سوئیچ در شبکه

سوئیچ یکی از مهم‌ترین ابزار در تجهیزات اکتیو شبکه است که وظیفه انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های مختلف در یک شبکه محلی (LAN) را بر عهده دارد. سوئیچ‌ها به صورت هوشمند بسته‌های داده را بر اساس آدرس‌های MAC (Media Access Control) شناسایی و مدیریت می‌کنند و به این ترتیب ارتباطات بین دستگاه‌ها را بهینه می‌سازند. در این مقاله سعی داریم به سوالاتی از قبیل سوئیچ چیست و چه کاربردی دارد، جدول مک آدرس سوئیچ و انواع آن بپردازیم.

سوئیچ چیست؟

سوئیچ (Switch) به دستگاهی گفته می‌شود که در شبکه‌های کامپیوتری برای اتصال چندین دستگاه به یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها نقش مهمی در مدیریت و کنترل ترافیک داده‌ها در شبکه دارند. سوئیچ‌ها (Switch) بسته‌های داده را دریافت و به دستگاه‌های مناسب ارسال می‌کنند، به طوری که ترافیک شبکه بهینه شود و سرعت انتقال اطلاعات افزایش یابد. Switchها نسبت به Hub هوشمندانه عمل می‌کنند و براساس مدل OSI اغلب در لایه‌ی دوم Data link قرار دارند و اطلاعات را از طریق شبکه و طبق جدول Mac address انتقال می‌دهند؛ در این بین برخی سوئیچ‌ها مانند ماژول‌های نرم افزاری در فناوری مجازی سازی کاربرد دارند. ناگفته نماند که برخی سوئیچ‌های شبکه مسیریابی و وظایف لایه سوم را هم انجام می‌دهند.

عملکرد سوئیچ

داده و اطلاعات در شبکه به شکل بسته و Frame منتقل می‌شود؛ هر کدام از این بسته‌ها و یا فریم‌ها شامل اطلاعات آدرس مبدا و مقصد هستند که سوئیچ‌ها باتوجه به جدول Mac address اطلاعات و داده‌ها را به همان مقصد ارسال می‌کنند. مک آدرس هر دستگاه منحصر به فرد است، در نتیجه سوئیچ‌ها با در اختیار داشتن آدرس، داده‌ها را منتقل می‌کنند وآدرس‌ها را در جدولی به نام جدول مک آدرس ذخیره می‌کنند.

جدول مک آدرس (Mac address)

هنگامی که دستگاه ارسال کننده داده‌ها و اطلاعات Frame به سمت سوئیچ ارسال می‌کند؛ مک آدرس مبدا از آن خوانده می‌شود، در غیر این صورت در جدول mac address اضافه می شود به همین صورت مک آدرس مقصد هم در این frame موجود است.

سوییچ آدرس را در جدول mac address جستجو می کند و در صورت موجود داده و اطلاعات را به پورت مورد نظر ارسال می کند؛ در غیر این صورت بسته را به تمامی پورت ها به جز پورت فرستنده ارسال می کند اما نکته مهم در این است که فقط گیرنده آن را دریافت کرده و باقی آن را fail می کنند. جدول مک آدرس به مرور زمان update شده و هر زمانی که دستگاه جدیدی به switch متصل شود mac address آن هم به جدول اضافه خواهد شد.

تفاوت سوئیچ و روتر

Switchها نقطه اشتراک تمامی دستگاه‌ها و تجهیزات متصل به یک شبکه هستند اما برای برقراری ارتباط در بین شبکه‌ها می‌بایست از router استفاده شود. به همین علت، روترها به عنوان دستگاه‌هایی عمل می‌کنند که داده‌ها را بین شبکه‌های مختلف منتقل می‌کنند. این دستگاه‌ها قادر به مدیریت و هدایت ترافیک داده‌ها از یک شبکه به شبکه دیگر هستند و از پروتکل‌های مختلفی برای این کار استفاده می‌کنند. همچنین می‌توانند با استفاده از آدرس‌های IP، بسته‌های داده را به مقصد صحیح هدایت کنند. علاوه بر این، آن‌ها می‌توانند امنیت شبکه را نیز با استفاده از فایروال‌ها و ویژگی‌های امنیتی دیگر افزایش دهند. به عنوان مثال، روترها می‌توانند ترافیک غیرمجاز را مسدود کرده و دسترسی به شبکه را کنترل کنند. اما سوئیچ‌ها به‌صورت محلی در یک شبکه عمل می‌کنند و به دستگاه‌ها اجازه می‌دهند که با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. به‌عبارت دیگر، سوئیچ‌ها وظیفه‌ی هدایت بسته‌های داده را در یک شبکه محلی (LAN) بر عهده دارند، در حالی که روترها ترافیک را بین شبکه‌های مختلف (WAN) مدیریت می‌کنند. این ساختار شبکه به افزایش کارایی، مقیاس‌پذیری و امنیت کمک می‌کند و به کاربران اجازه می‌دهد تا به‌راحتی به منابع و خدمات مورد نیاز خود دسترسی پیدا کنند.

انواع سوئیچ‌های شبکه

1. Fixed switch

سوئیچ‌های fixed رایج ترین سوئیچ‌ها در بازار هستند؛ این سوئیچ‌‌ها از نظر سرعت و اتصال متفاوت هستند چرا که حداقل سرعت آن‌ها 1Gbps است و انواع اتصالات از جمله فیبرنوری و RJ45 را هم پشتیبانی می‌کنند. پورت‌های این Switch بسته به نیاز 8، 16، 24، و ... می‌باشد و برای اتصال چندین سوئیچ‌ fixed به یک دیگر می‌توان از کابل‌های فیبرنوری یا کابل شبکه cat6 استفاده نمود.

2. Modular switch

Modular switch همانطور که از نامش پیداست با افزودن یک ماژول به این سوئیچ‌ می‌توان پورت‌های بیشتری را برای کاربران فراهم آورد. سوئیچ‌‌های ماژولار در لایه سوم مدل OSI قرار دارند.

3. Stackble switch

Stackble switch متشکل از سوئیچ‌های fixed و ماژولار است؛ که سوئیچ‌های سری 350X سیسکو را می‌توان به صورت staked و هم به صورت مستقل استفاده نمود.

4. Poe switch

همانطور که در مقاله سوئیچ شبکه poe اشاره کردیم، poe مخفف عبارت power over ethernet است یعنی با استفاده از این فناوری می‌توان برق را از طریق کابل اترنت به تجهیزات شبکه منتقل نمود.

5. Fiber optic switch

Fiber optic switch دارای پورت فیبر نوری هستند و می‌توان آن‌ها را در فواصل بلند مورد استفاده قرار داد. 

6. Unmanaged switch

Unmanaged switch یا سوئیچ غیر مدیریتی به طور معمول در شبکه‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد و بلافاصله پس از نصب می‌توان از آن استفاده نمود؛ این سوئیچ‌ها در لایه دوم OSI قرار دارند و فقط میتوان دستگاه‌های یک Vlan را به یکدیگر متصل نمود.

7. Managed switch

همانطور که در ابتدای مقاله به آن اشاره شد سوئیچ‌ها دارای mac address هستند برخی اوقات می‌خواهیم تعیین کنیم که سوئیچ‌ها به چه صورتی بر روی این جدول کار کنند به همین علت راهی باید موجود باشد تا بتوانیم جدول آدرس ها را مدیریت کنیم به این صورت که با یک خروجی بتوانیم به سیستم عاملی که داخل switch وجود دارد یک سری دستورات را برای انجام دادن و ندادن بدهیم.

8. سوئیچ‌ لایه 3

اغلب سوییچ ها در لایه دوم osi قرار دارند و سوییچ های پیشرفته تری هستند که بسته های ip را مسیریابی می کند که این سوییچ ها ، سوییچ لایه سوم می نامند.

9. Data Center Switch

Data center switch دارای امکانات و ویژگی های منحصر به فردی است تا بتواند کارایی، سرعت، ظرفیت بیشتر در پورت ها، امنیت و qos... را فراهم آورد. یکی از مهم ترین سوییچ های دیتا سنتر در این زمینه سوییچ سیسکو سری nexus می باشد که با استفاده از این سوییچ می توان به راحتی مفاهیم sdn-software defined network را پیاده سازی نمود.