زمن الذهاب والإياب والفاصل بين الرزم
كميات خارج النظام · تُعبَّر عنها بثواني SI · الـRTT وΔt بين الرزم
في سنة 1983 كتب مايك موس، وهو يتقصى عطلاً في شبكة، في مساء واحد برنامجاً صغيراً يرسل إلى آلة طلباً قصيراً ويطبع الزمن المنقضي حتى الجواب. وأخذ الاسم من أهل السونار: تطلق الغواصة نقرة وتنصت للصدى، وتُحسب المسافة من فرق زمني واحد. ومن هذه العادة في القياس وُلدت الوحدة: فما يُقيَّد ليس طريق الذهاب ولا طريق الإياب، بل الحلقة كلها.
واللطيف في الأمر أن الذهاب والإياب يُقاس بساعة واحدة: فالطلب يخرج من الآلة نفسها التي يصلها الجواب، ولذلك لا يتوقف فرق القراءتين على اتفاق الساعتين في الطرف الآخر. أما التأخير في اتجاه واحد فلا يُنال بهذه السهولة — إذ يلزم له ساعات متوافقة أدق من التأخير نفسه، أي إما بروتوكول خاص لنقل الوقت وإما مستقبل للوقت من القمر في كل طرف.
01 · التعريف
زمن الذهاب والإياب هو المدة بين إرسال رزمة ووصول الجواب عليها، مقيسة بساعة واحدة بعينها. والفاصل بين الرزم هو الزمن بين إطلاق رزمتين متجاورتين من التيار نفسه؛ ولا تضعه الشبكة بل من يحمّلها.
ويتألف الذهاب والإياب من ثلاثة حدود مختلفة الطبيعة، والتمييز بينها ذو شأن، لأن كل واحد منها يُعالَج على وجه آخر. الأول زمن الانتشار، يحدده طول المسار وسرعة الضوء في الليف، ولا يتزحزح لشيء إلا لكابل أقصر. والثاني التسلسل، وهو زمن دفع الرزمة إلى الخط، وينقص كلما كانت الوصلة أسرع. والثالث الانتظار في مخازن العقد الوسيطة، وهو وحده الذي يتوقف على مقدار ازدحام الشبكة في تلك اللحظة.
ويتبع ذلك أمر غير بيّن: تستطيع أن توسّع الوصلة عشرة أضعاف فلا يتغير الذهاب والإياب البتة، لأن التوسيع لا يزيل إلا التسلسل، بينما تبقى طوابير الانتظار وطول المسار حيث كانت. بل أدهى من ذلك: في المخازن المصنوعة بفائض «تحسباً» لا تضيع الرزم بل تنتظر، وينمو الذهاب والإياب تحت الحمل إلى ثوانٍ — وهذه هي البلية التي سُميت bufferbloat.
ولم يقف الفاصل بين الرزم إلى جانبه مصادفةً: فكل ما يحدث للتيار تقريباً تقرره نسبة الفاصل إلى الذهاب والإياب. فما دامت الرزم تخرج أكثر مما تعود الإقرارات، يعمل المرسِل على العمياء وعليه أن يُبقي في المسار من البيانات بقدر ما يسعه فعلاً — وهذا المقدار هو بعينه حاصل ضرب السرعة في الذهاب والإياب.
اختر مساراً ومرّر المؤشر على حجم الرزمة. تنطلق الرزمة الزرقاء من الخزانة اليسرى إلى اليمنى وتعود برتقالية؛ والشريط تحت المسار يحلل الذهاب والإياب إلى ثلاثة حدود، ليظهر فيمَ يذهب حقاً. وتوسيع الوصلة لا يقصّر إلا الجزء الأوسط — وهو الجزء الأصغر أصلاً في المسارات الطويلة.
رخصت الذاكرة قبل أن تتغير الخوارزميات، فأخذ الصنّاع يضعون في الأجهزة طوابير بمئات الرزم، ظناً أن مخزناً زائداً لا يضر. فجاء الأمر على العكس: الطابور الممتلئ لا يُضيّع الرزم بل يحبسها، فلا يتلقى المرسِل أي إشارة على الازدحام ويمضي في التحميل. فنما الذهاب والإياب على وصلة منزلية تحت الحمل إلى ثانية ونصف، بينما بقيت السرعة كما هي.
02 · التحويل
الذهاب والإياب، الأنبوب، وتيار الرزم
أدخل ذهاباً وإياباً بأي وحدات شئت، فتحوّله البطاقة إلى الوحدات الأخرى، ثم تحسب ما يتوقف عليه: كم من البيانات يسع المسار عند سرعات مختلفة، وأي حد تضعه النافذة، وأي فاصل بين الرزم تختاره المرمِّزات المختلفة.
وتُؤخذ السرعة اللازمة لحساب السعة من المسار المختار في الجزء التفاعلي؛ وفي الضبط الدقيق يمكن تثبيتها عند جيجابت واحد.
ولا يقيس بِنْج تماماً ما يحتاج إليه برنامج التطبيق. فمعالجة طلب الصدى في عقدة بعيدة تسلك طريقاً خاصاً، وكثيراً ما تتجاوز وحدة الحساب الرئيسية، ولذلك لا يوافق تأخيرها تأخير اتصال حقيقي؛ وأجهزة أخرى تجيب على مثل هذه الطلبات في آخر الأمر، أو لا تجيب أصلاً. ولذلك لا يعني البِنْج الكبير دائماً اتصالاً بطيئاً، ولا يضمن الصغير اتصالاً سريعاً.
| القيمة | ملاحظة | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · مراتب العِظَم
مقياس لوغاريتمي: من الميكرو ثانية إلى الثانية04 · أدوات القياس
بمَ يُلتقط زمن الذهاب والإياب
يرسل البرنامج رزمة عليها طابع زمني وينتظر عودتها، وفرق القراءتين هو الذهاب والإياب. وفضله أن ساعة واحدة تكفي، وأنه لا يُطلب من الطرف الآخر غير الرغبة في الجواب؛ وعيبه أنه يجيب من طريق خاص ليس بالضرورة سريعاً.
وإذا سُجّل التبادل كله، أُخذ الذهاب والإياب من التيار نفسه: من الزمن بين خروج قطعة ووصول الإقرار عليها. وبذلك يُقاس التأخير الذي يراه برنامج التطبيق بعينه، ويظهر معه التشتت — وهو ما يضايق في المحادثة أكثر من تأخير مستوٍ.
والأجهزة التي تطبع الزمن في رقاقة الشبكة مباشرة تزيل ما يُدخله نظام التشغيل من عدم يقين، وتبلغ بالتمييز عشرات النانو ثانية. وهي تتبادل وفق اتفاق خاص يضع فيه كل طرف طابعين — وهذا بعينه ما يسمح بقسمة الذهاب والإياب إلى نصفيه غير المتساويين.
ولا يُقاس التأخير في اتجاه واحد إلا حيث تُردّ ساعتا الطرفين إلى وقت مشترك أدق من التأخير نفسه — ولهذا تُعلَّم الخطوط ببروتوكول خاص للتوافق، أو تُنصب مستقبلات للوقت من القمر. وبدون ذلك يبقى الذهاب والإياب هو الرقم الأمين الوحيد.
05 · قواعد الكتابة
الذهاب والإياب بوحدته، والتشتت على حدة
يُكتب الرمز بثلاثة أحرف لاتينية كبيرة بلا نقاط، وتُكتب القيمة بوحدتها وببيان ما قيس بالضبط: عيّنة واحدة، أم متوسط سلسلة، أم وسيطها. ويُذكر التشتت إلى جانبه رقماً مستقلاً، لأن المتوسط وحده لا يقول شيئاً عن استواء سير الرزم.
الكتابة الأولى تستغني عن الوحدة، وتستغني معها عن المعنى: مئة وثلاثون من ماذا — ميلي ثانية أم ميكرو ثانية؟ والثانية تُخرج افتراضاً في صورة قياس، مع أن طريق الذهاب وطريق الإياب كثيراً ما يسلكان مسالك مختلفة فيخرج النصفان غير متساويين. والثالثة تكرر أشيع الأخطاء وتحسب الذهاب والإياب صفةً للوصلة لا للمسار كله. والرابعة تخلط الكميات: الفاصل بين الرزم ليس ذهاباً وإياباً.
06 · الوحدات المجاورة
يصف الذهاب والإياب المسار من جهة الزمن، وتصفه السرعة من جهة المقدار، وحاصل ضربهما يعطي كمية ثالثة هي سعة المسار، ولا يُضبط بدونها أي اتصال سريع على مسافة بعيدة. وإلى جانبها يقف تشتت التأخير، وهو في المحادثة واللعب أشد إزعاجاً من تأخر مستوٍ.
كم يسع في الثانية
السرعة × الذهاب والإياب
الارتجاف وفق RFC 3550
من بطاقات Simetrium يجاورها البت و بايت، التي بها تُحسب سعة المسار، ثانية، التي تؤول إليها الكميتان في النهاية، ديسيبل من موازين الوصلات و نبضة الساعة، الذي يضع حد تمييز الطوابع الزمنية في العتاد.
07 · القسم التاريخي
النقرة والصدى
لما نُقلت أول كلمة بين جامعة كاليفورنيا والمعهد في مِنلو بارك، أملاها المشغّل في الهاتف وانتظر الإقرار حرفاً حرفاً. وانقطعت الوصلة عند الحرف الثالث، غير أن الإجراء نفسه — أُرسل، ثم انتُظر الجواب، ثم نُظر إلى الساعة — هو بعينه الإجراء المستعمل إلى اليوم.
كتب مايك موس برنامجه في مساء واحد وهو يتقصى عطلاً، وسماه على صوت مسبار الأعماق: دفعة قصيرة ثم انتظار الارتداد. وجاء الاسم موفقاً إلى حد أن فعل «بَنَجَ» دخل اللغة بعيداً عن صنعة الشبكات، وصار يعني أي رسالة قصيرة تُرسل لتعرف أثمّة أحد.
في خريف 1986 هبطت نفاذية إحدى وصلات الجامعات ألف مرة: فالمرسلون، إذ لم تصلهم إقرارات، أخذوا يرسلون نسخاً جديدة أبداً حتى أجهزوا على المسار. واقترح فان جاكوبسون علاجاً ما زال يعمل إلى اليوم: أن يُراقَب الذهاب والإياب وتشتته، وأن يُؤخذ نموهما علامةً على الازدحام، أي أن يُكبَح الإرسال قبل أن يبدأ الفقد.
وخوارزميات ضبط التيار اليوم لم تعد تراقب الفقد، بل تراقب مباشرة كيف ينمو الذهاب والإياب، وتكبح الإرسال قبل أن يلحق الطابور بالامتلاء. ونالت موجّهات المنازل نُظُماً تُبقي المخزن قصيراً عن عمد — فيهبط الذهاب والإياب تحت الحمل من ثانية ونصف إلى عشرات الميلي ثانية على الوصلة نفسها.
نصف الذهاب والإياب افتراض لا قياس
والذهاب والإياب مريح في أنه لا يشترط اتفاق الساعات: فالإرسال والاستقبال كلاهما يطبعهما جهاز واحد، وتباعد المقاييس لا يدخل في الفرق أصلاً. ولهذا يعمل بِنْج في كل مكان ولا يحتاج ضبطاً، بينما التأخير في اتجاه واحد كمية أكثر تقلباً بكثير، تطلب توافقاً أدق مما يُقاس.
وعادة تنصيف الذهاب والإياب باقية لهذا السبب، وإن كان ما يسندها قليلاً: فالتيار إلى الطرف الآخر والتيار العائد يسلكان غير مرة مسارين مختلفين، مختلفي الطول ومختلفي الحمل، حتى إن النصفين الحقيقيين قد يتفاوتان الضعف. فالكمية الأسهل قياساً في صنعة الشبكات كلها هي في الوقت ذاته الأكثر خطأً في القراءة.
الفهرس · وحدات القياس
جواز لكل كمية
سبع وحدات أساسية في النظام الدولي، واثنتان وعشرون مشتقة لها أسماؤها، ومقادير خارج النظام لا تقوم بدونها لا التقنية ولا التقويم.