سوئيچ شبكه چيست به همراه پادكست و ويدئو

سوئيچ شبكه چيست؟ براي پاسخ به اين سوال بايد گفت كه مهم ترين اساس در شبكه هاي كامپيوتري تشكيل سيستم شبكه اي يكپارچه و منسجم مي باشد، كه توانايي انتقال هر نوع داده و اطلاعات در شبكه را داشته باشد. براي تشكيل شبكه و اتصال چندين دستگاه به يكديگر نيازمند به ايجاد راه ارتباطي مي باشد كه اين راه هاي ارتباطي يا پل هاي ارتباطي را سوئيچ شبكه ايجاد مي كند.

سوئيچ شبكه قادر به انتقال سريع و كارآمد اطلاعات و داده ها از نقاطي به نقطه ي ديگر بوده و در طي چندين سال گذشته اين ارتباطات پيشرفت هاي چشم گيري را از لحاظ سرعت و امنيت به همراه داشته است. همين امر باعث شده تا سوئيچ ها با قابليت هاي گسترده و مدل هاي متفاوت توليد و به بازار تجهيزات شبكه عرضه شده اند.
سوئيچ شبكه سخت افزاري است كه ساير تجهيزات مانند سرور، دوربين هاي مداربسته، كامپيوترها و … را براي دريافت و ارسال داده، به شبكه متصل مي كند. سوئيچ، بسته ها را از يك مبدأ گرفته و آن ها را به مقصد مورد نظر مي رساند. اين دستگاه ها بر روي لايه ي 2 يا لايه ي 3 در مدل OSI كار مي كنند.

اساس كار سوئيچ ها Mac Address بوده و مي توانند بر حسب مك آدرس تصميم بگيرند يك بسته را از كدام پورت خود ارسال كنند. در حقيقت سوئيچ ها داراي جدولي از مك آدرس ها مي باشند (Mac Address Table) كه بر اساس اين جدول بسته ها را از پورت هاي مشخص ارسال مي كنند.

به اين صورت كه وقتي دستگاه ارسال كننده اطلاعاتي را به سوئيچ مي‌فرستد، مك آدرس مبدا از آن خوانده شده و در صورت نبودن در جدول، به جدول اضافه مي‌شود. از طرفي مك آدرس مقصد هم در اين فريم وجود دارد. سوئيچ، آن را در جدول مك آدرس جستجو مي‌كند و اگر تطابقي با آن در جدول پيدا كند، داده را به آن پورت مي‌فرستد. اما اگر تطابقي يافت نشد بسته را به تمام پورت‌ها به جز پورت فرستنده مي‌فرستد ولي فقط گيرنده، آن را دريافت مي‌كند و بقيه آن را Fail مي‌كنند.

به مرور زمان جدول مك آدرس به‌روز و كامل مي‌شود و هرگاه دستگاه جديدي به سوئيچ وصل شود، مك آدرس آن هم به جدول اضافه خواهد شد.

سوئيچ شبكه در مقايسه با هاب و روتر:

مقايسه هاب، روتر و سوئيچ

از لحاظ ظاهري سوئيچ هاي شبكه تا حدودي به هاب ها شباهت دارند اما برخلاف آنها هنگام دريافت بسته هاي اطلاعاتي آنها را به كليه پورت ها منتقل مي كند. به طور كلي سوئيچ ها مبدأ و مقصد هر كدام از ديتاها را مشخص كرده و آنها را به مقصد مشخص شده ارسال مي كنند. به همين دليل است كه سوئيچ هاي شبكه بسيار كاربردي تر از هاب ها هستند.

روترها و سوئيچ هاي شبكه از لحاظ عمكرد بسيار به يكديگر شباهت دارند اما روترها توانايي اتصال به شبكه هاي خارج از محدوده را دارند. البته در سوئيچ هاي لايه 3 نيز اين قابليت وجود دارد ولي با روترها قابل مقايسه نيستند.

انواع سوئيچ شبكه:

به طور كلي سوئيچ هاي شبكه به چند دسته زير تقسيم مي شوند:

1. سوئيچ غيرمديريتي – Unmanaged
2. سوئيچ مديريتي – Managed
3. سوئيچ Fixed
4. سوئيچ ماژولار – Modular Switches
5. سوئيچ Stackable
6. سوئيچ PoE
7. سوئيچ فيبرنوري
8. سوئيچ ديتاسنتر
9. سوئيچ صنعتي

1ـ سوئيچ هاي غير مديريتي (Unmanage):

از سوئيچ هاي غير مديريتي براي شبكه هاي كوچك مانند شبكه هاي خانگي استفاده مي شوند. اين سوئيچ ها به ساير دستگاه‌هاي موجود در شبكه متصل و سبب ايجاد ارتباط ميان آنان مي گردد اين ارتباط مي ‌تواند ميان دو كامپيوتر و يا يك كامپيوتر با دستگاه‌هايي مانند پرينتر باشد. به طور مثال زماني كه شما نياز به چند پورت اضافي داريد اين سوئيچ ها مي‌توانند انتخاب بسيار خوبي باشند.

اين دستگاه همانطور كه از نامش پيداست نيازي به مانيتورينگ مداوم نداشته و همچنين نيازي به هيچگونه راه اندازي اوليه ندارد. در واقع مي توان گفت آنها مقرون به صرفه ترين سوئيچ هاي شبكه محسوب مي شوند. از جمله سوئيچ هايي كه در اين دسته قرار مي گيرند سوئيچ هاي سري 110 شركت سيسكو مي باشند. سوئيچ هاي سري 110 سيسكو نمونه هاي خوبي از اين دسته هستند.

2ـ سوئيچ هاي مديريتي (Manage):

برخلاف سوئيچ هاي Unmanaged اين سوئيچ ها قابل تنظيم هستند؛ به همين دليل مي توانند عملكرد يك شبكه را ارتقاء دهند كه البته خود به دو دسته Smart switches و Enterprise switches تقسيم مي شوند.

• Smart switches:

اين دسته از سوئيچ هاي سيسكو در مقايسه با ساير سوئيچ هاي مديريتي مقياس كمتري داشته و براي شبكه هايي كه از انتقال داده و تخصيص داده هاي گيگابيت پشتيباني مي كند مناسب هستند.

سطح امنيتي اين سوئيچ ها كم تر از ساير دستگاه هاي مي باشد با اين حال از احراز هويت 802.1x و تعداد محدودي از ACL ها استفاده مي‌نمايند.سوئيچ هاي سري 250 و 220 سيسكو نمونه هاي خوبي از اين دسته به شمار مي روند.

• Enterprise switches:

اين دسته از سوئيچ ها داراي قابليت‌هاي وسيعي مديريتي مي‎ باشند و جزء سوئيچ هاي كاملا مديريتي شناخته مي‌شوند. اين دستگاه‌ها بيشتر در شركت‌هاي بزرگ كه داراي تعداد زيادي اتصال ، نود ، سوئيچ و پورت هستند استفاده مي‌شوند.

به دليل همين ويژگي‌ها، اين دسته از سوئيچ ها نسبت به سايرين متمايز بوده و همچنين از قيمت بالاتري نيز برخوردار مي باشند. سوئيچ هاي سري 2960 سيسكو نمونه هاي خوبي به شمار مي روند.

ويژگي‌هاي مهم سوئيچ هاي مديريتي:

3ـ سوئيچ Fixed:

از رايج ترين سوئيچ هاي شبكه در بازار هستند كه پورت ثابتي دارند. تعداد پورت در آنها 8، 16، 24 و .. بوده و از لحاظ سرعت انواع مختلفي دارند. اما داراي حداقل سرعت ۱Gbps هستند با انواع اتصال RJ45 هستند. ولي سوئيچ هايي با سرعت ۱۰Gbps و ۴۰Gbps هم خواهيد ديد.

اين سوئيچ ها مديريتي و غير مديريتي با هر شبكه با هر اندازه اي مانند شبكه‌هاي خانگي، شبكه‌هاي سازماني و بزرگ، دفاتر و شعبات، شركت‌هاي متوسط و كوچك و استارتاپ‌ها سازگار مي باشند.

4ـ سوئيچ ماژولار:

اين قابليت در سوئيچ هاي شبكه سبب ارتقاء آن و افزودن پورت هاي بيشتر و افزايش كارايي خواهد شد. از لحاظ اندازه از سوئيچ هاي ثابت بزرگتر بوده و البته گران تر نيز هستند. اكثر سوئيچ هاي شبكه با قابليت ماژولار بودن در لايه 3 قرار دارند و مي توان از آنها به عنوان روتر نيز استفاده كرد.

5ـ سوئيچ Stackable:

قابليت Stack در سوئيچ هاي شبكه

اين سوئيچ هاي شبكه تركيبي از سوئيچ ثابت و ماژولار است يعني برخي مدل‌هاي سوئيچ fixed مي‌توانند با ديگر سوئيچ‌هاي هم مدلشان تركيب شوند. اين سوئيچ هاي fixed با كابل مخصوصي از قسمت پشت به هم وصل مي‌شوند و با هم كار مي‌كنند به طوري كه انگار يك سوئيچ داريم اما با تعداد پورت بيشتر.

مثلا سوئيچ سيسكو سري ۳۵۰X از سوئيچ هايي هستند كه هم مي‌توانند به صورت مستقل استفاده شوند و هم به صورت stacked. شركت‌هايي كه نمي‌خواهند هزينه زيادي بابت سوئيچ ماژولار بپردازند از سوئيچ هاي stackable استفاده مي‌كنند و بر اساس نيازهايشان آن را توسعه مي‌دهند.

6ـ سوئيچ PoE:

سوئيچ‌هاي POE در واقع سوئيچ‌هايي هستند كه از قابليت Power over Ethernet بهره مي‌برند. قابليت Power over Ethernet به اين معني است كه داده و Power (برق) از طريق همان كابل شبكه قابل انتقال هستند. پس دستگاه نيازي به تامين برق از طريق آداپتور و يا صورت‌هاي ديگر ندارند.

اين ويژگي در شبكه‌هاي بزرگ كه دستگاه‌هاي مانند آي پي فون و اكسس پوينت و ديگر دستگاه‌هاي POE Support را دارا مي‌باشند بسيار مفيد و كار آمد است، از طرف ديگر هزينه‌هاي كابل كشي برق اضطراري را در بسياري از دستگاه ها كاملا از بين خواهد برد كه خود باعث صرفه جويي بسياري در هزينه‌هاي اوليه شبكه مي‌شود.

7ـ سوئيچ فيبر نوري:

در واقع يك سوئيچ فيبر نوري سوئيچي است كه با شبكه فيبر سازگار مي باشد. اين سوئيچ ها فناوري ايجاد يك شبكه فيبري يكپارچه را فراهم مي آورند، كه در حال حاضر جزء مهمترين بخش شبكه هاي ذخيره سازي ديجيتال محسوب مي شوند.

اتصال سوئيچ ها با هم از طريق كابل هاي فيبر نوري و استفاده از پورت هاي استاندارد انجام مي شود. تنها تفاوت ميان اين سوئيچ ها و ساير سوئيچ هاي اترنت در پورت آنان است، به طوري كه سوئيچ هاي فيبر نوري داراي پورت هاي فيبر نوري مي باشند.

از جمله سوئيچ هاي فيبر نوري سيسكو مي توان به سوئيچ سيسكو مدل WS-C3850-12S-S، WS-C3850-12S-E، WS-C3850-12XS-S، WS-C3850-24XS-S، WS-C3750G-12S-S اشاره كرد.

8ـ سوئيچ ديتاسنتري:

سوئيچ هاي ديتاسنتري ويژگي‌هاي خاصي دارند تا بتوانند كارايي و سرعت بسيار بالا، ظرفيت بيشتر در پورت، امنيت، QoS و غيره را فراهم كنند. بهترين نمونه از سوئيچ هاي ديتاسنتري سوئيچ سيسكو سري Nexus است. با اين سوئيچ ها مي‌توان مجازي سازي و مفهوم SDN – Software Defined Network را به راحتي پياده سازي كزد.

9ـ سوئيچ صنعتي سيسكو :

نمايي از يك سوئيچ شبكه

سوئيچ‌هاي اترنت صنعتي يكي از انواع سوئيچ شبكه است كه در شبكه‌هاي بزرگ به كار مي‌روند. اين سوييچ‌ها قابليت كار كردن در دماهاي بالا را دارند. در محيط هاي صنعتي استفاده از سوييچ هاي صنعتي اترنت، شبكه‌اي قابل اطمينان را ايجاد مي كنند چرا كه مي توانند در شرايط سخت جوي به خوبي كار كنند.

سوئيچ شبكه صنعتي در موقعيت‌هاي مكاني مختلف شبكه مانند طبقات مختلف يك ساختمان، كنترل ترافيك و ارسال ديتا عملكرد قابل اطميناني دارند.

سوئيچ هاي صنعتي علي الخصوص براي اتصالات متفاوت شبكه همچون توزيع انرژي در شعبه هاي الكتريكي و همچنين نظارت و كنترل عملكرد دوربين هاي امنيتي استفاده مي شوند. براي مثال سوئيچ صنعتي سيسكو مدل  IEM3000-4PC، سوئيچ صنعتي سيسكو مدل IE-3000-4TC و سوئيچ صنعتي سيسكو IE-3000-8TC Cisco اشاره كرد.

مهم : در واقع مي توان گفت تفاوت كليدي ميان سوئيچ هاي مديريتي و غير مديريتي همان توانايي پيكربندي آن مي باشد.

حالا انواع سوئيچ از لحاظ لايه عملكرد عبارتند از:

ـ سوئيچ هاي لايه 2:

سوئيچ هاي لايه 2

سوئيچ هاي لايه 2 با استفاده از آدرس MAC، هدايت بسته هاي داده از پورت مبدا به پورت مقصد را انجام مي دهند. البته اين كار با حفظ MAC Address ها انجام داده تا به ياد داشته باشد كدام پورت ها داراي آدرس‌هاي MAC هستند.

مك آدرس ها در لايه 2 مدل OSI عمل مي كنند. هر دستگاه يك Mac Address مخصوص به خود را داشته كه از اين طريق مي توان دستگاه ها را از يكديگر متمايز دانست. سوئيچ هاي لايه 2 مانند سوئيچ هاي سيسكو سري 2960 كه خود به مدل هاي مختلفي نظير 2960، 2960S، 2960X ،2960G تقسيم مي شوند.

ـ سوئيچ هاي لايه 3:

ساختار سوئيچ هاي لايه 3

انتقال اطلاعات در سوئيچ هاي لايه 3 از طريق IP صورت مي گيرد. آنها يك دستگاه سخت افزاري تخصصي هستند كه در مسيريابي بسته هاي داده استفاده مي شوند. نرم افزار سوئيچ لايه ۳ از سوئيچ لايه ۲ پيشرفته‌تر است و مي‌تواند پروتكل‌هاي مسيريابي ديناميك مانند RIP و OSPF را اجرا كند.

در سوئيچ لايه ۲ مي‌توان چند VLAN را كانفيگ كرد اما مسيريابي بين اين VLAN ها توسط خود سوئيچ ممكن نيست. اما در سوئيچ لايه ۳ مي‌توان چند VLAN را كانفيگ كرد و خودِ سوئيچ مي‌تواند مسيريابي شبكه در سطح IP را بين VLAN ها فراهم كند. اين تكنيك را مسيريابي داخل VLAN – inter-vlan routing مي‌نامند.

تفاوت ميان سوئيچ هاي شبكه:

عواملي كه سبب تفاوت ميان انواع مختلف سوئيچ مي گردند شامل:

1ـ سرعت انتقال ديتا:

سرعت انتقال اطلاعات در سوئيچ‌هاي مختلف متفاوت مي باشد. سرعت انتقال اطلاعات شامل اترنت سريع 10/100Mbps، گيگابيت اترنت 10/100/1000Mbps و 10 گيگابيت 10Gbps بوده كه البته برخي از سوئيچ ها داراي قابليت Multigigabit هستند كه داراي سرعتي بيش از 10 گيگابيت هستند.

از طرفي سوئيچ سيسكو از دو نوع پورت uplink و downlink تشكيل شده اند كه پورت هاي downlink به كاربران نهايي متصل شده و پورت هاي uplink به ساير سوئيچ ها و زير ساخت ها متصل مي شوند.

2ـ تعداد پورت:

تعداد پورت در سوئيچ‌هاي مختلف متفاوت است. به طور معمول سوئيچ ها در تعداد پورت 5 ، 8 ، 10 ، 16، 24 ، 28، 48 و 52 عرضه مي شوند. اين پورت ها مي توانند تركيبي از اسلات هاي SFTP/SFP+ براي اتصال فيبر باشند.

3ـ قابليت POE:

دستگاه هايي كه از اين قابليت بهره مي برند جهت تامين برق نيازي به كابل كشي برق نداشته و برق آن از طريق همان كابل شبكه تامين مي شود. به همين دليل ديگر نيازي به كابل كشي برق مجزا و يا استفاده از آداپتور ندارد.

حال اين ويژگي خود را در سطح وسيع تري، براي مثال در شبكه‌هاي بزرگ، نشان مي دهد زيرا هزينه كابل كشي برق را از ميان برداشته كه خود سبب صرفه جويي در راه اندازي اوليه بستر شبكه خواهد شد.

4ـ قابليت Stackable:

سوئيچ‌هاي Stackable راهي براي ساده سازي و افزايش دسترسي به شبكه فراهم مي كنند شما مي‌توانيد به جاي پيكربندي، مديريت و رفع اشكال 8 سوئيچ به طور جداگانه، تمامي هشت سوئيچ را به صودت واحد در يكجا و مانند يك سوئيچ مديريت كنيد.

منبع : سوئيچ شبكه چيست