وبلاگ

کارشناسان بایانتورک پاسخگوی سوالات شما هستند

سوییچ شبکه

سوئیچ شبکه چیست؟ (انواع سوییچ شبکه)

سوییچ شبکه چیست؟ انواع آن کدام اند؟ سوییچ شبکه چگونه کار می کند؟

سوییچ شبکه یکی از مهمترین قطعات و همچنین، از پرکاربردترین وسیله هایی می باشد که در شبکه های کامپیوتری، مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله قصد داریم به پرسش هایی مانند؛ سوییچ شبکه چیست و چه کاربردی دارد؟ پاسخ دهیم. سپس به طور جامع درمورد گونه های مختلف Switch، تفاوت هر کدام و مزایای هر نوع سوییچ صحبت خواهیم کرد.

سوییچ شبکه، نوعی دستگاه است که بین کامپیوترهای متصل شده به آن از طریق فریم یا مک آدرس، ارتباط برقرار می کند. در واقع سوییچ، موجب ایجاد ارتباط داخلی یا به اصطلاح Local می شود و انواع مختلفی دارد. همچنین Switch، از سخت افزارهای اکتیو در شبکه محسوب می شود، که تعدادی پورت شبکه یا فیبرنوری دارد. در نهایت باید بدانید که سوئیچ شبکه به دو نوع تقسیم می شود؛ قابل مدیریت (Manageable) و غیر قایل مدیریت (Unmanageable).

 

سوییچ شبکه چیست؟

اولین سوالی که برای درک مفهوم سوییچ شبکه می توان مطرح کرد این است که؛ اگر بخواهید چند کامپیوتر را در شرکت با هم مرتبط سازید چه باید کرد؟ با یک سیستم می توان فقط با یک کامپیوتر دیگر ارتباط برقرار کرد و برای ارتباط گیری با چند کامپیوتر، نیازمند نصب چندین کارت شبکه روی هر سیستم هستید، تا بتوانند با هم در ارتباط باشند. بهترین راه برای این کار استفاده از سوییچ می باشد.

در حال حاضر در بیشتر تجارت ها، از سوییچ ها برای اتصال سیستم ها، تلفن ها، سرورها، دوربین ها و غیره بهره می برند؛ یعنی سوییچ ها می توانند، تمامی دستگاه هایی که از پروتکل‌های شبکه پشتیبانی می‌کنند را به هم متصل نمایند. به طور کلی سوییچ شبکه، دستگاهی است که در یک شبکه محلی امکان برقراری ارتباط LANها را فراهم می سازد و داده های بسته بندی شده و آماده را از ورودی دریافت و به مقصد انتقال می دهد. به زبان ساده تر سوییچ شبکه، وسیله ای می باشد که از هر سیستم یک کابل شبکه به آن متصل می گردد و هنگامی که اطلاعات از سیستم به درون شبکه ارسال می شوند، آن ها را مدیریت کرده و دیتاها را به مقصد مورد نظر ارسال می نماید. سوییچ ها با به اشتراک‌گذاری دیتاها و اطلاعات و همچنین تخصیص منابع، موجب افزایش بهره‌وری کارمندان و صرفه‌جویی در هزینه بیزینس های مختلف می شوند.

 

نحوه کار سوییچ شبکه

سوییچ شبکه، داده ها را بین دستگاه های موجود داخل شبکه انتقال می دهد. وقتی که سیستم به سوییچ متصل می شود، سوییچ با توجه به مک آدرس خود، که همان آدرس کنترل دسترسی رسانه (MAC)می باشد، مشخص میکند که بسته های ورودی سیستم متصل شده، به کجا ارسال شده و بسته های خروجی از کجا ارسال شوند. اطلاعات و دیتاها در شبکه، به صورت بسته ی داده و فریم جا به جا می‌شود و هر فریم نیز شامل اطلاعاتی مانند آدرس مبدا و آدرس مقصد است.

ابتدا باید بدانید که اطلاعات دریافتی از هر سیستم با یک شناسه اینترنتی مشخص (IP)، فشرده سازی شده و هنگامی که سیستمی اطلاعاتی را به سیستم دیگری می فرستد، این داده ها و اطلاعات با آدرس دقیق مبدا و مقصد ارسال در داخل یک شبکه محلی قرار می گیرند؛ یعنی اول وارد سوییچ شده و توسط سوییچ رمزگشایی می شوند. در نهایت سوییچ با تشخیص نشانی های موجود در داده ها، اطلاعات را از طریق پورت ها به مقصد و سیستم مورد نظر می رساند.

مک آدرس (MAC) هر دستگاهی مخصوص و منحصر به فرد به همان دستگاه می باشد. بنابراین سوییچ با داشتن مک آدرس سیستم مقصد، اطلاعات را به صاحب آن می‌رساند. سوییچ این مک آدرس ها را در جدولی به نام جدول مک آدرس ذخیره می‌کند.

 

جدول مک آدرس (MAC Table) در سوییچ شبکه

متوجه شدیم که سوییچ از یک جدول برای مسیریابی استفاده می کند. اکنون باید بدانیم جدول مک آدرس توسط سوییچ های شبکه، چگونه ایجاد و ذخیره می شوند. زمانی که سیستم مبدا (سیستم ارسال کننده دیتاها)، فریمی به سوییچ می فرستد، سوییچ مک آدرس آن را می خواند و در صورتی که در جدول نباشد، آن را اضافه می کند. سپس سوییچ آدرس مقصد را بررسی کرده، چنانچه در آن فریم آدرس مقصد موجود باشد و سوییچ در جستجوی جدول مک آدرس آن را پیدا کند، داده و اطلاعات را به آن پورت خواهد فرستاد. اما اگر در جدول مک آدرس سوییچ نتواند آدرس مقصد را بیابد، بسته حاوی اطلاعات را به تمامی پورت ها به جز پورت فرستنده، ارسال می نماید. فقط سیستم مقصد آن را دریافت می کند و بقیه سیستم ها بسته اطلاعاتی را Drop  می کنند. سوییچ با نگاه کردن به مک آدری سیستم مقصد، آن آدرس را نیز در جدول مک آدرس خود ثبت خواهد کرد.

به مرور زمان جدول مک آدرس به‌روز و تکمیل می‌شود. این جدول سوئیچ، ظرفیت محدودی داشته و اگر ظرفیت آن پُر شود، نمی‌تواند سایر مک آدرس‌ها را در جدول خودش نگه‌ دارد. در نتیجه به دلیل نداشتن فضای خالی، بسته‌های دیگری که به دستش برسد را برادکست (Broadcast) می کند.

 

مزایای سوییچ شبکه

  • از مهمترین مزیت های استفاده از سوییچ، می توان مرتبط سازی سیستم ها به یکدیگر را نام برد، که با بهره گیری از آن کاربران زیادی به هم وصل می شوند.
  • سوییچ میزان استفاده از شبکه را کنترل کرده و سرعت انتقال در شبکه های محلی را افزایش می دهد.
  • این دستگاه از ترافیک بسته های اطلاعاتی بر روی شبکه جلوگیری می کند و نقش مهم مدیریت اطلاعات و دیتاها را دارد.

انواع سوییچ در شبکه کدام اند؟ و کاربرد هر کدام چیست؟

  • سوییچ‌های Fixed Port
  • سوییچ‌های Stack-able
  • سوییچ PoE
  • سوییچ مدیریتی – Managed
  • سوییچ غیرمدیریتی – Unmanaged
  • سوییچ ماژولار – Modular Switches
  • سوییچ فیبرنوری
  • سوییچ هوشمند یا Smart Switch
  • سوییچ لایه 3

سوییچ‌های Fixed port

از سوییچ های  fixedمی توان به عنوان محبوب ترین و پرکاربرد ترین سوییچ ها در بازار نام برد. این نوع مدل سوییچ ها دارای پیکربندی ثابت و تعداد پورت های مشخصی هستند. مثلا 8 پورت، 16 پورت، 24 پورت، 48 پورت و غیره دارند. سوییچ های Fixed می توانند هم مدیریتی و هم غیر مدیریتی بوده و برای تمامی شبکه ها با هر سایزی قابل اسفاده هستند. به عنوان مثال، مودم های اینترنتی نیز هم کار روتینگ را انجام می دهند و هم عمل سوئیچینگ؛ یعنی هم یک روتر و هم یک سوییچ محسوب می شود.

پورت ها در سوییچ های fixed، از لحاظ سرعت و اتصال انواع مختلفی دارند ولی معمولا در شبکه های امروزی از پورت های با سرعت یک گیگابایت بر ثانیه استفاده می کنند؛ اما سوییچ هایی با سرعت 10 و 40 گیگابایت بر ثانیه نیز موجود می باشند. همچنین نوع اتصال نیز می تواند شامل فیبرنوری یا RJ-45 باشد. اگر می خواهید سوییچ های بین طبقات را به یکدیگر وصل کنید، پورت فیبرنوری بهترین انتخاب است. فیبرنوری سرعت بیشتری داشته و چون انتقال اطلاعات بر اساس پالس نوری صورت می پذیرد، نویزپذیری نخواهد داشت.

سوییچ های Stack-able

سوییچ Stackable ترکیبی از دو سوییچ fixed و ماژولار می باشد. این سوییچ می تواند چند سوییچ از یک مدل را به هم متصل کرده تا ظرفیت و کاربرد آنها افزایش یابد. سوییچ های Stackable از طریق پورت های Stack که در پشت آن قرار گرفته اند، به هم وصل شده تا چندین سوییچ در قالب یک سوییچ واحد فعالیت کند و پورت های بیشتری را پوشش دهند. زمانی که چندین سوییچ Stackable را به هم متصل کنیم، فقط یک آدرس (IP address) به آنها اختصاص داده می شود و دیگر نیاز به کانفیگ جداگانه دستگاه ها نیست.

سوییچ  POE (Power over Ethernet)

در سوییچ POE می توان با کابل شبکه، برق دستگاه ها را تامین کرد. در این نوع سوییچ ها برق و اطلاعات، در یک کابل اترنت منتقل می شوند؛ یعنی داده ها به صورت موازی با برق به گیرنده می رسند. به طور کلی سوییچ POE بر اساس تکنولوژی POE کار میکند. این تکنولوژی برای زمان‌هایی مناسب است که دسترسی به برق ممکن نیست. برای مثال VOIP پیاده سازی کرده اما تلفن های IP برق ندارند یا شما به هر دلیلی قصد اتصال آنها به آداپتور را ندارید، پس در این طور مواقع می توان تلفن های IP را مستقیما به سوییچ وصل کرد تا برق آن تامین شود. هنگامی که دستگاهی را به سوییچ متصل می‌کنیم، سوییچ یک پالس برای دستگاه موردنظر ارسال می‌کند، تا مطلع شود که در چه کلاسی باید برق‌رسانی انجام شده و مقدار برق مورد نیاز را تشخیص دهد. وقتی کلاینت پاسخ داد، سوییچ کلاس مورد نظر را انتخاب کرده و برق‌رسانی شروع می‌شود. به این پروسه Hardware Handshake یا POE Handshake می‌گویند.

 

سوییچ ماژولار (Modular Switches)

سوییچ های ماژولار بر خلاف سوییچ های Fixed، قدرتمند بوده و می تواند با استفاده از واحدهای قابل تعویض اصلاح شود. سوییچ های ماژولار با افزودن ماژول روی کیس قابل توسعه و ارتقا می باشند و این مدل با تغییر سخت افزارهای خود انعطاف پذیری بیشتری به اپراتورهای شبکه می دهند. یعنی با اضافه کردن پورت های بیشتری به سوییچ ماژولار، توقع کارایی بیشتری را از آنها داریم. به همین دلیل سوییچ های Modular نسبت به بقیه سوییچ ها، گران قیمت تر بوده و بیشتر در سطح سازمانی استفاده می‌شوند.

سوییچ‌های ماژولار معمولا در کیس‌های بزرگ عرضه شده و با افزودن هر ماژول امکان افزودن پورت و افزودن کاربر نیز فراهم می‌شود. بنابراین فرض کنید 24 پورت داشته و هنوز نیازمند به 16 پورت دیگر هستید، در این حالت بهتر است یک ماژول تهیه کرده و به راحتی به سوییچ اضافه کنید تا پورت‌های لازم در دسترس شما باشند. اغلب این نوع سوییچ ها در لایه سوم هم کار می‌کنند و می‌توانند به عنوان روتر استفاده شوند.

 

سوییچ فیبرنوری

از مهمترین ویژگی های فیبر نوری این است که می تواند تا ۱۲۰ کیلومتر انتقال اطلاعات داشته باشد. بیشتر سوییچ های شبکه، با پورت RJ45 و کابل اترنت معمولی مثل Cat 5 و Cat 6 کار می‌کنند، اما اگر برای فاصله ای طولانی به اتصال نیازمند هستید باید از کابل فیبر نوری بهره ببرید. همچنین اگر به جای کابل شبکه مسی از فیبرنوری استفاده کرده باشید، مجبورید به جای سوییچ های معمولی از سوییچ های فیبر نوری استفاده کرده تا یک شبکه فیبری یکپارچه داشته باشید. پورت های فیبر نوری را SFP (Small-Form Factor Pluggable) می نامند.

سوییچ‌ غیر مدیریتی

**به سوییچ غیرمدیریتی (unmanaged switch)، Plug and Play نیز می گویند؛ زیرا بلافاصله پس از اتصال به شبکه، شروع به فعلیت می کند و نیازمند پیکربندی و کانفیگ خاصی نیست. سوییچ غیرمدیریتی، بیشتر در شبکه های خانگی و شرکت های کوچک که نیاز به VLAN بندی ندارند، مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع سوییچ ها برای برقراری ارتباط، تنها به کابل نیازمندند و با کانفیگ ثابتی به بازار می‌آیند، یعنی امکان ایجاد هیچگونه تغییری در پیکربندی را نمی‌دهند، پس در نتیجه نیازی به اولویت دهی بسته ها (PACKET ) نمی باشد. همچنین با unmanaged switch ها می‌توان دستگاه‌های اترنت را به آسانی به هم متصل کرد، مثلا سیستم و پرینتر تحت شبکه و روتر وای فای را به هم وصل می‌کنیم.

پشتیبانی نکردن سوییچ های غیر مدیریتی از IGMP، یکی از مهمترین مشکلات و مانع ها در محیط صنعتی می باشد. unmanaged switch ها، همان گونه که با ترافیک broadcast برخورد می کنند، با ترافیک Multi-cast نیز برخورد دارند، که این مورد در شرایطی که شبکه کنترل نمی شود، منجر به شکست شده و به طوفان broadcast ختم خواهد شد.

سوییچ‌ مدیریتی

سوییچ مدیریتی برای مواقعی کاربرد دارد که بخواهید ترافیک شبکه را مدیریت کرده و الویت‌بندی ترافیک داشته باشید، در واقع بتوانید تنظیم کنید که سوییچ با هر فریم چگونه برخورد کند. معروف ترین سوییچ مدیریتی، سیسکو است و سیستم عامل داخل دستگاه‌های سیسکو IOS می باشد. managed switch نسبت به سوییچ غیر مدیریتی، بر ترافیک LAN کنترل بیشتری دارد. این نوع سوییچ شرایط استانداردی برای کانفیگ کردن شبکه فراهم می کند که می تواند عملکردها را شناسایی و مدیریت کند. وقتی که شما ترافیک multi-cast را در شبکه ی خود داشته و خرابی هزینه گزافی را برای شما به دنبال دارد،استفاده از سوئیچ های مدیریتی توصیه می شود. VLAN بندی یا گروه‌بندی پورت‌ها، الویت‌بندی ترافیک، مانیتورینگ پورت‌ها، اتصال از راه دور و غیره را می توان از مهمترین و برترین ویژگی های سوئیچ‌های مدیریتی دانست.

 

اسمارت سوییچ

قابلیت های اسمارت سوییچ ها چیزی بین سوییچ مدیریتی و غیر مدیریتی می باشد؛ یعنی سوییچ های هوشمند ویژگی های ابتدایی سوییچ های مدیریتی را داشته و سطوح امنیتی را فراهم می کنند، ولی نسبت به سوییچ های مدیریتی، قابلیت های محدودتری دارند. این سوییچ ها دارای ویژگی های مهمی مانند پیکربندی VLAN و speed/duplex control و SNMP هستند. همچنین کاربرد سوییچ های هوشمند در LAN هایی است که از Allocation و Data Transfer پشتیبانی می‌کنند.

سوئیچ شبکه لایه ۳

بیشتر سوییچ ها عموما در لایه دوم مدل OSI یعنی لایه Data Network کار می‌کنند و کاربرد آنها انتقال فریم‌های اترنتی از یک پورت به پورت دیگر می باشد. اما سوییچ های پیشرفته دیگری نیز موجود هستند که مانند روتر شبکه، بسته‌های IP را مسیریابی کنند، آنها را سوییچ لایه 3 می نامند. این سوییچ ها در لایه ۳ از مدل OSI کار کرده و ترکیبی از دستگاه لایه ۲ و ۳ می باشند. سوئیچ‌های لایه سه علاوه بر سوئیچینگ، عملیات روتینگ و مسیریابی را هم انجام می‌دهند. در سوییچ لایه ۲ می‌توان چند VLAN را کانفیگ کرد، اما مسیریابی بین این VLAN ها توسط خود سوییچ، امکان پذیر نیست. ولی در سوییچ لایه ۳ می‌توان چند VLAN را هم کانفیگ کرد و هم خود سوییچ می‌تواند مسیریابی شبکه در سطح IP را بین VLAN ها فراهم کند.

MLS یا همان سوییچ لایه سه، هم در لایه 2 کاربرد دارد و هم در لایه 3، یعنی هم با جدول مک آدرس و هم جدول IP و Routing کار می کند. به زبان ساده یک دستگاه در قالب دو دستگاه کار می‌کند.

جمع بندی 

برای متصل کردن سیستم های یک مجموعه به یکدیگر، جهت تبادل و انتقال اطلاعات، به یک دستگاه مرکزی نیازمندیم تا بتواند همه سیستم ها را به هم و آنها را به شبکه وصل کند. این دستگاه سوییچ نام داشته و با توجه به نوع و سایز شبکه، شما باید برای خرید آن اقدام کنید.

1 دیدگاه دربارهٔ «سوئیچ شبکه چیست؟ (انواع سوییچ شبکه)»

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *