مفهوم دامنه برخورد “Collision Domain”

مفهوم دامنه برخورد “Collision Domain”،جهت درک اینکه دامنه برخورد به انگلیسی Collision Domain چیست، باید کمی به گذشته نگاه کنیم، زمانی که شبکه های LAN با استفاده از دستگاه هایی مانند Hub و Bridge ایجاد شدند.

مفهوم دامنه برخورد “Collision Domain”

فهرست مطالب

1. Collision Domain
2. Hub
3. CSMA/CD
4. Bridge
5. سوئیچ های شبکه

Hub در شبکه

هاب Hub یک دستگاه شبکه است که جهت اتصال چندین گره Nodes و ایجاد اتصال آنها به یک بخش Segment شبکه استفاده می شود و صرفاً در لایه فیزیکی مدل OSI فعالیت می نماید. همچنین دارای چندین پورت است که در آن سیگنال های الکتریکی ورودی در یک پورت در خروجی هر پورت دیگر تکرار می شود. در نظر داشته باشید که در هاب Hub به هیچ وجه منطق فورواردینگ Forwarding وجود ندارد.

عملکرد هاب Hub به گونه ای است که تمامی دستگاه‌های متصل به آن بخشی از یک شبکه می باشند چراکه هر سیگنال الکتریکی روی هر کابل بر روی همه کابل‌های دیگر تکرار می‌شود. این عملرد یک رسانه مشترک ایجاد می نماید و زمانی که بیش از یک دستگاه سعی نمایند یک فریم را به طور همزمان بر روی یک بخش Segment ارسال کنند، برخورد “Collision” در شبکه رخ می دهد.

شکل 1 نمونه ای از دو PC را نشان می دهد که سعی می کنند یک فریم اترنت را به طور همزمان ارسال نمایند. از آنجا که آنها به یک Segment شبکه مشترک متصل هستند، بخشی از یک دامنه برخورد Collision Domain می باشند. همچنین در شکل 2 همانطور که مشاهده می فرمایید تنها یکی از PC های موجود در حوزه برخورد می تواند در یک زمان ارسال داشته باشد و در غیر این صورت Collision رخ می دهد.

CSMA/CD

سوالی که در ذهن ما شکل می گیرد اینکه، ممکن است از خود بپرسید که اگر برخورد ها همیشه اتفاق می‌افتند، چگونه دستگاه‌های متصل به یک هاب شبکه توانایی برقراری ارتباط و ارسال و دریافت را دارا می باشند؟ روشی به نام کنترل دسترسی رسانه به نام CSMA/CD وجود دارد که دستگاه ها هنگام تلاش جهت برقراری ارتباط از طریق یک رسانه مشترک از آن استفاده می نمایند. CSMA/CD مخفف عبارت Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection است. نکته کلیدی در اینجا Collision Detection می باشد. زمانیکه دستگاهی می خواهد فریمی را ارسال نماید، بررسی می کند که آیا Segment آزاد است یا خیر. اگر بخش آزاد نباشد، دستگاه پیش از ارسال مجدد یک مدت زمان تصادفی را منتظر می ماند. چنانچه سگمنت شبکه آزاد باشد و دو دستگاه به طور همزمان فریم ارسال نمایند، سیگنال های آنها با هم برخورد می کنند. هنگامی که برخورد تشخیص داده می شود، هر دو متوقف می شوند و قبل از ارسال مجدد، مدت زمان تصادفی منتظر می مانند.

جهت درک اساس دسترسی چندگانه Carrier Sense با جلوگیری از Collision ، اجازه دهید هر مؤلفه را جداگانه بررسی نماییم:

• Carrier sense به اختصار CA: ایده ای که نود ها تنها در صورتی می‌توانند داده‌ها را از طریق شبکه ارسال نمایند که رسانه به اشتراک گذاشته شده آزاد باشد.
• دسترسی چندگانه Multiple access به اختصار MA: چندین نود یک سگمنت شبکه را به اشتراک می گذارند، بنابراین آنها به یک روش دسترسی برای حل Collision نیاز دارند.
• تشخیص برخورد “Collision detection” به اختصار CD: چنانچه برخوردی اتفاق بیفتد، تشخیص داده می‌شود و پس از مدت زمانی تصادفی، انتقال دوباره از سر گرفته می‌شود.

مفهوم “Collision Domain” دامنه‌ برخورد همچنین در شبکه‌های بی‌سیم کاربرد دارد، چراکه سیگنال‌های رادیویی از یک رسانه مشترک که طیف رادیویی وای فای است عبور می نمایند. بنابراین تمامی مفاهیمی که تا به اینجا اشاره نموده ایم برای شبکه‌های بی‌سیم نیز صدق می‌کند –  همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است برخورد در شبکه های بی سیم در اشکال مختلف روی می دهد. پیشرفت های فناوری امروزی تاحدودی این مشکلات را رفع نموده اند، البته که نه به طور کامل.

Bridge شبکه

Bridge های شبکه سلف سوئیچ های LAN مدرن هستند که برای حل مشکل مقیاس بندی با بخش های مشترک و Collision ها معرفی شدند. Bridge ها دستگاه های لایه 2 هستند، به این معنی که می توانند هدر فریم هایی را که ارسال می کنند بخوانند و بر اساس اطلاعات هدرها تصمیم بگیرند. این امر نیاز به ارسال همه فریم‌ها از تمامی پورت‌ها را حذف می نماید، که در واقع به معنای تکرار تمامی سیگنال‌های الکتریکی در همه پورت‌ها می باشد. بنابراین، Bridge های شبکه یک بخش شبکه را به دو دامنه برخورد collision domains تقسیم می نمایند، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است.

در گذشته، استفاده از Bridgeها یک پیشرفت بزرگ در مقیاس بود و امکان ایجاد بخش‌های LAN بزرگ‌تر را فراهم نمود. با بزرگتر شدن شبکه های LAN، تقاضا برای مقیاس بیشتر مورد نیاز بود، بنابراین دستگاه هایی با عملکرد بهتر و اینترفیس های بیشتر معرفی شدند – سوئیچ های شبکه.

سوئیچ های شبکه

سوئیچ های شبکه به طور کامل مشکل برخورد را حل می نمایند. آنها در لایه 2 مدل OSI فعالیت می کنند، به این معنی که به هدر اترنت و تریلر نگاه می کنند. مزیت اصلی آنها این است که تمامی پورت های آنها می توانند به صورت فول داپلکس “full-duplex” فعالیت نمایند، به این معنی که می توانند به طور همزمان فریم ها را در هر پورت معین در هر زمان معین ارسال و دریافت کنند. به همین دلیل، الگوریتم دسترسی رسانه جهت تشخیص برخورد (CSMA/CD) دیگر مورد نیاز نیست و به طور پیش فرض غیرفعال است. یکی دیگر از مزایای بزرگ سوئیچ ها این است که آنها فریم ها را بر اساس آدرس های MAC ارسال می نمایند، بنابراین هیچ فریم خاصی مانند هاب ها نیازی به ارسال به همه پورت ها ندارد.

به همین دلیل است که امروزه تمامی شبکه های LAN با سوئیچ های شبکه ایجاد می شوند.

آموزش شبکه