من أجل فهم الإنترنت، من الضروري معرفة أساسية بأشكال الشبكة المختلفة، بالإضافة إلى فهم تقنيات التبديل وبالتالي الاختلافات بين تبديل الدوائر والحزم.
%20(1).png)
تبديل الدائرة مقابل تبديل الحزمة
في عالم الاتصالات، يتم التمييز بين فلسفتين أساسيتين في تكنولوجيا التبديل - تبديل الدوائر وتبديل الرزم :
تحويل خط
يأتي تبديل الخطوط من عالم الاتصالات الهاتفية الكلاسيكي ويمثل الاتصال حيث تم استخدامه في أنظمة الهاتف لأكثر من 100 عام - وبالتالي فهو منتشر على نطاق واسع ومتجذر بعمق.
- يعتمد تبديل الخط على مبدأ تحويل قناة الرسائل الحصرية من المرسل إلى المستلم للتواصل. يمكن أن يكون هذا مؤقتًا لمكالمة هاتفية تم طلبها، ولكن أيضًا لخط مؤجر دائم. ولتحقيق ذلك، يقع عمل الوساطة في ما يسمى بمراكز الوساطة. هذا هو المكان الذي يوجد فيه التحكم في تدفق البيانات، وهذا هو المكان الذي يوجد فيه "ذكاء" الشبكة، إذا جاز التعبير.
- بالنسبة للمستخدم، يعد تبديل الخط أثناء المحادثة الهاتفية أمرًا آمنًا؛ مع الإنشاء الناجح للاتصال بين شريكي المحادثة، يتم إنشاء قناة الرسائل الضرورية للتواصل، لا أكثر ولا أقل. بالنسبة لمشغل مثل هذه الشبكة الهاتفية، تعد شبكة تبديل الدوائر أيضًا رهانًا آمنًا؛ يقوم بمحاسبة المكالمات الهاتفية بناءً على عدد التحويلات ووقت المكالمات الفردية - باستخدام الدورة الزمنية سيئة السمعة ومقياس الشحن. إذا كانت هناك حاجة إلى عرض نطاق أعلى، على سبيل المثال لنقل البيانات، فإن الخيار الوحيد هو تجميع عدة قنوات للرسائل، الأمر الذي يولد تكاليف إضافية، ويجب أيضًا تبديلها ويأتي على حساب الموارد النادرة لقنوات الرسائل المجانية.
تبديل الحزمة
و عالم في مؤسسة راند. كان من المفترض أن يقوم باران بتطوير نوع جديد من بنية الشبكة للقوات الجوية الأمريكية والتي من شأنها أن تجعلها قوية بشكل خاص ضد الأعطال.
- في تبديل الحزم، يتم تقسيم المعلومات التي سيتم نقلها إلى حزم فردية، ما يسمى بمخططات البيانات ، ويتم نقلها عبر شبكة متداخلة لامركزية . بالإضافة إلى جزء المعلومات المراد نقله، ما يسمى بالحمولة النافعة ، تحمل كل حزمة فردية عنوان المرسل والمستلم الكامل، بحيث يمكن نقل جميع الحزم بشكل مستقل إلى حد كبير في الشبكة.
- لا تحتوي الشبكة نفسها على عقد مركزية "كبيرة"، ولكنها تحتوي على عقد صغيرة متساوية وشبكة قوية إلى حد ما لتوفير التكرارات في الشبكة. باستخدام بروتوكول التوجيه الذكي (انظر أيضًا النقل في الشبكة - التوجيه )، يمكن بعد ذلك تنظيم نقل البيانات بحيث تقوم كل عقدة بإعادة توجيه الحزم التي تتلقاها عبر أقصر طريق، ولكن يمكن أن تتخذ مسارًا بديلاً في حالة فشل المسار التالي .
- أكبر ميزة لتبديل الحزم هي في الواقع المستوى العالي من الاستقرار ضد فشل الشبكة الفردية، والذي يزيد نظريًا كلما كانت الشبكة أكثر تشابكًا. تتمتع الدرجة العالية من التشابك أيضًا بميزة أن الشبكة يمكنها عمومًا التعامل مع قمم نقل البيانات العالية بشكل أفضل من شبكة تبديل الدوائر ذات عروض النطاق الترددي المقيدة لكل قناة رسالة. وهذا الظرف بالتحديد هو الذي يتطلب إعادة تفكير جذرية في الفوترة، لأن المتغيرات الآن لم تعد عمليات النقل أو المسافات أو أوقات الاتصال، بل كمية البيانات المنقولة.
تبديل الخلايا
يعد تبديل الخلايا (يُسمى أيضًا "تبديل الخلايا") حالة خاصة أكثر تطورًا في تكنولوجيا التبديل، والتي تنقل أيضًا البيانات في الشبكة في حزم، ولكن على مسارات افتراضية محددة في الشبكة. بهذه الطريقة، يكون هناك حمل أقل بكثير على كل عقدة في الشبكة، نظرًا لأن كل عقدة لم تعد بحاجة إلى تحليل كل حزمة فيما يتعلق بالمستلم المطلوب، ولكن يتعين عليها فقط التحقق من المسار الظاهري الذي تأتي منه الحزمة لإعادة توجيهها على هذا المسار الافتراضي. كما أن الحزم الفردية أصغر بكثير أيضًا، ولهذا السبب لم نعد نتحدث عن الحزم بل عن الخلايا.
تتجلى بساطة تبديل الخلايا أيضًا عند التعامل مع القنوات الافتراضية، حيث لا يوجد سوى معلمتين: معرف القناة الظاهري (VCI) ومعرف المسار الظاهري (VPI). تحدد قيمة VCI القناة الافتراضية (الحد الأقصى 65536)، والتي بدورها يمكن تجميعها مع القنوات الافتراضية الأخرى في مسار افتراضي (الحد الأقصى 255).
يرجى ملاحظة: نحن نتحدث هنا عن القنوات الافتراضية والمنطقية، وليس القنوات المادية. وهذا يعني أن الاتصال الذي يحتوي، على سبيل المثال، على مسار افتراضي يحتوي على 300 قناة افتراضية لا يحتوي على 300 توصيل سلكي فردي. بدلاً من ذلك، يتم تشكيل هذه المسارات الافتراضية بواسطة معرفات VCI/VPI للخلايا، والتي يتم إرسالها جميعًا على نفس وسيط النقل المادي. لكي ينجح هذا الأمر عمليًا، من الضروري أن تنتقل الخلايا الفردية واحدة تلو الأخرى بدقة شديدة. ولهذا الغرض، يتم استخدام ما يسمى بعمليات الإرسال المتعدد، والتي تحدد هياكل الخلايا هذه على وسط الإرسال الفعلي.
يمكن توضيح هذا الوضع غير المعقد تمامًا والفرق بين تبديل الحزمة والخلية بوضوح شديد إذا قارنا سلمًا عاديًا بدرجات واسعة مع سلم متحرك تلقائي. في حين أن الدرج العادي ذو الدرجات الواسعة يمكن الوصول إليه من قبل مجموعة واسعة من المستخدمين، فإن السلم المتحرك الأوتوماتيكي يتكون من خطوات محددة مسبقًا تتحرك باستمرار في اتجاه واحد. إذا تخيلنا مستخدمي الدرج كحزم، فإننا نرى أن المستخدمين على الدرج العادي أكثر مرونة بشكل ملحوظ - يمكنهم بسهولة صعود الدرج بأربعة أكياس تسوق (إذا تمكنوا من ذلك) ويمكنهم أيضًا الدوران في أي وقت - لكنهم ليسوا كذلك على سلم كهربائي. يسير السلم المتحرك دائمًا في اتجاه واحد فقط، وهو أضيق إلى حد كبير، ولكنه يوفر ميزة لا تقبل المنافسة وهي أن المستخدم لم يعد بحاجة إلى القلق بشأن صعود السلالم على السلم المتحرك.
هياكل الشبكة
تتكون الشبكة الخطية (توجد شبكتان مستقلتان في الصورة على اليسار) من عدة عقد متصلة ببعضها البعض مثل سلسلة من اللؤلؤ. على الرغم من أن هذه هي الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة لبناء شبكة، إلا أنها أيضًا طريقة ضعيفة للغاية: حيث يتعين على العقد الموجودة داخل الشبكة الخطية معالجة حركة مرور بيانات أكثر من تلك الموجودة خارجها، ويتم مقاطعة الشبكة فجأة إذا تم إنشاء عقدة أو اتصال واحد فشل داخل السلسلة. اسم آخر للشبكات الخطية هو شبكات الحافلات .
في الشبكة ذات الشكل الدائري، ترتبط جميع العقد المتصلة بعقدتين أخريين، مما يعطي الشبكة هيكلًا على شكل حلقة. الميزة التي تتميز بها الشبكة الخطية هي أن الشبكة ذات الشكل الدائري يمكنها تحمل فشل العقدة أو الاتصال. بالإضافة إلى ذلك، إذا تم تشغيل الشبكة بالكامل باستخدام بروتوكول ذكي مناسب، فهناك إمكانية موازنة التحميل باستخدام القواعد المناسبة لنقل البيانات بين العقد القريبة عبر أقصر طريق افتراضيًا.
تربط الشبكة على شكل نجمة جميع العقد الفردية بالعقدة المركزية عبر اتصالها المخصص. يمكن بناء مثل هذا الهيكل وتوسيعه بسرعة نسبية. تظل الشبكة على شكل نجمة مستقرة حتى في حالة فشل عقدة واحدة - باستثناء العقدة المركزية. إذا فشل هذا، ستنهار الشبكة بأكملها فجأة. بالإضافة إلى ذلك، فإن العقد الفردية تكون أكثر عرضة للخطر لأنه لا يوجد تكرار في الشبكة الكلاسيكية على شكل نجمة لأنه لا يوجد سوى اتصال بالعقدة المركزية.
من الأفضل أن نتخيل الشبكة الهرمية على أنها شجرة تستمر فروعها في التفرع، ولهذا السبب يُشار غالبًا إلى الشبكات الهرمية الواضحة على أنها ذات بنية عضوية . غالبًا ما تكون الشبكة الهرمية بمثابة تطوير إضافي لشبكة على شكل نجمة، حيث يتم ربط المواقع القريبة ببعضها البعض وبالتالي يمكنها مشاركة الاتصالات بعيدة المدى. وهذا يوفر تكاليف الشبكات الأكبر حجمًا، ولكنه يزيد بدوره من ضعف الشبكة، حيث أن فشل الاتصال المركزي يمكن أن يعني فشل الفروع بأكملها.
في الشبكة اللامركزية، لا يتم ترتيب الاتصالات وفقًا لأي مخطط معين، ولكنها تعتمد على معلمات مثل حجم البيانات وتكاليف الاتصالات الفردية وأمن العقد الفردية. يؤدي هذا التشابك إلى إنشاء شبكات معقدة يمكنها، من خلال إعدادات النقل الذكية وتوزيع الأحمال، ضمان عمليات نقل بيانات مستقرة للغاية، حتى في حالة فشل اتصال واحد أو أكثر في نفس الوقت. كلما زادت درجة التشابك وتم أخذ مسارات البيانات البديلة في الاعتبار في إعدادات نقل الشبكة، كلما كانت الشبكة اللامركزية أكثر استقرارًا في مواجهة الاضطرابات الفردية.
الإنترنت = العديد من الشبكات
الإنترنت عبارة عن شبكة عالمية كبيرة تتكون من العديد من الشبكات الفردية. من منظور الشبكة، البنية الأساسية هي شبكة لا مركزية، ولكن العديد من الشبكات على الإنترنت تكون أيضًا خطية أو على شكل حلقة أو على شكل نجمة أو هرمية.
على سبيل المثال، داخل شبكات مزودي الخطوط الرئيسيين، غالبًا ما يتم تنظيم الاتصالات الكبيرة والاتصالات العابرة للقارات كشبكات خطية لتعريفها حرفيًا على أنها "طرق سريعة للمعلومات". والغرض منها هو تشكيل العمود الفقري (ما يسمى بالعمود الفقري ) للشبكة، وبالتالي فهي تحمل فقط حركة البيانات التي تحتاج بالفعل إلى الانتقال إلى قارة أخرى، على سبيل المثال. غالبًا ما يتم إنشاء شبكات على شكل حلقة داخل بلد أو قارة من أجل الحصول على أكبر قدر ممكن من التكرار في حالة فشل جزء من البنية التحتية.
تكمن ميزة الإنترنت وبروتوكول النقل الأساسي TCP/IP في القدرة على العمل بشكل جيد في جميع بيئات الشبكات هذه والحصول على مرونة كافية للتوافق مع تقنيات الشبكات الأخرى (انظر أيضًا TCP/IP - لغة الإنترنت ).
علق هنا