ما هي الشبكة المحلية الافتراضية: الهندسة المعمارية وأنواع الروابط والاختلافات

يُعرف نقل البيانات الرقمية بين أجهزة الكمبيوتر المختلفة باسم اتصال البيانات ، ويُعرف تبادل البيانات بين جهازي كمبيوتر أو أكثر باسم شبكة الكمبيوتر أو شبكة البيانات. يمكن أن يتم تبادل البيانات سلكيًا أو لاسلكيًا. الشبكة المحلية ( شبكة المنطقة المحلية) يمكن بث بيانات جهاز الإرسال إلى كل جهاز استقبال من نفس شبكة LAN باستخدام جهاز تبديل أو جهاز توجيه ، ولكن العيب الرئيسي لاستخدام شبكة LAN هو أنها عملية تستغرق وقتًا طويلاً. وبالتالي من أجل التغلب على هذا العيب ، يتم استخدام شبكة المنطقة المحلية الافتراضية. توضح هذه المقالة أهمية الشبكة المحلية الظاهرية- شبكة المنطقة المحلية الافتراضية والبروتوكول الخاص بها.

ما هي الشبكة المحلية الافتراضية؟

تعريف: شبكة VLAN هي شبكة منطقة افتراضية تتيح لنا إنشاء شبكات LAN متعددة ، بمساعدة مفتاح واحد ، كما تتيح لنا التواصل بين شبكة محلية افتراضية VLAN مختلفة دون استخدام أي جهاز وسيط مادي مثل جهاز التوجيه. الغرض الرئيسي من VLAN هو أنه يمكن أن يقلل الازدحام. لفهم أفضل ، دعونا نفكر في مثال لشبكة LAN و VLAN.

هندسة LAN

يمكن فهم بنية LAN من خلال المثال التالي ، في مؤسسة ، دعنا نفترض أن هناك 3 مجموعات ، مجموعة 1 ، مجموعة 2 ، مجموعة 3 ، إذا كنا لا نريد أن يتواصل أي شخص من المجموعة مع المجموعات الأخرى ، فإننا نستخدم ثلاثة مفاتيح منفصلة وللتواصل بين ثلاث مجموعات ، نستخدم جهاز توجيه إضافي لجهاز الشبكة ، والذي يُعرف باسم LAN. حيث تزداد تكلفة الصيانة واستهلاك الوقت.

شبكة المنطقة المحلية

تعمل شبكات VLAN في طبقة ارتباط البيانات لنموذج OSI. حيث نقسم الاجهزة في الطبقة 2 من OSI وبث البيانات عبر layer3 من OSI. يمكن أن يتم الاتصال بين أي نظامين باستخدام وسيط مثل جهاز التوجيه ، وبالمثل ، إذا أخذنا في الاعتبار الموقف في شبكة LAN عندما تقوم محطة عمل بنقل البيانات إلى جسر LAN عند تلقي البيانات التي تضع عليها علامات على كل من البيانات ومعرف VLAN. عند وضع العلامات ، يمكن لهذا الشخص أن يعرف من أي شبكة محلية ظاهرية جاءت البيانات. عملية وضع العلامات هذه تسمى العلامات الصريحة.

تُعرف عملية معرفة الشبكة المحلية التي تنتمي إليها البيانات باسم العلامات الضمنية ، ويمكن تحديدها بناءً على معلومات المنفذ التي تم تسليمها. يمكن وضع العلامات إما عن طريق MAC (التحكم بالوصول المتوسط) أو عنوان الشبكة أو كليهما. تضيف VLAN نطاقات أو فئات مختلفة من عناوين الانترنت بروتوكول بمجموعة من أجهزة الكمبيوتر المتصلة بنفس المحول. حيث نقوم بإنشاء شبكات متعددة بمفتاح واحد ، فإنه يسمح أيضًا بالاتصال بشبكات LAN افتراضية أخرى. معيار VLAN المستخدم حاليًا هو مسودة معيار IEEE 802.1Q. يتم تصنيف شبكات VLAN إلى ثلاث فئات بناءً على

عنوان المنفذ

حيث يتم تحديد العضوية بواسطة منفذ مصدر VLAN. يعمل في الطبقة الأولى من نموذج OSI. عيب هذا هو أنه عندما ينتقل المستخدم إلى موقع جديد يمثل اتصال جسر جديد ، يجب على المستخدم إعادة تكوين شبكة محلية ظاهرية (VLAN) وهي عملية تستغرق وقتًا طويلاً. مثال: تم تعيين المنفذ 1 ، المنفذ 2 ، المنفذ 3 ، المنفذ 4 إلى VLAN1 ، VLAN1 ، VLAN2 ، VLAN1.

عنوان ماك

تستخدم VLAN عنوان MAC الخاص بمحطة العمل ، ويقوم المحول بتدوين جميع عناوين MAC الخاصة بشبكات LAN المتصلة. العيب الرئيسي لهذا هو أنه يجب تهيئة عضوية VLAN لكل مستخدم في بداية الاتصال. مع زيادة عدد المستخدمين ، سيكون من الصعب تعيين كل مستخدم.

نوع البروتوكول

يعمل هذا النوع في الطبقة 2 من نموذج OSI ، حيث يمكن تعيين البروتوكول لشبكة محلية ظاهرية مختلفة. على سبيل المثال ، إذا اعتبرنا بروتوكول IP و IPX مخصصًا لشبكة VLAN 1 و VLA 2.

الشبكة المحلية الافتراضية في شبكة الكمبيوتر

يمكن فهم VLAN في شبكة الكمبيوتر من المثال التالي إذا أخذنا جهاز كمبيوتر في القسم 1 ، ولدينا عنوان IP من الفئة A ، والكمبيوتر الشخصي في القسم 2 لدينا عنوان IP من الفئة B ، والكمبيوتر الشخصي في القسم 3 لدينا عنوان IP من الفئة C. الآن إذا أردنا إجراء اتصال بين القسم 1 والقسم 2 وليس مع القسم 3 ، فإننا نستخدم VLAN كما هو موضح أدناه.

شبكة محلية افتراضية

أنواع الروابط في الشبكة المحلية الافتراضية

هناك ثلاثة أنواع من الروابط المتاحة في شبكة VLAN ،

• ارتباط الوصول
• رابط الجذع
• رابط هجين

وصلات شبكة محلية ظاهرية

ارتباط الوصول

رابط الوصول يربط المضيف مباشرة للتبديل. لا تعرف الأجهزة المتصلة برابط الوصول أن هناك شبكات محلية ظاهرية أخرى متصلة بالشبكة.

رابط الجذع

الرابط الذي يربط اثنين أو أكثر من محولات شبكة محلية ظاهرية VLAN - وينقل حركة المرور بينهما. إنها طوبولوجيا اتصال من نقطة إلى نقطة ، والتي يمكن أن تكون بين محولين. ومن ثم يمكن تصغير جهاز التوجيه الذي يوجه حزم البيانات.

رابط هجين

إنه مزيج من ارتباط الوصول ورابط جذع. يحتوي على كلٍ من شبكات LAN المعروفة وغير المعروفة وأيضًا إطارات مميزة وغير مميزة.

شبكة محلية ظاهرية (VLAN)

يمكن أن تحتوي الشبكة على عدة محولات شبكة محلية ظاهرية VLAN موجودة عليها. عندما يرسل محول VLAN معين رسالة بث إلى مفتاح آخر على الشبكة ، يحتاج مفتاح الاستلام إلى تحديد مصدر الرسالة. تُعرف عملية التنفيذ هذه باسم VLAN- شبكة المنطقة المحلية الافتراضية Trunking.

شبكة محلية افتراضية شبكة الكابلات

الفرق بين LAN و VLAN

تتم مناقشة الفرق بين LAN و VLAN أدناه.

بروتوكول توصيل VLAN

يسمح بروتوكول توصيل VTP أو VLAN للمفاتيح بمزامنة تكوين VLAN هناك. على سبيل المثال ، دعنا نفكر في سيناريو حيث نريد تكوين شبكة محلية ظاهرية جديدة ، ثم يجب علينا الاتصال بمحول فردي والكتابة يدويًا للتهيئة. عندما يكون هناك المزيد من محولات VLAN المستخدمة ، فإن ذلك يزيد من التعقيد.

ومن ثم للتغلب على هذه الصعوبات ، نقوم بتهيئة VLAN على مفتاح واحد ، وستقوم شبكات VLAN الأخرى بمزامنة وتوصيل VLAN في وقت واحد. هذه هي الطريقة التي يعمل بها بروتوكول توصيل VLAN بالضبط. يحتوي المحول الفردي المستخدم على قاعدة بيانات VLAN الخاصة به ، مع رقم المراجعة. تتغير قاعدة البيانات عندما يتم توصيل VLAN أو إزالتها ويزداد رقم المراجعة بمقدار 1 VLAN 20. الرمز هنا هو أن يكون لكل محول واحد نفس قاعدة بيانات VLAN بنفس رقم المراجعة.

بروتوكول شبكة اتصال محلية ظاهرية

رسائل إعلانات الملخص

يتم إرسال الرسائل للسماح لجميع المحولات بمعرفة رقم المراجعة الحالي لشبكة VLAN- شبكة المنطقة المحلية الافتراضية عن طريق رسائل إعلانات موجزة ، والتي تحتوي على

• اسم مجال VTP: الذي سينتقل في دقيقة واحدة ،
• كلمة مرور VTP: والتي يتم استلامها خلال دقيقة
• رقم المراجعة: حيث يمكن مقارنة كل مفتاح بقاعدة البيانات الخاصة به ، و
• حقل التابع: الذي يشير إلى الرسائل الأخرى التي ستتبعها.
• يتم نقل هذه الإعلانات الموجزة كل 5 دقائق.
• تُستخدم رسائل الإعلان الموجزة هذه أثناء تحديث قاعدة البيانات.
• يتواصل كل مفتاح مع بعضه البعض عن طريق إرسال رسائل إعلانات موجزة خاصة به ويتأكد من تطابق قاعدة البيانات الخاصة به مع بعضها البعض من خلال مقارنتها بأرقام المراجعة.

إعلانات المجموعة الفرعية

عندما يكون هناك تحديث في VLAN ، فسيرسل المحول الرئيسي الرسالة المحدثة إلى المحولات الأخرى التي هي في حالة التزامن. هذه الرسالة تسمى إعلانات المجموعة الفرعية. والذي يتكون من اسم مجال VTP وجميع معلومات VLAN. إذا كان هناك العديد من شبكات VLAN لتتم إضافة المزيد من إعلانات المجموعة الفرعية.

طلب إعلان

يتم استخدام طلب الإعلان عندما يتغير اسم مجال VTP أو يتلقى المحول إعلانًا موجزًا ​​برقم مراجعة أعلى من المكتسب. تسمح هذه الرسائل للمحول بطلب إعلانات مجموعة فرعية لمزامنة قاعدة بيانات VLAN الخاصة به.

أساليب عملها

يمكن أن يعمل VTP في ثلاثة أوضاع

• وضع الخادم : حيث يمكنه إنشاء شبكات VLAN وإرسال التحديثات والإعلان عن قاعدة بيانات VTP.
• زبون الموضة : لا يمكنهم إنشاء شبكات محلية ظاهرية (VLAN) ، يمكنهم فقط التحديث من محولات الخدمة وإرسال التحديثات والإعلان عن قواعد بيانات VTP.
• شفاف: تم تعطيل VTP ، يمكنهم إنشاء شبكات VLAN الخاصة بهم ، ولا يقوموا بالتحديث أو الإعلان عن التحديثات ولكنهم يعيدون توجيه التحديثات.

تقليم VTP

إنها إحدى ميزات VTP التي تمنع إرسال حركة المرور غير الضرورية إلى محولات بدون منفذ على شبكة محلية ظاهرية معينة. ستعمل المحولات على تقليم VLAN من قنوات الاتصال لتقليل أي عرض نطاق ترددي غير ضروري واستخدام الموارد. يفعلون ذلك عن طريق إرسال رسالة الانضمام.

متطلبات

فيما يلي متطلبات تشغيل VTP

• يجب أن تكون الروابط جذوعًا
• نفس اسم مجال VTP
• كلمة مرور VTP (اختياري).

مزايا الشبكة المحلية الافتراضية

مزايا VLAN هي

• التحكم في البث: لكي يحدث أي اتصال عبر شبكة ، يجب بث البيانات باستخدام بروتوكولات مختلفة. على سبيل المثال ، في شبكة الطبقة 2 ، تستخدم الشبكة مجال بث واحد ، والذي يمكنه البث لمسافة طويلة ، ويستهلك عرض النطاق . في حين أن 3 طبقات تقسم مجال البث. للتغلب على مشاكل حركة المرور ، يتم تقسيم الشبكة المحلية الكبيرة إلى شبكات محلية ظاهرية أصغر ، حيث يتم إرسال البث إلى شبكة محلية ظاهرية ذات صلة فقط.
• تقيد VLAN البيانات الحساسة بأمان عالٍ
• يتم تقسيم شبكات VLAN الأكبر إلى شبكات VLAN أصغر مما يقلل التكلفة مقارنة بشبكة الموجه.
• شفافية الطبقة المادية.

عيوب الشبكة المحلية الافتراضية

عيوب VLAN هي

• معقدة للتعامل معها
• هناك حاجة إلى مزيد من التكوينات
• فوق الرأس.

تطبيقات الشبكة المحلية الافتراضية

تقنيات الشبكة التي تستخدم VLAN هي ،

• ATM- وضع النقل غير المتزامن
• إيثرنت
• FDDI.

يمكن أن تكون VLAN قابلة للتطبيق في شبكة محلية مثل

• إنتاج
• VoIP.

أسئلة وأجوبة

1). لماذا يتم استخدام VLAN؟

تُستخدم VLAN للتغلب على الازدحام في اتصالات الشبكة عندما يكون هناك العديد من مصادر الشبكات. يتم تنشيطه باستخدام البرنامج.

2). أي مجال يعمل VLAN؟

تعمل VLAN في مجال البث.

3). كم عدد شبكات VLAN التي يمكنها تبديل الدعم؟

يدعم الإصدار 1 والإصدار 2 من VTP معرفات VLAN من 1 إلى 1005. يدعم الإصدار 3 من VLAN نطاق VLAN (شبكات VLAN من 1 إلى 4094).

4). ما هو منفذ الجذع؟

يحمل منفذ trunk حركة مرور لجميع شبكات VLAN التي يمكن الوصول إليها من خلال محول معين.

5). هل يمكن لمنفذ واحد أن يكون عضوًا في شبكتي VLAN؟

لا يمكن لمنفذ واحد الوصول إلى شبكتي VLAN.

وبالتالي ، يمكن إجراء الاتصال بين أي نظامين باستخدام وسيط ، يمكن أن يكون سلكيًا أو لاسلكيًا. تستخدم شبكات الكمبيوتر شبكة VLAN - شبكة المنطقة المحلية الافتراضية المفهوم ، حيث نقسم الشبكة المادية التي تم تكوينها باستخدام البرنامج ، يتم استخدامها عندما يكون هناك عدد أكبر من الأنظمة التي يتم توصيلها عبر شبكة الكمبيوتر. إنه يقسم الرسائل الأكبر التي سيتم بثها إلى كتل صغيرة ، كما يسمح لمسؤول الشبكة بالتحكم المناسب في حركة المرور باستخدام بروتوكول VLAN.