سوئیچ شبکه چیست ؟

سوئیچ شبکه (Network Switch) وسیله ای سخت افزاری است که داده های ورودی را از پورت های ورودی متعدد به پورت خروجی خاصی متصل میکند که آن را به سمت مقصد مورد نظر خود سوق می دهد . به عبارت دیگر سوئیچ شبکه دیوایس کوچکی است که بسته های داده را بین چندین دستگاه شبکه مانند رایانه (Computer)، روتر(Router)، سرور(Server) و یا سوئیچ های دیگر منتقل می کند.
دریک شبکه محلی (LAN) اترنت ، سوئیچ شبکه مشخص می کند که هر فریم پیام دریافتی با استفاده از آدرس فیزیکی دستگاه مقصد - که به آن مک آدرس (MAC Adress) نیز گفته میشود - به کجا مراجعه کند. سوئیچ های شبکه جداول مربوط به مک آدرس هر پورت را حفظ می کند .

 

لایه های شبکه در مدل OSI (Open System Interconnection)

دستگاه های شبکه از جمله سوئیچ شبکه را با توجه به لایه عملیاتی آن که در مدل OSI تعریف شده است دسته بندی میکنند . مدل OSI پروتکل های طبقه بندی شبکه را در لایه های مختلف مشخص می کند. در این مدل کنترل سیستم بطور معمول از یک لایه به لایه دیگر منتقل میگردد. لایه های مدل OSI بطور خلاصه عبارتند از :

لایه ۱ (Physical Layer):که به عنوان لایه فیزیکی یا لایه پایینی شناخته میشود که می تواند داده را انتقال دهد و لی نمی تواند ترافیک ناشی از آن را کنترل کند. به عنوان مثال می توان به کابل های شبکه یا هاب های اترنت اشاره کرد.

لایه ۲ (Data Link Layer) : یا همان لایه پیوند داده از آدرس سخت افزاری جهت ارسال و دریافت داده استفاده میکند. از جمله مثال های این لایه سوئیچ شبکه لایه ۲ می باشد .

لایه ۳ (Network Layer) : لایه شبکه عملکردی همچون روتر دارد و همچنین از چندین نوع شبکه فیزیکی در درگاه های مختلف پشتیبانی می کند به عنوان مثال می توان از سوئیچ شبکه لایه ۳ در این بخش نام برد.

لایه ۴ (Transport Layer) : که به آن لایه انتقال گفته می شود انتقال شفاف داده ها بین کاربران نهایی و ارائه خدمات انتقال قابل اعتماد اطلاعات را برای لایه های بالاتر فراهم می کند. لایه انتقال قابلیت اطمینان یک لینک مشخص را از طریق کنترل جریان (Flow Control) ، تقسیم و تفکیک پذیری (Segmentation & Desegmentation) و کنترل خطا (Error Control) کنترل می کند.

لایه ۵ (session Layer): لایه جلسه همانطور که از نام آن پیداست به اتصالات فرآیندهای داخلی (Inter Process) اختصاص یافته است و اتصالات بین دو یا چند برنامه را کنترل و مدیریت می کند.

لایه ۶ (Presentation Layer) : به عنوان لایه ارائه شناخته می شود و حد فصل تفاوتهای نمایش داده همانند رمزگذاری در روند انتقال داده از قالب داده برنامه ای به قالب داده شبکه ای و برعکس را فراهم می کند . به عبارت دیگر داده به شکلی تبدیل می کند که برنامه ای خاصل بتواند آنرا بپذیرد و همچنین داده های برنامه را میگیرد و رمزگذاری می کند که از طریق شبکه ارسال میگردد.

لایه ۷ (Application Layer): این لایه برنامه ها (Application) و پروسس های کاربر نهایی را پشتیبانی می کند . در این لایه شرکای ارتباطی (Communication Partner) و کیفیت خدمات شناسایی میشود همچنین احراز هویت کاربر (User Authentication) و حفظ حریم خصوصی در نظر گرفته می شود و هرگونه محدودیت در نحوه داده مشخص می شود. بطور خلاصه همه چیز در این لایه مختص برنامه است.

 

سوئیچ شبکه چگونه کار می کند

سوئیچ های شبکه بصورت فیزیکی و مجازی اکثریت قریب به اتفاق دیوایسهای تحت شبکه را در شبکه های مدرن تشکیل می دهند . سوئیچ شبکه اتصالات سیمی به کامپیوترهای رومیزی، اکسس پوینت ها ، ماشین آلات صنعتی و کارت خوان ها را فراهم می کند. سوئیچ های شبکه ارتباطات داخلی کامپیوترهایی که میزبان ماشینهای مجازی در مراکز داده را که به عنوان سرورهای فیزیکی شناخته می شوند و بسیاری از زیرساختهای ذخیره سازی را به هم متصل می کنند. همچنین سوئیچ شبکه ترافیک گسترده ای از شبکه های ارتباطی راه دور را کنترل می کند.

 

سوئیچ های شبکه در شبکه های ارتباطی نقش های متفاوتی را ارئه می دهند که در ذیل به آنها اشاره می شود:

Edge Or Access Switches : سوئیچ های شبکه دسترسی یا سوئیچ های لبه که ترافیک ورود یا خروج از شبکه را مدیریت می کنند. دستگاه هایی همچون کامپیوترهای و اکسس پوینت ها به سوئیچ دسترسی متصل می شوند.

Aggregation Or Distribution Switches :سوئیچ های شبکه توزیع کننده یا سوئیچ های شبکه جمع کننده ، این نوع سوئیچ های شبکه در یک لایه میانی اختیاری قرار میگیرند . سوئیچ های دسترسی به آنها متصل میشوند و می توانند ترافیک خود را از یک سوئیچ شبکه به سوئیچ دیگر ویا سوئیچ هسته (Core Switch) ارسال کنند.

Core Switches‌ : سوئیچ هایی هستند که ستون فقرات (Backbone) شبکه را تشکیل می دهند . سوئیچ کُر هم به سوئیچ های دسترسی و هم به سوییچهای توزیع کننده متصل می شود و کاربران یا دیوایسهای مختلف را به شبکه های مرکزی داده (بطور معمول شبکه های محلی و از آن به اینترنت ) متصل می کنند.

اگر یک فریم داده به مَک آدرسی که برای زیرساخت سوئیچ شبکه ناشناخته است فرستاده شود . سوئیچ شبکه آن را به کلیه پورتهای خود در دامنه سوییچینگ گسیل می دارد. که به این ویژگی Unicast and Multicast Flooding گفته می شود . این خاصیت سوئیچ شبکه را به یک دستگاه لایه ۲ در مدل OSI تبدیل می کند .

بسیاری از مراکز داده از معماری Leaf/Spine یاهمان معماری لبه/ بَک بُن استفاده می کنند. در این طراحی سرورها و ذخیره سازها به سوییچهای لبه و هر سوئیچ لبه به یک یا تعدادی بیشتر سوئیچ کُر متصل می گردند. این طراحی در کنترل ترافیک داده از منبع به سمت مقصد بسیار مؤثر است و زمان تاخیر و ارسال را کاهش می دهد.
برخی از مراکز داده از معماری مش استفاده می کنند در این طراحی شبکه هر دستگاه خود به تنهایی یک سوئیچ شبکه در نظر گرفته میشود و به همین دلیل تاخیر در ارسال به حداقل مقدار خود کاهش می یابد از این روش بیشتر برای محاسبات با کارایی بالا (HPC) در خدمات مالی و مهندسی استفاده می شود.

 

انواع سوئیچ شبکه

سوئیچ شبکه مجازی : به سوئیچ های نرم افزاری گفته می شود که در محیط VM میزبان مستقر می شوند.

سوئیچ شبکه مسیر یابی (Routing Switch) : این نوع سوئیچ ها شبکه LAN ها را به یکدیگر ارتباط می دهند و علاوه بر سوییچینگ لایه ۲ مبتنی بر MAC می توانند توابع مسیریابی (Routing Function) را در لایه ۳ مدل OSI یعنی همان لایه شبکه مبتنی بر پروتکل اینترنت (Internet Protocol) انجام دهند.

سوئیچ شبکه مدیریتی (Managed Switch) : سوئیچ های شبکه که به کاربر اجازه تنظیم هر پورت و پیکره بندی و کنترل ترافیک در سوئیچ را می دهد.

سوئیچ شبکه هوشمند (Smart Switch): به سوئیچ هایی اطلاق میشود که نسبتا مدیریتی هستند و می توان آنها را جهت کنترل انتقال داده پیکره بندی کرد. اما در مقایسه با سوئیچ های مدیریتی از محدودیت های بیشتر دارند.

سوئیچ شبکه غیر مدیریتی (Unmanaged Switch) : این نوع سوئیچ شبکه به دستگاه های اترنت اجازه میدهد تا داده ها را از طریق Auto-negotiation عبور دهند و قابل پیکره بندی نیست به عبارت دیگر پیکره بندی آن ثابت است .

سوئیچ شبکه POE : کلمه POE مخفف عبارت Power Over Ethernet می باشد بدین معنا می باشد که سوییچهای دارای ویژگی POE قادرند از طریق پورتهای خود جریان الکتریسیته را جهت روشن کردن دیوایسهای مورد نظر عبور دهند. سوییچهای POE می توانند مدیریتی یا غیر مدیریتی باشند.

سوئیچ شبکه صنعتی (Industrial Switch): سوییچهایی که در شرایط دمایی و محیطی خاص و خارج از ساختمان قابلیت بکارگیری دارند . سوئیچ صنعتی می تواند POE، مدیریتی و یا غیر مدیریتی باشد .

سایر مطالب مرتبط در سایت وستا

کابل فیبر نوری

تجهیزات اکتیو شبکه

تجهیزات پسیو شبکه

کابل شبکه