فهم ضغط البيانات

المقدمة

يقلل ضغط البيانات من حجم إطارات البيانات التي سيتم إرسالها عبر رابط شبكة. تقليل حجم الإطار يقلل الوقت المتطلب لنقل الإطار عبر الشبكة. يوفر ضغط البيانات مخطط ترميز في كل نهاية رابط بث يسمح بإزالة الحروف من إطارات البيانات الموجودة على الجانب المرسل من الرابط ثم إستبدالها بشكل صحيح عند الجانب المتلقي. لأن الإطارات الكثيفة تأخذ نطاق ترددي أقل، يمكننا نقل كميات أكبر في كل مرة.

نحن نشير إلى أنظمة ضغط البيانات المستخدمة في أجهزة الربط الشبكي كخوارزميات ضغط بدون فقدان. وتقوم هذه المخططات بإعادة إنتاج تدفقات البت الأصلية تماما، دون حدوث أي تدهور أو فقد. هذه الميزة مطلوبة بواسطة الموجهات والأجهزة الأخرى لنقل البيانات عبر الشبكة. لوغاريتمي الضغط الأكثر إستخداما على أجهزة التوصيل البيني هما ضغط Stacker وخوارزميات ضغط بيانات Predict.

قبل البدء

الاصطلاحات

للحصول على مزيد من المعلومات حول اصطلاحات المستندات، راجع اصطلاحات تلميحات Cisco التقنية.

المتطلبات الأساسية

لا توجد متطلبات أساسية خاصة لهذا المستند.

المكونات المستخدمة

لا يقتصر هذا المستند على إصدارات برامج ومكونات مادية معينة.

ضغط البيانات

يمكن تصنيف ضغط البيانات بشكل عام في عمليات ضغط الأجهزة والبرامج. علاوة على ذلك، يمكن أن يكون ضغط البرامج من نوعين، أحدهما يستخدم وحدة المعالجة المركزية (CPU) بكثافة والآخر يستخدم الذاكرة بكثافة.

ضغط المكدس

ضغط المكدس يعتمد على خوارزمية ضغط Lemble-ZIV. تستخدم خوارزمية Stacker قاموسا مرمزا يستبدل تدفقا مستمرا من الحروف بالرموز. يخزن ذلك الرموز الممثلة بالرموز في الذاكرة في قائمة نمط القاموس. ولأن العلاقة بين الشفرة والرمز الأصلي تختلف باختلاف البيانات، فإن هذا الأسلوب أكثر إستجابة للتغيرات في البيانات. وهذه المرونة مهمة بشكل خاص لبيانات الشبكة المحلية (LAN)، لأن العديد من التطبيقات المختلفة يمكن أن ترسل عبر شبكة WAN في أي وقت. بالإضافة إلى ذلك، وكما تختلف البيانات، يتغير القاموس ليتلاءم مع الاحتياجات المختلفة لحركة المرور. ضغط المكدس أكثر استهلاكا لوحدة المعالجة المركزية (CPU) وأقل استهلاكا للذاكرة.

لتكوين ضغط Stacker، قم بإصدار الأمر لضغط STAC من وضع تكوين الواجهة.

ضغط تنبؤي

تحاول خوارزمية ضغط Predict توقع التسلسل التالي للحروف في تدفق البيانات باستخدام فهرس للبحث عن تسلسل في قاموس الضغط. ثم يقوم بفحص التسلسل التالي في تدفق البيانات لمعرفة ما إذا كان متطابقا. إذا كان كذلك، فإن ذلك التسلسل يستبدل تسلسل البحث في القاموس. إذا لم يكن هناك تطابق، فإن الخوارزمية تحدد موقع تسلسل الحروف التالي في الفهرس وتبدأ العملية مرة أخرى. يقوم الفهرس بتحديث نفسه من خلال تجزئة بعض من أحدث تسلسلات الأحرف من تدفق الإدخال. لا يتم صرف أي وقت في محاولة ضغط البيانات المضغوطة بالفعل. نسبة الضغط التي تم الحصول عليها باستخدام Predict ليست بنفس جودة خوارزميات الضغط الأخرى، لكنها تبقى واحدة من أسرع الخوارزميات المتاحة. تتميز أداة التنبؤ بأنها أكثر استهلاكا للذاكرة وأقل استهلاكا للمعالج.

لتكوين ضغط جهاز التنبؤ، قم بإصدار الأمر ضغط جهاز التنبؤ من وضع تكوين الواجهة.

تستخدم أجهزة شبكات Cisco خوارزميات ضغط بيانات Stacker و Predict. يدعم مهايئ خدمة الضغط (CSA) فقط خوارزمية Stacker. أسلوب StackAcker هو الأكثر قابلية للتنوع، لأنه يعمل على أي عملية كبسلة من نقطة إلى نقطة من طبقة 2 مدعومة. يدعم Predict فقط PPP و LAPB.

ضغط بيانات IOS من Cisco

لا توجد مواصفات ضغط متوافقة مع معايير الصناعة، ولكن يدعم برنامج Cisco IOS® العديد من خوارزميات الضغط من إنتاج جهات خارجية، بما في ذلك وضع ZIF (LZS) لحافة حافة حافة حافة التفرع عالية/fn والتنبؤ وضغط Microsoft من نقطة إلى نقطة (MPPC). وهذه تضغط البيانات على أساس كل اتصال أو على مستوى خط اتصال الشبكة.

يمكن أن يتم الضغط على الحزمة بأكملها، الرأس فقط، أو الحمولة فقط. من السهل قياس نجاح هذه الحلول من خلال نسبة الضغط وزمن وصول النظام الأساسي.

يدعم برنامج Cisco IOS منتجات ضغط البيانات التالية:

• FRF.9، لضغط ترحيل الإطارات

• إجراء الوصول إلى الارتباط، ضغط الحمولة المتوازن (LAPB) باستخدام LZS أو جهاز التنبؤ بالتحكم في إرتباط البيانات عالي المستوى (HDLC) باستخدام LZS

• ضغط حمولة X.25 لحركة المرور المضمنة

• بروتوكول الاتصال من نقطة إلى نقطة (PPP) باستخدام ضغط LZS و Predict وضغط Microsoft من نقطة إلى نقطة (MPPC).

على أي حال، قد لا يكون الضغط مناسبا دائما، ويمكن أن يتأثر بالأمور التالية:

• لا توجد معايير: على الرغم من أن برنامج Cisco IOS يدعم العديد من خوارزميات الضغط، إلا أنها خاصة وليست بالضرورة قابلة للتشغيل البيني.

  ملاحظة: يجب أن يدعم كلا طرفي معاملات الضغط نفس الخوارزميات.

• نوع البيانات: تنتج نفس خوارزمية الضغط نسب ضغط مختلفة حسب نوع البيانات التي تخضع للضغط. تكون أنواع معينة من البيانات بطبيعتها أقل عرضة للانضغاط من غيرها، والتي يمكن أن تحقق نسبة ضغط تصل إلى 6:1. تحسب Cisco بشكل متحفظ نسب ضغط Cisco IOS في 2:1.

• البيانات المضغوطة بالفعل: قد تستغرق محاولة ضغط البيانات المضغوطة بالفعل، مثل ملفات JPEG أو MPEG وقتا أطول من نقل البيانات بدون أي ضغط على الإطلاق.

• إستخدام المعالج: تستهلك حلول ضغط البرامج دورات معالجات قيمة في الموجه. يجب أن تدعم الموجهات أيضا وظائف أخرى مثل الإدارة والأمان وترجمات البروتوكولات، كما أن ضغط كميات كبيرة من البيانات يمكن أن يبطئ أداء الموجه ويتسبب في زمن وصول الشبكة.

عادة ما يتم الوصول إلى أعلى نسبة ضغط باستخدام ملفات النص التي تتسم بدرجة عالية من الضغط. ضغط البيانات يمكن أن يؤدي إلى انخفاض الأداء لأنه ضغط برامج وليس أجهزة. أثناء تكوين الضغط، أستخدم الحذر مع الأنظمة الأصغر التي تحتوي على ذاكرة أقل ووحدات معالجة مركزية (CPU) أبطأ.

ضغط أجهزة Cisco

منصات Cisco 7000

تقوم CSA بإجراء ضغط الأداء العالي المدعوم بواسطة الأجهزة لخدمات ضغط نظام تشغيل شبكات Cisco البينية (Cisco IOS). وهو متوفر لجميع موجهات سلسلة 7500 و 7200 و RSP7000 المجهزة من السلسلة 7000 من Cisco.

تعمل تقنية CSA على توفير ضغط عالي الأداء في الموقع المركزي. هو قادر على تلقي تدفقات ضغط متعددة قادمة من موجهات Cisco البعيدة باستخدام الضغط المستند إلى برنامج Cisco IOS. تعمل تقنية CSA على زيادة أداء الموجه إلى الحد الأقصى من خلال إلغاء تحميل خوارزميات الضغط من محركات المعالجة المركزية الخاصة بالطراز RSP7000 و 7200 و 7500 (باستخدام الضغط الموزع)، مما يسمح لها بالبقاء مخصصة للتوجيه والمهام المتخصصة الأخرى.

عند الاستخدام في موجه السلسلة Cisco 7200 Series Router، يمكن أن تقوم CSA بإلغاء تحميل الضغط على أي واجهة. في حالة إستخدامه على VIP2، فإنه يوقف تحميل الضغط على مهايئ المنفذ المجاور على نفس VIP فقط.

الأنظمة الأساسية من Cisco 3620 و 3640

تعمل وحدة شبكة الضغط على زيادة النطاق الترددي للضغط بشكل ملحوظ لسلسلة Cisco 3600 من خلال إلغاء تحميل المعالجة المكثفة التي يتطلبها الضغط من وحدة المعالجة المركزية (CPU) الرئيسية. فهو يستخدم تصميما مخصصا ومحسنا للمعالج المساعد يدعم ضغط وإلغاء ضغط الإرسال ثنائي الإتجاه الكامل. يكون الضغط في طبقة الارتباط أو الطبقة 2 ويتم دعمه لبروتوكول النقطة إلى النقطة (PPP) وترحيل الإطارات.

غالبا ما يمكن دعم ضغط WAN المنخفض السرعة من قبل برنامج Cisco IOS الذي ينفذ على وحدة المعالجة المركزية (CPU) الرئيسية من السلسلة Cisco 3600 Series. بالنسبة لمعدلات Cisco 3620، يكون هذا النطاق الترددي أقل بكثير من معدلات T1/E1، وبالنسبة ل Cisco 3640، فإنه يقترب من معدلات T1. ومع ذلك، لا يمكنك تحقيق هذه المعدلات إذا كان نظام Cisco 3600 يتضمن مهام أخرى كثيفة المعالجات لتنفيذها أيضا. تقوم وحدة شبكة الضغط بإيقاف تحميل وحدة المعالجة المركزية (CPU) الرئيسية حتى يمكنها معالجة المهام الأخرى أثناء رفع النطاق الترددي للضغط على كل من الطراز Cisco 3620 و Cisco 3640 إلى الإرسال ثنائي الإتجاه الكامل من الطراز Cisco من الطراز 3640 إلى الطراز 2 E1 (وضع مزدوج كامل بسرعة 2.048 ميجابت في الثانية). يمكنك إستخدام هذا النطاق الترددي لقناة واحدة أو دائرة أو انتشارها عبر ما يصل إلى 128. تتراوح الأمثلة من خط مستأجر E1 أو T1 إلى 128 قناة ISDN B أو الدوائر الظاهرية لترحيل الإطارات.

الأنظمة الأساسية من Cisco 3660

تستخدم الوحدة النمطية للتكامل المتقدم لضغط البيانات (AIM) لسلسلة Cisco 3660 إما من الفتحتين الداخليتين المتاحتين Cisco 3660 Internal AIM، لضمان بقاء الفتحات الخارجية متاحة للمكونات مثل الصوت/الفاكس التناظري المتكامل، والصوت/الفاكس الرقمي، و ATM، ووحدة خدمة القناة/وحدات الخدمة الرقمية (CSU/DSUs)، والمودم التناظري والرقمي.

تعمل تقنية ضغط البيانات على زيادة عرض النطاق الترددي إلى الحد الأقصى وزيادة سعة معالجة إرتباط شبكة WAN من خلال تقليل حجم الإطارات وبالتالي السماح بإرسال المزيد من البيانات عبر إرتباط ما. وعلى الرغم من أن إمكانات الضغط القائمة على البرامج يمكنها دعم معدلات T1/E1 الجزئية، فإن الضغط القائم على الأجهزة يوقف تحميل المعالج الرئيسي للنظام الأساسي ليوفر مستويات أعلى من الإنتاجية. ومع نسبة ضغط تصل إلى 4:1، يدعم مقياس ضغط البيانات AIM سرعة نقل بيانات مضغوطة تبلغ 16 ميجابت في الثانية دون فرض زمن انتقال إضافي لحركة المرور - مما يكفي للاحتفاظ بأربع دوائر T1 أو E1 مليئة بالبيانات المضغوطة في كلا الاتجاهين في وقت واحد. يدعم هدف ضغط البيانات خوارزميات ضغط LZS وضغط Microsoft من نقطة إلى نقطة (MPCC).

منصات Cisco 2600

يستخدم هدف ضغط البيانات لسلسلة Cisco 2600 فتحة وحدة التكامل المتقدم الداخلية من Cisco 2600، بحيث تظل الفتحات الخارجية متاحة للمكونات مثل وحدات CSU/DSU المدمجة أو أجهزة المودم التناظرية أو الوحدات النمطية للصوت/الفاكس.

يدعم AIM لضغط البيانات معدل نقل البيانات المضغوط بسرعة 8 ميجابت في الثانية دون فرض زمن انتقال إضافي لحركة المرور، كما يدعم خوارزميات ضغط LZS و Microsoft من نقطة إلى نقطة (MPCC).