Collision Domain یکی از مفاهیم پایه در شبکه‌های کامپیوتری است که به‌طور مستقیم بر سرعت، کارایی و پایداری ارتباطات در LAN تأثیر می‌گذارد. شناخت درست این مفهوم به مدیران شبکه کمک می‌کند تا معماری بهینه‌تری طراحی کرده و از بروز ترافیک اضافی و تصادم بسته‌ها جلوگیری کنند.

Collision Domain چیست؟

Collision Domain یا دامنه برخورد به بخشی از شبکه گفته می‌شود که در آن احتمال برخورد بسته‌های داده هنگام ارسال هم‌زمان وجود دارد. این مفهوم بیشتر در شبکه‌های مبتنی بر Ethernet و محیط‌های Half-Duplex اهمیت دارد، زیرا دستگاه‌ها برای استفاده از یک رسانه مشترک رقابت می‌کنند و ارسال هم‌زمان چند دستگاه باعث Collision می‌شود.

در یک Collision Domain همه دستگاه‌های متصل به یک رسانه مشترک، مانند هاب، روی یک بستر واحد داده تبادل می‌کنند و در نتیجه هر ارسالِ هم‌زمان احتمال برخورد را افزایش می‌دهد. با استفاده از تجهیزات هوشمندتر مانند سوئیچ‌ها، می‌توان این دامنه را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کرد و کارایی کلی شبکه را افزایش داد.

Collision Domain چگونه در شبکه ایجاد می‌شود؟

استفاده از رسانه مشترک (Shared Medium)

وقتی چند دستگاه روی یک بستر فیزیکی مشترک مانند کابل کواکسیال یا یک کانال اترنت مشترک داده ارسال می‌کنند، همگی برای استفاده از پهنای باند رقابت دارند. در چنین محیطی امکان ارسال هم‌زمان دیتا، بسیار بالا است و همین موضوع باعث شکل‌گیری Collision Domain می‌شود. هرچه تعداد دستگاه‌ها بیشتر باشد، احتمال برخورد بسته‌ها نیز افزایش می‌یابد.

اتصال دستگاه‌ها از طریق هاب (Hub)

هاب تمام پورت‌های خود را به‌عنوان یک رسانه مشترک به کار می‌گیرد و هر بسته‌ای که به یکی از پورت‌ها وارد شود، روی تمام پورت‌ها تکرار می‌شود. این رفتار Broadcasting مانند باعث می‌شود که تمامی دستگاه‌های متصل به هاب بخشی از یک Collision Domain واحد باشند. در نتیجه ارسال هم‌زمان حتی فقط دو دستگاه می‌تواند Collision ایجاد کند و عملکرد شبکه را کاهش دهد.

محیط‌های Half-Duplex در Ethernet

در Half‑Duplex دستگاه‌ها نمی‌توانند هم‌زمان ارسال و دریافت انجام دهند و باید ابتدا کانال را بررسی کنند. این محدودیت باعث می‌شود که اگر دو دستگاه بدون تشخیص صحیح وضعیت کانال اقدام به ارسال کنند، برخورد رخ دهد. بنابراین شبکه‌هایی که هنوز با Half‑Duplex کار می‌کنند، بیشتر درگیر Collision Domain هستند.

نبود تجهیزات هوشمند مانند سوئیچ‌ها

سوئیچ‌ها هر پورت را به یک Collision Domain جدا تقسیم می‌کنند، اما در شبکه‌هایی که از هاب، تکرارکننده (Repeater) یا دستگاه‌های قدیمی استفاده می‌شود، جداسازی دامنه برخورد انجام نمی‌گیرد. نبود این تجهیزات باعث می‌شود تمام گره‌ها در یک دامنه برخورد مشترک فعالیت کنند و احتمال Collision افزایش یابد.

ارسال هم‌زمان در شبکه‌های شلوغ و پرترافیک

زمانی که تعداد زیادی از دستگاه‌ها در یک شبکه کوچک در حال ارسال مداوم داده هستند، تراکم ترافیک از طریق رسانه مشترک افزایش پیدا می‌کند. این ازدحام ترافیک حتی در شبکه‌های با پهنای باند مناسب هم می‌تواند باعث افزایش برخورد شود، به‌ویژه زمانی که پهنای باند بین گره‌ها به‌صورت اشتراکی مدیریت شود.

تفاوت Collision Domain و Broadcast Domain

Collision Domain ناحیه‌ای از شبکه است که در آن احتمال برخورد بسته‌ها هنگام ارسال هم‌زمان وجود دارد. این مفهوم بیشتر در محیط‌های Ethernet قدیمی، Half‑Duplex و شبکه‌هایی که از هاب استفاده می‌کنند دیده می‌شود. در یک Collision Domain، همه دستگاه‌ها برای دسترسی به رسانه مشترک رقابت می‌کنند و همین رقابت باعث کاهش سرعت و افزایش تأخیر می‌شود.

در مقابل Broadcast Domain ناحیه‌ای از شبکه است که در آن پیام‌های پخش‌شونده (Broadcast) به همه دستگاه‌ها ارسال می‌شود. این دامنه معمولاً با استفاده از روترها یا VLANها تفکیک می‌شود و هدف آن جلوگیری از گسترش بیش از حد ترافیک Broadcast است. برخلاف Collision Domain که بیشتر به محدودیت‌های فیزیکی و سطح لایه 2 مربوط می‌شود، Broadcast Domain به مدیریت منطقی ترافیک و تقسیم‌بندی شبکه در لایه 3 ارتباط دارد.

نقش هاب (Hub) در ایجاد Collision Domain

هاب به‌عنوان یک دستگاه کاملاً غیرفعال در لایه فیزیکی، همه پورت‌ها را در قالب یک رسانه مشترک در نظر می‌گیرد و هر فریمی که دریافت کند بدون تحلیل به تمام پورت‌ها ارسال می‌کند. این رفتار باعث می‌شود تمام دستگاه‌های متصل به هاب در یک Collision Domain واحد قرار گیرند و هر ارسال هم‌زمانحتی دو دستگاه به برخورد بسته‌ها منجر شود. به همین دلیل شبکه‌هایی که هنوز از هاب استفاده می‌کنند معمولاً با تأخیر زیاد، تکرار ارسال و کاهش پهنای باند واقعی مواجه می‌شوند.

نقش سوئیچ (Switch) در محدودکردن Collision Domain

سوئیچ برخلاف هاب، هر پورت را به‌عنوان یک Collision Domain مستقل مدیریت می‌کند و با استفاده از جدول MAC Address می‌تواند فریم‌ها را تنها به پورت مقصد ارسال کند. این جداسازی باعث می‌شود که برخورد فقط در همان لینک دوطرفه بین هر دستگاه و سوئیچ رخ دهد که در حالت Full‑Duplex عملاً به صفر می‌رسد. به‌این‌ترتیب استفاده از سوئیچ‌ها تعداد Collision Domainها را افزایش، اما احتمال برخورد در هر دامنه را به‌شدت کاهش داده و کارایی کلی شبکه را بهینه می‌کند.

راهکارهای کاهش Collision Domain

جایگزین‌کردن هاب با سوئیچ

مؤثرترین راه کاهش Collision Domain حذف هاب و استفاده از سوئیچ است. سوئیچ هر پورت را به یک دامنه برخورد مستقل تبدیل می‌کند و فریم‌ها را فقط به مقصد ارسال می‌نماید. این جداسازی باعث می‌شود تعداد دستگاه‌هایی که روی یک بستر مشترک رقابت می‌کنند کمتر شده و احتمال برخورد تقریباً به صفر برسد.

استفاده از Full-Duplex

در حالت Full‑Duplex ارتباط بین دستگاه و سوئیچ دوطرفه و هم‌زمان است؛ یعنی ارسال و دریافت بدون رقابت روی یک مسیر مستقل انجام می‌شود. این حالت عملاً Collision Domain را حذف می‌کند زیرا دیگر نیازی به بررسی کانال یا انتظار برای خالی‌شدن رسانه نیست و برخورد به‌صورت کامل از بین می‌رود.

تقسیم‌بندی شبکه با VLAN

هر VLAN مانند یک شبکه مستقل عمل می‌کند و باعث می‌شود دستگاه‌های غیرضروری در یک Broadcast Domain و به‌طور غیرمستقیم در ترافیک هم قرار نگیرند. با کاهش تراکم ترافیک در بخشی از شبکه، احتمال رقابت روی لینک‌ها کاهش یافته و Collision Domainها به‌صورت طبیعی کوچکتر و کنترل‌شده‌تر می‌شوند.

کاهش تعداد دستگاه‌های متصل به یک لینک مشترک

هرچه تعداد دستگاه‌ها روی یک مسیر یا پورت اشتراکی کمتر باشد، رقابت برای ارسال نیز کمتر خواهد بود. تقسیم بار شبکه، اضافه‌کردن سوئیچ‌های بیشتر یا تفکیک فیزیکی دستگاه‌ها به بخش‌های کوچک‌تر به کاهش برخورد کمک می‌کند و عملکرد کلی شبکه را بهبود می‌دهد.

استفاده از کابل‌کشی و تجهیزات استاندارد

تجهیزات قدیمی کابل‌های معیوب یا پورت‌هایی که دچار خطا هستند باعث ایجاد ارسال‌های مجدد، نویز و تداخل می‌شوند و عملاً ترافیک غیرضروری ایجاد می‌کنند. با استفاده از کابل‌های استاندارد، پچ‌پنل‌های سالم، و سوئیچ‌های جدیدتر می‌توان پایداری لینک را بالا برد و میزان برخورد در دامنه را کاهش داد.

جمع‌بندی…

Collision Domain یکی از مفاهیم کلیدی در طراحی شبکه‌های LAN است و نقش مهمی در بهبود کارایی، کاهش برخورد بسته‌ها و افزایش پایداری ارتباطات دارد. با استفاده از سوئیچ‌ها، فعال‌سازی Full‑Duplex و تقسیم‌بندی منطقی شبکه، می‌توان دامنه برخورد را به‌شدت کاهش داد و عملکرد شبکه را بهینه‌سازی کرد. شناخت درست Collision Domain به مدیران شبکه کمک می‌کند تا معماری کارآمدتر، کم‌تداخل‌تر و مقیاس‌پذیرتری ایجاد کنند.

سوالات متداول