التبديل في الطبقة 2 الذي يجب أن تعرفه

التبديل في الطبقة 2 (أو تبديل طبقة ارتباط البيانات) هو عملية تقسيم الشبكة باستخدام عنوان MAC الخاص بالجهاز الموجود على شبكة LAN. تُستخدم المفاتيح والجسور للتبديل في الطبقة 2. وهي تحلل مجال تصادم أكبر إلى عدة مجالات تصادم أصغر.

في شبكة LAN النموذجية، يتم توصيل جميع المضيفين بجهاز مركزي. في الماضي، كان الجهاز عبارة عن محور عادةً. لكن المحور لديه عدد من العيوب، مثل عدم معرفة حركة المرور من خلاله، وإنشاء مجال تصادم كبير، وما إلى ذلك. للتغلب على بعض مشاكل المحور، يتم إنشاء جسر. إنها أفضل من المحاور لأنها تنشئ مجالات تضارب متعددة، لكن عدد المنافذ محدود. في النهاية، تم إنشاء المحول ولا يزال يستخدم على نطاق واسع. يحتوي المحول على منافذ أكثر من الجسر للتحقق من حركة المرور الواردة واتخاذ قرارات إعادة التوجيه المقابلة. كل منفذ على المحول هو مجال تصادم منفصل.

هذا مثال لشبكة LAN النموذجية المستخدمة اليوم - حيث تُستخدم المفاتيح كأجهزة مركزية لتوصيل جميع الأجهزة ببعضها البعض:

الفرق بين المحاور والمفاتيح

لفهم مفهوم تبديل الحزم بشكل أفضل استنادًا إلى عناوين أجهزة الجهاز، تحتاج إلى معرفة الفرق بين المحول والمحور.

أولاً، ضع في اعتبارك مثال شبكة LAN، حيث يتصل جميع المضيفين بمحور:

كما ذكرنا سابقًا، لا ينشئ المحور سوى مجال تصادم واحد، لذا فهناك احتمال كبير لحدوث تعارض. يستقبل المحور الموصوف أعلاه ببساطة جميع إشارات المنافذ بشكل متكرر، لذا لا يتم إجراء تصفية الحزم باستثناء المنافذ التي يتم تلقي الإشارات منها. تخيل لو تم توصيل 20 مضيفًا بالمحور، فسيتم إرسال حزمة إلى 19 مضيفًا، وليس مضيفًا واحدًا فقط! يمكن أن يتسبب هذا أيضًا في حدوث مشكلات أمنية لأن المهاجمين يمكنهم التقاط كل حركة المرور على الشبكة.

الآن فكر في كيفية عمل المفتاح. لدينا نفس الطوبولوجيا المذكورة أعلاه، إلا أننا نستخدم المفاتيح بدلاً من المحاور.

يزيد المحول من عدد مجالات التصادم. كل منفذ هو مجال تصادم، مما يعني أن احتمالية حدوث تصادم ضئيلة. يعرف المحول أي جهاز متصل بأي منفذ ويعيد توجيه الإطار بناءً على عنوان MAC المستهدف الموجود في الإطار. وهذا يقلل من حركة المرور على شبكة LAN ويعزز الأمان.

كيف تعمل المفاتيح

تحتوي كل بطاقة شبكة على معرف فريد يسمى عنوان التحكم في وصول الوسائط (MAC). يُستخدم هذا العنوان في شبكة LAN للاتصال بين الأجهزة الموجودة على نفس شريحة الشبكة. تحتاج الأجهزة التي تريد التواصل إلى معرفة عناوين MAC الخاصة بكل منها قبل إرسال الحزم. تستخدم هذه الأجهزة عملية تسمى ARP (بروتوكول حل العناوين) للعثور على عنوان MAC الخاص بجهاز آخر. عندما يكون عنوان الأجهزة الخاص بالمضيف المستهدف معروفًا، يكون لدى المضيف المرسل جميع المعلومات اللازمة للتواصل مع المضيف البعيد.

لفهم مفهوم ARP بشكل أفضل، دعونا ننظر إلى الأمثلة التالية:

لنفترض أن المضيف أ يريد الاتصال بالمضيف ب لأول مرة. يعرف المضيف أ عنوان IP للمضيف ب، ولكن لأن هذا هو الاتصال الأول بين المضيفين، فإن عنوان الأجهزة (MAC) غير معروف. يستخدم المضيف أ عملية ARP للعثور على عنوان MAC للمضيف ب. يقوم المحول بإعادة توجيه طلب ARP إلى جميع المنافذ باستثناء المنفذ الذي يتصل به المضيف أ. يتلقى المضيف ب طلب ARP ويرد بعنوان MAC الخاص به. يتعلم المضيف ب أيضًا عنوان MAC للمضيف أ (لأن المضيف أ يرسل عنوان MAC الخاص به في طلب ARP). سيعرف المحول عناوين MAC المرتبطة بكل منفذ. على سبيل المثال، نظرًا لأن المضيف ب يستجيب باستجابة ARP تحتوي على عنوان MAC الخاص به، يعرف المحول عنوان MAC للمضيف ب ويخزن العنوان في جدول عناوين MAC الخاص به. كما هو الحال مع المضيف أ، يعرف المحول عنوان MAC للمضيف أ بسبب طلب ARP.

الآن، عندما يرسل المضيف A حزمة إلى المضيف B، يبحث المحول في جدول عناوين MAC الخاص به ويعيد توجيه الإطار فقط إلى منفذ Fa0/1 (المنفذ المتصل بالمضيف B). لن تشارك المضيفات الأخرى في الشبكة في الاتصال: