2-1شبكات المناطق المحلية
2-1-1 أجهزة وتقنيات شبكة المناطق المحلية
المميزات الرئيسـة لشبكات المناطق المحلية هي كالتالي:
o تعمل الشبكة ضمن مبنى أو طابق في مبنى.
o تيسر شبكات المناطق المحلية لعدة أجهزة مكتبية (كمبيوترات) موصولة ببعضها الإتصال بوسائط عالية السرعة.
o بناءً على التعريف،o تربط شبكة المناطق المحلية الحاسبات والخدمات بوسائط "الطبقة 1" الشائعة. وتتضمن أجهزة شبكة المناطق المحلية:
§ المعابر التي تربط أقسام شبكة المناطق المحلية وتساعد على تصفية حركة المرور.
§ الموصّلات التي تركّز على الاتصالات بالشبكة المحلية وتتيح استعمال وسائط نحاسية زوجية مفتولة.
§ محولات الإيثرنت التي تقدّم نطاقاً موجياً مزدوجاً ومخصصاً لحركة مرور البيانات للأقسام والمكاتب.
§ تقدم الموجّهات التي عدة خدمات،§ من بينها الشبكات البينية وحركة مرور التحكم بالبث
o وهناك ثلاثة تقنيات لشبكة المناطق المحلية (المبينة في الرسم)?o والشبكات المحلية لا تخرج عن هذه التقنيات هي:
الإيثرنت:التقنية الأولى من التقنيات الرئيسية لشبكة المناطق المحلية، وتشغّل أكبر عدد من شبكات المناطق المحلية.
توكنرينغ: (token..) (ومعناها دائرة الحلقات) صنع IBM، تلت الإيثرنت وأصبحت الآن شائعة الاستعمال في عدد كبير من شبكات IBM.
أف دي دي أي FDDI: ?ستعمل الحلقات أيضاً، وهي الآن شبكة مناطق محلية شعبية في الجامعات.
وتيسر الطبقة المادية في شبكة المناطقية المحلية، الوصول إلى وسائط الشبكة. وتقدم طبقة وصلة البيانات دعماً للاتصال عبر عدة أنواع من وصلات البيانات، كوسائط الإيثرنت/IEEE 802.3. سوف تدرس المواصفات القياسية لشبكة الإيثرنت IEEE 802.3 المناطقية المحلية. يبيّن الشكل وسائط "الطبقة 1" الأكثر استعمالاً في الشبكات اليوم - الأسلاك المتحدة المحور والألياف الضوئية والأسلاك الزوجية المفتولة. وتقدم أنظمة العنونة كالتحكم بالوصول إلى الوسائط (MAC) وبروتوكول الإنترنت (IP) طريقة بنائية واضحة لإيجاد وتسليم البيانات للحاسبات أو للمضيفين الآخرين على الشبكة.
2-2-1 المواصفات القياسية الإيثرنت وIEEE 802.3
تعرف المواصفات القياسية الإيثرنت وIEEE 802.3 شبكة مناطق محلية ذات طبيعة تعمل عند سرعة إرسال إشارات أساسية النطاق تبلغ 10 ميغابت بالثانية. يوضّح الشكل (1) المواصفات القياسية الثلاث المعرَّفة لتمديد الأسلاك:
* 10BASE2 (الإيثرنت الرفيعة) -- تسمح بإنشاء أقسام في سلك الشبكة المتحد المحور إلى 185 متر.
* 10BASE5 (الإيثرنت السميكة) -- تسمح بإنشاء أقسام في سلك الشبكة المتحد المحور فيها إلى 500 متر.
* 10BASE-T -- تحمل أطر الإيثرنت على أسلاك زوجية مفتولة غير مكلفة
تقدم المواصفات القياسية 10BASE5 و10BASE2 اتصالاً لعدة محطات إلى نفس قسم شبكة المناطق المحلية.وتربط المحطات بالقسم بواسطة سلك يبدأ من مقبس واجهة وحدة الإرفاق AUI (اختصار Attachment Unit Interface)? في المحطة إلى مرسل/ مستقبل مربوط مباشرة بسلك الإيثرنت المتحد المحور، لأن 10BASE-T تقدم اتصالاًً لمحطة واحدة فقط فإن المحطات المربوطة بشبكة إيثرنت مناطق محلية بواسطة 10BASE-T تكون موصولة دائماً ?موصّل أسلاك أو بمحول شبكة محلية. في هذا الترتيب، فإن موصل أو محول الشبكة المحلية، هو نفسه مقسم إيثرنت .
وتحضر وصلات بيانات الإيثرنت و802.3 البيانات للإرسال على الوصلة المادية التي تربط جهازين مثلاً، كما يبيّن الشكل (2)? حيث يمكن ربط ثلاثة أجهزة ببعضها البعض مباشرة عبر شبكة الإيثرنت المناطقية المحلية. الماكنتوش على اليسار والحاسب المتوافق مع أتتل في الوسط يبيّنان عناوين MAC التي ?ستعملها طبقة وصلة البيانات. ويستعمل الموجّه على اليمين أيضاً عناوين MAC لكل واجهة من واجهات شبكة المناطق المحلية الجانبية. و ?ستعمل واجهة الإيثرنت/802.3 على الموجّه مختصر نوع الواجهة "E" للنظام سيسكو IOS التي يليه رقم الواجهة (مثلاً، "0"، كما هو مبيّن في الشكل 2).
البث هو أداة فعّالة يمكنها إرسال إطار واحد إلى عدة محطات في الوقت نفسه. يستعمل البث عنوان وجهة وصلة البيانات لجميع الآحاد (FFFF.FFFF.FFFF في النظام السدس عشري). كما يبيّن الشكل (3)? إذا أرسلت المحطة A إطاراً ?عنوان وجهة كله آحاد، ستتلقى كل المحطات B وC وD الإطار وتمرّره إلى طبقاتها العليا لمزيد من المعالجة.
عند استعمال البث بشكل غير صحيح، فإن ذلك يمكن أن يؤثر جدياً على أداء المحطات بأن يقطع سير عملها بشكل غير ضروري. لذا يجب استعمال عمليات البث فقط عندما يكون عنوان MAC للوجهة مجهولاً، أو عندما تكون الوجهة هي كل المحطات.
3-2-1 ناقل كاشف للاتصالات المتداخلة بواسطة تحسس التصادمات بين الإشارات
في شبكة إيثرنت المناطقية المحلية، تتم عملية إرسال واحدة فقط في أي زمن محدد، ويُشار إلى شبكة إيثرنت المناطقية المحلية كشبكة "ناقل كاشف لتداخل الاتصالات عن طريق تحسن التصادمات" (CSMA/CD). وهذا يعني أن البث أطرد المرسل يعبر الشبكة بأكملها وتتلقاه وتفحصه كل نقطة. وعندما تصل الإشارة إلى نهاية جزء، تمتصها المُنهيات لمنعها من العودة إلى الجزء.
عندما ترغب محطة ما ?إرسال إشارة فإنها ?فحص الشبكة لتحدّد ما إذا كانت هناك محطة أخرى تقوم بالإرسال حالياً. فإذا لم تكن الشبكة مستخدمة، فيبدأ بالإرسال. وتراقب المحطة الشبكة - أثناء إرسال إشارة-، لتضمن عدم وجود محطة أخرى تُرسل في ذلك الوقت. من المحتمل أن تتوصّل محطتان إلى أن الشبكة متوفرة وتبدأن بالإرسال في نفس الوقت تقريباً. ? سيؤدي ذلك في هذه الحالة إلى حدوث تصادم، كما هو موضَّح في الجزء العلوي من الرسمة.
وعندما تكتشف النقطة المرسلة تصادم داخل الشبكة فإنها ترسل أشارات في الشبكة، فإنها ?رسل إشارة تشويش تجعل التصادم يدوم مدة كافية لكي تعثر عليه النقاط الأخرى. وعندها ستتوقف كل النقاط عن إرسال الأطر لفترة من الوقت منتقاة عشوائياً قبل محاولة إعادة الإرسال من جديد. إذا أدت المحاولات اللاحقة إلى تصادمات أيضاً، ستحاول النقطة إعادة الإرسال حتى 15 مرة قبل التخلي عن المسالة نهائياً. وتحدّد الساعات مواقيت عودة مختلفة. وإذا كان التوقيتان مختلفان بمقدار كافٍ فإن إحدى المحطتين ستنجح في المرة المقبلة.
4-2-1 العنونة (IP) المنطقية
من العناصر المهمة في أي نظام شبكي، هي العملية التي تمكن معلومات محددة، من إيجاد أجهزة حاسوبية معينة في الشبكة. يتم استعمال أنظمة عنونة مختلفة لهذا الهدف، بناءً على عائلة البروتوكولات المستخدمة ?مثلاً، عنونة AppleTalk مختلفة عن عنونة TCP/IP، التي تختلف بدورها عن عنونة IPX.
هناك نوعان مهمان من العناوين هما عناوين طبقة وصلة البيانات وعناوين طبقة الشبكة. عناوين طبقة وصلة البيانات، المسماة أيضاً عناوين الأجهزة المادية أو عناوين MAC، هي عادة ميزة لكل اتصال شبكي. في الحقيقة، فإنه في معظم شبكات المناطق المحلية، توجد عناوين طبقة وصلة البيانات على NIC (بطاقة الشبكة). ولأن الحاسب العادي له اتصال شبكي مادي واحد فإن له عنوان طبقة وصلة بيانات واحد فقط. الموجّهات والأجهزة الأخرى الموصولة ?عدة شبكات مادية يمكن أن تكون لها عدة عناوين طبقة وصلة بيانات. وكما يوحي أسمها، توجد عناوين طبقة " وصلة البيانات" في الطبقة " 2 " لطراز OSI المرجعي.
توجد عناوين طبقة الشبكة (المسماة أيضاً عناوين منطقية أو عناوين IP لطقم بروتوكولات الإنترنت) في الطبقة 3 للطراز OSI المرجعي. خلافاً لعناوين طبقة وصلة البيانات، التي توجد عادة ضمن نطاق عنونة ثابت، فإن عناوين طبقة الشبكة تكون هرمية. بمعنى آخر، هي كالعناوين البريدية التي تشرح مكان الشخص بتحديدها بلداً وولاية ?رمزاً بريدياً ومدينة وشارعاً وعنوان منزل واسم. أحد الأمثلة ?ن عنوان ثابت هو رقم الضمان الاجتماعي الأميركي. كل شخص له رقم ضمان اجتماعي مميز، ويستطيع الأشخاص التنقّل في أرجاء البلاد والحصول على عناوين منطقية جديدة بناءً على مدينتهم أو شارعهم أو رمزهم البريدي، لكن أرقام ضمانهم الاجتماعي تبقى كما هي.
5-2-1 عنونة MAC
لكي تتشارك عدة محطات بنفس الوسائط وتستمر في التعرّف على بعضها البعض، فإن طبقات MAC الفرعية تحدد عناوين لأجهزة أو وصلات بيانات تدعى عناوين MAC. كل واجهة شبكة مناطق محلية لها عنوان MAC مميز. في معظم بطاقات الشبكات (NIC)? يتم تثبيت العنوان MAC في الذاكرة ROM. وعندما يتم تهيئة بطاقة الشبكة، يُنسَخ هذا العنوان إلى الذاكرة RAM.
قبل أن تتمكن الأجهزة الموصولة مباشرة على نفس شبكة المناطق المحلية من أن تتبادل أطر بيانات، يجب على الجهاز المُرسِل أن يملك العنوان MAC الخاص ?الجهاز المستقبل. أحد الطرق التي يستطيع بها المرسل أن يتحقّق من العنوان MAC هو استخدام ARP (بروتوكول ترجمة العناوين). ويوضح الرسم طريقتين يتم فيهما استخدام ARP مثال TCP/IP،، لاكتشاف عنوان MAC.
في المثال الأول، المضيف Y والمضيف Z موجودان في نفس شبكة المناطق المحلية. المضيف Y يبث طلب ARP إلى شبكة المناطق المحلية بحثاً عن المضيف Z. لأن المضيف Y قد أرسل بثاً فإن كل الأجهزة بما في ذلك المضيف Z ستنظر إلى الطلب؛ لكن فقط المضيف Z سيجيب مع عنوانه MAC. يتلقى المضيف Y رد المضيف Z ويحفظ العنوان MAC في الذاكرة المحلية، المسماة في أغلب الأحيان مخبأ ARP. وفي المرة المقبلة التي يحتاج فيها المضيف Y إلى الاتصال ?المضيف Z مباشرة فإنه يستعمل العنوان MAC المخزَّن.
في المثال الثاني، المضيف Y والمضيف Z موجودان في شبكات مناطقية محلية مختلفة، لكن يمكنهما الوصول إلى بعضهما البعض من خلال الموجّه A. عندما يبث المضيف Y طلب ARP، يحدّد الموجّه A أن المضيف Z لا يمكنه أن يتعرّف على الطلب لأن الموجّه A يجد أن العنوان IP للمضيف Z هو لشبكة مناطق محلية مختلفة. لأن الموجّه A يحدّد أيضاً أن أي رزم للمضيف Z يجب ترحيلها، يزوّد الموجّه A عنوانه MAC الخاص كوكيل رد على الطلب ARP. يتلقى المضيف Y جواب الموجّه A ويحفظ العنوان MAC في ذاكرة مخبأه ARP. المرة المقبلة التي يحتاج فيها المضيف Y إلى الاتصال بالمضيف Z فإنه يستعمل العنوان MAC المخزَّن التابع ?لموجّه A.