بلاگ

آموزش رایگان ccna؛ قسمت نهم: شبکه‌های امروزی چگونه اطلاعات را انتقال می‌دهند؟

شبکه‌های امروزی چگونه اطلاعات را انتقال می‌دهند؟

انواع روش‌های دسترسی در شبکه

روش دسترسی تعیین می‌کند که میزبان چگونه داده‌ها را از طریق کابل‌ها انتقال دهد. آیا میزبان باید منتظر نوبت خود بماند یا می‌تواند هر زمان که خواست داده‌ها را انتقال دهد؟ برای انجام درست این‌کار سه روش دسترسی اصلی ابداع شده که شامل موارد زیر می‌شوند:

  1. CSMA/CD
  2. CSMA/CA
  3. ارسال توکن (Token Passing)

نکته‌ی مهم این است که از مفهوم سیم (Wire) برای توصیف این روش‌ها استفاده می‌شود، اما ما برای درک بهتر مفاهیم و جملات از اصطلاح کابل به‌جای سیم استفاده می‌کنیم.

۱. روش دسترسی CSMA/CD چیست؟

CSMA/CD (سرنام Carrier-sense multiple access with collision detection) و به معنی «دسترسی چندگانه با قابلیت شنود سیگنال حامل/تشخیص تصادم» یکی از محبوب‌ترین روش‌های دسترسی است که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد. با CSMA/CD، هر میزبان دسترسی یکسانی به کابل دارد و می‌تواند زمانی که کابل بدون ترافیک است داده‌ها را انتقال دهد. اگر یک میزبان بخواهد داده‌ها را روی کابل ارسال کند، تشخیص می‌دهد که آیا سیگنالی از قبل روی کابل وجود دارد یا خیر. اگر چنین باشد، میزبان منتظر می‌ماند و هنگامی که سیگنالی وجود نداشت داده‌ها را ارسال می‌کند. اگر کابل آزاد باشد، میزبان بلافاصله داده‌ها را ارسال می‌کند. با این‌حال، در روش مذکور مشکل بزرگی به نام تصادم (collision) وجود دارد.

· تصادم (collision) در شبکه به چه معناست؟

اگر دو سیستم همزمان تشخیص دهند که سیگنالی روی کابل وجود ندارد و آزاد است، هر دو به‌طور همزمان داده‌ها را  ارسال می‌کنند. هنگامی که دو قطعه داده به‌طور همزمان روی کابل ارسال شوند، با یکدیگر برخورد می‌کنند و داده‌ها از بین می‌روند. به این اتفاق تصادم (collision) می‌گویند. اگر داده‌ها در حین انتقال از بین بروند، باید فرآیند ارسال تکرار شود. در نتیجه، پس از برخورد، هر میزبان مدت زمان متغیری را قبل از ارسال مجدد داده‌ها منتظر می‌ماند تا مطمئن شود دوباره مشکل تصادم به‌وجود نخواهد آمد. هنگامی که یک سیستم تشخیص می‌دهد که داده‌ها با هم برخورد کرده‌اند و باید داده‌ها را دوباره ارسال کند، وضعیتی به‌وجود می‌آید که تشخیص برخورد (collision detection) نام دارد.

به‌طور خلاصه، در روش CSMA/CD، قبل از این‌که میزبان داده‌ها را روی شبکه بفرستد، وضعیت کابل یا به‌عبارت دقیق‌تر سیم را بررسی می‌کند تا مطمئن شود که بدون ترافیک است. در این‌جا ممکن است سامانه‌های مختلفی به کابل یا سیم (Wire) دسترسی یکسان داشته باشند، از این‌رو، در صورت برخورد، میزبان، آن برخورد (CD) را تشخیص داده و داده‌ها را دوباره ارسال می‌کند.

 

۲. روش دسترسی CSMA/CA چیست؟

CSMA/CA (سرنام Sense Multiple Access/Collision Avoidance) به معنی «دسترسی چندگانه با قابلیت شنود سیگنال حامل/ پیشگیری از تصادم» به اندازه CSMA/CD محبوب نیست و دلیل خوبی هم وجود دارد. با CSMA/CA، قبل از این‌که میزبان داده‌ها را روی سیم بفرستد، وضعیت را بررسی می‌کند تا ببیند آیا سیگنالی وجود دارد یا خیر. در این روش، میزبان سعی می‌کند با ارسال یک سیگنال از برخورد پیشگیری کند تا سایر میزبان‌ها اقدام به ارسال داده‌ها نکنند. رویکرد فوق مانع بروز مشکل تصادم می‌شود، اما در مقابل باعث می‌شود تا داده‌های بیشتری روی کابل ارسال شوند که در شبکه‌های بزرگ «سرباره» زیادی را تولید می‌کند.

۳. روش دسترسی Token Passing چیست؟

در هر دو روش CSMA/CD و CSMA/CA، احتمال برخورد همیشه وجود دارد و هر چه میزبان‌های بیشتری به شبکه وارد شده و به کابل‌ها متصل شوند، احتمال برخورد را بیشتر می‌کنند، زیرا سیستم‌های بیشتری در انتظار ارسال داده‌ها روی رسانه انتقال هستند و مجبور هستند صبر کنند تا کابل آزاد شود و سپس اطلاعات را ارسال کنند.

در مکانیزم ارسال توکن، از رویکرد کاملا متفاوتی برای تعیین چگونگی انتقال داده‌ها روی سیم استفاده می‌شود. در این روش یک بسته خالی روی کابل/سیم (wire) قرار می‌گیرد که توکن (token) نام دارد. برای ارسال داده‌ها روی کابل، یک سیستم باید صبر کند تا توکن را دریافت کند. هنگامی که سیستم توکنی بدون داده به‌دست آورد، قادر است فرآیند ارسال اطلاعات را آغاز کند. از آن‌جایی که همواره تنها یک توکن وجود دارد و یک میزبان برای ارسال اطلاعات به توکن نیاز دارد، احتمال این‌که به دلیل وجود توکن‌های مختلف، تصادم به‌وجود آید منتفی می‌شود.

  • توضیح روش دسترسی با ارسال توکن با مثال

اگر ایستگاه کاری ۱ بخواهد داده‌ها را روی سیم ارسال کند باید صبر کند تا توکن را به‌دست آورد. این توکن بدون آن‌که سرباره قابل توجهی به شبکه وارد کند، میلیون‌ها بار در ثانیه در شبکه می‌چرخد. هنگامی که توکن به ایستگاه کاری ۱ رسید، به ترتیب کارهای زیر را انجام می‌دهد:

  1. ایستگاه کاری توکن را از شبکه خارج می‌کند
  2.  آن را با داده پر می‌کند
  3. توکن را به‌عنوان «در حال استفاده» علامت‌گذاری می‌کند تا هیچ سیستم دیگری سعی در پر کردن توکن با داده نداشته باشد
  4. توکن را روی رسانه ارسال می‌کند تا بسته به میزبان مقصد برسد

در این حالت، تمامی سیستم‌ها در شبکه متوجه این مسئله می‌شوند و بسته‌های اطلاعاتی را مشاهده می‌کنند، اما اقدامی در خصوص پردازش آن‌ها انجام نمی‌دهند، زیرا قابلیت انجام این‌کار را ندارند. در این روش، سیستمی که مقصد مورد نظر است، داده‌ها را خوانده و توکن دیگری را به عنوان تأییدیه برای فرستنده ارسال می‌کند. هنگامی که توکن به فرستنده اصلی رسید، توکن از وضعیت «در حال استفاده» به وضعیت «خالی» تغییر حالت می‌دهد.

معماری شبکه

اکنون که درک بهتری از کابل‌کشی، توپولوژی‌ها و روش‌های دسترسی به‌دست آوردیم، بهتر است به بررسی این موضوع بپردازیم که چگونه از این فناوری‌ها برای پیاده‌سازی معماری‌های مختلف شبکه مثل اترنت استفاده کنیم.

پیشنهاد مطالعه

انواع اترنت

بسیاری از استانداردهای لایه فیزیکی ویژگی‌های فیزیکی پیاده سازی اترنت را تعریف می‌کنند. یکی از رایج‌ترین استانداردهای اترنت IEEE 802.3 10Mb است. جدول زیر برخی از استانداردهای ۱۰ مگابیت در ثانیه را نشان می‌دهد. در معماری فوق رایج‌ترین کابل‌کشی مسی برای اترنت UTP است.

استانداردهای اترنت 10 مگابیت در ثانیه
استانداردهای اترنت ۱۰ مگابیت در ثانیه

اترنت از یک توپولوژی خطی-فیزیکی یا منطقی پشتیبانی می‌کند. در توپولوژی خطی یا bus، هر دستگاه به یک سیم متصل است و همه دستگاه‌ها هر فریم را می‌بینند. به‌عنوان مثال، در استاندارد ۱۰Base5 از یک کابل کواکسیال بلند و ضخیم استفاده می‌شود. کارت‌های شبکه (NIC) با استفاده از دستگاهی که vampire tap نام دارد و در مقالات قبلی به آن‌ اشاره کردیم، سیگنالی روی سیم ارسال می‌کنند.

در استاندارد ۱۰Base2 دستگاه‌ها با استفاده از کانکتورهای BNC، که معمولاً T-taps نامیده می‌شوند، توسط سیم‌های زیادی به‌یکدیگر متصل می‌شوند. در این استاندارد یک سر T-tap به کارت شبکه متصل می‌شود و دو سر دیگر به دو کابل اترنت که بخشی از گذرگاه هستند متصل می‌شوند. هر دو نقطه انتهایی کابل باید یک درپوش خاتمه (Terminator tap) داشته باشند.

در استاندارد ۱۰BaseT همه دستگاه‌ها به یک هاب متصل می‌شوند، جایی که هاب توپولوژی گذرگاه منطقی را استفاده می‌کند. همه این راه‌حل‌های اترنت ۱۰ مگابیت در ثانیه تنها از حالت نیمه دوبلکس پشتیبانی می‌کنند، به این معنا که می‌توانند ارسال یا دریافت کنند، اما نمی‌توانند هر دو کار را به‌طور همزمان انجام دهند.

نکته امتحانی: برای آزمون ccna، باید با انواع اتصال آشنا باشید. اتصالات نیمه دوبلکس به دستگاه‌ها اجازه می‌دهند در هر دو جهتِ ارسال یا دریافت کار کنند، اما در هر زمان فقط در یک جهت عمل می‌کنند. علاوه بر این، دستگاه‌هایی مانند هاب که دستگاه‌های نیمه دوبلکس هستند سطح بالایی از تصادم را تجربه می‌کنند. اتصالات Full-Duplex می‌توانند به طور همزمان بدون هیچ‌گونه برخوردی ارسال و دریافت را ارائه کنند. سوئیچ‌ها به‌عنوان دستگاه‌های فول دوبلکس در نظر گرفته می‌شوند و این یکی از دلایل اصلی جایگزینی هاب‌ها در شبکه است.

پیشنهاد مطالعه

منبع

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.