مقدمة أساسية حول التبديل في الطبقة 2

التبديل في الطبقة 2 (أو تبديل طبقة ارتباط البيانات) هو عملية تقسيم الشبكة باستخدام عنوان MAC للجهاز 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 نموذجية تُستخدم اليوم كجهاز مركزي يربط 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، لذا فإن احتمال حدوث تصادم مرتفع. المحور الموصوف أعلاه هو مجرد إشارة تستقبل بشكل متكرر جميع المنافذ باستثناء المنفذ الذي يتم استقبال الإشارة منه، وبالتالي لا يتم إجراء تصفية الحزم. تخيل أنه إذا كان هناك 20 مضيفًا متصلًا بالمحور، فسيتم إرسال حزمة إلى 19 مضيفًا، وليس مضيفًا واحدًا فقط! يمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى مشكلات أمنية، حيث يمكن للمهاجم التقاط كل حركة المرور على الشبكة.

يتم الآن النظر في طريقة تشغيل المفتاح.

لدينا نفس الطوبولوجيا المذكورة أعلاه، ولكننا نستخدم المفتاح بدلاً من المحور.

يزيد المحول من عدد مجالات التصادم. كل منفذ هو مجال تصادم، مما يعني أن فرصة حدوث تصادم ضئيلة. يعرف المحول المنفذ الذي يجب الاتصال به ويقوم بإعادة توجيه الإطار بناءً على عنوان MAC الوجهة المضمن 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). يتم استخدام العنوان في شبكة LAN للاتصال بين الأجهزة الموجودة على نفس شريحة الشبكة. تحتاج الأجهزة التي تريد التواصل إلى معرفة عنوان MAC لبعضها البعض قبل إرسال حزم البيانات. يستخدمون العملية المسماة ARP (بروتوكول حل العناوين) للعثور على عنوان MAC لجهاز آخر. عندما يكون عنوان الأجهزة للمضيف المستهدف معروفًا، يكون لدى المضيف المرسل جميع المعلومات اللازمة للتواصل مع المضيف البعيد.

لفهم مفهوم ARP بشكل أفضل، دعونا نلقي نظرة على المثال التالي:

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). يعرف 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: