لماذا تنتمي الموزعات إلى الماضي

لربط عدة أجهزة في LAN (Local Area Network)، تحتاجون إلى جهاز مركزي يصل بينها. في البداية كان هذا الجهاز هو hub، أما اليوم فهو switch. يكشف فهم سبب استبدال hubs بها كيف تعمل الشبكات المحلية فعلًا ولماذا تُعد switches أفضل بكثير. يركّز هذا الدرس على hub البسيط والمشكلات التي جعلته قديمًا وغير مستخدم.

إن hub جهاز بسيط يحتوي على عدة منافذ، ويربط الأجهزة في شكل نجمي. لكنه ليس ذكيًا: فعندما يصل إطار (وهو وحدة بيانات في LAN) إلى أحد المنافذ، يكتفي hub بتكراره عبر جميع المنافذ الأخرى. فهو لا يفحص العناوين ولا يقرر إلى أين يجب أن تنتقل البيانات. وتتلقى كل الأجهزة المتصلة كل عملية إرسال، سواء كانت هي الوجهة المقصودة أم لا.

يعمل hub في الطبقة الفيزيائية (الطبقة 1 من نموذج OSI). فهو يكرر الإشارات الكهربائية ويضخمها فقط، ولا يملك أي إدراك لعناوين MAC أو الإطارات بوصفها بيانات ذات معنى. لذلك يُسمّى hub أحيانًا مكرّرًا متعدد المنافذ. ونظرًا إلى أنه لا يملك معلومات عن الوجهات، فلا يستطيع اتخاذ قرارات التمرير بالطريقة التي يستطيع بها switch.

بما أن hub يكرر كل شيء إلى الجميع، تشترك جميع الأجهزة المتصلة في نطاق تصادم واحد — وهو منطقة يمكن أن تتصادم فيها عمليتا إرسال إذا أرسلت الأجهزة في الوقت نفسه. ومع اشتراك الجميع في الوسط، تتكرر التصادمات، وتزداد المشكلة سوءًا كلما أضفتم أجهزة أكثر. وهكذا يعيد hub إنشاء مشكلة الناقل المشترك في شكل نجمي.

تفرض المحاور التشغيل بنمط نصف مزدوج، أي إن الجهاز يستطيع الإرسال أو الاستقبال، ولكن ليس كليهما في الوقت نفسه. ولمعالجة التصادمات، كانت الأجهزة تستخدم CSMA/CD (الوصول المتعدد باستشعار الناقل مع اكتشاف التصادم): تستمع أولًا، ثم ترسل إذا كان الوسط خاليًا، وإذا حدث تصادم تنتظر فترة عشوائية ثم تعيد المحاولة. تنجح هذه الآلية، لكنها تهدر الوقت وعرض النطاق الترددي، ولا سيما مع ازدياد حركة البيانات على محور مزدحم.

على المحور، تتشارك جميع الأجهزة إجمالي عرض النطاق الترددي. فإذا كان المحور مصنفًا بسرعة 100 Mbps وكانت عشرة أجهزة نشطة، فإنها تتقاسم فعليًا سرعة 100 Mbps فيما بينها. أما المبدّل، فعلى النقيض، فيمنح كل منفذ عرض النطاق الترددي الكامل الخاص به. جعل هذا القيد، الذي يشبه أنبوبًا مشتركًا، المحاور بطيئة تحت الحمل، وكان سببًا رئيسيًا في عجزها عن مواكبة نمو الشبكات.

لدى المحاور أيضًا مشكلة أمنية. فبما أن كل إطار يُرسل إلى كل منفذ، يستطيع أي جهاز متصل بالمحور التقاط حركة البيانات بالكامل بمجرد الاستماع — وهي تقنية تُسمى التنصّت. وبذلك تصبح البيانات الحساسة مكشوفة لكل من هو متصل. يقلل المبدّلون هذا الخطر بإرسال الإطارات إلى المنفذ المقصود فقط، مما يجعل التنصّت العَرَضي أصعب بكثير في الشبكة العادية المعتمدة على المبدّلات.

الفرق واضح:

• المحور — يكرر الإطارات إلى جميع المنافذ، ونطاق تصادم واحد، وعرض نطاق ترددي مشترك، ونمط نصف مزدوج، وأمان ضعيف.
• المبدّل — يمرر الإطارات إلى المنفذ الصحيح، ونطاقات تصادم منفصلة، وعرض نطاق ترددي كامل لكل منفذ، ونمط مزدوج الاتجاه بالكامل، وأمان أفضل.

كل هذه المزايا للمبدّل، ولهذا اختفت المحاور من الشبكات الفعلية.

أصبحت المحاور الحقيقية شبه منقرضة في الشبكات الحديثة؛ فقد استبدلتها المبدّلات غير المكلفة بالكامل. وقد تسمعون كلمة "محور" مستخدمة بصورة عامة للإشارة إلى أي جهاز توصيل مركزي، كما قد تظهر المحاور أحيانًا في المختبرات أو لالتقاط حركة البيانات عمدًا أثناء التحليل. في الاختبار، تعاملوا مع المحور باعتباره تقنية قديمة يجب فهمها تاريخيًا ومقارنتها بالمبدّل.

ظهرت الجسور بين المحاور والمبدّلات. يربط الجسر جزأين من الشبكة، وعلى خلاف المحور، يقرأ عناوين MAC ليقرر ما إذا كان ينبغي أن تعبر حركة البيانات بين الجزأين، فيمنع حركة البيانات المحلية من المرور إلى الجزء الآخر. والجسر في الأساس مبدّل ذو عدد قليل جدًا من المنافذ — ويُسمى المبدّل أحيانًا جسرًا متعدد المنافذ. قدمت الجسور آلية التمرير الذكية المعتمدة على العناوين، والتي أتقنتها المبدّلات لاحقًا.

رغم اختفاء المحاور، تظل المفاهيم التي تشرحها أساسية. فجميع مفاهيم نطاقات التصادم، ونمط نصف مزدوج، وCSMA/CD، وعرض النطاق الترددي المشترك تعود إلى عصر المحاور، ويختبرها الامتحان. إن فهم عيوب المحور هو أوضح طريقة لتقدير ما أصلحته المبدّلات، كما يهيئكم للدروس التالية حول تمرير المبدّلات، وجداول MAC، والفرق بين نطاقات التصادم ونطاقات البث.

اختبروا مدى فهمكم للمحاور.

تعلمتم أن المحور مكرر متعدد المنافذ يعمل في الطبقة الأولى، ويرسل كل إطار بلا تمييز إلى جميع المنافذ. وينشئ ذلك نطاق تصادم مشتركًا واحدًا، ويفرض التشغيل بنمط نصف مزدوج مع CSMA/CD، ويقسم عرض النطاق الترددي بين جميع الأجهزة، ويسمح لأي جهاز بالتنصّت على حركة البيانات كلها. جعلت هذه العيوب المحاور تقنية قديمة. وقد أصلحت المبدّلات كل مشكلة بتمرير الإطارات إلى المنفذ الصحيح فقط. ولا تزال مفاهيم المحور مهمة لأنها تشكل أساس نطاقات التصادم والموضوعات التالية.