سوئیچ چیست؟ چه کاربردی دارد + آشنایی با انواع سوییچ شبکه

یکی از مهمترین و اساسی‌ترین تجهیزات شبکه که تقریبا در هر شبکه‌ای دیده می‌شود سوئیچ است. سوییچ شبکه یکی از سخت‌افزار‌های اکتیو در شبکه است، که دارای تعدادی پورت RJ-45 یا همان پورت شبکه و یا فیبرنوری است. وظیفه اصلی سوییچ شبکه ایجاد ارتباط بین کامپیوترهای متصل شده به آن از طریق مک آدرس یا فریم است. پس متوجه شدید که سوئیچ در لایه دوم از مدل OSI یا همان لایه Datalink کار می‌کند. در واقع سوئیچ ارتباط داخلی یک شبکه را انجام می‌دهد و انواع و اقسام متفاوتی دارد.

معروف‌ترین برند موجود برای سوئیچ‌هایی که قابل مدیریت هستند سوئیچ‌های سیسکو است. اگر بخواهیم در مورد انواع سوئیچ شبکه صحبت کنیم باید بگوئیم در واقع سوئیچ به دو نوع کلی قابل مدیریت (Manageable) و غیرقابل مدیریت (Unmanageable) تقسیم می‌شود. خب بریم سراغ سوال این مطلب، سوئیچ شبکه چیست؟

در درون شبکه تجهیزات مختلفی مانند کامپیوتر، سرور، پرینتر، فایروال و… وجود دارد و چیزی که دستگاهی که ارتباط این تجهیزات را با هم برقرار می‌کند سوئیچ است.

هاب چیست؟

قبل از اینکه بخواهیم بگوئیم سوئیچ چیست؟ بهتر است بدانیم که چه اتفاقی افتاد تا سوئیچ به وجود آمد. قبل از تولد سوئیچ از دو دستگاه دیگر به نام هاب و Bridge استفاده می‌کردند. هاب سخت‌افزاری است که در لایه یک از مدل OSI قرار دارد که هیچ درک و مفهومی از شبکه ندارد. یعنی هر چیزی که وارد پورت‌های آن می‌شود را به تمام پورت‌هایش ارسال می‌کند. این اتفاق باعث ایجاد حجم زیادی ترافیک در شبکه می‌شود و پهنای باند شبکه را مختل می‌کند.

در واقع هر کامپیوتری که قصد ارسال اطلاعات داشت باید منتظر می‌ماند تا ارسال اطلاعات دیگران به پایان برسد تا نوبت به او برسد. پهنای باند در هاب اشتراکی بود و بین همه پورت‌ها تقسیم می‌شد. از نظر امنیتی فاجعه بود، چون همه می‌توانستند اطلاعات را شنود کنند. اگر دو تا کامپیوتر همزمان اطلاعات را ارسال می‌کردند باعث ایجاد Collision در شبکه می‌شد. یعنی این اطلاعات به هم برخورد می‌کردند و زمانی که این اتفاق رخ می‌داد، عملا هاب کارایی خودش را از دست می‌داد و دیگران هم نمی‌توانستند اطلاعات ارسال کنند. چون Shared Bandwidth یا همان پهنای باند اشتراکی مانع می‌شد و تا زمان رفع مشکل باید صبر می‌کردید.

در هاب فقط یک محدوده Collision یا Collision Domain داشتیم. یعنی هر Collisionای که به وجود می‌آمد بقیه کامپیوترها را تحت تاثیر قرار می‌داد. زمانی که قصد اتصال چند تا هاب را داشتیم یکی از پورت‌های آن را به هاب دیگری متصل می‌کردیم و فاجعه بزرگتر می‌شد. یعنی تمام اطلاعات هاب اولی به بعدی هم می‌رسید و ترافیک سنگین‌تر می‌شد. برای جلوگیری از این عمل از دستگاهی به نام Bridge استفاده کردند.

بیشتر بدانید: «مدل OSI چیست؟»

Bridge چیست؟

به محض این‌که کامپیوترها در شبکه روشن می‌شوند، Broadcast می‌کنند و آدرس مک خود را به همه اعلام می‌کنند. Bridge با دریافت مک آدرس‌ها آن‌ها را داخل جدول مک آدرس خود می‌نویسد، که به Mac Table معروف است (البته فقط مک مبدا را جدول می‌نویسد). از آنجایی که Bridge با مک آدرس کار می‌کند پس در لایه دوم از مدل OSI فعالیت می‌کند.

کاری که Bridge انجام می‌دهد این است که مانع انتقال فریم‌های دو کامپیوتر موجود در یک هاب به هاب دیگری شود. در واقع Bridge به تعداد پورت‌هایش Collision Domain دارد و باعث کاهش ترافیک می‌شود. هر چقدر Collision Domain در شبکه بیشتر باشد بهتر است تا اگر یک پورت دچار Collision شد، بقیه پورت‌ها مختل نشود. از مکانیزم کاری Bridge استفاده کردند و سوئیچ را تولید کردند.

اترنت (Ethernet) چیست؟

برای درک بیشتر سوئیچ باید با مفهوم اترنت (Ethernet) آشنا شویم. اترنت پروتکلی است که در لایه دوم از مدل OSI کار می‌کند که برای پیاده‌سازی شبکه LAN از آن استفاده می‌شود و نحوه ارسال اطلاعات روی شبکه را مشخص می‌کند. سوئیچ از این پروتکل برای عملکرد خودش استفاده می‌کند. اترنت توسط سازمان IEEE با شماره استاندارد 802.3 ارائه شده است. در مبحث اترنت یکسری مفاهیم مانند Broadcast Domain و Collision Domain داریم که باید با آن‌ها آشنا شویم. اترنت در لایه یک و دوم مدل OSI فعالیت می‌کند. مفهوم اترنت به مجموعه‌ای از استانداردها اشاره دارد و یک مفهوم تنها نیست.

Broadcast Domain و Collision domain چیست؟

به محدوده‌ای که اگر دستگاهی در آن یک پیام Broadcast (برادکست) ارسال کند و همه سیستم‌های آن محدوده آن پیام را دریافت کنند، به آن محدوده Broadcast Domain می‌گوئیم. اگر دو یا ده تا سوئیچ را به هم متصل کنیم و بین آن‌ها روتر نباشد و یا VLANبندی نشده باشد، باز هم یک Broadcast Domain داریم. هر چقدر محدوده Broadcast Domain در یک شبکه کوچکتر باشد بهتر است چون شلوغی و ترافیک کمتر است. روتر اجازه عبور ترافیک برادکست را نمی‌دهد.

به محدوده‌ای که در آن دستگاه‌‎ها از یک رسانه انتقال اطلاعات مشترک استفاده می‌کنند و احتمال برخورد این اطلاعات با یکدیگر وجود دارد، Collision Domain می‌گویند. هر چقدر تعداد Collision Domain در یک شبکه بیشتر باشد بهتر است. در هر لحظه فقط یک نفر می‌تواند از رسانه استفاده کند و بقیه باید منتظر بمانند تا رسانه انتقال آزاد شود که به این روش تکنولوژی CDMA/CD می‌گویند که نحوه ارسال اطلاعات را در اترنت مشخص می‌کند تا تصادم یا Collision بوجود نیاید و در صورت وجود Collision مشخص می‌شود که چه کاری انجام شود. در روش CDMA/CD فقط یک دستگاه اجازه ارسال اطلاعات را دارد که به این روش Half-Duplex می‌گویند.

سوییچ شبکه چیست؟

سوئیچ همان Bridge است که تعداد پورت‌های بیشتری به آن اضافه کردند و به‌جای اتصال به هاب‌ها، مستقیما کامپیوترها را به سوئیچ متصل کردند. در واقع سوئیج Multiport Bridge یا همان بریج چند پورته است و ماهیت کاری آن از Bridge گرفته شده است. در سوئیچ هر کامپیوتر اطلاعات را به همان کامپیوتر ارسال می‌کند و به دست دیگران نمی‌رسد و این کار توسط جدول مک آدرس یا همان MAC Table انجام می‌شود. به Mac Table سوئیچ CAM Table هم می‌گویند. چون اطلاعات به دیگران ارسال نمی‌شود، باعث افزایش امنیت می‌شود.

پهنای باند هاب اشتراکی بود اما پهنای باند سوئیچ اشتراکی نیست و هر پورت سرعت اختصاصی خودش را دارد و هر پورت برای خودش یک Bus جداگانه برای انتقال اطلاعات دارد. به ازای هر پورت یک Collision Domain داریم. مثلا اگر یک سوئیچ 24 پورت داشته باشیم 24 عدد Collision Domain داریم. در حالت عادی و بدون Vlanبندی یک Broadcast Domain داریم. در سوئیچ اگر دو کامپیوتر همزمان برای همدیگر اطلاعاتی ارسال کنند Collision به وجود می‌آید اما بقیه پورت‌ها را تحت تاثیر قرار نمی‌دهد و توسط پروتکل CSMA/CD بسته ارسالی یک مدتی صبر می‌کند و مجددا ارسال می‌شود به این زمان عقب‌نشینی اصطلاحا Back-off Timer می‌گویند.

برای اتصال دو سوئیچ به هم از پورت Up-Link استفاده می‌کنند. پورتی که معمولا سرعت بیشتری نسبت به پورت‌های دیگر دارد. اما به صورت عادی و توسط دو پورت معمولی هم می‌توان این کار را انجام داد. زمانی که دوتا سوئیج را به هم متصل می‌کنیم، آن‌ها MAC Table خودشان را به اشتراک می‌گذارند و هر سوئیچ می‌داند که به سوئیچی که وصل شده چه اطلاعاتی را ارسال کند. در واقع مشخصات پورت‌های همدیگر را دارند.

تفاوت سوییچ شبکه و هاب چیست؟

هاب در لایه یکم از مدل OSI کار می‌کند و سوئیج در لایه دوم از مدل OSI کار می‌کند. هاب هیچ درکی از سخت‌افزار ندارد ولی سوئیچ با مک آدرس که یک آدرس سخت‌افزاری است کار می‌کند. سوئیچ هوشمند است و اطلاعات را به پورت‌های نامربوط نمی‌فرستد ولی هاب اطلاعات دریافتی را از تمام پورت‌هایش خارج می‌کند. سوئیچ یک دستگاه امروزی است ولی هاب و Bridge منسوخ شده هستند. هر پورت سوئیچ یک Collision Domain است در حالی که کل هاب یک Collision Domain است. اما هر دو یک Broadcast domain دارند. سوئیچ‌ها قابل مدیریت هستند ولی هاب‌ها هیچ مدیریتی نداشتند. سوئیچ MAC Table دارد ولی هاب اصلا درکی از سخت‌افزار ندارد.

بیشتر بدانید: «مک‌ آدرس چیست؟»

جدول مک آدرس(MAC Table) در سوییچ شبکه چگونه تکمیل می‌شود؟

هر فریمی که توسط هر سیستم کامپیوتری به سمت سوئیچ ارسال می‌شود آدرس مک مبدا آن در صورت نبودن در جدول MAC Table سوئیچ ثبت می‌شود. سپس آدرس مقصد هم بررسی می‌شود و در صورت نبودن آدرس مقصد در جدول سوئیچ، سوئیچ آن را از همه پورت‌هایش خارج می‌کند.

اگر کامپیوتری آدرس کامپیوتر دیگر را نداشته باشد یک بسته را به صورت Broadcast ارسال می‌کند و سوئیچ با نگاه کردن به مقصد آن متوجه می‌شود که این بسته باید به دست همه سیستم‌ها برسد و سوئیچ هم آدرس مقصد را ندارد، پس از تمامی پورت‌های خودش بجز پورتی که فریم را دریافت کرده بسته را خارج می‌کند. در واقع سوئیچ درکی از برادکست ندارد و کاری بجز Flooding یا ارسال آن به همه پورت‌هایش نمی‌تواند بکند.

بسته به دست همه کامپیوترها می‌رسد ولی فقط آن کامپیوتری که باید بسته را دریافت کند، بسته را قبول می‌کند و بقیه کامپیوترها بسته را Drop می‌کنند. در زمان برگشت بسته، آدرس مقصد را سیستم هدف می‌داند و سوئیچ با نگاه کردن به مک آدرس آن، آن آدرس را هم در MAC Table خود وارد می‌کند. به این ترتیب جدول مک سوئیچ تکمیل می‌شود. از این به بعد سوئیچ به‌جای برادکست از unicast یا ارتباط یک به یک استفاده می‌کند و ترافیک را کاهش می‌دهد. چون آدرس مک سیستم‌ها را در جدول مک خودش دارد.

جدول مک سوئیچ Aging-time دارد و بعد از مدت مشخصی که حدود 300 ثانیه (5 دقیقه) است، اگر ارتباطی شکل نگیرد آن مک آدرس را از جدول سوئیچ پاک می‌شود. جدول مک سوئیچ ظرفیت محدودی دارد و اگر ظرفیت آن پُر شود نمی‌تواند سایر مک آدرس‌ها را در جدول خودش نگه‌ دارد. در نتیجه بسته‌های دیگری که به دستش برسد را برادکست می‌کند چون فضا ندارد. برای مشاهده ظرفیت جدول مک سوئیچ در سوئیچ‌های سیسکو از دستور زیر استفاده کنید.

show mac address-table count

در دنیای واقعی به محض روشن شدن کامپیوتر و اتصال کابل شبکه به سوئیچ، بسته‌های زیادی ردوبدل می‌شود و خیلی سریع جدول CAM Table سوئیچ بین 5 الی 10 ثانیه پُر می‌شود.

تشخیص Collision در سوئیچ‌های سیسکو

اگر با سوئیچ‌های سیسکو سروکار دارید می‌توانید از این دستورات بهره ببرید. در سوئیچ‌های سیسکو با کنترل کردن یک اینترفیس می‌توان به وجود Collision در یک اینترفیس پی برد. با دستور show می‌توان تمامی مشخصات یک اینترفیس را در سوئیچ‌های سیسکو مشاهده کرد. در خروجی دستور باید گزینه‌های Deferred frames که نشان‌دهنده فریم‌هایی است که به تعویق افتاده‌اند و به خاطر شلوغی خط ارسال نشدند، گزینه Collisions که تعداد collisionهایی که رخ داده است را نشان می‌دهد، گزینه Late Collisions زمانی شماره می‌اندازد که 512 بایت اول فریم ارسال می‌شود و سپس یک Collision تشخیص داده می‌شود.

وجود مقدار Collision در شبکه‌های بزرگ طبیعی است و اگر تعداد این عدد خیلی بزرگ باشد به این معنی است که collision domain خیلی بزرگ است و یا اینترفیس در حالت Half-duplex در حال کار است.

آشنایی با انواع سوئیچ شبکه و کاربرد آن‌ها

به صورت کلی انواع دسته‌بندی سوئیچ‌های شبکه به صورت زیر است. اول به صورت کلی معرفی می‌کنیم و در نهایت توضیح مختصری از انواع سوئیچ شبکه ارائه می‌دهیم.

1. سوییچ شبکه Fixed Port
2. سوییچ شبکه ماژولار یا Modular
3. سوییچ شبکه Stack-able
4. سوییچ شبکه شاسی یا Chassis
5. سوئیچ POE
6. سوئیچ مدیریتی یا غیرمدیریتی یا Managed – Unmanaged
7. سوئیچ لایه 3
8. سوئیچ دیتاسنتر

سوئیچ‌های Fixed port

این نوع سوئیچ‌ها پورت‌های ثابتی دارند و به عنوان مثال 8 پورت، 16 پورت، 24 پورت، 48 پورت و … دارند. این نوع سوئیچ‌ها می‌توانند قابل مدیریت یا غیرقابل مدیریت باشند و می‌توان آن را در هر شبکه‌ای با هر سایزی استفاده کرد. مثلا مودم موجود در خانه شما هم عملا روتینگ را انجام می‌دهد و هم عمل سوئیچینگ. یعنی هم می‌‌توان گفت یک روتر است و هم یک سوئیچ. به هر پورت مودم که یک کابل متصل کنید و به سیستم خود اتصال دهید ارتباط با شبکه اینترنت و داخلی را می‌توانید برقرار کنید. این ارتباط از طریق مک آدرس و IP آدرس انجام می‌شود.

پورت‌های موجود در سوئیچ شبکه Fixed، می‌تواند فیبرنوری و یا RJ-45 باشد. اگر قصد اتصال دو سوئیچ شبکه را به هم در یک شبکه دارید، تا حد ممکن از فیبر نوری استفاده کنید یا از Up-link که سرعت بالاتری نسبت به همه‌ی پورت‌های دیگر داشته باشد. چون قرار است در نقش Trunk Port ظاهر شود و همه اطلاعات سوئیچ‌ها از این پورت یا شاهراه ردوبدل شود. در شبکه‌های امروزی معمولا از پورت‌های با سرعت یک گیگابیت بر ثانیه یا بالاتر استفاده می‌کنند.

سوئیچ‌ها علاوه بر پورت اترنت می‌توانند دارای پورت SFP نیز باشند. این پورت‌ها ماژولار هستند SFP (Small From-Factor Pluggable ) می‌گویند به این پورت‌ها می‌توان ماژول فیبرنوری و یا RJ-45 اضافه کرد. پورت SFP+ سرعت 10 گیگابیت برثانیه را ارائه می‌دهد که نسل جدید SFPها هستند. کابل‌های اترنت یا همان Twisted Pair برای فواصل بیشتر از 100 متر مناسب نیستند و همچنین اگر قرار است سوئیچ‌های بین طبقات را به هم متصل کنید بهتر است از پورت فیبرنوری استفاده کنید. فیبرنوری سرعت بیشتری دارد و همچنین نویزپذیری ندارد چون انتقال اطلاعات بر اساس پالس نوری است.

سوئیچ شبکه ماژولار

سوئیچ شبکه ماژولار بسیار قدرتمند‌تر از سوئیچ‌های Fixed هستند و برخلاف سوئیچ‌های Fixed می‌توان تعداد پورت‌های سوئیچ ماژولار را افزایش داد. یعنی بدنه یا کیس سوئیچ‌های ماژولار به صورتی طراحی شده‌اند که بتوان در صورت نیاز به آن ماژول پورت اضافه کرد و تعداد پورت‌های بیشتری بر اساس نیاز داشته باشیم. هر چقدر امکانات بیشتر، هزینه بیشر. این سوئیچ‌ها گران‌قیمت‌تر هستند و بیشتر در سطح سازمانی استفاده می‌شوند. فرض کنید 24 پورت دارید و نیازمند به 16 پورت دیگر هستید، در این صورت یک ماژول تهیه می‌کنید و به راحتی به سوئیچ اضافه می‌کنید و پورت‌های لازم را خواهید داشت.

سوئیچ‌ شبکه Stack-able

این نوع سوئیچ‌ها را می‌توان از طریق پورت‌های Stackای که پشت آن‌ها قرار دارد به هم متصل کرد و چند تا سوئیچ در قالب یک سوئیچ فعالیت کنند. این نوع سوئیچ‌ها با یک کابل مخصوص به نام کابل Stack به هم متصل می‌شوند و تعداد پورت‌های بیشتری را پوشش می‌دهد. در تصویر بالا چند سوئیچ با کابل Stack به هم متصل شدند.

سوئیچ شبکه شاسی

این نوع سوئیچ‌های همان‌طور که از نام آن‌ها پیداست دارای یک شاسی هستند که می‌تواند یونیت‌های متفاوتی داشته باشد و دارای فن و پاور و منبع تغذیه بسیار قدرتمندی است و بیشتر در دیتاسنترها مورد استفاده قرار می‌گیرد. پورت‌های این نوع سوئیچ‌ها فیبرنوری یا RJ-45 می‌تواند باشد. این سوئیچ‌ها ماژولار نیز هستند و می‌تواند انواع و اقسام ماژول را روی آن سوار کرد. قیمت این نوع سوئیچ‌ها بسیار زیاد است و در سطح کلان استفاده می‌شود به ندرت در سازمان‌ها یافت می‌شود.

سوئیچ‌های POE

POE مخف عبارت Power Over Ethernet است و در این نوع سوئیچ شبکه اطلاعات و برق در یک کابل اترنت ردوبدل می‌شوند. یعنی با اتصال یک کابل به یک دوربین یا دستگاه وایرلس یا اکسس پوینت می‌توان علاوه بر دریافت اطلاعات و ارتباط، برق را نیز به تجهیزات رساند. به دستگاه‌هایی که سوئیج برق آن‌ها را تامین می‌کند Powered Devices یا PD می‌گویند.

تکنولوژی POE برای زمان‌هایی مناسب است که دسترسی به برق ندارید. به طور مثال یک آنتن وایرلس روی پشت‌بام دارید و دسترسی به برق ندارید یک کابل RJ-45 از آنتن وایرلس به سوئیچ POE متصل می‌کنید و برق را دریافت می‌کنید. یا مثلا VOIP پیاده‌سازی کردید ولی تلفن‌های IP برق ندارند یا برای زیبایی بیشتر و جلوگیری از شلوغی قصد ندارید به آن‌ها آداپتور متصل کنید، در این مواقع تلفن‌های IP را مستقیم به سوئیچ متصل می‌کنید تا برق آن تامین شود.

تکنولوژی POE دارای یک نسخه جدید به نام POE+ است که قدرت انتقال برق بیشتری را فراهم می‌کند. تکنولوژی POE تا 15.4وات می‌تواند برق‌رسانی داشته باشد و با توجه به اتلاف برق در کابل تنها 12.95 وات را می‌تواند به دستگاه موردنظر برساند. در حالی که POE+ تا 30 وات برق‌رسانی دارد و اگر اتلاف برق را بخواهیم حساب کنیم در نهایت 25.5 وات برق DC به دستگاه موردنظر می‎‌رسد.

هر دوتا تکنولوژی برق‌رسانی یعنی POE و POE+ از دو جفت از چهار جفت سیم کابل شبکه برای برق‌رسانی استفاده می‌کند. یکی از نقاط ضعفی که برای سوئیچ‌های POE گفته می‌شود این است که عمر کمی دارند. پس اگر می‌توانید از برق مستقیم استفاده کنید، از سوئیچ‌های معمولی استفاده کنید. در ضمن این تکنولوژی برق‌رسانی روی رسانه‌های cate5e با بالاتر امکان عرضه دارد. منظور از تکنولوژی 802.3af همان POE و 802.3at همان +POE است.

امروزه دستگاه‌های بیشتری در شبکه به این تکنولوژی نیاز دارند و همچنین برق بیشتری را باید تامین کرد. سیسکو دو تکنولوژی به نام UPOE و UPOE+ را ارائه کرد و تکنولوژی POE را بهبود بخشیده است. Cisco Universal Power over Ethernet (UPOE) و Cisco Universal Power over Ethernet Plus (UPoE+) که توسط سیسکو ارائه شده است توان هر اینترفیس یا پورت سوئیچ را سه برابر کرده است. برخلاف POE که از دو جفت سیم برای برق‌رسانی استفاده می‌کند، تکنولوژی سیسکو از هر چهارجفت سیم برای برق‌رسانی استفاده می‌کند. در ضمن برای بهره‌وری از تکنولوژی UPOE+ باید از کابل‌های cat6a به بالا استفاده کنیم.

زمانی که یک دستگاه را به یک سوئیچ شبکه متصل می‌کنیم سوئیچ یک پالس برای دستگاه موردنظر ارسال می‌کند تا متوجه شود که در چه کلاسی باید برق‌رسانی انجام شود و در واقع مقدار برق مورد‌نیاز را تشخیص می‌دهد. وقتی کلاینت پاسخ می‌دهد سوئیچ کلاس موردنظر را انتخاب و برق‌رسانی شروع می‌شود. به این پروسه Hardware Handshake یا POE Handshake می‌گویند. البته روش دیگری هم برای تشخیص و ارائه قابلیت‌های سوئیچ وجود دارد که توسط پروتکل LLDP و CDP ارائه می‌شود.

از کجا تشخیص دهیم که کدام سوئیچ POE است؟

سوئیچ‌های سیسکو که POE را پشتیبانی می‌کنند با نگاه کردن به مدل آن‌ها قابل رویت است. اگر در شماره مدل آن حرف P نوشته شده بود به معنای پشتیبانی از تکنولوژی POE است. به عنوان مثال سوئیچ WS-C3850-24T-L تکنولوژی POE را پشتیبانی نمی‌کند اما WS-C3850-24P-L که حرف P در مدل آن مشخص است از تکنولوژی POE پشتیبانی می‌کند. در برندهای دیگر معمولا یک علامت صاعقه زردرنگ نماینگر POE بودن سوئیچ شبکه است و یا در مشخصات آن ذکر شده است. سوئیچ‌های سیسکو مدل‌های متفاوتی دارند و هر حرف در سوئیچ‌های سیسکو بیانگر یکسری قابلیت هستند که به طور مفصل در این لینک در مورد آن صحبت شده است.

تنظیمات POE سوئیچ سیسکو

تنظیمات دریافت برق در سوئیچ‌های سیسکو در حالت عادی روی Auto تنظیم شده است. یعنی به محض اینکه سوئیچ تشخیص دهد دستگاهی به برق نیاز دارد، با تشخیص کلاس آن برق موردنیاز را برای آن فراهم می‌کند. می‌توان پورت‌های سوئیچ سیسکو را به صورت دستی و از طریق دستور طوری تنظیم کرد که برق‌رسانی را انجام ندهد که باید بر روی حالت never قرار گیرد.

پورت‌هایی که حالت never روی آن فعال شده است در خروجی دستور show power inline نمایش داده نمی‌شود. در تصاویر زیر برق موردنیاز هر پورت سوئیچ سیسکو و تنظمیات مربوط به یک پورت را نمایش داده است.

نحوه غیرفعال کردن برق‌رسانی در یک پورت سوئیچ سیسکو مانند تصویر زیر است.

سوئیچ‌های مدیریتی و غیر مدیریتی؟ مسئله این است!

به سوئیچ‌های غیرمدیریتی Plug and Play هم می‌گویند یعنی به محض اتصال به شبکه شروع به فعالیت می‌کند و نیاز به کانفیگ و پیکریندی خاصی ندارند. در واقع با تنظیمات خاصی روانه بازار می‌شوند. سوئیچ‌های غیرمدیریتی برای منازل و شبکه‌هایی که نیاز به VLanبندی ندارند مناسب است. سوئیچ غیرمدیریتی فقط در لایه Datalink می‌تواند فعالیت کند و به محض اتصال دستگاه‌های اترنت مانند اکسس پوینت، کامپیوتر و پرینتر شروع به فعالیت می‌کند و هیچ تنظیمی توسط ما صورت نمی‌گیرد و ارتباط دوطرفه همزمان (Full-Duplex) یا دوطرفه غیرهمزمان (Half-Duplex) بر اساس مذاکره بین تجهیزات صورت می‌گیرد که به آن Auto-Negotiation می‌گویند.

اما اگر قرار است ترافیک شبکه را مدیریت کنید و الویت‌بندی ترافیک داشته باشیم و در واقع بتوانیم خودمان تنظیمات را انجام دهیم که سوئیچ به چه نحوی با هر فریم برخورد کند، نیازمند سوئیچ‌های مدیریتی یا Manageable هستیم که معروفترین آن‌ها سوئیچ‌های سیسکو است. این سوئیچ‌ها هم به محض اتصال به شبکه شروع به فعالیت می‌کنند اما می‌توان تقریبا تمامی پیش‌فرض‌های آن را تغییر داد و یک شبکه امن در لایه دوم ایجاد کرد. برای پیکربندی سوئیچ‌های مدیریتی برای بار اول باید از طریق کنسول به آن‌ها متصل شویم و یک ارتباط از راه دور مانند SSH ایجاد کنیم و سپس از طریق پروتکل SSH به آن متصل شویم و تنظیمات را انجام دهیم.

سوئیچ‌های مدیریتی سیستم‌عامل مخصوص به خود را دارند. به طور مثال سیستم‌عامل سوئیچ‌های سیسکو IOS است و از طریق Command Line می‌توانیم با آن ارتباط بگیریم. از مهمترین قابلیت‌های سوئیچ‌های مدیریتی می‌توان به الویت‌بندی ترافیک ، VLAN بندی یا گروه‌بندی پورت‌ها، افزونگی یا Redundancy که سیسکو به آن Ether-channel می‌گوید، مانیتورینگ پورت‌ها، اتصال از راه دور و … را نام برد.

اگر به هر کدام از قابلیت‌های بالا نیاز دارید راهی جز انتخاب سوئیچ مدیریتی ندارید. قبل از پیاده‌سازی شبکه هزینه و نیازمندی‌ها را ارزیابی کنید و سپس اقدام به خرید سوئیچ و نوع آن کنید و طبیعتا سوئیج‌های مدیریتی هزینه بیشتری دارند.

سوئیچ مدیریتی هوشمند

سوئیچ شبکه هوشمند چیزی مابین سوئیچ مدیریتی و غیرمدیریتی است. سوئیچ‌های مدیریتی برخی از قابلیت‌های مهم مانند VLanبندی را دارد و معمولا برای شبکه‌هایی که نیازمندی‌های کمتری دارند مناسب است.

سوئیچ شبکه لایه 3

سوئیچ‌های لایه سه علاوه بر سوئیچینگ عملیات روتینگ و مسیریابی را نیز انجام می‌دهند. یعنی با راه‌اندازی VLAN بین پورت‌های مختلف آن، می‌توان از طریق خود سوئیچ لایه سه ارتباط بین این پورت‌ها را هم برقرار کرد. فرض کنید یک روتر و یک سوئیچ در قالب یک کیس قرار دارند. هزینه این نوع سوئیچ‌ها بالاتر است و سیستم‌عامل پیشرفته‌تری نیز دارند. در واقع با خود سوئیچ می‌توان Inter-VLAN Routing راه‌اندازی کرد و همچنین پروتکل‌های مسیریابی مانند OSPF را هم تنظیم کرد. سوئیچ‌های لایه 3 سیسکو با عدد 3 شروع می‌شوند و سوئیچ‌های لایه2 با عدد 2 شروع می‌شوند.

به سوئیچ‌های لایه 3 MLS هم می‌گویند. ای نوع سوئیچ هم در لایه 2 کار می‌کند هم در لایه 3. یعنی هم جدول مک آدرس دارد و با مک آدرس کار می‌کند و هم جدول IP و Routing دارد. به زبان عامیانه یک دستگاه در قالب دو دستگاه کار می‌کند. در ایران به این نوع سوئیچ‌‌ها، سوئیج لایه دو و نیم (2.5) هم می‌گویند. 🙂

تفاوت سوییچ شبکه و روتر چیست؟

سوئیچ ارتباط داخلی شبکه LAN و ارتباط کامپیوترهای یک شبکه را با هم برقرار می‌کند اما روتر ارتباط یک شبکه با یک شبکه دیگر را برقرار می‌کند و همچنین ترافیک Broadcast اجازه عبور از روتر را ندارد. روتر در لایه سه از مدل OSI فعالیت می‌کند و با IP آدرس کار می‌کند در حالی که سوئیچ با مک آدرس کار می‌کند. اصلی‌ترین کار یک روتر روتینگ (Routing) یا مسیریابی و پیدا کردن بهترین مسیر با استفاده از الگوریتم‌های مسیریابی است.

ساده‌ترین نوع روتری که تقریبا در هر خانه‌ای وجود دارد مودم یا همان روتر ADSL است که کار مسیریابی به سمت اینترنت را برای هر ما انجام می‌دهد.

💡 بیشتر بخوانید: «چرا با ریستارت کردن مودم اینترنت متصل می‌شود؟»

طبقه‌بندی سوئیچ‌ شبکه بر اساس ارسال نوع فریم (Frame) در شبکه

سوئیچ‌ شبکه Store and Forward

این نوع سوئیچ‌ها تمامی فریم ارسالی را دریافت می‌کند و آن را بررسی می‌کند و اگر خطایی وجود داشته باشد آن را تصحیح می‌کند و سپس ارسال می‌کند. این نوع سوئیچ‌ها به دلیل نگهداری کوتاه مدت فریم برای بررسی آن، سرعت کمتری دارند و این اطلاعات را در بافر(Buffer) خود نگه می‌دارند. بافر یک مکان موقت برای نگهداری اطلاعات در حافظه RAM است. بافر سرعت مبدا و مقصد را متناسب می‌کند. زمانی که صحت و سلامت اطلاعات برای ما مهمتر از سرعت باشد از این روش استفاده می‌کنیم.

سوئیچ‌ شبکه Cut Through

بیشترین نوع استفاده سوئیج در دنیاست و به محض دریافت فریم، بلافاصله به سمت مک آدرس مقصد ارسال می‌شود. اگر پورت مقصد مشغول باشد فریم را در بافر خودش نگه‌ می‌دارد و درون صف بافر قرار می‌دهد. در سوئیچ‌های Cut through هیچ خطایابی روی فریم ارسالی انجام نمی‌شود. این سوئیچ‌ها بیشتر در بخش Core شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع سوئیچ‌ها تاخیر کم و قابلیت اطمینان پائینی دارند. تقریبا میشه گفت به محض دریافت اطلاعات آن را به سمت مقصد ارسال می‌کند. اگر فقط سرعت برای ما مهم باشد از این روش استفاده می‌کنیم.

سوئیچ‌ شبکه Fragment Free

ترکیبی از Store and forward و cut through است با این تفاوت که 64 بایت اول فریم را وارد بافر می‌‌کند تا بررسی کند که دچار Collision شده است یا خیر؟ اگر دچار Collision شده باشد فریم را دور می‌اندازد و اگر سالم باشد به سمت مقصد ارسال می‌شود. زمانی که صحت و سلامت اطلاعات و همچنین سرعت اطلاعات برای ما اهمیت داشته باشد از این روش استفاده می‌کنیم. در 64 بایت اول Collision مشخص می‌شود.

سوئیچ‌ شبکه Adaptive

این نوع سوئیچ‌ها در ابتدا فریم را از روش cut through شروع به ارسال به سمت مبدا می‌کند و اگر ارور دریافتی روی پورت مبدا زیاد باشد، تغییر روش می‌دهد و از مکانیزم Store and Forward استفاده می‌کند. مزیت‌های Cut through و store and forward در این نوع سوئیچ‌ها جمع شده است. در سوئیچ‌های سیسکو مانند تصویر زیر می‌توانیم نحوه برخورد با اطلاعات را با استفاده از Switching mode ببینیم و تعریف کنیم.

اگر قصد تغییر روش ارسال فریم را در سوئیچ‌های سیسکو دارید مانند تصویر زیر عمل کنید.

حرف آخر

در این مطلب به این سوال که سوئیچ شبکه چیست پاسخ دادیم و متوجه شدیم که اساس کار سوئیچ شبکه با مک آدرس است و در لایه دوم از مدل OSI فعالیت می‌کند. کار اصلی سوئیچ اتصال سیستم‌های که بر اساس استاندارد اترنت (مک آدرس یا لایه 2) کار می‌کنند به یکدیگر است. مکانیزم کاری سوئیچ از Bridge گرفته شده است و در واقع Multiport bridge است.

با انواع سوئیچ شبکه آشنا شدیم و متوجه شدیم که سوئیچ انواع متفاوتی دارد ولی در کل به دو دسته مدیریتی و غیر مدیریتی تقسیم می‌شود که البته می‌توان سوئیچ‌های هوشمند را دسته سوم در نظر گرفت. یکی از پرکاربردترین برندهای سوئیچ در دنیا که مدیریتی است و برای راه‌اندازی آن نیاز به یک متخصص دارید، سوئیچ‌های برند سیسکو است. اگر سوالی در مورد مطلب “سوئیچ چیست” داشتید حتما در بخش نظرات عنوان کنید.

منبع: بامادون | کپی و نشر مطلب با ذکر منبع و نام نویسنده بلامانع است.

به اندازه یک فنجان قهوه از ما را حمایت کنید و پشیبان ما شوید تا با انرژی بیشتر آموزش‌ها را تولید کنیم.

پرداخت ۲۰ هزار تومان