تحقیق رایگان درمورد یادگیری از راه دور و کاربران نهایی

دانلود پایان نامه

یک شبکه‌ی محتوا، شبکه‌ای است که آدرس‌دهی و مسیریابی اطلاعات به جای موقعیت فیزیکی و منطقی آنها، بر اساس توصیف محتوا است. شبکه‌های محتوا، معمولا شبکه‌های مجازی ای هستند که بر روی زیرساختار IP اینترنت و یا یک شبکه‌ی جمعی بنیان‌گذاری شده‌اند و از مکانیزم‌هایی برای ایجاد امکان دسترسی به محتوا، در زمانی که پیوند ثابتی بین محتوا و میزبان (یا میزبان‌ها) که این محتوا در آن ها قرار گرفته است، وجود ندارد، استفاده می‌کنند. محتوا معمولا در معرض تخصیص دوباره، تکرار، و حتی حذف از گره‌های مختلف شبکه قرار دارد. در سال‌های اخیر، انواع مختلفی از شبکه‌های محتوا توسعه یافته‌ و در مفاهیم مختلف وسیعی به کار بسته شده‌اند (شکل 2-5 ) که این موارد شامل موارد زیر است: سیستم نام قلمرو، شبکه‌های نظیر به نظیر، شبکه‌های تحویل محتوا، شبکه‌های جمعی، ذخیره‌سازی وب تعاونی، شبکه‌های پشتیبان، محاسبه‌ی توزیع شده، پیام‌دهی لحظه‌ای، بازی‌های چند بازیکنی و موتور‌های جستجو.
توانایی شبکه‌های محتوا برای به حساب آوردن ملزومات کاربردهای مختلف (مانند تکرر و نهفتگی) و نیز برای مقیاس کردن شایسته با تعداد کاربران، یک فاکتور مهم در این رشد است. انگیزش‌های دیگر برای بکار بستن آنها، امکان به اشتراک گذاری منابع (برای مثال در شبکه‌های P2P) و طراحی ساده برای اجتناب از مرکزیت ‌یافتن نقاط نقص تکی یا گلوگاه ها است.
بسته به کاربرد‌های خاص شبکه‌ی محتوا و بویژه پویای محتوا در شبکه، طراحی‌های معماری مختلفی استفاده شده‌اند. ناحیه‌های طراحی یک شبکه‌ی محتوا، عبارتند از:
کشف محتوا: هدف یک شبکه‌ی محتوا، نمایش محتوا به کاربران انتهایی است، یعنی نمایش یک دید کلی از محتواها. به منظور رسیدن به این هدف، شبکه باید قادر به پاسخگویی، به پرس و جوی محتوا، با کاملترین مجموعه‌ی ممکن از گره‌هایی باشد که این مفاهیم در آنها یافت می‌شود. این کار شامل یافتن موقعیت محتواها به موثرترین و کارآمدترین روش می‌باشد.
توزیع محتوا: با شناختن گره‌هایی که محتوای خاصی در آنها یافت می‌شود، یک مشتری شبکه، محتوای این منابع را بازیابی می‌کند. عمل تحویل محتوا، توزیع محتوا نامیده می شود. بسته به نوع محتوا، محدودیت‌های مختلفی باید در نظر گرفته شوند. برخی محتواهای یگانه (مانند چت‌ها یا بازی‌های چند‌بازیکنی) می بایست بطور انحصاری از منبع توزیع یابند، اشتراک گذاری فایل، عموما با استفاده از تمامی منابع تکرار شونده به صورت بهترین تلاش توزیع می‌یابد، جریان سازی ویدئو محدودیت‌های بلادرنگ دارد و غیره. به منظور بهبور کارایی توزیع یا در دسترس بودن محتواها، توزیع محتوا بسیار در هر نوع از شبکه‌های محتوا، مطالعه شده است. توزیع محتواها همچنین در مفهوم شبکه‌های P2P بعنوان مکانیزمهای تشویقی برای به اشتراک گذاری و اجتناب یا کم کردن اثر گره‌های سودجو (نظیر‌هایی که فقط محتوا را مصرف می‌کنند و آنها را به نظیر‌های دیگر توزیع نمی‌کنند) مطالعه شده است.
دینامیک‌های شبکه: اثر شبکه به عنوان پدیده‌ای که توسط آن یک محصول یا سرویس با استفاده شدن بیشتر توسط مشتری‌ها و بنابراین تشویق شدن افزون مشتری‌های دیگر، ارزشمند می‌شود، تعریف شده است. معمولا شبکه‌های محتوا تاثیر بالقوه ی بالایی بر شبکه، به ویژه شبکه‌های P2P دارند و بنابراین بطور عمقی بررسی شده است؛ مثلا با استفاده از نظریه‌ی بازی. اگر دو شبکه، محتوای مشابهی را ارائه کنند، در رقابت هستند.
موارد دیگر: فاکتور‌های طراحی دیگری نیز مشترکا مطالعه می شوند که شامل امنیت، ناشناسی، قابلیت همکاری و غیره می باشند.
در سال‌های اخیر دنیا، انفجاری را در طراحی و توسعه‌ی انواع مختلف شبکه‌های محتوا به خود دیده است که در اکثر مواقع بدون درک روشنی از تعامل بین اجزای شبکه، تنظیمات معماری شبکه و پارامتر‌هایی برای اطمینان از استحکام و مقیاس‌پذیری و بهبود عملکرد، انجام شده‌اند. این امر موجب مطالعات تجربی (بر اساس تعداد زیادی از مشاهدات از یک فعالیت شبکه‌ی داده شده) کم و نیز مدل‌های تحلیلی کمتری که بتواند به منظور فهم بهتر و پیشگویی حتی‌الامکان جنبه‌های مختلف رفتار شبکه پیش بینی شود، شده است[3].
شبکه‌های محتوا برای تحویل ویدئو در اینترنت
در قسمت 2.2 دو معماری اصلی را برای شبکه‌های تحویل ویدئو برپایه‌ی اینترنت را معرفی کردیم: TV اینترنتی و P2PTV. در این قسمت آنها را بطور عمیق‌تری مورد بحث و بررسی قرار می دهیم. بسته به تعداد مشتری های همزمان آنها، TV های اینترنتی با استفاده از مجموعه ای از سرورها یا توسط یک شبکه‌ی تحویل محتوا‌ی مقیاس‌پذیر (CDN) به کار بسته شده‌اند. از طرف دیگر، P2PTV بر اساس سیستم‌های نظیر به نظیر (P2P) تشکیل شده است.
معماری‌های گوناگونی برای سرویس‌های یکسان، با توجه به مقیاس و هزینه‌ کاربری ها مورد نیاز است (توسعه‌ی این سرویس در اینترنت به دلیل هزینه‌های بالای پهنای باند بسیار گران است).
مشکل مقیاس پذیری و هزینه‌ی ارسال ویدئوی زنده در اینترنت
مشکل مقیاس و هزینه از این واقعیت که تنها ارتباطات موجود در اینترنت، ارتباطات یک به یک هستند نتیجه می‌شود، که به ارسال نسخه های متعددی از ویدئو به هر کلاینت اشاره دارد.
پهنای باند، گرانترین منبع در اینترنت است و تحویل ویدئو، سرویسی است که بیشترین تقاضای پهنای باند را دارد. به طور خاص، هزینه‌ی تحویل زنده‌ی ویدئو با تعداد کلاینت‌هایی که همزمان در شبکه وجود دارند متناسب است و امروزه این اولین محدودیت برای در دسترس بودن و تنوع محتوای ویدئو در اینترنت است. با این حال، به دلیل اینکه جریان ویدئوهای پرطرفدار، ازدحام زیادی در اغلب بخش های اینترنت ایجاد می کنند، مقیاس‌بندی تحویل ویدئوی زنده بدون یک برنامه‌‌ریزی دقیق، مشکل است. ازدحام، به تعداد زیاد تلفات بسته ها در هنگام توزیع و در نتیجه تنزل کیفیت تصویر دریافت شده توسط کلاینت‌ها منجر میشود.
با این حال ارتباط نقطه به نقطه یک محدودیت استاندارد پروتکل اینترنت نیست، بلکه یک قانون تجاری مهیا کننده‌ی سرویس اینترنت مرسوم است که بر اساس نبود استاندارد‌های پخته و حفاظت از منافع است. در IP، ارتباط یک به یک، تک پخشی نامیده می‌شود. استاندارد IP، ارتباط یک به همه و یک به تعداد را نیز ممکن می‌سازد. در حالی که در IP همه پخشی، داده به تمامی مقصد‌های ممکن فرستاده می‌شود (فقط یکبار توسط منبع)، در چندپخشی IP، داده به تمامی متقاضیانی که علایقشان به آن داده را در منبع ثبت کرده‌اند، فرستاده می‌شود (فقط یکبار توسط منبع). همه پخشی IP و چندپخشی IP به شبکه‌های اختصاصی محدود شده‌اند (شبکه‌های صنفی یا سازمانی). برنامه‌های کاربردی که چندپخشی IP را استفاده می‌کنند؛ شامل: معماری‌های IPTV (بخش 2.2 را ببینید)، ویدئو کنفرانس، یادگیری از راه دور، ارتباطات صنفی، توزیع نرم‌ افزار، پروتکل‌های مسیریابی، نشان دادن سهام، اخبار و غیره می‌باشند. IP چندپخشی قادر به کمینه کردن پهنای باند مصرف شده در شبکه است. یک متقاضی به منظور دریافت یک محتوای چندپخشی خاص، به یک گروه چندپخشی می پیوندد (توسط پروتکل مدیریت گروه اینترنت IGMP). مسیر‌یاب‌ها درخت‌های توزیع را برای هر گروه چندپخشی می‌سازند (با استفاده از چندپخشی مستقل پروتکل PIM) که محتوای چندپخشی را به تمامی متقاضیانی که در این گروه هستند ارسال و توزیع می‌کند.
شبکه‌های تحویل محتوا (CDN): مقیاس پذیری جهانی
بدون استفاده از IP multicasting در اینترنت، زیرساخت تحویل ویدئو معمولا توسط یک مجموعه سرور آغاز می‌شود که ارتباطات تک پخشی را بکار می‌برند. این مجموعه قابلیت دسترسی و حفظ تعادل بالایی را بین سرور‌های خود فراهم می‌کند. این مجموعه سرورها دارای یک پهنای باند در دسترس (و گران قیمت) B Kbps است، که توسط مجموعه‌ای از سرورها (معمولا بطور یکنواخت) به اشتراک گذاشته می‌شود. اگر جریان، bw Kbps را مصرف کند، تعداد کل کلاینت‌های همزمان باید کمتر از B/bw باشد. با افزایش پهنای باند B در دسترس (که هزینه را نیز افزایش می‌دهد)، یا با کاهش کیفیت ویدئو (کاهش bw) می‌توان تعداد کلاینت‌های را افزایش داد. برای مثال اگر bw=500 Kbps باشد و ما چهار هزار کلاینت داشته باشیم (که برای یک سیستم جهانی تعداد کمی است)، ما نیاز به B=2 Gbps داریم (که برای اکثر مدل‌های تجاری مقدار بسیار بالایی است). سرور‌های واقعی می‌توانند جریان‌های تقریبی 800 Mbps را جاری سازند و می‌توانند بسیار مطمئن باشند. با این وجود، زمانی که تعداد کلاینت‌ها افزایش می یابد، مجموعه سرورها برای اجتناب از ایجاد گلوگاه و کاهش تاخیر برای کاربران انتهایی، باید به چندین مجموعه ارتقا یابد.
شبکه‌های تحویل ویدئوی برپایه‌ی اینترنت موفق کنونی، یک ساختار شبکه‌ی تحویل محتوای (CDN) سنتی دارند. یک شبکه‌ی تحویل محتوا (CDN)، سیستمی از سرورهاست که در نقاط استراتژیک در سرتاسر اینترنت قرار گرفته‌اند و بصورت ناپیدا برای تحویل محتوا به کاربران نهایی با یکدیگر همکاری دارند. اساسا تمامی گره‌ها در یک CDN می‌توانند محتوای مشابهی را سرویس‌دهی نمایند. اولویت برای یک گره خاص برای سرویس‌دهی یک کلاینت خاص با استفاده از پروتکل‌هایی بین سرور‌ها برای تشخیص اینکه کدام گره برای این کار بهترین است، مشخص می‌شود. هر CDN قواعد خاص خود را برای تعیین بهترین سرور دارد، که معمولا بر اساس مجاورت شبکه، ازدحام شبکه و غیره است.
CDN ها در اصل، برای بهبود سرویس جهانی وب توسعه یافته بودند. این راهکار، تاخیر و ترافیک شبکه را با مسیر‌دهی تقاضاهای کلاینت‌ها به یک گره نزدیک به آن کلاینت، کاهش می‌دهد. علاوه بر آن، CDN قابلیت در دسترس بودن سرویس را با اجتناب از نقاط نقص یگانه و انکار توزیع شده‌ی سرویس، بهبود می‌بخشد. امروزه، دانش آکادمیک وسیعی از زمینه‌های مختلف استفاده از تکرر CDN به WWW وجود دارد. برخی از مهمترین زمینه‌ها که راهکارهای CDN را متمایز می‌سازند، عبارتند از: مکانیزم مسیر‌یابی تقاضا، که تعیین می‌کند کدام گره به عنوان کلاینت سرویس‌دهی خواهد کرد، محتوا در کجا تکرار خواهد شد (یعنی در کجا، گره‌ای از CDN در اینترنت قرار داده شود و در کدام گره، هر محتوا، بسته به محبوبیتش تکرار شود)، چگونه پایداری بین سرور‌ها، با در نظر گرفتن تغییرات محتوا حفظ شود، و چگونه CDN با تغییرات محتوا، سرور و کلاینت وفق یابد. CDN های موفق کنونی عبارتند از: Akamai، با ده‌ها هزار سرور جایگزین، که در سرتاسر اینترنت قرار گرفته‌اند؛ CDNetworks، با گستره ای وسیع در سطح آسیا؛ Globule، یک CDN جمعی با کد باز؛ CoDeeN، یک سیستم ‌آزمایشی آکادمیک که بر روی PlanetLab ساخته شده است وغیره.