سوییچ و کاربرد آن در شبکه

روتر چیست چه کاربرد و وظیفه ای در شبکه دارد؟

سوئیچ شبکه چیست؟ و کاربرد آن در شبکه های کامپیوتری چگونه است؟ اگر به دنبال خرید یک switch هستید قبل از هر چیز لازم است با کاربرد این دیوایس آشنا شوید ، ما به عنوان پشتیبان شبکه به شما پیشنهاد میکنیم برای برقراری ثبات در شبکه ی کامپیوتری خود با دیوایس ها و قطعات مختلف آشنا شوید و کارکرد آنها را بدانید، چرا که همین اطلاعات باعث میشود شما در مواقع ضروری بهترین تصمیم را اتخاذ کنید 

سوئیچ شبکه در واقع یکی از مهمترین تجهیزات به شمار میرود که در این مقاله ابتدا به تعریف این دیوایس خواهیم پرداخت و در ادامه انواع آن را بررسی میکنیم

سوئیچ switch شبکه چیست؟

سوییچ یا switch دستگاهی است که برای اتصال Node ها در شبکه مورد استفاده قرار میگیرد، یعنی زمانی که شما میخواهید کامپیوتر ها را به هم متصل کنید سوییچ یکی از راه حل های شماست، به این دلیل میگوییم یکی از راه حل های شماست چرا که شما میتوانید از هاب ، روتر و یا حتی در شبکه های کوچک از مودم برای اتصال نودها در شبکه استفاده کنید، سوییچ در واقع یکی از دستگاه  های اکتیو شبکه محسوب میشود که هر چند با هاب hub شباهت زیادی دارد اما از هاب بسیار هوشمند تر است و بر اساس مدل OSI کار میکند، سوییچ ها معمولا در لایه2 شبکه یا همان لایه data link و با پروتکل اترنت کار میکنند ، در تصویر زیر یک دستگاه سوییچ را مشاهده میکنید تا به اینجا با این قطعه آشنا شدین به سراغ کابرد سوییچ در شبکه برویم.

تفاوت هاب hub و سوئیچ در چیست ؟

یک پشتیبان شبکه قبل از هر چیز لازم است قطعاتی که در شبکه استفاده میشود را بشناسد و پس از آن دقیقا تفاوت بین این قطعات را لازم است بداند ، حالا که شما با سوییچ آشنا شدین و میدانید که کاری مشابه با هاب و روتر انجام میدهد بهتر است قبل از هر چیز با تفاوت بین سوئیچ و هاب آشنا شوید.

ممکن است زمانی که به این دستگاه ها نگاه میکنید بگویید تمامی این دستگاه ها کار اتصال node ها و یا کامپیوتر ها به هم را انجام میدهد اما در عمل کارکرد اینها با هم بسیار متفاوت است چرا که از تکنولوژی متفاوتی در حال استفاده هستند.

تفاوت مهمی که بین هاب و سوییچ است این است که هاب نمیداند چه دستگاهی بسته اطلاعاتی ارسال میکند زمانی هم که بسته اطلاعاتی را ارسال میکند به تمامی پورت ها ارسال میکند

هاب در واقع یک دستگاه ساده است که تمام ترافیک ورودی را به تمام پورت ها ارسال میکند و این باعث میشود که ترافیک زیادی که کاملا هم غیرضروری است به شبکه وارد شود و شما با کندی در شبکه مواجه میشوید در صورتی که سوئیچ مک آدرس هر دستگاه را درون خود ذخیره میکند و با توجه به آدرس مک هر دستگاه اطلاعات را فقط از طریق پورت های مرتبط با آن دستگاه  ارسال یا دریافت می کند، این باعث میشود حجم ترافیک کم شود بنابراین هاب برای شبکه های کوچک مناسب است اما اگر شبکه ی بزرگی دارید استفاده کردن از سوئیچ را به شما توصیه میکنیم.

همچنین این موضوع را در نظر داشته باشید که سوییچ به راحتی میتواند از بروز  Collision جلوگیری کند در صورتی که هاب این اتفاق یک رویداد شایع محسوب میشود.

مورد دیگر در تفاوت این دو دیوایس با هم این است که سوئیچ full duplex است یعنی به صورت دو طرفه عمل میکند و همزمان این توانایی را دارد که هم اطلاعات را ارسال کند هم دریافت کند که این باعث شده است سوئیچ در مدیریت پهنای باند نیز بسیار بهتر از هاب عمل کند.

اگر تفاوت هاب با سوییچ اینقدر زیاد است پس کاربرد هاب چیست ؟

تا به اینجا متوجه شدین که داشتن یک سوئیچ از هاب خیلی بهتر است و کارایی آنها اونقدر متفاوت است که به صورت محسوس بهتر است از سوئیچ استفاده کنیم اما هاب معمولا به صورت موقت جایگزین یک سوئیچ خراب میشود و یا در شبکه های بسیار کوچک مورد استفاده قرار میگیرد که خیلی الویت بندی در رساندن بسته ها به نودها اهمیت ندارد.

کاربرد سوییچ در شبکه چیست؟

تا به اینجا با دیوایس سوئیچ آشنا شدیم حال میخواهیم بدانیم کار این دیوایس در شبکه دقیقا چیست ؟ زمانی که قرار است در شبکه اطلاعاتی جا به جا شود به صورت بسته یا فریم این اطلاعات جا به جا میشود ، همه دستگاه ها در شبکه یک آدرس مک Mac address دارند سوئیچ جدولی از این آدرس ها تهیه میکند و بسته ها را با توجه به آدرس مکی که در بخش مقصد بسته نوشته شده است به همان پورتی که سیستم مورد نظر متصل شده است ارسال میکند

مک آدرس هر دستگاه در شبکه منحصر به فرد است بنابراین سوئیچ با استفاده از این آدرس ها به راحتی میتواند مسیر درست فریم ها را تشخیص دهد ، این آدرس ها در جدولی به نام جدول مک آدرس در سوئیچ ذخیره شده است.

آیا سوئیچ فقط در لایه دو مدل OSI کار میکند؟

خیر ما سوئیچ هایی در شبکه داریم که مسیریابی خود را در لایه سه انجام میدهند همچنین سوئیچ های دیگری وجود دارد که به صورت ماژول نرم افزاری میتواند از آنها در تکنولوژی های مجازی سازی مانند Vmware NSX استفاده کرد که البته چنین دستگاهی در تمامی شبکه های موجود الزامی ندارد بلکه سوئیچ سخت افزاری است که لازم است در هر شبکه ای وجود داشته باشد.

نکته بسیار مهمی که لازم است در نظر داشته باشید این است که , از آنجایی که سوئیچ پردازش داده را بر رویه بسته های داده انجام می دهد ,پس در لایه دوم (Data Linke) از مدل OSI عمل Encapsulation انجام می دهد . در نتیجه سوئیچ یک دستگاه لایه دو به شمار میرود.

جدول mac آدرس در سوئیچ چطور تهیه میشود؟

متوجه شدیم که این دستگاه از یک جدول برای مسیر یابی های خود استفاده میکند فرض کنید که شما یک بسته اطلاعاتی ای را ارسال میکنید سوئیچ بسته مورد نظر را بررسی میکند آدرس مک را به عنوان آدرس مبدا شناسایی میکند و در لیست آدرس های ذخیره شده در جدول خود بررسی میکند اگر این آدرس وجود نداشته باشد آن را اضافه میکند ، همچنین در همین بسته ارسالی مک آدرس سیستم مقصد نیز موجود میباشد سوئیچ این آدرس را نیز در جدول اضافه میکند. حال اگر پورت مقصد را از قبل داشته باشد بسته مستقیم به مقصد مورد نظر ارسال میشود اگر نداشته باشد بسته را به تمام کامپیوتر ها و دیوایس های داخل شبکه ارسال میکند و فقط سیستم مقصد آن را دریافت میکند و دیگر سیستم ها بسته را fail میکنند، به این صورت آدرس مک سیستم مقصد هم شناسایی میکند و در جدول مک آدرس خود وارد میکند.

تفاوت سوئیچ و روتر در  چیست

در یک شبکه ی داخلی چون از آدرس مک برای پیدا کردن سیستم های داخل شبکه استفاده میشود شما میتوانید از یک سوئیچ استفاده کنید حالا اگر بخواهید دو شبکه را به هم متصل کنید نوع آدرس دهی متفاوت میشود و ما در اینجا نیاز به روتر خواهیم داشت تا آدرس دهی ها را به درستی انجام دهد و سیستم ها را در شبکه های مختلف بتواند به هم متصل کند. بنابراین برقرار کردن ارتباط بین دو شبکه کار روتر است.

آشنایی با انواع سوئیچ در شبکه

سوئیچ ها انواع مختلفی دارند که با توجه به نیاز شبکه ی خود میتوانید نوع مورد نظری را انتخاب کنید و از آن استفاده کنید، قبل از اینکه به سراغ انواع سوئیچ برویم با دو نام میخواهم شما را آشنا کنم سوئیچ های LAN و یا LAN Switch با نام هایی که در ادامه گفته میشود نیز شناخته میشود بنابراین اگر این نام ها را شنیدین تعجب نکنید

Ethernat Switch و Data Switch که برای کاهش گلوگاه و Congestion بهینه شده اند و کار آنها ارسال بسته دقیقا به سیستم مورد نظر است.

سوییچ ها انواع مختلفی دارند که در این انواع یک دسته بندی در بیشتر آنها مشترک است ، سوئیچ های قابل مدیریت و سوئیچ های غیر قابل مدیریت

سوئیچ های پیکربندی ثابت fixed-configuration switches

از آنجایی که سوئیچ های fixed بیشترین تقاضا را در بازار دارند بهتر است اول از همه به سراغ این نوع برویم،

معمولا در سوئیچ های فیکسد تعداد پورت ثابتی را مشاهده میکنید مثلا ما سوئیچ های 8 پورت ، 16 پورت و 24 پورت و بالاتر داریم.

در مطلبی که در بالا برای شما بیان کردیم در رابطه با سوئیچ های مدیریتی و غیر مدیریتی خواندین حالا باید بدانیم که fixed-configuration switches هم نوع مدیریتی دارد هم نوع غیر مدیریتی

به صورت کلی ما چهار نوع سوئیچ fixed داریم که برای تمام شبکه ها میتوانیم از این نوع مودم استفاده کنیم.

دو نوع از سوییچ های fixed یکی مدیریتی است دیگری غیر مدیریتی ، دو نوع دیگر یکی smart swithch است و دیگری poe که در ادامه در رابطه با آنها صحبت خواهیم کرد.

همچنین از نظر سرعت پورت نیز سوئیچ های fixed با هم متفاوت هستند معمولا میتوانید سرعت 1 Gbps را مشاهده کنید ولی سرعت های 10 Gbps نیز وجود دارد

اتصالات این سوئیچ ها نیز هم RJ45 است هم میتوانید از فیبر نوری استفاده کنید

همچنین اگر بخواهید چند سوئیچ را به هم متصل کنید میتوانید از طریق کابل شبکه Cat6 و یا فیبر نوری اینکار را انجام دهید.

سوئیچ ماژولار چیست؟

در سوئیچ های فیکس شما تعداد پورت مشخصی را مشاهده میکنید در صورتی که در این سوئیچ ها شما میتوانید پورت اضافه کنید و کارایی آن را افزایش دهید.

از نظر قیمتی این سوئیچ ها از fixed switch ها گرون تر هستند چرا که قابل ارتقا هستند و معمولا در شبکه های بزرگ مانند دیتا سنتر ها و شبکه های سازمانی از این نوع سوییچ استفاده میشود

نکته دیگر این است که بیشتر سوییچ های ماژولار در لایه سوم کار میکنند ، بنابراین میتوانید به جای روتر از آنها استفاده کنید.

سوییچ های  Stackable در شبکه

بعضی از مدل هایی که در سوییچ های fixed داریم این امکان را برای ما فراهم میکند که با سوئیچ های دیگر آنها را ترکیب کنیم حالا اگر یک سوئیچ fixed و یک سوئیچ ماژولار را با هم ترکیب کنیم یک سوئیچ Stackable خواهیم داشت، با اینکار ما انگار یک سوئیچ داریم اما تعداد پورتهای بیشتری دارد .

برای مثال اگر شما سوئیچ سیسکو سری ۳۵۰X  داشته باشید میتوانید از این سوئیچ هم به صورت مستقل استفاده کنید و هم به صورت Stackable شده.

شناخت سوئیچ های PoE

 قبل از اینکه به سراغ سوییچ های PoE برویم بهتر است خود این ساختار را بشناسیم ، عبارت PoE مخفف عبارت Power over Ethernet است و منظور این است که این سوییچ ها تکنولوژی برای انتقال برق بر روی کابل اترنت دارند، بنابراین هم برق هم داده را میتوانیم با کابل اترنت به تجهیزات شبکه انتقال دهیم ، بنابراین دیگر نیازی به کابل برق برای تجهیزات داخل شبکه نیست، برای مثال اگر شما دوربین تحت شبکه سازگار با PoE داشته باشید میتوانید به این سوئیچ متصل کنید و برق آن هم علاوه بر داده انتقال پیدا میکند و دیگر نیازی نداریم که دوربین را به صورت مجزا به برق هم متصل کنیم.

بنابراین در تکنولوژی PoE  میتوانیم داده ها و برق را توسط یک کابل انتقال دهیم بدون اینکه این دو با هم تداخلی داشته باشند .

به صورت کلی دستگاه‌های تحت شبکه که از فناوری PoE پشتیبانی می‌کنند به مقدار ولتاژ مختلفی نیازمند هستند، برای مثال میتوانیم بگوییم تلفن‌های VoIP و تصویری، دوربین‌های تحت شبکه، برخی اکسس‌پوینت‌های وایرلس،سامانه‌های کنترل کامپیوتر از راه دور و… میتوانند ولتاژ خود را از اکسس پوینت های PoE بگیرند .

شناخت سوئیج های فیبر نوری

معمولا زمانی که میخواهید یکی از این دیوایس های را خریداریکنی با سوئیچ هایی مواجه میشوید که پورت های RJ45 و کابل اترنت معمولی مثل Cat 5 و Cat 6 و Cat 7را دارا میباشند اما بهتر است برای مسافت هایی که بالای 100 متر است از سوئیچ های فیبر نوری استفاده کنید

برخی سوئیچ‌هایی که پورت فیبر نوری را دارا میباشند دارای چند پورت lan نیز می باشند پورت‌های فیبر نوری را SFP – Small-Form Factor Pluggable نامیده میشوند.

سوئیچ های مخصوص دیتاسنتر ؟

زمانی که از دیتاسنتر صحبت میکنیم یعنی از ویژگی های خاصی در حال صحبت هستیم، یعنی ما یک شبکه ی بزرگ داریم که نیاز به ظرفیت بالای پورت ، امنیت بالا در شبکه ، سرعت بالا در شبکه  یا ویژگی های مثل Qos داریم، بنابراین سوییچ های دیتاسنتری سوئیچ هایی هستند که بتوانند این قابلیت ها را برای ما فراهم کنند، بهترین نمونه از سوئیچ های دیتاسنتری که میتوانیم نام ببریم سوئیچ سیسکو سری Nexus است. با این سوئیچ ها می‌توان مجازی سازی و مفهوم SDN – Software Defined Network را به راحتی پیاده سازی کنیم.

آشنایی با smart switch و یا اسمارت سوئیچ ها

بالا تر متوجه شدین که در دل سوئیچ های fixed ما نوعی قابل مدیریت را داریم که اسمارت سوئیچ مینامیم ، میتوانیم بگوییم سوئیچ smart switch چیزی بین سوئیچ های مدیریتی و غیر مدیریتی است، تفاوتی که این سوییچ با سوییچ های مدیریتی دارد در این است که محیط کاربری آن راحت تر است و همچنین برخی قابلیت های مدیریتی محدود تر است، سوییچ های smart switch دارای قابلیت‌های مهمی مانند پیکربندی VLAN و speed/duplex control و SNMP هستند.

میتوانید از Smart Switch ها در LAN هایی که از Allocation و Data Transfer پشتیبانی می‌کنند استفاده کنید. همچنین در شبکه های کوچکتری که نیاز به مدیریت آنچنانی ندارد نیز میتوانید از این نوع سوئیچ استفاده کنید.

سوئیچ لایه 3 یعنی چه ؟

همانطور که در ابتدای این مطلب متوجه شدین سوئیچ ها معمولا در لایه دوم مدل OSI یعنی در لایه دیتا نتورک در حال انجام کار هستند و از آدرس های مک برای مسیریابی بسته های داخل شبکه استفاده میکند ، اما ما سوئیچ هایی نیز داریم که برای مسیر یابی مانند روتر ها از ip استفاده میکنند ، که در لایه 3 کار میکنند ، اینها ترکیبی از دستگاه های لایه 2 و 3 هستند.

سیستم عاملی که بر روی سوئیچ لایه ۳ نصب شده است یعنی فریم ور این دیوایس ها از سوئیچ لایه ۲ پیشرفته‌تر است و این  امکان را دارد که از پروتکل‌های مسیریابی دینامیک مانند RIP و OSPF برای کارهای شبکه ایخود استفاده کند. در سوئیچ لایه ۲ ما میتوانیم چند VLAN را کانفیگ کنیم اما نکته ی بسیار مهم این است که مسیریابی بین این VLAN ها توسط خود سوئیچ امکان ندارد چون سوییچ به صورت لایه دو عمل میکند و شما میدانید که در راه اندازی vlan ما از رنج آی پی های متفاوتی استفاده میکنیم و آدرس دهی از روی آی پی ها انجام میشود. حالا این نکته خیلی مهم است که بدانیم در سوئیچ لایه ۳ این امکان را داریم که چند VLAN را کانفیگ کنیم و خودِ سوئیچ می‌تواند مسیریابی شبکه در سطح IP را بین VLAN ها میتواند انجام دهد. این تکنیک در شبکه مسیریابی داخل VLAN – inter-vlan routing  نامیده میشود.

سخن آخر

در زمان خرید یک سوئیچ لازم است ابتدا نیاز شبکه خود را بررسی کنید اگر اینکار را انجام ندهید و بعد از خرید سوئیچ متوجه شوید که نیاز شما را برآورده نمیکند و یا حتی سوئیچی تهیه کردین که بیش از نیاز شما است، متضرر شده اید و یا خواهید شد ، بنابراین در اولین قدم بهتر است مشورت کنید ، ساختار شبکه ی خود را بررسی کنید ، بر چه توپولوژی شبکه ی شما چیده شده است، چه مسافتی دارید و چه نیازهایی در شبکه دارید، اگر این کارها به درستی انجام شود متحمل ضرری نخواهید شد

می توانید انواع سوییچ های موجود در فروشگاه را از این لینک مشاهده و بررسی نمایید