند.