الحلقة الدراسية 10
مكونات الشبكة الواسعة
ثانيا: الجسور
سنتناول في هذا الدرس ان شاء البنود التالية :
1- وصف لماهية الجسور وكيفية عملها.
2- وصف للجسور المحلية وبعيدة المدى.
3- شرح لكيفية قيام الجسور بإنشاء واستخدام جداول التوجيه.
4- وصف لتصميم الجسور وكيفية تعاملها مع مشكلة الحلقات النشطة.
الجسر هو جهاز يمكن استخدامه للربط بين العناصر على الشبكة المحلية ، ويمكن تلخيص أهداف عمله في نقطتين:
1- توسيع الشبكة المحلية.
2- تقسيم الشبكة المحلية إلى أكثر من قسم وتوزيع حركة المرور بين هذه الأقسام.
الجسر يتمتع بكل مزايا مكررات الاشارة مثل :
1- الربط بين أسلاك الشبكة المتشابهة والمختلفة.
2- إعادة توليد البيانات .
وهو يتفوق على مكرر الاشارة في الأمور التالية :
1- تجاوز قواعد المعيار 802.3 فيما يخص الحد الاعلى لعدد الاجهزة المسموح لها بالاتصال بالشبكة المحلية.
2- اعادة توليد البيانات ولكن على مستوى الحزمة.
3- توفير أداء أفضل للشبكة.
4- الوصل بين شبكات من تصاميم مختلفة مثل إيثرنت مع Token Ring وتوجيه حزم البيانات بينها.
يمكن تفادي حدوث أزمة عنق الزجاجة في الشبكات المزدحمة باستخدام جسر تقسيم الشبكة الى قسمين مما يوزع حركة المرور بينهما ويخفض من الازدحام على كل قسم وستكون مهمة الجسر السماح بمرور حزم البيانات الموجهة من قسم الى اخر بشرط ان يكون عنوان الوجهة في الحزم ينتمي الى القسم الذي ستمرر إليه بمعنى انه لا سيمح بمرور حزم البيانات المتنقلة من القسم الأول ولكن عنوان وجهتها يشير ايضا الى القسم الأول مما يعني أنه لا حاجة لتمرير مثل هذه الحزم الى القسم الثاني وبالتالي يقوم الجسر بمنعها من المرور بعكس مكرر الاشارة الذي سيقوم بكل بساطة بتمرير هذه الحزم مما يؤدي الى شغل القسم الثاني دون حاجة الى ذلك، وهنا نجد ان الجسر يعمل على تحسين وزيادة فعالية الشبكة لأن كل قسم من أقسام الشبكة سوف يحقق :
1- التعامل مع عدد أقل من الحزم.
2- عدد أقل من التصادمات.
3- العمل بفاعلية أكبر .
تستطيع الجسور الربط بين شبكات تعمل مع بروتوكولات مختلفة مثل IPX و TCP/IP و OSI.
لا تستطيع الجسور التمييز بين البروتوكولات المختلفة ولهذا فهي لا تقوم بالتحويل او الترجمة من بروتوكول إلى آخر أثناء تمرير حزم البيانات بين الشبكات المختلفة بل تقوم بالتعرف على الكمبيوتر الموجهة إليه الحزم بقراءة عنوان المستقبل في رأس الحزمة وتترك مهمة التعرف على البروتوكول للجهاز المستقبل على الطرف الآخر من الشبكة .
تنقسم الجسور إلى نوعين :
1- داخلية وتركب داخل جهاز المزود، وبعض أنظمة التشغيل تدعم استخدام أكثر من جسر داخلي في جهاز المزود.
2- خارجية وتكون عبارة عن اجهزة مستقلة.
وتقسم الجسور حسب عملها الى قسمين هما :
1- جسور محلية Local.
2- جسور بعيدة المدى Remote.
تقوم الجسور المحلية بالربط بين الأسلاك المحورية الثخينة للأقسام المختلفة من شبكة، وتكون هذه الأقسام متصلة بشكل مباشر .
بينما الجسور بعيدة المدى فإنها تقوم بالربط بين الأسلاك المحلية الثخينة و الاسلاك بعيدة المدى مثل اسلاك الهاتف المؤجرة.
يستخدم هذا النوع من الجسور للتوصيل بين عدة شبكات محلية تفصلها مسافات شاسعة، وفي هذه الحالة فإن الجسر بعيد المدى لا يعمل وحده بل يجب أن يعمل جسران معا كزوج وكل جسر يجب أن يتصل بمودم متزامن والذي يتصل بدوره بخطوط الهاتف المؤجرة. أنظر الصورة .
تعمل الجسور على مبدأ أن كل جهاز على الشبكة له عنوان فريد يتم توجيه الحزم وفقا لهذا العنوان .
تمتلك الجسور بعض السمات الذكية فهي تستطيع جمع المعلومات عن الأجهزة على الشبكة، ويتم تحديث هذه المعلومات في كل مرة يتم فيها نقل الأجهزة أو إضافتها للشبكة، ويطلق على هذه الخاصية اسم تعلم الجسور Bridge Learning.
تتعرف الجسور على الأجهزة على الشبكة بأن تقوم بإرسال رسائل موجهة الى كل الأجهزة على الشبكة وعندما تقوم هذه الأجهزة بالرد فإن الجسور تتعرف على عناوينها ومواقعها، وتقوم بعد جمع هذه المعلومات باستخدامها لإنشاء جداول توجيه Routing Table.
وهناك طريقة أخرى تتعلم بها الجسور وهي الاستماع و الكشف على حزم البيانات المارة من خلالها، فعندما يتسلم الجسر حزمة ما فإنه يقوم بمقارنة عنوان الكمبيوتر المرسل للحزمة والذي يقرأه من رأس الحزمة مع العناوين المخزنة مسبقا في جدول التوجيه، فإذا لم يعثر الجسر على هذا العنوان ضمن جدول التوجيه فإنه يقوم بإضافته للجدول وهكذا يقوم الجسر بالتحديث المستمر جدول التوجيه.
كما يقوم الجسر بمعاينة عنوان الكمبيوتر المستقبل والذي يقرأه أيضا من رأس الحزمة التي يتسلمها والآن لنر ماذا سيفعل في الحالات التالية :
أولا: نفترض أن الجسر قد وجد عنوان المستقبل ضمن جدول التوجيه، في هذه الحالة هناك احتمالان:
1- ان يوجه الجسر الحزمة الى عنوانها المطلوب وذلك في حالة ان كان عنوان المستقبل لا ينتمي الى نفس القسم الذي ينتمي إليه عنوان المرسل أي أن الجهازين المرسل والمستقبل ينتميان إلى اقسام مختلفة .
2- ان يقوم الجسر يتجاهل هذه الحزمة وتدميرها وذلك في حالة ان كان عنوان المستقبل ينتمي الى نفس القسم الذي ينتمي إليه عنوان المرسل ففي هذه الحالة لا داعي لاستخدام الجسر حيث انه يصل بين أقسام مختلفة بينما الحزمة يجب أن تبقى في نفس القسم ولا تنتقل الى قسم آخر، وهذا يعني ان الجسر يقوم بفلترة حزم البيانات التي تمر من خلاله.
ثانيا : نفترض أن الجسر لم يجد عنوان المستقبل ضمن جدول التوجيه، في هذه الحالة يقوم الجسر بتوجيه هذه الحزمة الى كل أقسام الشبكة ما عدى القسم الذي ينتمي اليه الجهاز المرسل للحزمة .
تعمل الشبكات الموسعة باستخدام جسر واحد بمستوى كبير من البساطة ولكن تعقيدها يزيد .
يمكن تنظيم الشبكات التي ترتبط معا باستخدام عدة جسور من خلال ثلاث تصاميم أساسية هي :
1- العمود الفقري Backbone. تخدام عدة جسور.
2- التتالي Cascade.
3- النجمة Star.
في التصميم الأول من نوع العمود الفقري تكون الجسور مرتبطة معا باستخدام سلك منفصل بما يشبه العمود الفقري كما في الصورة التالية .
غالبا يكون سلك العمود الفقري من الألياف البصرية لتوفير سرعة كبيرة لمسافات بعيدة.
يسمح هذا التصميم للجسور بالتمييز بين الأنواع المختلفة من حركة المرور الموجهة الى الأقسام المختلفة وهذا يقلل من ازدحام المرور على الشبكة ككل لأن حزم البيانات التي تريد الانتقال من قسم إلى آخر ليست مجبرة بالمرور على أقسام أخرى قبل أن تصل إلى مرادها.
أما في تصميم التتالي فان اقسام الشبكة المحلية والجسور تكون متصلة معا واحدا تلو الآخر لتكوين خط مستمر ومتتالي، و هذا التصميم يحتاج الى معدات توصيل اقل من التصميم السابق ولكن حزم البيانات المتنقلة من قسم الى اخر يجب ان تمر بأي اقسام او جسور تفصل بينهما مما يزيد من الازدحام على الشبكة .
أما في التصميم الاخير وهو تصميم النجمة فيستخدم جسر متعدد المنافذ Multi port Bridge للربط بين عدة أسلاك وهو يستخدم إذا كانت حركة المرور خفيفة.
بإضافة الجسور الشبكات الموسعة، فإن هناك احتمال لحدوث حلقات نشطة لتدوير حزم البيانات عبر الشبكة مما يسبب في تعطل الشبكة .
تفترض الجسور وجود مسار وحيد بين أي جهازين على الشبكة ولكن اذا توفر اكثر من مسار فان هذا سيؤدي الى حدوث ازدواج في حزم البيانات وهذا قد يؤدي الى اعادة تدوير لا نهائية للحزم على الشبكة مما قد يؤدي الى حدوث Broadcast Storm و التي شرحناها سابقا.
ولحل هذه المشكلة تستخدم الجسور خوارزميات ذكية تقوم بمايلي :
1- اكتشاف حدوث حلقات تدور فيها الحزم.
2- اغلاق أي مسارات اضافية قد تنتقل عبرها الحزم بحيث لا يبقى سوى مسار وحيد .
أحد الخوارزميات المستخدمة هي Spanning Tree Algorithm (STA) و باستخدامها يصبح برنامج الجسر قادرا على الشعور بوجود أكثر من مسار ثم تحديد المسار الأفضل وإعداد الجسر لاستخدام هذا المسار وجعله المسار الاساسي اما باقي المسارات فيتم فصلها، ولكن من الممكن اعادة وصلها عند عدم توفر المسار الأساسي.
ملخص الدرس :
تتفوق الجسور على مكررات الاشارة فهي تسمح بالربط بين شبكات تستخدم تصاميم وبروتوكولات مختلفة .
تنقسم الجسور الى محلية وبعيدة المدى.
هناك ثلاث انواع لتصاميم الجسور هي : العمود الفقري و التتالي والنجمة.
تستخدم الجسور خوارزميات ذكية لحل مشكلة حلقات تدوير حزم البيانات.
سيكون الدرس المقبل إن شاء الله بعنوان مكونات الشبكة الواسعة : ثالثا الموجهات والبوابات .
