شبكة العمود الفقري

تُعدّ الشبكة الأساسية أو الشبكة الرئيسية جزءًا من شبكة الحاسوب ، حيث تربط الشبكات ببعضها، موفرةً مسارًا لتبادل المعلومات بين مختلف الشبكات المحلية أو الشبكات الفرعية . ^{[ 1 ]} يمكن للشبكة الأساسية أن تربط شبكات متنوعة في المبنى نفسه، أو في مبانٍ مختلفة ضمن بيئة جامعية، أو عبر مناطق واسعة. عادةً ما تكون سعة الشبكة الأساسية أكبر من سعة الشبكات المتصلة بها. ^{[ 2 ]}

قد تمتلك شركة كبيرة ذات فروع متعددة شبكة أساسية تربط جميع هذه الفروع، على سبيل المثال، إذا احتاجت أقسام مختلفة في الشركة، موزعة جغرافيًا، إلى الوصول إلى مجموعة خوادم. وتُعرف مكونات اتصالات الشبكة (مثل: الإيثرنت، واللاسلكية) التي تربط هذه الأقسام بالشبكة الأساسية. ويُؤخذ ازدحام الشبكة في الاعتبار عند تصميم الشبكات الأساسية. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

أحد الأمثلة على شبكة العمود الفقري هو العمود الفقري للإنترنت . ^{[ 5 ]}

استُمدّت نظرية ومبادئ تصميم الشبكة الأساسية، بالإضافة إلى أول تطبيق لها، من شبكة الهاتف الأساسية عندما كانت حركة البيانات تقتصر على الصوت فقط. كانت الشبكة الأساسية الجزء المركزي من شبكة الاتصالات ، حيث تُقدّم خدمات متنوعة للعملاء المتصلين عبر شبكة الوصول . ومن أهم وظائفها توجيه المكالمات الهاتفية عبر شبكة الهاتف العامة (PSTN) .

يشير المصطلح عادةً إلى مرافق الاتصالات عالية السعة التي تربط العقد الرئيسية. توفر الشبكة الأساسية مسارات لتبادل المعلومات بين الشبكات الفرعية المختلفة .

في الولايات المتحدة، تم ربط شبكات التبادل المحلية الأساسية من خلال العديد من شبكات التبادل المتنافسة ؛ أما في بقية العالم، فقد تم توسيع الشبكة الأساسية لتشمل الحدود الوطنية.

تتميز الشبكات الأساسية عادةً ببنية شبكية توفر اتصالات مباشرة بين جميع الأجهزة على الشبكة. يمتلك العديد من مزودي الخدمات الرئيسيين شبكاتهم الأساسية/الرئيسية الخاصة بهم والمتصلة ببعضها البعض. كما تمتلك بعض المؤسسات الكبيرة شبكاتها الأساسية/الرئيسية الخاصة بها، والتي عادةً ما تكون متصلة بالشبكات العامة.

تُنشئ الشبكات الأساسية روابط تسمح بنقل البيانات لمسافات طويلة، تتراوح عادةً بين 10 و100 ميل، وفي بعض الحالات تصل إلى 150 ميلاً. وهذا ما يجعل الشبكة الأساسية ضرورية لتوفير حلول لاسلكية بعيدة المدى لتقديم خدمة الإنترنت ، وخاصةً للمناطق النائية. ^{[ 6 ]}

عادةً ما توفر الشبكات الأساسية الوظائف التالية:

1. التجميع: أعلى مستوى للتجميع في شبكة مزود الخدمة. يليه في التسلسل الهرمي، بعد العقد الأساسية، شبكات التوزيع، ثم شبكات الحافة. ​​لا تتصل معدات العملاء (CPE) عادةً بالشبكات الأساسية لمزود خدمة كبير.
2. المصادقة : هي الوظيفة التي تحدد ما إذا كان المستخدم الذي يطلب خدمة من شبكة الاتصالات مصرحًا له بالقيام بذلك داخل هذه الشبكة أم لا.
3. التحكم في المكالمات وتحويلها: تحدد وظيفة التحكم في المكالمات أو تحويلها مسار المكالمة بناءً على معالجة إشارات المكالمة. على سبيل المثال، قد تقرر وظيفة التحويل، بناءً على " الرقم المطلوب "، توجيه المكالمة إلى مشترك داخل شبكة هذا المشغل، أو إلى شبكة مشغل آخر مع إمكانية نقل الرقم .
4. الشحن: تتضمن هذه الوظيفة تجميع ومعالجة بيانات الشحن التي تُنتجها مختلف عُقد الشبكة. ومن بين آليات الشحن الشائعة في الشبكات الحالية، الشحن المسبق والشحن اللاحق. انظر: المحاسبة التلقائية للرسائل
5. استدعاء الخدمة: تقوم الشبكة الأساسية باستدعاء الخدمات لمشتركيها. قد يتم استدعاء الخدمة بناءً على إجراء صريح (مثل تحويل المكالمات ) من قِبل المستخدم، أو ضمنيًا (مثل انتظار المكالمات ). مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن تنفيذ الخدمة قد يكون أو لا يكون من وظائف الشبكة الأساسية، إذ قد تشارك شبكات وعُقد خارجية في التنفيذ الفعلي للخدمة.
6. البوابات : يجب أن تتواجد البوابات في الشبكة الأساسية للوصول إلى الشبكات الأخرى. وتعتمد وظائف البوابة على نوع الشبكة التي تتصل بها.

من الناحية المادية، قد توجد واحدة أو أكثر من هذه الوظائف المنطقية في عقدة شبكة أساسية معينة في وقت واحد.

إلى جانب الوظائف المذكورة أعلاه، شكلت العناصر التالية أيضاً جزءاً من شبكة الاتصالات الأساسية:

• مركز عمليات الشبكة والصيانة : يتولى هذا المركز مسؤولية تهيئة وتجهيز عقد الشبكة الأساسية. وتؤثر عوامل عديدة على عملية التهيئة، منها عدد المشتركين، ومعدل المكالمات في ساعات الذروة ، وطبيعة الخدمات، والتفضيلات الجغرافية. كما يقوم المركز بجمع إحصائيات الشبكة، ومراقبة الإنذارات، وتسجيل أنشطة مختلف عقد الشبكة. وتُعدّ هذه الإحصائيات والإنذارات والبيانات أدوات بالغة الأهمية لمشغل الشبكة لمراقبة سلامة الشبكة وأدائها، والعمل على تحسينها.
• قاعدة بيانات المشتركين: تستضيف الشبكة الأساسية أيضًا قاعدة بيانات المشتركين (مثل سجل موقع المشتركين في أنظمة GSM). وتُستخدم قاعدة بيانات المشتركين من قِبل عُقد الشبكة الأساسية لأغراض مثل المصادقة، وتحديد خصائص المستخدمين، واستدعاء الخدمات، وما إلى ذلك.

تُعرف الشبكة الأساسية الموزعة بأنها شبكة تتكون من عدد من أجهزة الاتصال المتصلة بسلسلة من أجهزة الاتصال المركزية، مثل الموزعات أو المحولات أو أجهزة التوجيه، ضمن تسلسل هرمي. ^{[ 7 ]} يتيح هذا النوع من البنية سهولة التوسع وانخفاض التكاليف الرأسمالية اللازمة للنمو، نظرًا لإمكانية إضافة طبقات أخرى من الأجهزة إلى الطبقات الموجودة. ^{[ 7 ]} في الشبكة الأساسية الموزعة، تتشارك جميع الأجهزة التي تصل إلى الشبكة الأساسية وسائط الإرسال، حيث يتم إرسال جميع البيانات المرسلة عبرها إلى كل جهاز متصل بهذه الشبكة. ^{[ 8 ]}

تُستخدم الشبكات الأساسية الموزعة عمليًا في جميع الشبكات واسعة النطاق. ^{[ 9 ]} كما تُعدّ التطبيقات في سيناريوهات المؤسسات التي تقتصر على مبنى واحد عملية أيضًا، حيث يمكن تخصيص أجهزة اتصال معينة لأدوار أو أقسام محددة. ^{[ 7 ]} يمتلك كل طابق أو قسم شبكة محلية (LAN) وخزانة توصيلات، حيث يتصل الموزع أو جهاز التوجيه الرئيسي لمجموعة العمل بشبكة من نوع ناقل باستخدام كابلات أساسية. ^{[ 10 ]} ومن المزايا الأخرى لاستخدام شبكة أساسية موزعة قدرة مسؤول الشبكة على فصل مجموعات العمل لتسهيل الإدارة. ^{[ 7 ]}

توجد احتمالية لوجود نقاط فشل منفردة، وذلك بالإشارة إلى أجهزة الاتصال ذات المستوى العالي في التسلسل الهرمي للشبكة. ^{[ 7 ]} يجب تصميم العمود الفقري الموزع لفصل حركة مرور الشبكة المتداولة على كل شبكة محلية (LAN) على حدة عن حركة مرور شبكة العمود الفقري باستخدام أجهزة الوصول مثل أجهزة التوجيه والجسور. ^{[ 11 ]}

تمتد شبكة العمود الفقري التقليدية عبر مسافات طويلة لتوفير الاتصال بين مواقع متعددة. في معظم الحالات، تمثل العمود الفقري الروابط، بينما تتولى المعدات في كل موقع وظائف التبديل أو التوجيه . إنها بنية موزعة.

العمود الفقري المنهار (المعروف أيضًا بالعمود الفقري المقلوب أو العمود الفقري المدمج) هو نوع من بنية شبكة العمود الفقري. في حالة العمود الفقري المنهار، يحتوي كل موقع على رابط إلى موقع مركزي للاتصال بالعمود الفقري المنهار. يمكن أن يكون العمود الفقري المنهار عبارة عن مجموعة من المحولات أو جهاز توجيه واحد. أما طوبولوجيا وبنية العمود الفقري المنهار فهي على شكل نجمة أو شجرة جذرية .

تتمثل المزايا الرئيسية لنهج العمود الفقري المنهار فيما يلي

1. سهولة الإدارة لأن العمود الفقري موجود في موقع واحد وفي صندوق واحد، و
2. بما أن العمود الفقري هو في الأساس اللوحة الخلفية أو مصفوفة التبديل الداخلية للصندوق، فإنه يمكن استخدام تقنية خاصة عالية الأداء .

مع ذلك، تكمن مشكلة انهيار العمود الفقري في أنه إذا تعطل الصندوق الذي يضم العمود الفقري أو واجهت الشبكة المركزية مشكلة في الوصول إليها ، فسيتعطل النظام بأكمله. ويمكن تقليل هذه المشاكل من خلال وجود صناديق احتياطية للعمود الفقري، بالإضافة إلى مواقع احتياطية ثانوية.

تُستخدم أنواعٌ مختلفة من البنى التحتية للشبكات على مستوى المؤسسة. عندما تبحث المؤسسات عن بنية تحتية قوية وموثوقة للغاية، يُنصح باختيار البنية التحتية المتوازية. تُعدّ هذه البنية التحتية نوعًا مُعدَّلًا من البنية التحتية المدمجة، حيث تستخدم عقدة مركزية (نقطة اتصال). مع ذلك، تسمح البنية التحتية المتوازية بوجود اتصالات مُكرَّرة عند وجود أكثر من موجّه أو مُبدِّل . يتم توصيل كل موجّه ومُبدِّل بكابلين. يضمن وجود أكثر من كابل لتوصيل كل جهاز اتصالًا شبكيًا بأي منطقة في شبكة المؤسسة. ^{[ 12 ]}

تُعدّ الشبكات الأساسية المتوازية أغلى ثمناً من غيرها من الشبكات الأساسية لأنها تتطلب كابلات أكثر . ورغم أن هذا قد يكون عاملاً مهماً عند اختيار بنية الشبكة المناسبة للمؤسسة، إلا أن تكلفتها تُعوَّض بالكفاءة التي تُحققها من خلال زيادة الأداء وتحمّل الأعطال . تستخدم معظم المؤسسات الشبكات الأساسية المتوازية عند وجود أجهزة بالغة الأهمية على الشبكة. على سبيل المثال، إذا كانت هناك بيانات مهمة، مثل كشوف المرتبات ، يجب أن تصل إليها أقسام متعددة في جميع الأوقات، فينبغي على مؤسستك اختيار تطبيق شبكة أساسية متوازية لضمان استمرارية الاتصال. ^{[ 12 ]}

تُعدّ الشبكة الأساسية التسلسلية أبسط أنواع الشبكات الأساسية. ^{[ 13 ]} تتكون هذه الشبكات من جهازين أو أكثر من أجهزة الاتصال بالإنترنت، متصلة ببعضها البعض عبر كابل واحد على شكل سلسلة متصلة. السلسلة المتصلة هي مجموعة من أجهزة الاتصال المرتبطة ببعضها البعض بشكل تسلسلي. غالبًا ما تُستخدم الموزعات بهذه الطريقة لتوسيع الشبكة. مع ذلك، لا تقتصر مكونات الشبكة الأساسية التسلسلية على الموزعات فقط، بل تشمل أيضًا البوابات ، والموجهات ، والمحولات ، والجسور . ^{[ 14 ]} يمكن استخدام بنية الشبكة الأساسية التسلسلية في الشبكات المؤسسية، على الرغم من ندرة استخدامها لهذا الغرض. ^{[ 15 ]}

• النقل الخلفي
• جهاز التوجيه الأساسي
• مزود خدمة الشبكة

• IPv6 Backbone Network Topology