برخورد یک مفهوم اساسی در زمینه های فیزیک، علوم کامپیوتر و شبکه است. به طور کلی، به مواردی اطلاق می شود که دو یا چند موجودیت سعی می کنند یک فضای یکسان را به طور همزمان اشغال کنند. در شبکه های کامپیوتری، به ویژه در زمینه سرورهای پراکسی، برخورد در درجه اول به وضعیتی اطلاق می شود که در آن دو دستگاه سعی می کنند یک بسته داده را به طور همزمان روی یک شبکه ارسال کنند.
منشاء و اولین ذکر برخورد
از نظر مفاهیم علمی، مفهوم برخورد را می توان به مطالعات اولیه فیزیک کلاسیک ردیابی کرد، جایی که نشان دهنده تعامل بین دو یا چند ذره یا جسم است. با این حال، منشأ مرتبط تر برخورد از نظر شبکه های کامپیوتری با ظهور فناوری اترنت در اوایل دهه 1970 پدیدار شد.
اترنت که توسط رابرت متکالف و زیراکس PARC اختراع شد، از یک اصل به نام دسترسی چندگانه حس حامل با تشخیص برخورد (CSMA/CD) استفاده کرد. این مکانیزم به تنظیم انتقال داده در یک شبکه کمک کرد و به چندین دستگاه اجازه داد قبل از ارسال بسته‌های داده بررسی کنند که آیا شبکه مشغول است یا خیر. اگر دو دستگاه به طور همزمان ارسال کنند، یک برخورد رخ می دهد و هر دستگاه قبل از تلاش مجدد مدت زمان تصادفی منتظر می ماند.
درک برخورد: گسترش موضوع
در شبکه های کامپیوتری، برخورد زمانی رخ می دهد که دستگاه هایی که در همان بخش شبکه قرار دارند، بسته های داده را به طور همزمان ارسال کنند. برخوردها می توانند عملکرد شبکه را کاهش دهند زیرا باعث از بین رفتن بسته های درگیر می شوند و نیاز به ارسال مجدد آنها دارند و در نتیجه باعث تاخیر و کاهش کارایی انتقال داده می شوند.
Collision Domain بخشی از شبکه است که در آن برخورد بسته ممکن است رخ دهد. در شبکه‌های اترنت مبتنی بر هاب قدیمی‌تر، کل شبکه معمولاً یک دامنه برخورد واحد بود، به این معنی که یک برخورد می‌تواند بر همه دستگاه‌های متصل تأثیر بگذارد. با این حال، شبکه‌های اترنت مدرن با استفاده از سوئیچ‌ها و مسیریاب‌ها می‌توانند شبکه را به چندین حوزه برخورد کوچکتر تفکیک کنند و در نتیجه تأثیر احتمالی برخوردها را کاهش دهند.
ساختار داخلی برخورد: برخورد چگونه کار می کند
در یک رسانه شبکه مشترک مانند اترنت، زمانی که چندین دستگاه سعی می کنند بسته های داده را به طور همزمان ارسال کنند، این بسته ها با یکدیگر تداخل پیدا می کنند و باعث برخورد می شوند. پروتکل CSMA/CD برای شناسایی این برخوردها استفاده می‌شود و به دستگاه‌های آسیب‌دیده سیگنال می‌دهد که ارسال را متوقف کنند، برای یک دوره تصادفی منتظر بمانند و سپس دوباره ارسال را امتحان کنند.
تشخیص و مدیریت این برخوردها به صورت خودکار است که توسط سخت افزار و پروتکل های شبکه کنترل می شود و برای کاربر نهایی نامرئی است. با این حال، در شبکه های پرترافیک، برخوردهای مکرر می تواند منجر به کندی قابل توجه شبکه شود.
ویژگی های کلیدی Collision
- Packet Loss: در یک برخورد، بسته های داده اصلی که در حال انتقال بودند خراب می شوند و از بین می روند.
- ارسال مجدد: به دنبال یک برخورد، دستگاه ها نیاز به ارسال مجدد بسته های گم شده دارند که می تواند کارایی شبکه را کاهش دهد.
- کاهش عملکرد شبکه: نرخ های برخورد بالا می تواند منجر به کاهش عملکرد شبکه شود زیرا ممکن است بخش قابل توجهی از پهنای باند شبکه توسط ارسال مجدد مصرف شود.
- Collision Domains: با استفاده از دستگاه‌های شبکه مدرن مانند سوئیچ‌ها و روترها، شبکه‌ها را می‌توان به حوزه‌های برخورد متعدد تقسیم کرد و تأثیر احتمالی برخورد را کاهش داد.
انواع برخورد
-
برخوردهای مبتنی بر مشاجره: این موارد زمانی اتفاق می‌افتند که دو یا چند گره سعی می‌کنند همزمان در یک شبکه مشترک ارسال کنند. در شبکه های بی سیم رایج است.
-
برخوردهای مبتنی بر بازتاب: این موارد به دلیل عدم تطابق امپدانس در شبکه رخ می دهد که باعث انعکاس سیگنال و برخورد با سیگنال های بعدی می شود.
| تایپ کنید | علت | مشترک در |
|---|---|---|
| مبتنی بر مناقشه | انتقال همزمان | شبکه های بی سیم |
| مبتنی بر بازتاب | عدم تطابق امپدانس | شبکه های سیمی |
استفاده از برخورد: مشکلات و راه حل ها
در حالی که برخوردها به دلیل ظرفیت آنها در کاهش کارایی و سرعت به طور کلی به عنوان یک مشکل در شبکه ها دیده می شود، آنها بخشی ذاتی از معماری شبکه مشترک، به ویژه در شبکه های بی سیم هستند. بنابراین، بسیاری از پروتکل‌های شبکه برای شناسایی و مدیریت برخوردها توسعه یافته‌اند، از جمله CSMA/CD برای شبکه‌های اترنت سیمی و CSMA/CA (دسترسی چندگانه با حس حامل با جلوگیری از برخورد) برای شبکه‌های بی‌سیم.
با این حال، برخوردهای مکرر می تواند مشکلاتی مانند تراکم شبکه، سخت افزار معیوب یا مشکلات پیکربندی را نشان دهد. این موارد معمولاً می‌تواند با افزایش پهنای باند شبکه، جایگزینی یا تعمیر دستگاه‌های شبکه معیوب، یا تقسیم شبکه به حوزه‌های برخورد کوچکتر با استفاده از سوئیچ‌ها یا روترها برطرف شود.
برخوردها و اصطلاحات مرتبط: تحلیل مقایسه ای
در حالی که برخورد یک اصطلاح رایج در شبکه های کامپیوتری است، اصطلاحات مرتبط دیگری نیز وجود دارد که ممکن است باعث سردرگمی شود:
| مدت، اصطلاح | تعریف | مقایسه |
|---|---|---|
| برخورد | هنگامی که دو یا چند دستگاه به طور همزمان داده ها را منتقل می کنند و باعث تداخل می شود | برخورد در لایه فیزیکی رخ می دهد و می تواند باعث از دست رفتن بسته شود |
| پخش | روشی برای انتقال داده که در آن داده ها به تمام دستگاه های موجود در شبکه ارسال می شود | برخلاف برخوردها، پخش ها شکلی عمدی از انتقال داده ها هستند |
| از دست دادن بسته | زمانی که بسته ای از داده ها نتواند به مقصد برسد | از دست دادن بسته می تواند ناشی از برخورد باشد، اما عوامل دیگری مانند ازدحام شبکه یا سخت افزار معیوب نیز وجود دارد. |
چشم اندازهای آینده: برخوردها و فناوری های نوظهور
همانطور که فناوری شبکه به تکامل خود ادامه می دهد، مدیریت برخوردها همچنان یک حوزه مهم مطالعه است. فناوری‌های جدیدتر شبکه مانند تقسیم فرکانس متعامد (OFDM) مورد استفاده در شبکه‌های سلولی 4G و 5G و پروتکل‌های بی‌سیم پیشرفته مانند WiFi 6 (802.11ax) برای مدیریت بهتر برخوردها و بهبود عملکرد شبکه، به‌ویژه در موقعیت‌های پر ترافیک طراحی شده‌اند.
برخورد و سرورهای پراکسی
سرورهای پروکسی به عنوان واسطه در جریان ترافیک اینترنت عمل می کنند. آنها درخواست های اتصال را می پذیرند، این درخواست ها را به سرور مقصد ارسال می کنند و سپس داده ها را به درخواست کننده اصلی برمی گردانند. با توجه به نقش آنها در مدیریت ترافیک شبکه، سرورهای پروکسی می توانند در مدیریت برخوردها نیز نقش داشته باشند.
به طور خاص، با ادغام درخواست‌ها و پاسخ‌ها، سرورهای پراکسی می‌توانند به کاهش تعداد کل بسته‌های ارسال شده از طریق شبکه کمک کنند، که می‌تواند احتمال برخورد را کاهش دهد. علاوه بر این، برخی از سرورهای پراکسی پیشرفته نیز می‌توانند سیاست‌های شکل‌دهی ترافیک یا کیفیت خدمات (QoS) را برای مدیریت بهتر ترافیک شبکه و کاهش تأثیر برخوردها پیاده‌سازی کنند.
لینک های مربوطه
برای اطلاعات بیشتر در مورد برخورد، لطفاً به این منابع مراجعه کنید:
