الخلاصة

  • فصل ابتكار Sandy Fraser في الدارات الافتراضية بين الإذن بالاستخدام والاستخدام نفسه: تُطلب المكالمة وتُقبل وتُثبت خرائطها وصلةً بعد وصلة قبل أن تعتمد عليها بيانات المستخدم.
  • أتاح ذلك ملصقات محلية قصيرة وربط أجهزة متباينة، لكنه جعل المكالمات المعلقة والخرائط القديمة وموارد كل دارة وإثبات الإنهاء جزءاً من صحة الشبكة.

القبول فعل يغيّر الشبكة

تصف براءة الاختراع الأميركية 3,749,845 قناةً محجوزة للتحكم. يرسل الجهاز المتصل منها رسالة تحدد الطرف المطلوب. يستطيع ذلك الطرف القبول أو الرفض. وإذا قبل، تعود رسالة تحمل المعلومات التي تحتاجها وحدات التبديل لتخصيص قناة افتراضية عبر كل وصلة. عند وصول القبول إلى المتصل، يمكن أن يبدأ إرسال البيانات.

معنى ذلك أن رقم القناة ليس عنواناً قائماً بذاته. إنه مرجع إلى قرارات حفظتها عدة أجهزة: وافق الطرف البعيد، وربط كل مبدّل الرقم المحلي بالخطوة التالية، وأصبح للمسار عمر معروف. تستطيع البايتات اللاحقة أن تحمل تعريفاً مقتضباً لأن العمل الأطول أُنجز قبلها.

لم تكن هذه دارة هاتفية تحجز خطاً مادياً أثناء الصمت. فرّق تصميم Fraser بين التخصيص الافتراضي والتفعيل الفعلي. تحفظ الشبكة خصائص المسار المطلوب، ثم تستخدم موارد النقل عندما تصل دفعة من البيانات. تبقى معرفة المكالمة قائمة بين الدفعات من غير أن تُهدر السعة كما لو كانت وصلة مكرسة دائماً.

وللنهاية رسالة أيضاً. يحق لأي من الطرفين إرسال end-of-call، فتُلغى القناة وصلةً بعد وصلة. وتشير البراءة إلى احتمال فقد بيانات لا تزال في الطريق. لذلك لا يمثل الإنهاء تنظيفاً هامشياً؛ إنه القرار الذي يسمح للشبكة بنسيان التعهد ويمنع الملصق القديم من مواصلة العمل.

من Spider إلى شبكة يستخدمها الناس يومياً

ينسب Fraser في سيرته الذاتية اختراع تبديل الدارات الافتراضية إلى عام 1969 والتحكم في التدفق بالنافذة إلى 1970، ويذكر أن شبكة Spider البحثية برهنت الفكرتين. ويسجل التسلسل التاريخي لـBell Labs أنه بدأ بناء Spider عام 1970. ثم صمم Datakit عام 1975 بوصفها شبكة معيارية ذات تبديل عتادي للدارات الافتراضية.

وبحلول 1990، وفقاً للسيرة، كانت Datakit VCS تخدم Bell Laboratories كلها وتُستخدم على نطاق واسع لدى AT&T وشركات Bell التشغيلية وعملاء دوليين. حول ذلك الانتشار مخطط المكالمة إلى التزام تشغيلي مستمر. فلا بد أن تتفق الأسماء والمسارات وجداول الترجمة وحدود الموارد وشروط الإزالة عبر أجهزة متعددة.

كانت قابلية وصل أجهزة مختلفة جزءاً من المسألة. تختلف السرعات والذاكرة والبروتوكولات، ولذلك أدت واجهات قابلة للبرمجة دور الوسيط بين خصائص الإرسال والاستقبال. أمكن لرقم محلي قصير أن يمثل وجهة كاملة لأن المبدّل احتفظ بالعلاقة التي تمنحه معناها.

هذه هي المقايضة في أي شبكة تعتمد الملصقات. تكرار عنوان شامل في كل وحدة يبقي دليل الوجهة مع البيانات. أما تثبيت الخريطة مرةً واحدة فيخفف عمل النقل اللاحق، لكنه ينقل الدليل إلى نظام التحكم وإلى الجهة القادرة على تعديل جدوله. لا تختفي الكلفة؛ بل يتغير أمينها.

مترجم يقف بين الجهاز والمبدّل

عرض Roy Campbell وSean Dorward وArun Iyengar وCharles Kalmanek وGary Murakami وRavi Sethi وCe Kuen Shieh وSee-Mong Tan عام 1992 بنية برمجية تطورت عبر مشروعات عدة في Bell Labs. كانت لكل خط منطقي عملية خفيفة تترجم طلب الجهاز الخاص إلى بروتوكول داخلي موحد، فيما يمكن أن تشترك خطوط كثيرة في وصلة مادية واحدة.

لم تَفترض البنية أن الأجهزة متماثلة. لقد خصصت مكاناً واضحاً لتفسير اختلافها. يحتفظ كل جهاز بلهجته، وتتلقى بقية منظومة التحكم طلباً معيارياً. وعند العطل يمكن الفصل بين ثلاثة أسئلة: هل عبّر الطرف عن طلب صحيح؟ هل ترجمه line process كما ينبغي؟ وهل نُفذت النتيجة في جدول التبديل؟

وتُظهر ورقة الشبكات الخاصة بـPlan 9 الحد نفسه من جهة التطبيقات. قدم النظام Datakit وبروتوكولات Internet عبر أجهزة بروتوكول متشابهة، واستطاع خادم اتصال اختيار شبكة وبروتوكول يشترك فيهما المصدر والوجهة. يطلب البرنامج الاتصال أو الاستماع من غير أن يحمل داخله كل أشكال العنونة.

لم تختفِ التعقيدات؛ انتقلت إلى عمليات الترجمة وخادم الاتصال والجداول. غير أن التعقيد الذي يملك اسماً وموقعاً يمكن مراجعته. التجريد الجيد لا يلغي المسؤولية، بل يمنحها باباً معروفاً.

تعهد IP مختلف

يعرّف RFC 791 بروتوكول IP بأنه خدمة مخططات بيانات بلا اتصال ولا ضمان. لا تقدم الطبقة نفسها موثوقيةً طرفية أو ترتيباً أو تحكماً في التدفق. يستطيع كل مخطط محاولة العبور من غير أن تثبت العقد الوسيطة كلها حالة مكالمة واحدة قبل وصوله.

لا تجعل المقارنة من Datakit وIP خصمين يجب أن ينتصر أحدهما. إنهما يوزعان المسؤولية في موضعين مختلفين. تقلل الطبقة بلا اتصال اعتماد الشبكة على ذاكرة طويلة لكل مكالمة، وتترك استعادة الاستمرارية للأطراف والطبقات العليا. تدفع الدارة الافتراضية كلفة الإعداد والحالة أولاً كي تستخدم البيانات اللاحقة معاملةً سبق الاتفاق عليها.

وتختلف أدلة الحادث تبعاً لذلك. في مخطط البيانات تُفحص قابلية الوصول وقرار التوجيه وتعافي الطرف. وفي المكالمة يجب أيضاً إثبات اكتمال الإعداد، ونسخة الخريطة لدى كل قفزة، والخدمة التي قُبلت، وما إذا بلغ الإنهاء جميع حائزي الحالة. كلمة «متصل» ادعاء موزع، وليست حالة مصباح واحد.

XUNET يكشف حساب الذاكرة

يتتبع استعراض XUNET 2 الذي كتبه Charles Kalmanek وSrinivasan Keshav وWilliam Marshall وStephen Morgan وRobert Restrick امتداد هذه السلالة إلى شبكة واسعة أسرع. ربط XUNET 1 مجموعات جامعية بمبدلات Datakit، ثم استخدم XUNET 2 مبدلات ATM وموجهات ووصلات واسعة لدراسة إدارة المرور وبنية التبديل والتحكم.

عند إعداد الدارة الافتراضية كان المستخدم يطلب فئة خدمة. واستخدمت المبدلات صفوفاً لكل دارة وجدولةً وحدوداً للمخازن كي تعزل سلوك مستخدم عن غيره. كان إنشاء الاتصال يغير جداول ترجمة الرؤوس وحدود الذاكرة. وهكذا صارت المكالمة وعداً بالموارد، لا مجرد اتجاه.

لكن الذاكرة الثابتة لكل دارة قد تستهلك أكثر مما يحتاجه المرور الفعلي. يقلل التخصيص الديناميكي الهدر، لكنه يتطلب إشارات وتنسيقاً بين حالة الصفوف في العتاد السريع ومعالج التحكم الذي يقرر الحدود. لهذا عامل الفريق تدقيق الجداول وكشف الأعطال والصيانة عن بعد باعتبارها مكونات معمارية.

يظهر الخطر حين تختلف روايتان للملصق نفسه. يظن المتحكم أن المكالمة حية بعد أن فقد العتاد الترجمة؛ ينشئ التكرار حالة جديدة بينما تحتفظ القديمة بالمخزن؛ أو يستعيد التشغيل المسار ولا يستعيد منحة الموارد. قد تتحرك البايتات، لكن لا يعود ممكناً إثبات الإذن الذي تعتمد عليه.

ميراث كامل العمر لا جهازاً واحداً

تضع مقالة Fraser Research التذكارية عمل Fraser ضمن مسار بدأ في Ferranti وCambridge وامتد إلى Bell Labs وAT&T Labs ثم المعهد الذي أسسه. وربطت جوائز ACM وIEEE وNational Academy of Engineering اسمه بالدارات الافتراضية والتحكم في التدفق وبنية شبكات الحزم.

أما الدرس التشغيلي فيظهر في دورة أفعال: الطلب يعلن النية، والقبول يسجل الموافقة، والخريطة تجعل القرار قابلاً للتنفيذ، والتحكم في التدفق يحد الاستخدام، ورسالة النهاية تمنح حق النسيان. لكل فعل أثر يجب أن يبقى قابلاً لإعادة البناء.

لم يثبت Fraser أن على كل شبكة أن تتذكر المكالمات. بل أوضح الشرط الصعب عندما تفعل ذلك: يجب أن تستطيع وصف ما تتذكره، ومن أجازه، ومتى بدأ، وأي دليل أنهى صلاحيته.

المصادر