اساسيات الشبكات من سيسكو CCENT

CCENT ألدرس الرابع


الدرس الرابع

الشبكات المحلية (Local Area Networks LAN) وهي الشبكات التي تغطي مساحة جغرافية صغيرة كأن تكون بناية او عدة بنايات متقاربة لتغطي شركة او حرم جامعي مثلاً وتحتوي عدد من الأجهزة يتراوح بين جهازين وعدة مئات من الأجهزة وكما في ادناه:

1

لغرض التفريق بين الشبكات المحلية (LAN) والشبكات الكبيرة (Wide Area Networks WAN) نستطيع القول ان الشبكات المحلية تتميز بسرعتها الأعلى ومعدلات نقل البيانات الأكبر ومساحتها الجغرافية الأصغر وعدم الحاجة الى استئجار خطوط اتصالات لنقل البيانات.

مكونات الشبكة المحلية:

  • الأجهزة وتضم الحواسيب والخوادم (servers) وهي النهايات الطرفية للشبكة وتستخدم لأرسال او استقبال البيانات.
  • الروابط وتضم كروت الشبكة (Network Interface Cards NIC) ووسائط النقل السلكية واللاسلكية وتستخدم لأيصال البيانات بين أجهزة الشبكات على شكل إشارات كهربائية او كهرومغناطيسية مشفرة بطريقة او بأخرى.
  • أجهزة الشبكات وتكون عموماً نوعين هما السويتشات (Switches) وهي نقاط تجميع وتوزيع البيانات وتعتبر نقاط التوزيع الذكية في نقل البيانات من جهاز الى اخر والموجهات (Routers) والتي تعتبر بوابة الشبكة المحلية لربطها بالعالم الخارجي فأي بيانات تدخل او تخرج من الشبكة المحلية يجب ان تكون من خلال موجه .
  • واخيراً البرمجيات وتضم البروتوكولات مثل الايثرنت وبروتوكول الانترنت (IP) وال (ARP, DHCP, …) وهي القواعد التي تحكم نقل البيانات عبر الشبكة المحلية.

الحاجة الى السويتشات:

قد يتسائل البعض عن الحاجة الى السويتشات وفي جواب ذلك يجب ان نتطرق الى ما كان عليه الوضع قبل وجود السويتشات حيث كانت تستخدم المشعبات (Hubs) والتي تحتوي ايضاً عدداً من المنافذ ولكن كان أي جهاز يقوم بالارسال الى المشعب فأن المشعب يقوم ببث رسالة ذلك الجهاز الى كل الأجهزة الأخرى مما يسبب التصادم (collision) مع رسالة أي جهاز اخر قيد الارسال في نفس الوقت مما جعل الشبكة كلها مجال تصادم واحد (one collision domain) وللقضاء على هذه السلبية تم ابتكار السويتش والذي يتصل كل منفذ منه بجهاز حاسوب او طابعة او سيرفر ويكون ذلك الجهاز والسلك المتصل به مجال تصادم (collision domain) مستقب حيث ان الجهاز يستطيع ارسال بياناته الى السويتش في أي وقت بدون احتمالية تصادم ويقوم السويتش بأختيار الوقت المناسب وارسال الرسالة الى الجهاز المعني فقط اعتماداً على العنوان الفيزيائي للجهاز المعني (physical address) وهذا يتم في طريقة الارسال المسماة (unicast) واما في حالة كون الطريقة هي (broadcast) وتعني البث فعندها يقوم جهاز معين بأرسال رسالة الى كل الأجهزة الأخرى في الشبكة مما يجبر السويتش على ارسال نسخة من تلك الرسالة الى كل منافذة مما يجعل الشبكة في تلك اللحظة مجال بث واحد (broadcast domain) والذي يتوقف عند حدود السويتش والأجهزة المرتبطة به ولا يتعدى الى ما وراء ذلك والذي يكون عادة جهاز موجه ولذا يقال بأن الجهاز من الطبقة الثالثة (router) هو ما ينتهي عنده مجال البث للشبكة المحلية وكما يوضحه الشكل التالي:

2 

وظائف السويتش:

  • يعمل في طبقة رابط البيانات ضمن طقم او مكدس الطبقات في نموذج ال (TCP/IP).
  • يوجه ويرشح وينشر الإطارات (frames) استناداً الى العنوان الفيزيائي للجهاز المرسل والمستقبل.
  • يمتلك الكثير من المنافذ القابلة للأرسال والاستقبال في نفس الوقت (full duplex) والتي تستخدم لتقسيم الشبكة المحلية الكبيرة الى قطع أصغر.
  • يدعم مختلف سرعات المنافذ للأجهزة المتصلة به.
  • 3

يقوم السويتش بتوجيه الأطارات (frames) من المنفذ الذي يتم استلامها عليه الى المنفذ او المنافذ المعنية في الفريم بالاعتماد على العنوان الفيزيائي وهذا التوجيه الانتقائي يحتاج من السويتش ان يقوم بتأسيس رابط اني من نوع (point to point) بين الجهازين المرسل والمستلم ويكون هذا الرابط مستمراً لفترة الارسال والاستقبال فقط وفي اثناء هذه الفترة يتم شغل كامل النطاق (band width) بين الجهازين المشتركين في عملية تبادل البيانات والممثل برابط منطقي من نوع نقطة الى نقطة (point to point).

يقوم السويتش بأنشاء وادامة وتحديث جدول يسمى جدول العنوان الفيزيائي (MAC Address table) والذي يطابق العنوان الفيزيائي للحاسوب المستهدف (destination device) مع العنوان الفيزيائي لأحد منافذه وهو المنفذ المتصل بذلك الجهاز وهكذا يستطيع إيصال البيانات الى مكانها الصحيح. كل فريم من البيانات المستلمة يحتوي في معلوماته الرأسية (Header) على عنوان الماك للحاسوب المرسل والمستلم واستناداً الى هذه المعلومات يقرر السويتش ارسال البيانات الى الجهاز المعني او نشر البيانات الى كل الأجهزة الأخرى (broadcast).

معالجة فريم من نوع ال(unicast) في شبكة محلية من نوع ايثرنت:

  • عندما يتم استلام فريم اليونيكاست من احد المنافذ فأن السويتش يقوم بمقارنة عنوان الماك للهدف مع عناوين الماك في جدول العناوين.
  • اذا وجد السويتش ان العنوان المطلوب موجود ضمن نفس القطعة (Segment) من الشبكة المحلية فأنه لا يقوم بتوجيهه الى أي مكان وتسمى هذه العملية الترشيح (filtering) وبأنجاز هذه العملية يستطيع السويتش تقليل الزحام في الشبكة الى حد كبير بأهمال ارسال البيانات غير الضرورية.
  • اذا وجد السويتش ان العنوان الفيزيائي للجهاز المستهدف ليس في نفس قطعة الشبكة التي جاء منها فانه يوجهه الى الهدف المناسب.
  • اذا لم يمتلك السويتش حقلاً في جدوله للعنوان المطلوب فأنه يرسل الفريم الى كل المنافذ (ports) ما عدا المنفذ الذي جاء منه الفريم وتسمى هذه العملية النشر او البث (flooding).

خصائص السويتش التي تجعله من الأجهزة الرئيسية في الشبكات:

أصبحت السويتشات جزء رئيسي من معظم الشبكات لقدرتها على تقسيم الشبكات المحلية الى نطاقات تصادم منفصلة وكل نطاق منها يوفر وسط نقل متكامل لجهاز او مجموعة من الأجهزة وقد وصلت سرعات النقل التي يدعمها السويتش الى اكثر من واحد كيكا بت بالثانية وبطريقة الارسال والاستقبال في نفس الوقت (full duplex) ومن اهم خصائص السويتش التي ميزته عن بقية الأجهزة الأخرى بالنسبة للشبكات المحلية:

  • العدد الكبير من المنافذ او ما يسمى (high port density) حيث تحتوي السويتشات اليوم على 24 او 48 منفذ تعمل بسرعات تصل الى 100 ميغا بالثانية او واحد او حتى عشرة غيغا بت بالثانية الواحدة وقد تدعم بعض أنواع السويتشات المستخدمة في المؤسسات الكبيرة مئات من المنافذ.
  • ذواكر حفظ كبيرة او ما تسمى (large frame buffers) وهي القابلية على خزن الكثير من الفريمات قبل الحاجة الى ارسالها الى وجهتها المطلوبة وتعتبر هذه الخاصية مفيدة جداً عندما يكون هناك ازدحام يمنع الارسال الاني للبيانات الى السيرفر او بقية أجهزة الشبكة.
  • السرعة العالية التي قد تصل الى 10 غيغا بت بالثانية وحسب سعر السويتش واستخداماته المتوقعة.
  • التحويل والتوجيه الداخلي السريع بسبب وجود نواقل داخلية سريعة وذاكرة مشتركة تجعل الأداء الكلي ممتازاً بالنسبة للسويتش.
  • انخفاض الكلفة الكلية نسبة الى عدد المنافذ او ما يصطلح عليه (low per-port cost).

 

4 thoughts on “CCENT ألدرس الرابع

أضف تعليقاً

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s