سوییچ شبکه چیست ؟

معرفی سوییچ شبکه

سوییچ شبکه یک دستگاه سخت افزاری شبکه است که اجازه می دهد ارتباط بین دستگاه های مختلف در یک شبکه محلی مانند شبکه خانگی یا سازمانی را تامین کنید. در حقیقت سوییچ شبکه ، یک دستگاه سخت افزاری کوچک است که وظیفه متمرکز کردن ارتباطات بین دستگاه های مختلف متصل شده در یک شبکه محلی (LAN) را بر عهده دارد. هدف از استفاده از سوییچ شبکه کاهش پهنای باند مصرفی شبکه ها می باشد. زیرا این دستگاهها پیام را از یک دستگاه متصل به شبکه دریافت نموده و با شناسایی دستگاه گیرنده پیام، آنرا فقط برای دستگاه مقصد ارسال می کنند. به این ترتیب علاوه بر کاهش پهنای باند مصرفی، محرمانگی پیام نیز حفظ شده است. زیرا در این حالت بقیه دستگاه ها و نقاط اتصالی شبکه از وجود و ارسال چنین پیامی آگاهی نمی یابند .

در حقیقت استفاده از  دستگاه های سوییچ اترنتی در شبکه های خانگی سال ها قبل از استفاده از روترهای پهن باند محلی رایج بوده است. سوییچ های اترنتی به عنوان یکی از واحدهای درونی روترهای خانگی مدرن یکپارچه شده و مورد استفاده قرار می گیرد. پس به یاد داشته باشید که اکثر روترهای خانگی و یا تجاری که مورد استفاده قرار می دهید، دارای سوییچ های درونی می باشند که وظیفه برقراری ارتباط بین دستگاههای مختلف را به انجام می رسانند.

با وجود اینکه سوییچ های قوی برای چندین نوع شبکه مختلف از جمله شبکه های  ATM، Fiber Channel و Token Ring وجود دارد. اما سوییچ های اترنتی رایج ترین نوع سوییچ های شبکه می باشند.

سوییچ های اترنتی Mainstream مانند آنهایی که در داخل روترهای پهن باند قرار دارند، از سرعت اترنتی گیگابیتی به ازای هر لینک پشتیبانی می کنند. اما سوییچ های شبکه با کارایی بالا مانند سوییچ هایی که در مراکز داده مورد استفاده قرار میگیرند، از سرعت 10Gbps پشتیبانی می نمایند.

مدلهای گوناگون سوییچ شبکه تعداد زیادی از دستگاههای متصل به شبکه را پشتیبانی می کنند.  سوییچ شبکه های Consumer-grade 4 یا 8 لینک را برای اتصال به دستگاه های اترنتی فراهم می نمایند، در حالیکه سوییچ شبکه های شرکتی معمولا از 32 تا 128 لینک پشتیبانی می نمایند.

علاوه بر این، سوییچ ها می توانند به یکدیگر نیز متصل شوند. این یک روش زنجیره ای فوق العاده برای اضافه کردن تعداد قابل توجهی از دستگاه ها به یک شبکه LAN می باشد.

سوییچ ها انواع گسترده ای از دستگاههای شبکه مانند کامپیوترها را برای تامین ارتباطات بین آنها، به هم متصل می کنند. سوییچ ها دارای چندین و در برخی موارد دارای ده ها پورت شبکه برای اتصال دستگاه های مختلف به یکدیگر می باشند.

معمولاً یک سوییچ شبکه به صورت فیزیکی بوسیله یک کابل شبکه به روتر متصل شده و با استفاده از یک کابل دیگر به هر نوع کارت رابط شبکه متصل می گردد. سوییچ های شبکه به سادگی و فقط با استفاده از یک کابل به سایر دستگاه های شبکه متصل می شوند. در نتیجه نیازی به نصب درایور روی ویندوز و یا هر سیستم عامل دیگری نخواهد بود.

مهمترین مزایای استفاده از سوییچ شبکه

• برقرارای ارتباط هوشمند بین ده ها و حتی صد ها دستگاه مختلف در شبکه
• سرعت بسیار بالا در برقراری ارتباط بین اجزای شبکه
• مدیریت کاربران شبکه
• مدیریت پهنای باند مصرفی
• مدیریت دسترسی کاربران به بخش های مختلف شبکه
• توسعه شبکه بدون ایجاد اختلال در سایر بخش های آن
• فراهم نمودن تعداد زیادی پورت برای دسترسی و اتصال سریع به رایانه ها، روترهای و نیز سرورهای شبکه
• پورت های uplink با سرعت بالا برای پشتیبانی از نیازمندیهای کابل کشی های پرسرعت
• صرفه جویی در کابل های مصرفی
• نصب و راه اندازی آسان بدون نیاز به دانش و مهارت بسیار بالا
• استفاده از تکنولوژی ارسال و دریافت داده به منظور تامین یکپارچگی بسته های دیتا
• انتقال تقریباً فوری دیتا بین آدرس های مبدا و مقصد

انواع سوییچ شبکه

• مدیریتی
• غیرمدیریتی

سوییچ ها در انواع غیرمدیریتی و مدیریتی ساخته شده اند. سوییچ های پایه شبکه مانند روترهای پرکاربرد نیازی به اعمال تنظیمات خاصی در کابلها و برق مصرفی ندارند. به این قبیل سوییچ ها که بر اساس تنظیمات کارخانه کار می کنند اصطلاحاً سوییچ های غیر مدیریتی (unmanaged) می گویند. سوییچ های غیرمدیریتی هیچ گزینه ی اضافی برای مدیریت عملکرد آنها نداشته و کار کردن با آنها بسیار آسان است

درمقایسه با سوییچ های غیرمدیریتی که در بالا ذکر شد، دستگاههای جدیدی تحت عنوان سوییچ های مدیریتی که در شبکه های حرفه ای مورد استفاده قرار میگیرند، قابلیتهایی را برای کنترل عملکرد سوییچ ها و شبکه در اختیار مدیران حرفه ای تر شبکه ها قرار می دهند. از مهمترین و پرکاربردترین این قابلیتها می توان به مانیتورینگ SNMP، تجمیع لینک و پشتیبانی از صف اولویت QoS اشاره نمود.

علاوه بر این، سوییچ های مدیریتی به گونه ای ساخته شده اند تا بتوان آنها را با رابط کاربری مشابه خط فرمان یونیکس کنترل و مدیریت نمود. جدیدترین سوییچ های مدیریتی تحت عنوان سوییچ های smart یا هوشمند که برای شبکه های کوچک و یا شبکه های سازمانی متوسط ساخته شده اند، همانند روترهای خانگی از یک رابط تحت وب برای مدیریت عملکرد شان بهره می برند.

سوییچ های مدیریتی علاوه بر امکاناتی که در اختیار مدیران شبکه قرار می دهند تا بتوانند آنها را بر اساس نیاز شبکه پیکربندی نمایند، شامل یک نرم افزار درونی نیز می باشند. این نرم افزار باید هر چند وقت یکبار توسط کارخانه سازنده آنها بروزرسانی شود تا بهترین عملکرد را در اختیار بگذارند.

• یک طرفه یا دوطرفه

شبکه های محلی می توانند به دو حالت یک طرفه (Half-duplex) یا دوطرفه (Full-duplex) کار کنند. در حالت یک طرفه سوییچ ها می توانند در یک لحظه فقط یکی از عملیات ارسال یا دریافت دیتا را انجام دهند و هر دو عملیات ارسال و دریافت اطلاعات در شبکه نمیتوانند به صورت همزمان انجام شود . در حالیکه در شبکه های دوطرفه سوییچ ها میتوانند در یک لحظه، ارسال و دریافت اطلاعات را به صورت همزمان بدون ایجاد تداخل در یکدیگر به انجام برسانند.

سوییچ های قدیمی تر امکان کار روی خطوط دو طرفه را نداشتند و فقط روی خطوط یک طرفه می توانستند کار کنند. اما سوییچ های جدید علاوه بر امکان کار روی خطوط یکطرفه،  قابلیت ارسال و دریافت همزمان دیتا روی خطوط دو طرفه را نیز دارا باشند.

• ساده یا ماژولار

سوییچ ها غالباً به دو صورت ساده (فیکس) یا ماژولار تولید می شوند:

سوییچ های ساده فقط از یک شاسی و تعدادی درگاه ثابت تشکیل شده است که امکان توسعه آنها برای استفاده های آتی وجود ندارد. در حالیکه سوییچ های ماژولار به گونه ای طراحی شده اند که انتخاب نوع پردازنده و ماژولهای مورد استفاده به همراه انتخاب تعداد و نوع پورتها را در اختیار مدیران شبکه های بزرگ قرار می دهد. توسعه امکانات و قابلیتهای سوییچ های ماژولار از طریق اسلاتهای تعبیه شده بر آنها امکانپذیر می باشد.

• لایه 2 یا لایه 3

سوییچینگ سنتی در لایه 2 مدل OSI عمل می کند، جایی که بسته های دیتا به یک پورت سوییچ خاص بر اساس آدرس MAC  مقصد ارسال می شوند. اما مسیریابی در لایه 3 عمل می کند، جایی که بسته ها به یک IP خاص بر اساس آدرس IP مقصد ارسال می شوند.

برخی از سوییچ های شبکه در لایه دوم شبکه (لایه دیتا) از مدل شبکه OSI کار می کنند. مدیریت ترافیک SNMP، FTP و HTTP در لایه 2 انجام می شود. علاوه بر اینها با استفاده از امکان Port Security امنیت شبکه توسط سوییچ لایه 2 تامین می شود. اما زمانی که نیاز به مسیریابی VLANها روی شبکه باشد، سوییچ های لایه 2 نمی توانند کاری انجام دهند. به همین دلیل باید به سراغ سوییچ های نوع لایه 3 رفت. این قبیل سوییچ ها با تبدیل یکی از پورت ها به مسیریاب، نیاز به نصب مسیریاب جدید  روی شبکه را از بین می برند.

تصویر بالا سوییچ های لایه 3 سیسکو را نمایش می دهد . در مقایسه با سایر سوییچ ها، سوییچ های لایه 3 پشتیبانی بهتری برای پیکربندی شبکه های VLAN فراهم می نمایند.

سایر انواع سوییچ شبکه بسته به نوع استفاده در شبکه می تواند یکی از انواع زیر باشد:

• سوییچینگ مسدودکننده یا غیرمسدودکننده: در حالت مسدود کننده یا Blocking یک سوییچ شبکه می توانید در بالاترین سرعت ها هم از یک پورت به خوبی استفاده نماید. اما در حالت غیر مسدودکننده یا Non Blocking با افزایش حجم انتقال دیتا احتمال دارد سوییچ نتواند به مدیریت ترافیک شبکه پرداخته و موجب کاهش سرعت انتقال دیتا گردد.
• اترنت سریع یا اترنت گیگابیتی: با پیشرفت روز افزون تجهیزات شبکه سرعت انتقال دیتا در شبکه ها از حدود 100 مگابیت بر ثانیه(اترنت سریع) به 1000 مگابیت بر ثانیه و حتی بیشتر (اترنت گیگابیتی) رسید. مدیران شبکه با نصب انواع سوییچ ها در شبکه سعی در رساندن سرعت انتقال دیتا به شبکه های اترنت گیگابیتی دارند.
• حالت های ارسال دیتا که می تواند شامل حالتهای Store and forward، Cut-Through ، Fragment-free و Adaptive switching باشد.
• بافرینگ دیتا: هر چه حجم بافرینگ یک سوییچ شبکه بیشتر باشد، سوییچ بهتر می تواند به مدیریت ترافیک شبکه بپردازد. اندازه بافر مناسب به سوییچ کمک می کند تا بسته های داده را با سرعت بیشتری پردازش نماید.

هاب یا سوییچ ؟ کدام یک؟

سوییچ شبکه به لحاظ فیزیکی مشابه یک هاب شبکه می باشد. با این حال، بر خلاف هاب ، سوییچ شبکه قادر به بررسی پیام های دریافتی می باشند. به این صورت که به محض دریافت هر بسته آنرا بررسی کرده و پس از شناسایی پورت اتصال مقصد، آنرا به مقصد مشخص شده ارسال می کنند. به این تکنولوژی اصطلاحاً سوییچینگ بسته گفته می شود.

یک سوییچ شبکه تعیین می کند که هر بسته از چه آدرسی ارسال شده و قرار است به چه آدرسی ارسال شود. در حالی که یک هاب شبکه بسته دریافت شده را به همه آدرسهای موجود در شبکه ارسال می کند. اینکه محتوای یک بسته متعلق به چه آدرسی می باشد در مقصد مشخص می شود. همین خاصیت هاب ها باعث می شود پهنای باند بسیار زیادی از شبکه مصرف شود. در حالی که سوییچ ها با امکان شناسایی آدرس های مبدا و مقصد یک بسته، در مصرف پهنای باند شبکه صرفه جویی می نماید. به همین دلیل در مقایسه با هاب ها کارایی بهتری ارائه می دهند.

برخی از کارشناسان سوییچ های شبکه را روتر شبکه نیز می نامند. زیرا هر دوی آنها وظیفه متمرکز نمودن اتصالات دستگاههای را بر عهده دارند. با این تفاوت که روترها از رابطی برای اتصال به سایر شبکه ها مانند اینترنت یا  سایر شبکه های محلی پشتیبانی می کنند .