سوییچ شبکه چیست؟

سوییچ شبکه دستگاه های داخل یک شبکه را به هم متصل می کند (غالبا LAN) و پکت های داده را به این دستگاه ها ارسال نموده و از آن ها تحویل می گیرد.

سوییچ شبکه، برخلاف روتر، داده ها را می تواند تنها به یک دستگاه واحد که برای آن در نظر گرفته شده، ارسال کند (که ممکن است یک سوییچ دیگر باشد، یا یک روتر و یا یک کامپیوتر شخصی کاربر ) و قادر به به ارسال آن ها به شبکه ای چندین دستگاه نمی باشد.

تفاوت سوییچ و روتر

روترها مسیر پکت های داده را در شبکه انتخاب نموده تا آن ها به مقصد خود برسند. قابل ذکر است روترها این کار را با مرتبط ساختن چندین شبکه ی مختلف و انتقال اطلاعات از شبکه ای به شبکه ی دیگر انجام می دهند؛ مانند LAN، WAN و autonomous systems که شبکه های بزرگی هستند که اینترنت را تشکیل می دهند.

به عبارت دیگر می توان گفت روترها به منظور اتصالات اینترنت، یک آیتم ضروری محسوب می شوند؛ در حالی که سوییچ ها فقط برای مرتبط ساختن دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند.

دفاتر کوچک و منازل برای دسترسی به اینترنت، به روتر نیاز دارند، اما اکثر آن ها به سوییچ نیازی ندارند، مگر این که مقدار زیادی پورت اترنت، مورد نیاز باشد. با این حال وجود سوییچ برای دفاتر بزرگ، شبکه ها و دیتاسنترهایی که دارای ده ها یا صدها رایانه هستند، ضروری می باشد.

سوییچ لایه 2 چیست؟ سوییچ لایه 3 چیست؟

سوییچ های شبکه می توانند یا در لایه 2 OSI (لایه data link) کار کنند و یا در لایه 3 (لایه شبکه). سوییچ های لایه 2، انتقال داده ها را بر اساس MAC address مقصد انجام می دهند، در حالی که سوییچ های لایه ی سه بر اساس IP Address مقصد، داده ها را منتقل می کنند. در ضمن برخی از سوییچ ها هستند که هر دو کار را می توانند انجام دهند.

بیشتر سوییچ ها، سوییچ های لایه دو هستند. سوییچ های لایه دو غالبا با استفاده از کابل اترنت، به دستگاه های موجود در شبکه خود متصل می شوند. کابل های اترنت، کابل های فیزیکی هستند که از طریق پورت های اترنت به دستگاه ها متصل می شوند.

سوییچ مدیریت نشده چیست؟ سوییچ مدیریت شده چیست؟

سوییچ مدیریت نشده (unmanaged) به سادگی می تواند پورت های بیشتری بر روی LAN ایجاد نماید، به طوری که دستگاه های داخلی زیادی می توانند به اینترنت دسترسی پیدا کنند. سوییچ های مدیریت نشده، داده ها را بر اساس MAC Address دستگاه ها، منتقل می کنند.

سوییچ مدیریت شده، همان عملکرد را برای شبکه های بسیار بزرگ تر انجام می دهد و به مدیران شبکه امکان کنترل بیشتر بر نحوه اولویت بندی ترافیک می دهد. در ضمن مدیران شبکه را قادر به تنظیم LAN های مجازی (VLAN) نموده تا بتوانند شبکه های local را به بخش های کوچک تر تقسیم نمایند.

تفاوت MAC Address و IP address چیست؟

سوییچ های شبکه، به منظور هدایت ترافیک اینترنت به سمت دستگاه های مناسب و صحیح، از MAC Address استفاده می کنند نه IP Address.

هر دستگاهی که به اینترنت متصل می شود دارای یک آدرس آی پی می باشد و هر آدرس آی پی شامل چندین حرف و عدد می باشد مانند 192.2.255 یا 2001:0db8:85a:0000:0000:8a2e:0370:7337.

عملکرد آدرس آی پی دقیقا مانند آدرس پستی می باشد. به ارتباطات اینترنتی که به یک آدرس خاص هدایت می شوند، اجازه ی دسترسی به آن دستگاه داده می شود.

غالبا آدرس های آی پی در حال تغییر هستند، به این دلیل که تعداد آدرس های IPV4 محدود است. به طور معمول، زمانی که کاربران مجددا به شبکه متصل می شوند، آدرس های آی پی جدیدی به دستگاه های آن ها اختصاص می یابد.

آدرس های آی پی در لایه ی 3 مورد استفاده قرار می گیرند. به عبارت دیگر کامپیوترها و دستگاه های موجود در سراسر اینترنت، به منظور ارسال و دریافت داده ها، از آدرس های آی پی استفاده می کنند، بدون توجه به این که به کدام شبکه متصل شده اند. تمامی پکت های آی پی در بخش هدر (header) خود، شامل مبدا و مقصد آدرس آی پی می باشند.

در مقابل آدرس آی پی، MAC Address یک شناسه ی دائمی برای هر یک از سخت افزارها به شمار می رود، و تا حدودی مانند شماره سریال می باشد. برخلاف آدرس آی پی، MAC Address ها تغییر نمی کنند. از MAC Address در لایه ی 2 استفاده می شود نه لایه 3. به عبارت دیگر آن ها در هدر پکت آی پی موجود نیستند.

در ضمن می توان گفت MAC Address ها بخشی از ترافیک اینترنت محسوب نمی شوند، بلکه تنها در داخل یک شبکه مورد استفاده قرار می گیرند.

سوییچ های شبکه، چطور از MAC address دستگاه های شبکه ی خود خبر دارند؟

سوییچ های شبکه ی لایه 2، جدولی را در حافظه ی خود دارند که هر یک از MAC Address ها را به پورت های اترنت سوییچ خود مرتبط می سازد. این جدول، Content Addressable Memory یا به اختصار CAM نام دارد.

فرض کنید کامپیوتر A به کابل اترنتی متصل است که به پورت یک سوییچ وصل می شود و کامپیوتر B به پورت دو متصل است و همچنین کامپیوتر C به پورت 3. زمانی که داده ها به کامپیوتر A می رسند، سوییچ، جدول CAM خود را بررسی نموده و مشاهده می کند که کامپیوتر A به کجا متصل شده است، سپس ترافیک مربوط به کامپیوتر A را به پورت یک هدایت می کند، نه به پورت های 2 یا 3.

جدول CAM سوییچ شبیه جدول زیر می باشد:

جدول CAM سوییچ در حافظه نگهداری می شود. در صورتی که سوییچ خاموش شود، جدول نیز ناپدید می شود و هنگام راه اندازی مجدد، سوییچ می بایست جدول را دوباره learn کند.

حال تصور کنید سوییچ شبکه روشن شده ولی هنوز جدول CAM خود را ایجاد نکرده است. در این صورت نمی داند که کامپیوترهای A، B و C به کدام پورت ها مربوط می شوند. در ضمن از MAC Address آن ها نیز مطلع نمی باشد.

فرض کنید کامپیوتر A پیامی به کامپیوتر B ارسال می کند. در این صورت سوییچ شبکه مراحل زیر را جهت انتقال پیام به کامپیوتر B انجام داده و اطلاعات جدول CAM خود را کامل می کند.

• MAC Address مربوط به کامپیوتر A و همچنین پورتی که پیام از طریق آن وارد می شود را ذخیره می نماید.
• پیام کامپیوتر A را به کلیه ی کامپیوترهای موجود در شبکه (به جز کامپیوتر A) ارسال می نماید، که به این فرایند flooding گفته می شود.
• زمانی که کامپیوتر B پاسخ می دهد، MAC Address همچنین پورت کامپیوتر B را نیز ذخیره می کند.

حال که سوییچ CAM Table می داند کامپیوترهای A و B کجا هستند نسبت به MAC Address آن ها نیز مطلع می شود.