Broadcast Domain در شبکه چیست و چگونه کار می‌کند؟ + تفاوت Broadcast Domain با Collision Domain

Broadcast Domain یکی از مفاهیم اساسی در شبکه‌های کامپیوتری است که نقش مهمی در مدیریت ترافیک، جلوگیری از ازدحام و بهینه‌سازی عملکرد شبکه دارد. شناخت درست این مفهوم به مدیران شبکه کمک می‌کند ساختار منطقی بهتری طراحی کرده و از گسترش بی‌رویه پیام‌های Broadcast جلوگیری کنند.

برسی کاربردها و تفاوت های Unicast، Multicast و Broadcast در شبکه

Broadcast Domain چیست؟

Broadcast Domain یا «دامنه Broadcast» به بخشی از شبکه گفته می‌شود که در آن پیام‌های Broadcast ارسال‌شده توسط یک دستگاه، بدون محدودیت به تمام دستگاه‌های دیگر در همان دامنه می‌رسد. این رفتار در شبکه‌های LAN بسیار رایج است و باعث می‌شود سیستم‌ها بتوانند یکدیگر را کشف کرده، آدرس‌ها را پیدا کنند و ارتباط اولیه برقرار نمایند. Broadcast Domain در لایه 2 و 3 کاربرد دارد و به‌طور مستقیم بر حجم ترافیک شبکه اثر می‌گذارد.

در یک Broadcast Domain همه دستگاه‌ها پیام‌های پخش‌شونده مانند ARP Request یا DHCP Discover را دریافت می‌کنند. هرچه این دامنه بزرگ‌تر باشد، تعداد بیشتری از دستگاه‌ها تحت تأثیر ترافیک Broadcast قرار می‌گیرند و این موضوع می‌تواند باعث کندی، مصرف منابع و افزایش سربار پردازشی شود. با استفاده از روترها و VLANها می‌توان Broadcast Domain را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کرد تا عملکرد شبکه پایدار و بهینه باقی بماند.

چگونه در شبکه Broadcast Domain ایجاد می‌شود؟

اتصال دستگاه‌ها به یک سوئیچ مشترک

وقتی چندین دستگاه به پورت‌های یک سوئیچ متصل می‌شوند، همگی در یک Broadcast Domain مشترک قرار می‌گیرند. سوئیچ در لایه 2 کار می‌کند و پیام‌های Broadcast را روی تمام پورت‌های فعال خود پخش می‌کند. این یعنی اگر یکی از دستگاه‌ها پیامی مانند ARP Request ارسال کند، همه دستگاه‌های متصل به همان سوئیچ آن را دریافت می‌کنند.

گسترش VLAN یکسان روی چند سوئیچ

وقتی VLAN یکسان روی چند سوئیچ پیکربندی شود و این سوئیچ‌ها از طریق Trunk به هم متصل شوند، Broadcast Domain فراتر از یک سوئیچ گسترش پیدا می‌کند. در چنین حالتی تمام دستگاه‌هایی که عضو همان VLAN هستند حتی در سوئیچ‌های متفاوت پیام‌های Broadcast یکدیگر را دریافت خواهند کرد. به همین دلیل است که VLANها مهم‌ترین عامل در تعیین مرزهای Broadcast Domain محسوب می‌شوند.

VLAN چیست و چرا VLAN بندی می‌کنیم؟

نبود روتر یا مرز لایه 3 در مسیر شبکه

در شبکه‌هایی که هیچ روتر یا لایه 3 برای جدا کردن بخش‌های مختلف وجود ندارد، پیام‌های Broadcast بدون هیچ محدودیتی از یک بخش به بخش دیگر منتقل می‌شوند. روترها پیام‌های Broadcast را منتقل نمی‌کنند، بنابراین نبود روتر باعث می‌شود Broadcast Domain گسترده و بدون مرز باقی بماند. این موضوع در شبکه‌های بزرگ می‌تواند باعث ایجاد Broadcast Storm و کاهش عملکرد کلی شبکه شود.

استفاده از هاب‌ها و رسانه‌های اشتراکی

در شبکه‌هایی که هنوز از هاب استفاده می‌شود یا چندین دستگاه یک رسانه مشترک دارند، همه آن‌ها در یک Broadcast Domain قرار می‌گیرند. هاب تمام سیگنال‌ها را روی همه پورت‌ها تکرار می‌کند، بنابراین هر پیام Broadcast و حتی پیام‌های غیر Broadcast به تمام دستگاه‌ها می‌رسد. این ساختار نه‌تنها Broadcast Domain را بزرگ می‌کند بلکه با ایجاد Collision Domain مشترک نیز باعث ازدحام و افت کارایی می‌شود.

دامنه برخورد (Collision Domain) چیست و چگونه آنرا در شبکه کاهش دهیم؟

ایجاد VLANهای بزرگ یا طراحی نامناسب شبکه

گاهی شبکه به‌خاطر سادگی پیکربندی یا نبود تفکیک منطقی، با یک VLAN بسیار بزرگ ساخته می‌شود. هرچه تعداد دستگاه‌ها در یک VLAN بیشتر باشد، Broadcast Domain بزرگ‌تر می‌شود و حجم پیام‌های پخش‌شونده افزایش می‌یابد. این طراحی نامناسب می‌تواند باعث ترافیک زیاد، مصرف پردازشی بالاتر روی دستگاه‌ها و کاهش کارایی شبکه شود. به همین دلیل شبکه‌های سازمانی همیشه VLAN را کوچک‌تر و تفکیک‌شده طراحی می‌کنند.

تفاوت Broadcast Domain و Collision Domain

Broadcast Domain به محدوده‌ای گفته می‌شود که در آن تمامی دستگاه‌ها پیام‌های Broadcast را دریافت می‌کنند، در حالی که Collision Domain محدوده‌ای است که در آن احتمال برخورد بسته‌ها وجود دارد. Broadcast Domain بیشتر به مدیریت ترافیک پخش‌شونده و وظایف لایه 2 و 3 مربوط می‌شود، در حالی که Collision Domain به تعامل مستقیم دستگاه‌ها در یک رسانه مشترک و رفتار لایه 1 و 2 ارتباط دارد. از دید کاربردی Broadcast Domain ساختاری منطقی است که با روترها و VLAN تقسیم می‌شود، اما Collision Domain به ماهیت فیزیکی شبکه و نحوه ارسال بسته‌ها بستگی دارد.

یکی دیگر از تفاوت‌های مهم این است که در Collision Domain برخورد بسته‌ها زمانی رخ می‌دهد که دو دستگاه به‌طور هم‌زمان روی یک کانال مشترک ارسال انجام دهند. این موضوع در هاب‌ها رایج و در سوئیچ‌ها بسیار محدود است. اما در Broadcast Domain، بحث برخورد مطرح نیست؛ موضوع اصلی این است که هر پیام Broadcast به همه دستگاه‌های دامنه ارسال می‌شود و می‌تواند باعث افزایش بار پردازشی شود. در نتیجه کاهش Collision Domain با استفاده از سوئیچ‌ها انجام می‌شود، ولی کنترل Broadcast Domain نیازمند استفاده از روترها، VLAN و طراحی منطقی شبکه است.

	Broadcast Domain	Collision Domain
تعریف	محدوده‌ای که پیام‌های Broadcast به تمام دستگاه‌ها ارسال و دریافت می‌شود	محدوده‌ای که احتمال برخورد بسته‌ها در رسانه مشترک وجود دارد
لایه مرتبط	لایه 2 (Switching) و لایه 3 (Routing)	لایه 1 (Physical) و لایه 2 (Data Link)
عامل ایجاد	سوئیچ‌ها و VLANهای مشترک	رسانه مشترک، هاب‌ها یا Segmentهای قدیمی
نحوه تفکیک	روترها، لایه 3 سوئیچ‌ها و VLANها	سوئیچ‌ها (هر پورت یک Collision Domain مستقل ایجاد می‌کند)
تأثیر بر شبکه	افزایش ترافیک پخش‌شونده و کاهش راندمان در صورت بزرگ بودن دامنه	کاهش کارایی در صورت افزایش برخورد و اشغال رسانه
گستردگی	معمولاً بزرگ‌تر و شامل چندین Collision Domain	معمولاً کوچک‌تر و محدود به یک Segment
مثال	یک VLAN یکسان در چند سوئیچ	یک هاب با چند دستگاه متصل

نقش VLAN در تقسیم Broadcast Domain

VLAN با جدا کردن شبکه فیزیکی به چند بخش منطقی، هر گروه از پورت‌ها را در یک Broadcast Domain مستقل قرار می‌دهد. این یعنی حتی اگر چند سوئیچ به هم متصل باشند، دستگاه‌هایی که در VLANهای متفاوت هستند پیام‌های Broadcast یکدیگر را دریافت نمی‌کنند. نتیجه این جداسازی، کاهش ترافیک غیرضروری، افزایش امنیت، کنترل بهتر دسترسی و مدیریت ساده‌تر شبکه است. در شبکه‌های سازمانی، VLAN اصلی‌ترین ابزار برای کوچک‌سازی و مهندسی Broadcast Domain محسوب می‌شود.

اشتباهات رایج در مدیریت Broadcast Domain

استفاده از VLANهای بسیار بزرگ

ایجاد یک VLAN بزرگ با تعداد زیادی کاربر باعث افزایش پیام‌های ARP، DHCP و سایر Broadcastها می‌شود که عملکرد شبکه را کند می‌کند. بخش‌بندی منطقی و کوچک‌کردن VLANها بهترین راه کنترل این مشکل است.

طراحی اشتباه Trunk بین سوئیچ‌ها

پیکربندی نادرست Trunk یا اضافه‌کردن VLANهای غیرضروری روی لینک Trunk باعث می‌شود Broadcast Domain ناخواسته روی چندین سوئیچ گسترش پیدا کند. همیشه فقط VLANهای لازم باید روی Trunk عبور داده شوند.

قرار دادن سرورها در VLAN کاربران

وقتی سرورها در VLAN کاربران قرار می‌گیرند، حجم Broadcast به‌سمت سرورها نیز ارسال می‌شود و سربار پردازشی ایجاد می‌کند. جداسازی ترافیک کاربران و سرورها در VLANهای جدا، یک اصل پایه در طراحی شبکه است.

نادیده‌گرفتن Broadcast Storm

بی‌توجهی به حلقه‌های شبکه بدون Spanning Tree یا عدم مانیتورینگ دقیق می‌تواند باعث Broadcast Storm شود. در این حالت شبکه تقریباً فلج می‌شود و هیچ بسته‌ای به‌درستی عبور نمی‌کند. مدیریت STP و کنترل مسیرها ضروری است.

جمع‌بندی…

Broadcast Domain یکی از مفاهیم کلیدی در طراحی شبکه است که نقش مهمی در کنترل ترافیک، افزایش کارایی و جلوگیری از ازدحام پیام‌های Broadcast دارد. با استفاده صحیح از VLAN، روترها و طراحی درست توپولوژی می‌توان Broadcast Domain را به‌طور مؤثر مدیریت کرد و از بروز مشکلاتی مانند Broadcast Storm، سربار پردازشی و کاهش عملکرد شبکه جلوگیری نمود. شناخت دقیق این مفهوم برای هر مدیر شبکه ضروری است تا ساختاری پایدار، امن و بهینه بسازد.