شرح مبدأ ال VLSM

ال VLSM هو اختصار Variable length subnet mask , وهو عملية يتم من خلالها تقسيم الشبكة الرئيسية الى عدد من الشبكات الفرعية غير متساوية من حيث عدد ال hosts ( بخلاف ال subnetting الذي يكون فيه عدد ال hosts متساوي في كل شبكة فرعية ),
 يتم ذلك عبر جعل ال subnet mask متغير في كل شبكة فرعية .
لنفترض لدينا اتصميم كما في الصورة

نلاحظ ان التصميم يحتوي 4 شبكات شبكة تحتوي 120 هوست والاخرى 50 والاخرى 29 والاخرى 10 , باستخدام ال subnetting سنجد اننا سنقسم الشبكة الرئيسية (class C ) الى شبكتين كل شبكة تحتوي 128 hosts لتوفير ايبيات للشبكة التي تحتوي على 120 host و الشبكة الاخرى التي تحتوي 50 host وبالتالي سنحتاج شبكة رئيسية اخرى من اجل الشبكتين الاخرتين في حين انه في الواقع فان شبكة واحدة كافية لتوفير ايبيات للاربع شبكات الفرعية ( 254 ايبي )  وهنا تظهر الحاجة لاستخدام ال VLSM
سنقسم الشبكة الرئيسية ( ولتكن 192.168.1.0 ) كالتالي
 192.168.1.0 - 192.168.1.127 للشبكة التي تحتوي 120 host ( ال subnet mask لها هو 255.255.255.128 )
192.168.1.128 - 192.168.1.191 للشبكة التي تحتوي 50 host (ال subnet mask لها هو 255.255.255.192 )
192.168.1.192 - 192.168.1.223 للشبكة التي تحتوي 29 host ( ال subnet mask لهو هو 255.255.255.224 )
192.168.1.224 - 192.168.1.239 للشبكة التي تحتوي 10 hosts ( ال subnet mask لها هو 255.255.255.240 )
وبالتالي حصلنا على اربع شبكات فرعية مختلفه في عدد ال hosts بجعل ال subnet mask متغير في كل شبكة

شكرا ..

شرح ال subnetting لل IPv4

ال subnetting هو عملية تقسيم الشبكات الرئيسية الى شبكات فرعية , والغرض من ذلك هو التقليل من خسارة ال IPs ضمن نطاق الشبكة الرئيسية .

كيف تحدث الخسارة ؟
يجب في البداية معرفة ان ال IPs مقسمة الى classes , بحسب عدد ايبيات ال hosts المتاحة
الايبيات الممتدة من 1.0.0.1 الى 126.255.255.254 هي class A ويكون ال subnet mask لها هو 255.0.0.0
الايبيات الممتدة من 128.0.0.1 الى 191.255.255.254 هي class B  ويكون ال subnet mask لها هو 255.255.0.0
الايبيات الممتدة من 192.0.0.1 الى 223.255.255.254 هي class C ويكون ال subnet mask لها هو 255.255.255.0
 (هناك ايضا class D وclass E ولكنها تستعمل لاغراض اخرى نتطرق لها لاحقا )

ما هو ال subnet mask  ؟
ال subnet mask هو رقم يتكون من 32 bits مقسمه الى اربع octets يكون هذا الرقم مرافقا لل IP address.
ال subnet mask يعطي المعلومات حول الشبكة التي ينتمي اليها ال IP address من حيث معرفة عنوان الشبكة سواء كانت شبكة رئيسية ام شبكة فرعية ومن حيث معرفة عدد ال hosts الممكنة في هذه الشبكة .
مثلا الايبي 10.10.10.1 وال subnet mask 255.0.0.0 يقابل في ال binary 11111111.00000000.00000000.00000000 , الجزء الذي يحتوي على ال ones )1s) يشير الى network اما ال (0s(zeros  فهي تشير الى hosts ويمكن حساب عدد الايبيات المتاحة لل hots من خلال معرفة عدد ال 0s حيث ان
(2 -No. of hosts = 2^no. of zeros )اي في المثال يكون عدد ال hosts يساوي ( 2 - 24^2 ) وان ايبي الشبكة هو 10.10.10.0 .
مثال اخر الايبي 150.33.33.23 وال subnet mask هو 255.255.0.0 هو class B و No of hosts = 2^16-2 وايبي الشبكة هو 150.33.0.0 .

من خلال ملاحظة ال classes نجد الشبكات التي تنتمي ل class A تحتوي على اكبر عدد من ال hosts addresses واقل عدد من ال networks addresses , بينما  class C تحتوي على اكبر عدد من network addresses بمقابل اقل عدد من الhosts addresses , في حين تقع class B بينهما .

الان لنفترض ان لدينا 160 PCs ونريد وضع كل 40 في شبكة تختلف عن الاخرى سنستخدم ايبيات تنتمي ل class C حيث ان (No of hosts =2^8-2 =254 ) اذن سنخصص 254 ايبي لكل شبكة ولتكون الشبكات هي 192.168.0.0 ,192.168.1.0 ...... 192.168.3.0 , لكننا في الحقيقة سنستعمل 40 ايبي فقط في كل شبكة اذن سيكون لدينا 214 ايبي غير مستعمله ضمن كل شبكة , وهنا تظهر الحاجة الى ال subnettting فبدلا من ان نستعمل اربع شبكات مختلفة ونخسر 214 ايبي في كل شبكة , سنستخدم شبكة واحدة ونقسمها الى اربع شبكات فرعية و كل شبكة فرعية توفر استخدام 40 hosts وبخسارة ايبيات اقل .

كيف يتم ذلك ؟ لنتذكر ما هو الجزء الذي يتحكم بتقسيم الشبكات وتحديد عناوينها ؟
انه ال subnet mask , لناخذ الشبكة 192.168.1.0 ال subnet mask لها هو 255.255.255.0 ( class C ) اي ما يعادل 11111111.11111111.11111111.00000000 ماذا لو استعرنا 2 من الواحدات من ال  hosts سيصبح لدينا عدد من الشبكات الفرعية عددها 2 اس no of borrowed ones اي 2^2 ويساوي 4 فتكون لدينا اربع شبكات فرعية , ما هي عناوين هذه الشبكات ؟ , وكم عدد ال hosts في كل شبكة ؟
سنقسم العدد الكلي لل hosts على عدد الشبكات اي 256/4 يساوي 64 اي ان عنوان الشبكة الاولى هو 192.68.1.0 والشبكة الثانية هو 192.168.1.64 والشبكة الثالثة 192.168.1.128 والشبكة الرابعه 192.168.1.192 , وال subnet mask للشبكات هو 255.255.255.192 ( يعادل في ال binary  11111111.11111111.11111111.11000000)
عدد ال hosts لكل شبكة هو 2-6^2 حيث ال 6 هو عدد ال zeros المتبقية في كل شبكة  اي 62 عنوان host في كل شبكة وبالتالي تمكنا من تقليل  خسارة ال IPs في ال hosts وفي الشبكات .

استيعاب ال subnetting  يحتاج الى الممارسة وتخيل اكثر من سيناريو  لتصميم الشبكة , وهذا الموضوع هو مجرد شرح لمبدأ ال subnetting والفائدة منه , ارجوا ان يكون قدم الفكرة بصورة واضحة  .

شرح بروتوكول CSMA/CD

ال CSMA/CD هو اختصار ل Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection وهو بوتوكول يتغلب على مشكلة ال collision و التي تحدث نتيجة ارسال بيانات من قبل عدد من ال hosts في نفس الوقت .
كيف يعمل ال CSMA/CD ؟
تقوم ال host التي ترغب بارسال البيانات بالتأكد من وجود اشارة في الواير او عدم وجودها ( كما نعلم فان البيانات ترسل في النهاية كاشارة كهربائية ) , في حالة عدم وجود اشارة فانها تبدأ بالارسال وتستمر في نفس الوقت  بمراقبة الواير للتأكد من عدم وصول اشارة ثانية , في حالة اكتشافها لوجود اشارة ثانية ( اي ان host اخر بدأ بعملية ارسال بيانات ) فانها ستتوقف عن الارسال وترسل jam signal وهي عبارة عن اشارة تبلغ جميع ال hosts يحدوث الcollision فتتوقف جميع ال hosts عن ارسال البيانات لفترة زمنية خاصة بكل host ( لتجنب حدوث ال collision مرة اخرى عند معاودة الارسال ) , عند انتهاء الفترة الزمنية لل host الاولى فانها تعاود عملية ارسال البيانات الى ان تنتهي فترة التوقف لل host الثانية والتي ايضا تعاود الارسال مرة اخرى بعد ان انتهت ال host الاولى من الارسال وبالتالي تجنبنا حدوث التصادم مرة اخرى .

انتهى , شكرا للمتابعة

شرح مفهوم ال broadcast وال broadcast domain

يمكن تشبيه عملية ال broadcasting بعملية القاء الاستاذ لمحاضرة على مجموعة من الطلبة دخل قاعة معينة فجميع الطلبة يمكنهم الاستفادة من المعلومات التي يلقيها الاستاذ , فال broadcasting هو عملية ارسال البيانات الى جميع ال hosts الموجودين داخل شبكة معينة وبالتالي فان المعلومات تصل للجميع .
لكن كيف تتم هذه العملية ؟
يجب معرفة ان لكل شبكة network address و broadcast address خاص بها مثلا الشبكة ذات ال  8/address 10.0.0.0 فان ال broadcast address لها هو 10.255.255.255 اي ان ال broadcast address هو ال  IP address الاخير ضمن الشبكة وهو ال IP الذي يتم عن طريقه ارسال البيانات الى جميع ال hosts الموجودين داخل الشبكة .
مثلا الشبكة 16 /144.123.0.0 ال broadcast address لها هو 144.123.255.255 فاي بيانات ترسل عبر هذا ال IP فانها ستصل الى جميع ال hosts ووهذه عملية هي عملية ال broadcasting .
الان ما هو ال broadcast domain او ما هو نطاق البرودكاست ؟
كما ذكرنا فان عملية ال broadcasting تحدث داخل الشبكة الواحدة اذن فان نطاق البرودكاست هو عند حدود نهاية هذه الشبكة .
لناخذ الشبكة في الصورة رقم 1 كمثال

صورة -1-

نرى ان هذه الشبكة مكونة من مجموعة من ال switches وال PCs يتوسطهم rooter , وال router هو الجهاز الذي يقوم بالربط بين شبكتين مختلفتين اذن في الحقيقة في هذه الصورة يوجد لدينا شبكتين كل واحدة متصلة باحدى تفرعات الراوتر . 

وكما عرفنا فان ال broadcasting يحدث داخل الشبكة الواحدة وان ال broadcast domain هو عند حدود هذه الشبكة فيكون لدينا  2 broadcast domains ( اي ان number of broadcast domains هو بعدد تفرعات ال router ) .

لنأخذ مثالا اخر في الصورة رقم -2-

صورة -2- 

كم شبكة توجد في هذا التصميم ؟

توجد 3 شبكات ( 2 عند  تفرعات ال routers المبروطة بال switches والاخرى بين الرواترين ) , اذن يكون لدينا 

  number of broadcast domains =3

الى هنا ينتهي موضوع اليوم ارجوا ان يكون مفيدا لكم 

شرح مفهوم ال collision domain

يعتبر مفهوم ال collision domain من المفاهيم الاساسية للمبتدئين في مجال الشبكات , وفي البداية يجب ان نعرف ما هو ال collision 
فلنفترض الشبكة في الصورة رقم 1 والتي تتكون ال hub و 4 PCs , كيف يتم تناقل البيانات داخل هذه الشبكة  ؟

صورة -1-

يتم تناقل البيانات من PC الى اخرى عبر ال hub والذي يعتبر بمثابة الممر لعبور البيانات , وال hub هو من اجهزة الطبقة الاولى ( physical layer ) اي ان ال hub لا يتعامل بال MAC address او ال IP address , اذن فهو ليس لديه القابلية على توجيه البيانات باتجاه الهدف الصحيح وانما يقوم بارسال البيانات الى جميع ال PCs الموجودة داخل الشبكة فيتم قبول البيانات من ال PC المطلوب ارسال البيانات اليها بينما يتم رفضها من بقية ال PCs ( تبعا لل IP address كون ال PC من الاجهزة التي تتعامل بال IP address ) , يضاف الى ذلك كون ال hub يحمل صفة ال half duplex والتي تعني بان البيانات تنتقل باتجاه واحد فقط خلال فترة زمنية معينة ( اما ارسال واما استلام في الفترة الزمنية ) ولا يمكن الارسال والاستلام في نفس الوقت .
الآن ماذا لو حدث ارسال للبيانات من اكثر من  PC في وقت واحد ؟ , سيؤدي الى حدوث تصادم بين هذا البيانات في جميع تفرعات الhub  وضياع في حزم البيانات وهذا هو ما يعرف بال collision .
ماذا لو استبدلنا ال hub ب switch كما في الصورة رقم 2 ؟

صورة-2-

ال switch هو من اجهزة الطبقة الثانية ( data link layer ) والذي يعني ان ال switch يمكنه توجيه البيانات باتجاه الهدف الصحيح عبر التعرف على ال MAC address للهدف , اي ان البيانات ستنتقل الى الهدف الصحيح مباشرة دون ارسالها الى باقي ال PCs  وهذا يعني ان التصادم ( collision ) سوف لن يحدث الا عبر المسار الواحد فقط والذي يمثل احدى تفرعات ال switch بدلا من كم التصادمات الكبير الذي يحدث في ال hub عند تبادل البيانات بين حاسوبين اثنين وبالنتيجة فان احتمالية تصادم البيانات قلت باستخدام ال switch بدل الhub .
الان لنعرف ما هو ال collision domain ؟ الترجمة الحرفية للكلمة هي نطاق التصادم وهو الحد الذي ينتهي عنده حدوث ال collision .
في الشبكة الاولى وكما عرفنا ان ال collision يحدث في جميع تفرعات ال hub اذن كم نطاق للتصادم داخل هذه الشبكة ؟ ( how many numbers of collision domains ? ) او كم مجال موجود لحدوث التصادم ؟ , الجواب هو 1 وهو الشبكة بكاملها كون التصادم يحدث في جميع تفرعات ال hub ولا يوجد تقسيم لنطق التصادم  , اي ان ال hub بجميع تفرعاته يعتبر collision domain واحد .
لنعيد نفس السؤال حول الشبكة الثانية والتي تحتوي ال switch بدلا من ال hub , كما عرفنا ان ال switch يقسم نطاق التصادم عبر تفرعاته , فمجال تصادم البيانات هو عبر المسارات الموجهة داخل كل تفرع من تفرعات ال switch , اي ان كل فرع من ال switch يمثل collision domain واحد , فيكون عدد نطق التصادم ( number of collision domain ) في الشبكة الثانية هو 4 .
لنأخذ مثالا ناخر ونحسب ال ( number of collision domain ) للشبكة في الصورة رقم 3

 صورة رقم -3-

ستكون النتيجة بعدد تفرعات ال switch + الرابط الموجود بين الراوترين ( الراوتر ايضا يقسم ال collision domain كونه يوجه البيانات حسب ال IP address ),( التفرع الذي يحوي ال hub مع تفرعاته يعتبر ك collision domain واحد كما ذكرنا )

 

اذن     number of collision domain = 9

ارجو ان يكون الموضوع قدم شرحا وافيا