پروتکلها و تکنیکهای ارتباطی
ارتباطات، ستون فقرات هر سیستم توزیعشده است. نودها برای هماهنگی وظایف، به اشتراک گذاری دادهها و ارائه خدمات به یکدیگر، باید به طور موثر ارتباط برقرار کنند. این فصل به بررسی پروتکلها و تکنیکهای ارتباطی مختلفی میپردازد که در سیستمهای توزیعشده استفاده میشوند.
اهداف یادگیری
- آشنایی با مفاهیم اساسی ارتباطات در سیستمهای توزیعشده
- درک انواع مختلف پروتکلها و تکنیکهای ارتباطی
- توانایی مقایسه و انتخاب پروتکل مناسب برای یک سناریوی خاص
مدلهای ارتباطی
دو مدل اصلی ارتباطی در سیستمهای توزیعشده وجود دارد:
- ارتباطات مبتنی بر پیام (Message-Passing Communication): در این مدل، فرآیندها از طریق ارسال و دریافت پیام با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند. این مدل انعطافپذیری بالایی ارائه میدهد و برای سیستمهای ناهمگن مناسب است.
- ارتباطات مبتنی بر حافظه مشترک (Shared-Memory Communication): در این مدل، فرآیندها از طریق دسترسی به یک فضای آدرس مشترک با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند. این مدل کارایی بالاتری نسبت به مدل مبتنی بر پیام دارد، اما پیادهسازی آن در سیستمهای توزیعشده پیچیدهتر است.
پروتکلهای ارتباطی
پروتکلهای ارتباطی مجموعهای از قوانین و قراردادها هستند که نحوه ارتباط بین نودها را در یک شبکه تعریف میکنند. برخی از پروتکلهای رایج در سیستمهای توزیعشده عبارتند از:
TCP/IP
مجموعهای از پروتکلهای استاندارد برای ارتباطات شبکه است که به طور گسترده در اینترنت و شبکههای محلی استفاده میشود.
UDP
یک پروتکل بدون اتصال است که برای کاربردهایی که به سرعت بالا نیاز دارند، مانند پخش جریانی ویدئو، مناسب است.
RPC (Remote Procedure Call)
به برنامهها اجازه میدهد تا توابع را روی سیستمهای راه دور فراخوانی کنند. این پروتکل انتزاعی از جزئیات ارتباطات شبکه ارائه میدهد.
REST (Representational State Transfer)
یک سبک معماری برای طراحی APIهای وب است که از پروتکل HTTP برای ارتباطات استفاده میکند.
تکنیکهای ارتباطی
علاوه بر پروتکلها، تکنیکهای مختلفی برای بهبود کارایی و قابلیت اطمینان ارتباطات در سیستمهای توزیعشده استفاده میشود:
- بافرینگ (Buffering): دادهها قبل از ارسال یا دریافت در بافرها ذخیره میشوند تا ناهماهنگی سرعت بین فرستنده و گیرنده کاهش یابد.
- خط لوله (Pipelining): چندین درخواست به طور همزمان ارسال میشوند تا از زمان انتظار برای دریافت پاسخ هر درخواست به طور جداگانه جلوگیری شود.
- رمزگذاری (Encryption): دادهها قبل از ارسال رمزگذاری میشوند تا از دسترسی غیرمجاز به آنها در حین انتقال جلوگیری شود.
مثال
یک مثال از کاربرد پروتکلها و تکنیکهای ارتباطی در سیستمهای توزیعشده، سیستمهای تجارت الکترونیک است. در این سیستمها، مشتریان از طریق مرورگر وب خود به سرورهای وب متصل میشوند و سفارشات خود را ثبت میکنند. ارتباطات بین مرورگرها و سرورها از طریق پروتکل HTTP انجام میشود و از تکنیکهای رمزگذاری برای محافظت از اطلاعات حساس مانند اطلاعات کارت اعتباری استفاده میشود.
نکات کاربردی
- در هنگام انتخاب پروتکل ارتباطی، نیازمندیهای سیستم خود را مانند کارایی، قابلیت اطمینان و امنیت در نظر بگیرید.
- از تکنیکهای مناسب برای بهبود کارایی و قابلیت اطمینان ارتباطات استفاده کنید.
- امنیت ارتباطات را با استفاده از تکنیکهای رمزگذاری و احراز هویت تضمین کنید.