آشنایی با انواع سوئیچ شبکه

یکی از مهم ترین تجهیزات شبکه که تقریباً در هر شبکه ای دیده می شود سوئیچ است. سوئیچ یکی از دستگاه هایی است که در شبکه کار می کند و دارای تعدادی پورت RJ-45 یا پورت های شبکه یا فیبر نوری است. وظیفه اصلی دستگاه برقراری ارتباط بین رایانه های متصل از طریق آدرس مک یا فریم است. بنابراین می بینید که سوئیچینگ در لایه دوم مدل OSI یا لایه Datalink کار می کند. در واقع صرافی از ارتباطات داخلی شبکه استفاده می کند و انواع مختلفی دارد.

محبوب ترین مارک های موجود برای سوئیچ های مدیریت شده سوئیچ های سیسکو هستند. اگر بخواهیم در مورد انواع سوئیچ های شبکه صحبت کنیم، باید بگوییم که سوئیچ ها به دو نوع کلی مدیریت شده و مدیریت نشده تقسیم می شوند. پس بیایید به سوال این مقاله برسیم که سوئیچ شبکه چیست؟
در یک شبکه دستگاه های مختلفی مانند کامپیوتر، سرور، چاپگر، فایروال و ... وجود دارد و وسیله ای که این دستگاه ها را به هم متصل می کند سوئیچ است.

سوییچ شبکه چیست؟

منظور از سوئیچ شبکه چیست؟ برای ایجاد تغییر، بهتر است بدانید چه اتفاقی افتاده است. قبل از ایجاد سوئیچ، آنها از دو دستگاه دیگر به نام‌های Hub و Bridge استفاده کردند. هاب یک قطعه سخت افزاری در لایه اول مدل OSI است و شبکه را درک نمی کند. یعنی آنچه وارد پورت های آن می شود به تمام پورت های آن ارسال می شود. این رویداد حجم زیادی از ترافیک شبکه ایجاد می کند و پهنای باند شبکه را کاهش می دهد.

هاب چیست؟

در واقع، هر رایانه ای که می خواهد پیامی ارسال کند، باید منتظر بماند تا دیگران ارسال پیام را به پایان برسانند. پهنای باند در هاب بین همه پورت ها تقسیم و تقسیم می شود. این یک فاجعه برای صلح بود، زیرا هر کسی می تواند به اخبار گوش دهد. اگر دو کامپیوتر به طور همزمان پیامی ارسال کنند، می تواند باعث ایجاد تداخل در اینترنت شود. یعنی پیام ها با هم برخورد کردند و این اتفاق افتاد، سایت تقریباً عملکرد خود را از دست داد و بقیه نتوانستند اطلاعات را ارسال کنند. چون Shared Bandwidth مشغول است و باید صبر کنید تا مشکل برطرف شود.
ما فقط یک درگیری در وسط داریم. این بدان معنی است که هر خرابی رخ می دهد بر سایر رایانه ها نیز تأثیر می گذارد. وقتی می خواستیم مراکز بیشتری را به هم وصل کنیم، یک پورت را به پورت دیگر وصل کردیم و فاجعه بزرگتر شد. این بدان معناست که تمام اطلاعات از اولین گره به گره بعدی می رود و ترافیک افزایش می یابد. برای جلوگیری از این امر از وسیله ای به نام بریج استفاده می شود.

Bridge چیست؟

کامپیوترهای موجود در یک شبکه، آدرس MAC خود را به محض روشن شدن، پخش می کنند و آن را به همه اعلام می کنند. وقتی یک بریج آدرس‌های مک را دریافت می‌کند، آن‌ها را در جدول آدرس‌های مک خود می‌نویسد که به آن جدول مک می‌گویند (البته فقط مک منبع روی جدول نوشته می‌شود). از آنجایی که Bridge با آدرس های MAC کار می کند، در لایه دوم مدل OSI عمل می کند.
کاری که یک پل انجام می دهد این است که از انتقال دو کامپیوتر روی یک هاب به هاب دیگر جلوگیری می کند. در واقع پل Collision Domain دارای گیت هایی است که باعث کاهش تراکم ترافیک می شود. هر چه دامنه برخورد در شبکه بیشتر باشد، اگر یک پورت برخورد کند، بهتر است با بقیه پورت ها تداخل نداشته باشید. آنها از مکانیسم کاری بریج برای تولید سوئیچ استفاده کردند.

سوئیچ چیست؟

سوئیچ پلی است که پورت ها را اضافه می کند و کامپیوتر شما را به جای اتصال به هاب مستقیماً به سوئیچ متصل می کند. در واقع، سوئیچ یک پل چند پورت است و عملکرد خود را از پل دریافت می کند. در یک سوئیچ، هر کامپیوتر اطلاعات را فقط به یک کامپیوتر ارسال می کند و هرگز به کامپیوتر دیگر نمی رسد. این کار توسط جدول MAC انجام می شود. به جدول مک، سوئیچ جدول CAM نیز گفته می شود. امنیت بهبود یافته است زیرا اطلاعات به دیگران منتقل نمی شود.

پهنای باند هاب به اشتراک گذاشته شد، اما پهنای باند سوئیچ به اشتراک گذاشته نمی شود و هر پورت سرعت اختصاصی خود را دارد و هر پورت دارای گذرگاه داده جداگانه خود است. برای هر پورت یک Collision domain داریم. برای مثال، اگر سوئیچ 24 پورت داشته باشیم، 24 دامنه برخورد داریم. در حالت عادی و بدون Vlaning، دامنه پخش داریم. در یک سوئیچ اگر دو کامپیوتر همزمان اطلاعات را ارسال کنند برخورد اتفاق می افتد اما روی بقیه پورت ها تاثیری ندارد و بسته ارسال شده از طریق پروتکل CSMA/CD مدتی منتظر می ماند و ارسال می شود این زمان تاخیر انتخاب نامیده می شود.

یک پورت Up-Link برای اتصال دو سوئیچ به یکدیگر استفاده می شود. پورتی که معمولا سرعت بیشتری نسبت به سایر پورت ها دارد. اما با دو پورت معمولی و دو پورت معمولی قابل انجام است. هنگامی که دو سوئیچ به یکدیگر متصل می شوند، آنها یک جدول MAC را به اشتراک می گذارند و هر سوئیچ می داند که به کدام سوئیچ ارسال کند. آنها در واقع همان مشخصات پورت را دارند.

تفاوت بین سوئیچ و متمرکز کننده چیست؟

یک هاب در لایه یک مدل OSI و یک سوئیچ در لایه دو مدل OSI کار می کند. هاب سخت افزار را درک نمی کند، اما سوئیچ با آدرس MAC، که آدرس سخت افزار است، کار می کند. سوئیچ هوشمند است و اطلاعات را به پورت های نامربوط ارسال نمی کند، اما هاب اطلاعات دریافتی را از تمام پورت های خود حذف می کند. سوئیچ یک واحد مدرن است، اما هاب و پل قدیمی هستند. هر پورت روی یک سوئیچ یک دامنه برخورد است و کل هاب یک دامنه برخورد است. با این حال، هر دو دارای یک دامنه پخش هستند. سوئیچ ها قابل کنترل بودند، اما هاب ها هیچ کنترلی نداشتند. سوئیچ یک جدول MAC دارد، اما هاب اصلاً سخت افزار را درک نمی کند.

جدول MAC چگونه در سوئیچ تکمیل می شود؟

برای هر سیستم کامپیوتری ارسال شده به سوییچ، آدرس MAC اولیه آن در صورتی که در جدول MAC سوئیچ نباشد، ثبت می شود. سپس آدرس مقصد علامت گذاری می شود و اگر آدرس مقصد در جدول سوئیچ نباشد سوئیچ آن را از تمامی پورت ها حذف می کند.
اگر یک کامپیوتر آدرس کامپیوتر دیگر را نداشته باشد، یک بسته پخش ارسال می‌کند و سوئیچ با نگاه کردن به مقصد، متوجه می‌شود که این بسته باید به همه سیستم‌ها برسد و سوئیچ آدرس مقصد را ندارد. تمام پورت های آن به جز پورت هایی که فریم را دریافت می کند و بسته را رها می کند. در واقع سوئیچ فورواردینگ را نمی‌فهمد و نمی‌تواند کاری جز flood یا فوروارد به تمام پورت‌هایش انجام دهد.
بسته به همه رایانه ها می رسد، اما فقط رایانه ای که قرار است بسته را دریافت کند، بسته را دریافت می کند و رایانه های دیگر بسته را رها می کنند. هنگامی که بسته بازگردانده می شود، آدرس مقصد به عنوان سیستم هدف در نظر گرفته می شود و سوئیچ آدرس MAC را می بیند و آدرس را در جدول MAC وارد می کند. این جدول سوئیچینگ MAC را تکمیل می کند. از این پس سوئیچ ها به جای پخش از ارتباطات unicast یا یک به یک استفاده می کنند و ترافیک را کاهش می دهند. زیرا آدرس مک سیستم را در جدول MAC دارد.
میز سوئیچ MAC دارای زمان قدیمی شدن است و پس از مدت زمان مشخصی که حدود 300 ثانیه (5 دقیقه) می باشد، در صورت عدم برقراری ارتباط مک آدرس از جدول سوئیچ حذف می شود. میز سوئیچ MAC ظرفیت محدودی دارد و زمانی که ظرفیت آن پر می شود، نمی تواند آدرس های مک بیشتری را در جدول نگه دارد. در نتیجه، بسته های اضافی را که دریافت می کند، پخش می کند زیرا فضایی ندارد. برای مشاهده قابلیت های جدول سوئیچ MAC در سوئیچ سیسکو از دستور زیر استفاده کنید.

سوئیچ های کنترلی و غیر کنترلی؟ مسئله این است!

سوئیچ های مدیریت نشده را plug and play نیز می گویند، به این معنی که به محض اتصال به شبکه شروع به کار می کنند و نیازی به پیکربندی یا رویه خاصی ندارند. در واقع با تنظیمات خاصی راه اندازی می شوند. سوئیچ های مدیریت نشده برای شبکه های خانگی که به VLAN نیاز دارند مناسب نیستند. سوئیچینگ مدیریت نشده فقط در لایه پیوند داده کار می کند و زمانی شروع به کار می کند که دستگاه های اترنت مانند نقاط دسترسی، رایانه ها و چاپگرها متصل هستند و هیچ پیکربندی توسط ما انجام نمی شود و ارتباط دو طرفه است. همزمان (فول دوبلکس) ) یا دو طرفه غیر همگام (نیمه دوبلکس). این مبتنی بر ارتباط بین دستگاه ها است که به آن مذاکره خودکار می گویند.
اما اگر می‌خواهید ترافیک را مدیریت کنید و ترافیک پیش رو داشته باشید، می‌توانید تنظیمات برگزیده و نحوه عملکرد فشار را در هر فریم تنظیم کنید، ما باید مدیریت یا کنترل را تغییر دهیم که محبوب‌ترین آنها سوئیچ‌های سیسکو هستند. این تغییرات با اتصال به شبکه اعمال می شود، اما تقریباً تمام خطاهای آن قابل اصلاح است و می تواند در فاز دوم یک شبکه امن ایجاد کند. برای پیکربندی تنظیمات کنترل برای اولین بار، از طریق کنسول به آن متصل شده و یک اتصال از راه دور مانند SSH برقرار کنید، سپس از طریق پروتکل SSH متصل شوید و تغییرات را انجام دهید.
سوئیچ مدیریت شده دارای سیستم عامل خاص خود است. به عنوان مثال، سیستم عامل سوئیچ سیسکو IOS است و می تواند از طریق Command Line ارتباط برقرار کند. برخی از مهم ترین ویژگی های سوئیچ مدیریت شده عبارتند از اولویت بندی ترافیک، گروه بندی یا گروه بندی پورت ها، افزونگی همانطور که سیسکو کانال اتر را فرا می خواند، نظارت بر پورت و اتصال از راه دور.
اگر به هر یک از ویژگی های فوق نیاز دارید، چاره ای جز انتخاب Switch Management ندارید. قبل از پیاده سازی شبکه هزینه و نیازمندی ها را ارزیابی کرده و سپس سوئیچ و نوع آن را خریداری کنید طبیعتا هزینه سوئیچینگ مدیریت بیشتر خواهد بود.

سوییچ مدیریتی هوشمند

سوئیچ شبکه هوشمند چیزی است بین سوئیچ های مدیریت شده و مدیریت نشده. سوئیچ های مدیریت شده دارای برخی ویژگی های مهم مانند پیکربندی VLAN هستند و به طور کلی برای شبکه هایی با نیازهای کم مناسب هستند.

سوئیچ های شبکه لایه 3

علاوه بر حمل و نقل، مبادلات لایه سوم شامل خدمات جاده و مسیریابی نیز می شود. یعنی با نصب یک VLAN بین پورت های مختلف آن می توان از طریق سوئیچ سه طرفه بین این پورت ها ارتباط برقرار کرد. یک روتر و یک آداپتور را به عنوان یک مورد در نظر بگیرید. هزینه این نوع سوئیچ ها بالاست و سیستم عامل های پیشرفته ای دارند. در واقع با سوئیچ می توانید مسیریابی بین VLAN ها را تنظیم کنید و پروتکل های مسیریابی مانند OSPF را پیکربندی کنید. سوئیچ های لایه 3 سیسکو با شماره 3 و سوئیچ های لایه 2 با شماره 2 شروع می شوند.
سوئیچ های لایه 3 با نام MLS نیز شناخته می شوند. این نوع سوئیچ هم روی لایه 2 و هم روی لایه 3 کار می کند. یعنی یک جدول آدرس مک دارد و با آدرس های مک کار می کند و یک IP و یک جدول مسیریابی دارد. در اصطلاح رایج، یک دستگاه مانند دو دستگاه کار می کند. در ایران به این نوع کلیدها، کلیدهای دو و نیم (2.5) لایه نیز می گویند.

تفاوت بین سوئیچ شبکه و روتر چیست؟

سوئیچ ارتباط داخلی شبکه LAN و ارتباط کامپیوترهای همان شبکه را برقرار می کند، اما روتر ارتباط یک شبکه را با شبکه دیگر برقرار می کند و ترافیک پخشی اجازه عبور از روتر را ندارد. یک روتر در لایه سه مدل OSI کار می کند و با آدرس های IP کار می کند در حالی که یک سوئیچ با آدرس های MAC کار می کند. وظیفه اصلی یک روتر یافتن بهترین مسیر با استفاده از الگوریتم های مسیریابی است.

جهت خرید سوییچ شبکه با گارانتی معتبر وارد سایت سرای شبکه شوید و قیمت سوییچ شبکه را با هم مقایسه کرده و در نهایت خرید کنید