سوئیچ شبکه

سوئیچ شیکه ،همانطور كه مي دانيد يك شبكه شامل نود يا ايستگاه كاري ، واسطه هاي ارتباطي و تجهيزات مخصوص شبكه مانند روتر و سوئيچ شبکه و هاب ها مي باشد. در محيط اينترنت ، تمامي اين اجزا با هم كار مي كنند تا شما بتوانيد اطلاعاتي را از كامپيوتر خود براي كامپيوتر ديگري به آنسوي دنيا بفرستيد. سوئيچ شبکه، از قسمت هاي اساسي بيشتر شبكه ها مي باشند. دستگاه مذكور اين امكان را براي چندين كاربر فراهم مي سازد تا در يك زمان واحد از طريق شبكه اطلاعات را براي هم ارسال كنند. سوئيچ شبکه به نودهاي مختلف موجود در شبكه اجازه مي دهد مستقيماً و با يك روش آسان و كارآمد به يك نود ديگر متصل شوند. سوئيچ شبکه كه ارتباط مجزايي را براي هر يك از نودهاي شبكه ايجاد مي كنند به سوئیچ شیکه معروف مي باشند. در اين مقاله به بررسي شبكه هاي اترنت كه در آنها از سوئيچ شبکه لن استفاده شده است ، خواهيم پرداخت. و با سوئيچ شبکه لن، نحوه كار transparent bridging ، شبكه هاي Trunking , VLAN و Spanning Tree آشنا خواهيد شد. هاب ها مسيري را كه بسته هاي اطلاعاتي مي بايد از نودي به نود ديگر طي كنند ، به راحتي مي توانند آن را كوتاه تر و يا زيادتر كنند. اما شبكه را به دو قسمت جداگانه تقسيم نمي كنند كه در اين مورد سوئيچ شبکه به كمك مي آيند در بخش بعدي به نحوه همكاري سوئيچ شبکه در نحوه اداره ترافيك شبكه پي خواهيد برد. راه حل ، اضافه كردن سوئيچ شبکه هاب به منزله يك چهار راه مي باشد كه در آنجا همگي موظفند بايستند. اگر همزمان بيش از يك اتومبيل به چهار راه برسد آنها مي بايد منتظر نوبت خود شوند و سپس حركت كنند. حال تصور كنيد كه صد خيابان به اين تقاطع ختم مي شود در اين صورت مدت زمان انتظار و همچنين احتمال برخورد افزايش مي يابد. آيا اين حيرت آور نيست اگر شما بتوانيد از يك خيابان فرعي براي رسيدن به خيابان مورد نظرتان استفاده كنيد. اين دقيقا همان كاري است كه سوئيچ شبکه براي ترافيك شبكه انجام مي دهند، يك سوئيچ شبکه شبيه به چهار راهي است كه هر يك از ماشين ها بدون اينكه معطل ترافيك شوند از يك راه فرعي استفاده كرده و به مقصد مي رسند. head_banner_JetWave تفاوت اساسي بين يك هاب و يك سوئيچ شبکهاين است كه تمام نودهايي كه به هاب متصل مي باشند ، عرض باند را بين خود تقسيم مي كنند حال آنكه عرض باندي كه در حد فاصل بين قطعه و سوئيچ شبکه قرار دارد، مختص همان قطعه است. به طور مثال اگر ده عدد نود براي ارتباط از هاب و يك شبكه با عرض باند 10Mbps استفاده كنند. اگر ساير نودها نيز بخواهند به خوبي با هم ارتباط برقرار كنند ، در نتيجه هر يك از نودها ممكن است فقط قسمتي از عرض باند مذكور را استفاده كنند. اما در مورد سوئيچ شبکه، موضوع فرق مي كند هر يك از نودها مي تواند از تمامي عرض باند 10Mbps استفاده كند. در يك خيابان اگر تمام ترافيك به يك تقاطع مشترك برسد پس هر يك از اتومبيل ها موظف است تا تقاطع را بين خود و ديگران تقسيم كنند. اما خيابان هاي شبكه به ترافيك اين امكان را مي دهد تا با تمام سرعت مسير خود را از خياباني به خيابان ديگر ادامه دهد. شبكه Fully Switched در يك شبكه Fully Switched ، سوئيچ شبکه، هاب هاي يك شبكه Ethernet را با يگ سگمنت مختص به هر يك از نودها عوض مي كند. اين سگمنت ها به سوئيچي وصل مي باشند كه اين سوئيچ شبکه چندين سگمنت مربوطه را ساپورت مي كند. از آنجائيكه سوئيچ شبکهو نود تنها قطعات موجود در داخل يك سگمنت هستند. در نتيجه ، سوئيچ شبکه هر ارسالي را قبل از رسيدن به نود ديگر ، دريافت مي كند و آن را از يك سگمنت مناسب عبور مي دهد. از آنجائيكه هر سگمنت فقط يك نود را تحت پوشش قرار مي دهد ، در نتيجه دامنه اين ساختار به گيرنده مورد نظر ختم مي شود. خصوصيت مذكور در يك شبكه سوئيچ شبکه دار اين امكان را مي دهد تا همزمان مكالمات متعددي تحقق يابد. سوئيچينگ ، امكان برقراري يك رابطه كاملا Full Duplex را در شبكه محقق ميسازد. قبل از سوئيچينگ، شبكه به صورت half duplex مي باشد. بدان معنا كه ديتا فقط در يك مسير مي تواند ارسال شود اما در يك شبكه كه از سوئيچ شبکه استفاده مي كند ، در هر يك از نودها كه فقط با سوئيچ شبکه در ارتباطند و هيچ ارتباطي مستقيمي بين نودها وجود ندارد. در نتيجه اطلاعات مي تواند به صورت همزمان از نود به سوئيچ شبکه و از سوئيچ شبکه به نود ارسال شود يعني ارتباط Full Duplex است. اين نوع جريان ترافيك به نودها اجازه مي دهد تا اطلاعات را به سمت سوئيچ شبکه ارسال كنند همانطور كه سوئيچ شبکه ها اطلاعات را به طرف نودها ارسال مي كنند. اين فرايند منجر به محيطي عادي از هر گونه برخورد اطلاعات با يكديگر مي شود. ارسال اطلاعات به صورت دو طرفه ، سرعت شبكه را به شكل موثرتر افزايش مي دهد. اگر سرعت شبكه 10Mbps باشد در نتيجه هر يك از نودها اطلاعاتي را همزمان به همين سرعت ارسال مي كنند. jetwave شبكه هاي مختلط اكثر شبكه ها صرفا فقط از سويچ در شبكه استفاده نمي كنند چون اگر سوئيچ شبکه بخواهد جايگزين تمام هاب هاي شبكه شود ، اين كار به قيمت مناسبي تمام نميشود. در عوض براي رسيدن به يك قيمت مناسب و سودآور ، از تركيب سوئيچ شبکه و هاب استفاده مي شود. به طور مثال يك شركت ممكن است از هاب براي اتصال كامپيوترهاي موجود در هر يك از دپارتمان ها استفاده كرده و براي اتصال هاب دپارتمان ها با يكديگر از سوئيچ شبکه استفاده كند. روتر و سوئيچ شبکه همانطور كه گفته شد يك سوئيچ شبکه مي تواند در نحوه برقراري ارتباط بين نودها تغيير اساسي ايجاد كند. اما شما از وجه تمايز سوئيچ شبکه و روتر تعجب مي كنيد. سوئيچ شبکه  ها معمولاً با استفاده از آدرس هاي MAC در لايه دوم مدل مرجع OSI كه ديتا لينك است كار مي كند در حاليكه روترها در لايه سوم يا Network با آدرس هاي مربوط به همين لايه مانند آدرس هاي لايه IPX , IP كار مي كنند. مضاف بر اين ، الگوريتم سوئيچ شبکه در هدايت بسته هاي اطلاعاتي با الگوريتم روترها متفاوت است. يكي از تفاوت هاي الگوريتم بين سوئيچ شبکه و روترها ، در نحوه دريافت اعلان همگاني ( broadcast ) مي باشد. در هر شبكه اي ، ارسال بسته به تمام نودها( broadcast ) يكي از ضروري ترين عواملي است كه در نحوه كار شبكه دخالت دارد. هرگاه يكي از نودها بخواهد اطلاعاتي را ارسال كند و گيرنده آن را نشناسد ، در اين صورت يك پكت اعلان همگاني يا Broadcast به تمامي نودها ارسال مي كند. به طور مثال اگر كامپيوتر جديدي وارد مجموعه نودهاي شبكه شود در اين صورت توسط يك پكت Broadcast حضور خود را به تمامي نودها اطلاع مي دهد. همانطور كه گفته شد يك سوئيچ شبکه مي تواند در نحوه برقراري ارتباط بين نودها تغيير اساسي ايجاد كند. اما شما از وجه تمايز سوئيچ شبکه و روتر تعجب مي كنيد. سوئيچ شبکه ها معمولاً با استفاده از آدرس هاي MAC در لايه دوم مدل مرجع OSI كه ديتا لينك است كار مي كند در حاليكه روترها در لايه سوم يا Network با آدرس هاي مربوط به همين لايه مانند آدرس هاي لايه IPX , IP كار مي كنند. مضاف بر اين ، الگوريتم سوئيچ شبکه در هدايت بسته هاي اطلاعاتي با الگوريتم روترها متفاوت است. korenix-switch-jetnet-2005-1-400x400 سوئيچ شبکه هاي Packet-based براي تعيين مسير ترافيك از يكي از سه روش زير استفاده مي كند : Cut-through Store-and-forward Fragment-free Cut-through : در اين روش ، سوئيچ شبکه آدرس هاي MAC را به محض دريافت بسته مي خواند و سپس 6 بايت MAC اطلاعات مربوط به آدرس را ذخيره كرده و با وجود اينكه ما بقي بسته ها در حال رسيدن به سوئيچ شبکه مي باشند ، اقدام به ارسال بسته مذكور به سمت نود مقصد مي نمايد. Store-and-forward: سوئيچي كه از اين روش استفاده مي كند ، ابتدا تمام اطلاعات داخل بسته را دريافت و نگهداري مي كند و قبل از ارسال بسته مورد نظر به دنبال خطاي CRC و يا مشكلات ديگر مي گردد. در صورتي كه بسته داراي خطايي باشد آن بسته را كنار مي گذارد. در غير اينصورت سوئيچ شبکه آدرس كارت شبكه گيرنده را جستجو كرده و سپس آن را براي نود مقصد ارسال مي دارد. بيشتر سوئيMAC در قسمت هدر فريم نگهداري مي شوند. آدرس هاي مذكور كه در اين قسمت قرار دارد ، خوانده مي شوند و با جدول مك سوئيچ شبکه (MAC Table) مقايسه مي گردند. همچنين فريم اترنت در يك شبكه LAN قسمتي به نام Payload دارد. كه شامل MAC Address مبدا و مقصد مي باشد. همانطور كه قبلا گفته شد سوئيچ شبکه آدرس مك مبدا و مقصد را چك كرده و در صورتيكه آدرس مقصد را در جدول مك آدرس هاي خود داشت براي مقصد ارسال  مي كند. سوئيچ شبکه هاي Packet-based براي تعيين مسير ترافيك از يكي از سه روش زير استفاده مي كند : Cut-through Store-and-forward Fragment-free Cut-through : در اين روش ، سوئيچ شبکهآدرس هاي MAC را به محض دريافت بسته مي خواند و سپس 6 بايت MAC اطلاعات مربوط به آدرس را ذخيره كرده و با وجود اينكه ما بقي بسته ها در حال رسيدن به سوئيچ شبکه مي باشند ، اقدام به ارسال بسته مذكور به سمت نود مقصد مي نمايد. Store-and-forward: سوئيچي كه از اين روش استفاده مي كند ، ابتدا تمام اطلاعات داخل بسته را دريافت و نگهداري مي كند و قبل از ارسال بسته مورد نظر به دنبال خطاي CRC و يا مشكلات ديگر مي گردد. در صورتي كه بسته داراي خطايي باشد آن بسته را كنار مي گذارد. در غير اينصورت سوئيچ شبکه آدرس كارت شبكه گيرنده را جستجو كرده و سپس آن را براي نود مقصد ارسال مي دارد. بيشتر سوئيچ شبکه ها همزمان از دو روش فوق استفاده مي كنند مثلاً ابتدا از روش Cut-through استفاده كرده ولي به محض برخورد با يك خطا ، روش خود را تغيير مي دهد و به شيوه  Store-and-forward عمل مي كند ، از آنجائيكه روش Cut-through  قادر به اصلاح خطا نمي باشد در نتيجه سوئيچ شبکه هاي كمتري از اين روش استفاده مي كنند ولي از سرعت بالاتري برخوردار است. Fragment-free : سوئيچ شبکه ها از اين روش كمتر استفاده مي كنند. اين روش مانند روش اول مي باشد با اين تفاوت كه در اين شيوه ، سوئيچ شبکه قبل از ارسال بسته ، 64 بايت اول آن را نگه مي دارد اين كار به خاطر آن است كه بيشتر خطا و برخوردها در طول اولين 64 بايت بسته اطلاعاتي اتفاق مي افتد. Switch Configurations سوئيچ شبکه هاي LAN از نظر شكل فيزيكي با هم متفاوتند ، در حال حاضر ، سوئيچ شبکه ها داراي سه شكل عمده مي باشند: Shared memory : اين نوع از سوئيچ شبکه ها ، بسته رسيده را در يك حافظه مشترك يا بافر كه اين بافر در بين تمامي درگاه هاي سوئيچ شبکه تقسيم مي شود نگهداري مي كنند و سپس پكت را از طريق درگاه مناسب براي سمت نود مقصد ارسال مي كنند. Matrix : اين نوع سوئيچ شبکه ها داراي يك شبكه خطوط داخلي ( ماتريكس ) با پورت هاي ورودي و خروجي مي باشند. زمانيكه وجود يك بسته اطلاعاتي در پورت ورودي تشخيص داده شود ، آدرس كارت شبكه ( MAC ) با جدول جستجوي موجود در سوئيچ شبکه (MAC Table) مقايسه مي شود تا در نهايت بسته مذكور به پورت خروجي مورد نظر هدايت شود. بنابراين سوئيچ شبکه در حد فاصل بين اين دو پورت يك خط ارتباطي ايجاد كرده و آن دو پورت را به هم متصل مي كند. Bus architecture : در اين دسته از سوئيچ شبکه ها يك بافر براي هر يك از درگاه ها در نظر گرفته شده است. كه گذرگاه اطلاعات را كنترل مي كند. Transparent Bridging اكثر سوئيچ شبکه ها از سيستمي موسوم بهtransparent bridging  استفاده مي كنند تا جداولي جهت جستجوي آدرس بسازند. سيستم مذكور يك تكنولوژي مي باشد كه امكان مي دهد تا سوئيچ شبکه همه آنچه كه در مورد موقعيت نودها در شبكه بايد بداند را بدون دخالت مدير شبكه ( network administrator ) مي آموزند. اين سيستم داراي پنج قسمت زير مي باشد : Learning Flooding Filtering Forwarding Aging حال قدم به قدم با مراحل فوق آشنا مي شويم: همانطور كه در شكل 3 مشاهده مي كنيد سوئيچ شبکه به شبكه اضافه شده است و سگمنت هاي مختلف به آن متصلند. Learning : كامپيوترA  كه در سگمنت A قرار دارد ، ديتايي براي كامپيوتر B واقع در سگمنت C ارسال مي كند. پس سوئيچ شبکه اولين بسته اطلاعاتي را از روي نود A دريافت مي كند. آدرس كارت شبكه يا MAC Address آن را مي خواند و آن را در جدول مك خود به ثبت مي رساند. از اين پس سوئيچ شبکه به محض دريافت يك بسته اطلاعاتي كه آدرس مقصد دستگاه ، نود A آدرس دهي شده باشد مي تواند نود A را با توجه به آدرس موجود بيايد. به اين عمليات Learning مي گويند. يعني به محض ديدن يك MAC Address جديد سوئيچ شبکه آن را يادداشت مي كند و آن را ياد مي گيرد. Flooding : با توجه به اينكه سوئيچ شبکه، مك آدرس نود B را نمي شناسد ، بسته را به تمامي سگمنت ها به استثناي سگمنت A مي فرستد. هرگاه سوئيچ شبکه براي يافتن يك نود مشخص بسته را به تمامي سگمنت ها بفرستد در اصطلاح به اين عمل Flooding مي گويند. Forwarding : نود B بسته را دريافت كرده و بسته اي را براي شناسايي به سمت نود A مي فرستد. بسته ارسالي از سوي نود B به سوئيچ شبکه مي رسد و سوئيچ شبکه نيز آدرس كارت شبكه نود B را به ليست MAC Table خود در سگمنت C اضافه مي كند. از آنجائيكه سوئيچ شبکه ، آدرس نود A را از قبل مي داند در نتيجه بسته را مستقيماً به نود A مي فرستد. چون سگمنتي كه نودA متعلق به آن است با سگمنتي كه نود B به آن تعلق دارد با هم متفاوت مي باشند. در نتيجه سوئيچ شبکه مي بايد اين دو سگمنت را به هم مربوط سازد و سپس اقدام به ارسال بسته نمايد كه به اين عمل Forwarding مي گويند. بسته ديگري از سوي نود A به سمت نود B ارسال مي گردد، بسته ابتدا به سوئيچ شبکه مي رسد، سوئيچ شبکه نيز آدرس نود B را مي داند و بسته را مستقيماً به نود B مي فرستد. Filtering : نود C اطلاعاتي را براي نود A مي فرستد. آدرس نود C به سوئيچ شبکه نيز از طريق HUB ، ارسال مي شود و سوئيچ شبکه آدرس نود C را نيز به ليست آدرس هاي خود در سگمنت A اضافه مي كند. پيش از اين ، سوئيچ شبکه آدرس مربوط به نود A را مي دانست و مشخص مي سازد كه اين نودها ( A و C ) هر دو در يك سگمنت مشابه قرار دارند ، پس براي ارسال اطلاعات از نود C به نودA ديگر نيازي نيست تا سوئيچ شبکه سگمنت A را با سگمنت ديگري مرتبط سازد. بنابراين سوئيچ شبکه در حين انتقال اطلاعات بين نودهاي درون يك سگمنت عكس العملي از خود نشان نمي دهد كه به اين عمل Filtering مي گويند. مراحل Learning و Flooding ادامه مي يابد تا اينكه سوئيچ شبکه مك آدرس تمامي نودها را به ليست خود اضافه كند. بيشتر سوئيچ شبکه ها براي نگهداري ليست آدرس ها از حافظه زيادي برخورد دارند. اما براي استفاده بهتر از اين حافظه سوئيچ شبکه آدرس هاي قديمي را از جدول پاك مي كند و براي جلوگيري از اتلاف وقت در آدرس هاي قديمي به دنبال آدرسي نمي گردد. براي انجام اين كار از تكنيكي موسوم به aging بهره مي گيرد. اساساً وقتي اطلاعات يك نود وارد جدول سوئيچ شبکه مي شود يك Timestamp در مقابل آن اطلاعات نوشته مي شود و با دريافت هر بسته اطلاعاتي ديگر ، آن بر چسب زمان (Timestamp) به روز مي شود. سوئيچ شبکهداراي قابليتي است كه پس از مدتي در صورت عدم فعاليت نود ، اطلاعات مربوط به آن را پاك مي كند. اين قابليت باعث ميشود تا فضاي قابل توجهي از حافظه براي اطلاعات و پكت هاي ديگر اختصاص داده شود. در نمونه اي كه ملاحظه كرديد، دو نود ( A و C ) يك سگمنت را بين خود تقسيم  مي كنند حال آنكه سوئيچ شبکه براي هر يك از نودهاي B و D يك سگمنت مستقل ميسازد. در يك شبكه ايده آل LAN-Switched هر يك از نودها داراي يك سگمنت جداگانه مي باشد كه خصيصه مذكور ، احتمال برخورد بين بسته هاي اطلاعاتي و همچنين نياز به ف_ * ل*_ ت ر را حذف مي كند. جهت کسب اطلاعات بیشتر و استعلام قیمت با ما تماس بگیرید 44296941-09126499663

!آیا این مطلب مفید بود؟ به اشتراک بگذارید