مقدمة حول أساسيات المفاتيح

التبديل هو مصطلح عام يشير إلى تقنية إرسال المعلومات المراد نقلها إلى المسار المقابل الذي يلبي المتطلبات عن طريق الإكمال اليدوي أو التلقائي للمعلومات وفقًا للحاجة إلى نقل المعلومات في كلا طرفي الاتصال. التبديل المعمم هو جهاز يؤدي وظائف تبادل المعلومات في نظام الاتصالات.

في نظام شبكة الكمبيوتر، يعمل مفهوم التبادل على تحسين وضع العمل المشترك. يعد محور HUB الذي قدمناه سابقًا جهازًا مشتركًا، ولا يمكن لـ HUB نفسه تحديد عنوان الوجهة. عندما يرسل المضيف A في نفس الشبكة المحلية البيانات إلى المضيف B، يتم إرسال حزم البيانات بطريقة البث على الشبكة التي تم تكوينها بواسطة HUB، ويحدد كل طرف ما إذا كان سيستقبلها من خلال التحقق من معلومات عنوان رأس حزمة البيانات. وهذا يعني أنه في وضع التشغيل هذا، لا يمكن إرسال سوى مجموعة واحدة من إطارات البيانات على الشبكة في نفس الوقت، وإذا كان هناك تصادم، فيجب إعادة المحاولة. بهذه الطريقة يتم مشاركة عرض النطاق الترددي للشبكة.

كيف يعمل المفتاح

العمل في طبقة ارتباط البيانات. يحتوي المحول على ناقل خلفي عالي النطاق الترددي ونسيج المحول الداخلي، ويتم توصيل جميع منافذ المحول بهذه الناقل الخلفي. بعد أن تتلقى دائرة التحكم حزمة البيانات، يبحث منفذ المعالجة في جدول مقارنة العناوين في الذاكرة لتحديد المنفذ الذي يتم توصيل بطاقة الشبكة (NIC) الخاصة بجهاز MAC (عنوان الأجهزة لبطاقة الشبكة) به.

يتم نقل الحزمة بسرعة إلى منفذ الوجهة من خلال مصفوفة التبديل الداخلية. إذا لم يكن عنوان MAC الوجهة موجودًا، فسيتم بثه إلى جميع المنافذ. بعد تلقي استجابة المنفذ، سيتعلم المحول العنوان الجديد ويضيفه إلى جدول عناوين MAC الداخلي.

يمكن أيضًا استخدام المحول لتقسيم الشبكة. من خلال مقارنة جدول عناوين MAC، يسمح المحول فقط بمرور حركة مرور الشبكة الضرورية عبر المحول. من خلال تصفية المحول وإعادة توجيهه، يمكن تقليل مجال التصادم بشكل فعال، لكنه لا يستطيع تقسيم بث طبقة الشبكة، أي مجال البث.

يمكن للمحول أن يقوم بنقل البيانات بين أزواج متعددة من المنافذ في نفس الوقت. يمكن اعتبار كل منفذ بمثابة جزء منفصل من الشبكة، ويمكن لأجهزة الشبكة المتصلة به أن تتمتع بنطاق الترددي الكامل بمفردها، دون التنافس مع الأجهزة الأخرى. عندما ترسل العقدة A البيانات إلى العقدة D، يمكن للعقدة B إرسال البيانات إلى العقدة C في نفس الوقت، ويتمتع كلا الإرسالين بنطاق الترددي الكامل للشبكة ولديهما اتصالات افتراضية خاصة بهما. إذا تم استخدام محول Ethernet بسرعة 10 ميجابت في الثانية هنا، فإن إجمالي إنتاج المحول في هذا الوقت يساوي 2 × 10 ميجابت في الثانية = 20 ميجابت في الثانية، وعند استخدام HUB مشترك بسرعة 10 ميجابت في الثانية، فإن إجمالي إنتاج HUB لن يتجاوز 10 ميجابت في الثانية. باختصار، المحول هو جهاز شبكة يمكنه إجراء تغليف الحزم وإعادة توجيه حزم البيانات بناءً على تحديد عنوان MAC. يمكن للمحول "تعلم" عنوان MAC وتخزينه في جدول العناوين الداخلي. من خلال إنشاء مسار تحويل مؤقت بين المرسل والمستقبل المستهدف لإطار البيانات، يمكن إرسال إطار البيانات مباشرة من عنوان المصدر إلى عنوان الوجهة.

تصنيف التبديل

وضع الإرسال للمفتاح هو كامل دوبلكس، ونصف دوبلكس، وكامل دوبلكس/نصف دوبلكس متكيف.

تعني خاصية الدوبلكس الكامل للمفتاح أن المفتاح يمكنه استقبال البيانات أثناء نقل البيانات، ويتم مزامنة الاثنين. يبدو أننا عادةً ما نتصل في نفس الوقت، ويمكننا سماع صوت بعضنا البعض أثناء التحدث. تدعم المفاتيح الحالية خاصية الدوبلكس الكامل. تتمثل ميزة الدوبلكس الكامل في أن التأخير صغير والسرعة سريعة.

عندما يتعلق الأمر بالثنائي الكامل، لا يسعك إلا أن تذكر مفهومًا آخر يتوافق معه عن كثب، وهو "نصف الثنائي". يعني ما يسمى بنصف الثنائي حدوث فعل واحد فقط في فترة زمنية. لإعطاء مثال بسيط، طريق ضيق، لا يمكن إلا لسيارة واحدة أن تمر في نفس الوقت. عندما تكون هناك سيارتان متقابلتان، في هذه الحالة، يمكن لسيارة واحدة فقط المرور أولاً، ثم يتم فتح سيارة أخرى بعد الأولى. يوضح هذا المثال مبدأ نصف الثنائي. كانت أجهزة الاتصال اللاسلكية المبكرة، وكذلك المحاور المبكرة، منتجات نصف ثنائية. مع التقدم المستمر للتكنولوجيا، انسحبت النقابات نصف المزدوجة تدريجيًا من الساحة التاريخية.

بشكل عام، هناك نوعان من مفاتيح الشبكة: مفاتيح WAN ومفاتيح LAN. تُستخدم مفاتيح WAN بشكل أساسي في مجال الاتصالات لتوفير منصة أساسية للاتصالات. تُستخدم مفاتيح LAN في الشبكات المحلية لتوصيل الأجهزة الطرفية مثل أجهزة الكمبيوتر والطابعات الشبكية. من حيث وسيلة النقل وسرعة النقل، يمكن تقسيمها إلى مفاتيح Ethernet ومفاتيح Fast Ethernet ومفاتيح Gigabit Ethernet ومفاتيح FDDI ومفاتيح ATM ومفاتيح Token Ring.

من حيث حجم التطبيق، يمكن تقسيمه إلى مفاتيح على مستوى المؤسسة ومفاتيح على مستوى القسم ومفاتيح مجموعات العمل. لا يتطابق حجم كل بائع تمامًا. بشكل عام، يتم تثبيت مفاتيح فئة المؤسسة على الرف، ويمكن تثبيت مفاتيح مستوى القسم على الرف (عدد صغير من الفتحات) أو تكوين ثابت، بينما تكون مفاتيح مجموعة العمل ذات تكوين ثابت (وظائف مبسطة). من ناحية أخرى، من منظور حجم التطبيق، عندما يكون مفتاحًا أساسيًا، فإن المفتاح الذي يدعم تطبيقات المؤسسة الكبيرة بأكثر من 500 نقطة معلومات هو مفتاح من فئة المؤسسة، والمفتاح الذي يدعم المؤسسات المتوسطة الحجم التي تحتوي على 300 نقطة معلومات أو أقل هو مفتاح على مستوى القسم. المفاتيح التي تدعم 100 نقطة معلومات هي مفاتيح مجموعات العمل. يشير المفتاح الموضح في هذه الوثيقة إلى مفتاح LAN.