سوئیچ شبکه: پرسش و پاسخ

در این مقاله از مجله شبکه ارغوان سعی داریم به سوالات متداول در زمینه سوئیچ شبکه پاسخ بدهیم.

سوئیچ های شبکه چه کاربردهایی دارند؟

دستگاه سوئیچ در یک شبکه سخت افزاری است که به دو یا چند دستگاه فناوری اطلاعات در شبکه کمک می کند تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. سوئیچ شبکه علاوه بر اینکه به کامپیوترهای شخصی و چاپگرها متصل می گردد به سوئیچ‌ها، روترها و فایروال‌های دیگر هم متصل می شود. همچنین می‌توانند اتصال به دستگاه‌های اضافی را فراهم کنند. سوئیچ‌های شبکه قابلیت پشتیبانی از شبکه‌های مجازی را دارند. در برخی از موارد امنیتی بدون پرداخت هزینه و یا شبکه فیزیکی اضافی سوئیچ ها به دستگاه ها کمک می کنند تا تقسیم شوند.

تفاوت بین سوئیچ و روتر چیست؟

دستگاه شما به هردو این دستگاه ها متصل می گردد با این تفاوت که سوئیچ ها به منظور اتصال بسیاری از دستگاه ها مانند سرورها، رایانه های شخصی و چاپگرها فروخته می شوند. روترها برای اتصال به اینترنت و مسیر یابی بسته های داده بین سایت های فیزیکی مورد استفاده قرار می گیرند. روترها برای مقیاس های مختلف از شبکه های خانگی کوچک تا بزرگترین مراکز داده در جهان، تخصص یافته اند.

فرق عمده بین سوئیچ ها و روترها عبارتند از :

1. هنگام خرید سوئیچ، معمولاً به تعداد پورت‌هایی که سوئیچ پشتیبانی می‌کند، سرعت آن پورت‌ها و نوع شبکه‌های مجازی را که سوئیچ فعال می‌کند، توجه می گردد. بسیاری از سوئیچ ها دارای قابلیت های مسیریابی اولیه هستند. سوئیچ ها گران هستند.
2. روترها می توانند تعداد بسیار بیشتری از بسته ها را نسبت به سوئیچ ها مسیریابی کنند و به طور فزاینده ای از قابلیت های اضافی مانند امنیت داده ها پشتیبانی می کنند.
3. سوئیچ ها در گذشته فقط می توانستند بسته ها را بر اساس آدرس های MAC لایه 2 ارسال کنند، در حالی که یک روتر می توانست بسته ها را بر اساس آدرس های لایه 3 مانند IP هدایت کند. اما در شبکه های مدرن سوئیچ های امروزی می توانند مانند یک روتربسته ها را براساس لایه های 2 و 3 هدایت کنند. سوئیچ های پیشرفته کنونی از شبکه های مجازی پشتیبانی می کنند. می توانند بسته ها را بین شبکه های محلی مجازی و فیزیکی مختلف هدایت کنند.

مزایای بکارگیری و راه اندازی سوئیچ شبکه چیست؟

سوئیچ‌های شبکه با توجه به اندازه هر شبکه قابلیت مقیاس پذیری دارند. این مقیاس پذیری به صورت کامل ایمن اجرا می گردد.. سوئیچ های بزرگتر دارای اندازه، برنامه نویسی امنیتی، سرعت و مشخصات مسیریابی برای مدیریت حداکثر 1 میلیون آدرس MAC هستند. به عنوان مثال در یک دانشگاه وقتی یک سوئیچ به بافت شبکه ترکیب می شود کل دانشگاه ها را می توان به یک شبکه متصل کرد. یا در مراکز داده در مقیاس بزرگ می توانند ظرفیت محاسباتی خود را نه بر اساس تعداد سرورهای موجود، بلکه بر اساس تعداد هکتارهایی که اشغال می کنند، اندازه گیری کنند.

شبکه های بزرگ و سوئیچ ها

سوئیچ های پیشرفته امروزی از قابلیت هایی مانند EVPN-VXLAN پشتیبانی می کنند و شبکه های پردیس و مرکز داده در مقیاس بزرگ را قادر می سازند تا کار کنند. در ترکیب با روترها و فایروال‌ها، آنها می‌توانند هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و قابلیت‌های اتوماسیون را با مدیریت مبتنی بر ابر ادغام کنند. این کار عملکرد شبکه های بسیار بزرگ را آسان می کند

سوئیچ شبکه و پهنای باند چه ارتباطی به هم دارند؟

پهنای باند یک منبع بسیار مهم و پرهزینه است که برای استفاده درست و مؤثر از پهنای باند یک شبکه باید از سوئیچ شبکه استفاده کرد. سوئیچ های شبکه پهنای باند شبکه را افزایش می دهد. یک سوئیچ شبکه بار ترافیک را روی رایانه های شخصی کاهش می دهد زیرا اطلاعات را فقط به دستگاهی که آدرس داده شده ارسال می کند. همچنین با کاهش ترافیک در شبکه، عملکرد کلی شبکه را نیز افزایش می دهد.

وظایف اصلی سوئیچ شبکه چیست؟

سوئیچ ها سه عملکرد اصلی دارند:

1. سوئیچ آدرس های MAC را شناسایی می کنند: سوئیچ‌ها آدرس‌های MAC را در آنچه که جدول حافظه آدرس‌پذیر محتوا (CAM) نامیده می‌شود، که نوعی LUT است، یاد می‌گیرند و ذخیره می‌کنند.
2. بسته های داده را ارسال می کنند: برخی از سوئیچ ها می توانند داده ها را از طریق پوشش های شبکه لایه 3 با استفاده از پارامترهای آدرس IP ارسال کنند.
3. از بسته ها محافظت می کنند: بسته های داده را با ترکیب VPN ها، فایروال ها و رمزگذاری پیشرفته تعبیه شده در برنامه نویسی ایمن نگه می دارند.

سوئیچ شبکه چیست و چگونه کار می کند؟

سوئیچ یک سخت افزادر یک شبکه است که برای تقیسم بندی شبکه ها به زیر شبکه های مختلف یا بخش LAN استفاده می شود. سوئیچ ها بسته های داده بررسی، فیلتر و براساس آدرس MAC بین بخش های LAN ارسال می کند. وقتی داده ها به پورت های یک سوئیچ می رسند وظیفه سوئیچ بررسی آدرس مقصد و پس از بررسی انجام گرفته آنها را در دستگاه ها پردازش می کند. در این مرحله سوئیچ ارتباطات و انتقال هایی را پشتیبانی می کند. انتقال به صورت یک به یک ، یک به چند نفر و به صورت پخشی یک به همه صورت می گیرد.

همه سیستم های متصل به سوئیچ شبکه و از جمله خود سوئیچ از مجموعه ای از پروتکل های ارتباطی که استاندارد هستند پیروی می کنند. این استانداردها توسط سازمان های استاندارد بین المللی مانند موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) و گروه ویژه مهندسی اینترنت (IETF) تعریف و نگهداری می شوند. هنگامی که منبع می خواهد بسته داده را به مقصد ارسال کند، بسته ابتدا به سوئیچ می رسد. سپس سوئیچ هدر را می خواند و آدرس MAC مقصد را برای شناسایی دستگاه پیدا می کند. سپس سوئیچ بسته را از طریق پورت های مناسب به دستگاه های مقصد ارسال می کند.
سوئیچ یک اتصال موقت بین منبع و مقصد برای ارتباط ایجاد می کند و پس از پایان تماس، اتصال را پایان می دهد. همچنین پهنای باند کاملی را برای ترافیک شبکه که به یک دستگاه می رود و از آن به طور همزمان می رود برای کاهش برخورده ا فراهم می کند

سوئیچ شبکه چگونه به دستگاه ها متصل می گردد؟

سوئیچ ها از سه راه اصلی به دستگاه های شبکه متصل می گردند:

• از طریق رادیو، Wi-Fi
• RJ-45 Ethernet
• فیبر نوری

چه ابزارهایی برای اتصال فیزیکی سوئیچ ها به دستگاه های شبکه لازم داریم؟

برای اتصالات رادیویی طیف RF، برای اترنت به کابل‌کشی مسی و کابل‌کشی فیبر نوری برای اتصالات فیبر نیاز داریم. به عنوان مثال،  چگونه یک تلفن هوشمند از شبکه Wi-Fi خانگی برای دسترسی به یک صفحه وب استفاده می‌کند.؟ تلفن هوشمند از طریق Wi-Fi به یک  اکسس پوینت  متصل می شود. اکسس پوینت ها دارای یک سوئیچ داخلی RJ-45/Ethernet است که به یک روتر اینترنت متصل است.

عملکرد اصلی سوئیچ در شبکه چیست؟

سوئیچ شبکه در برنامه های شبکه وجود دارد. عملکرد اصلی سوئیچ در موارد زیر بررسی کنید!

• صرفه جویی در هزینه ها: اجرای کابل ها به تک تک گره های اترنت صنعتی هزینه زیادی دارد و حتی غیرقابل اعتماد است. بنابراین، سوئیچ می تواند یک انتخاب مقرون به صرفه در سیم کشی باشد.
• نصب آسان: بدون نیاز به محفظه کنترل آب و هوا، نصب سوئیچ آسان تر و راحت تر خواهد بود.
• تأخیر کم و صرفه جویی در زمان: سوئیچ مدت زمان انتقال بسته شبکه بین دستگاه مبدأ و دستگاه هدف را کاهش می دهد.
• برخورد کم: سوئیچ‌های شبکه پورت های مشخصی دارند که دسترسی به بسته داده ارسالی توسط دستگاه‌های مختلف را سرعت می دهند. همچنین برخورد غیرضروری را  به دستگاه‌های موازی خود را کم می کنند.

سوئیچ های شبکه چند دسته هستند؟

امروزه انواع مختلفی از سوئیچ ها موجود است، مانند:

• سوئیچ مسیریابی
• سوئیچ های مدیریت نشده
• سوئیچ  مدیریت شده
• LAN
• سوئیچ هوشمند
• سوئیچ PoE
• سوئیچ مدولار
• سوئیچ های قابل انباشته
• لایه 2
• لایه 3

سوئیچ های مسیریابی

سوئیچ هایی هستند که برای اتصال شبکه های محلی استفاده می شوند. آنها همچنین وظیفه دارند توابع را در لایه شبکه مدل OSI انجام دهند.

سوئیچ های مدیریت نشده

سوئیچ های مدیریت نشده دستگاه هایی هستند که برای فعال کردن دستگاه های اترنت استفاده می شوند که به انتقال خودکار داده ها کمک می کنند. اینها معمولاً برای شبکه های خانگی و مشاغل کوچک استفاده می شوند. در صورت نیاز به سوئیچ های بیشتری، ما به سادگی سوئیچ های بیشتری را از طریق روش plug and play اضافه می کنیم. یک دستگاه شبکه ساده و پلاگین به نام سوئیچ مدیریت نشده امکان ارتباط خودکار بین دستگاه های اترنت را فراهم می کند.

در جایی که طراحی شبکه ساده است و نیازی به راه اندازی پیچیده نیست، سوئیچ های مدیریت نشده اغلب در شبکه های خانگی یا مشاغل کوچک یافت می شوند. آنها حاوی هیچ گزینه پیکربندی یا ویژگی های پیشرفته نیستند، بنابراین نصب و استفاده از آنها آسان است

سوئیچ های مدیریت شده

سوئیچ های مدیریت شده سوئیچ هایی با شبکه های پیچیده تر هستند. پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP) می تواند برای پیکربندی سوئیچ های مدیریت شده استفاده شود. این نوع سوئیچ ها معمولا در شبکه های بزرگ با معماری پیچیده استفاده می شوند. آنها سطوح بهتری از امنیت و کنترل دقیق را ارائه می دهند، اما گران تر از سوئیچ های غیر مدیریتی هستند.

سوئیچ های مدیریت شده کنترل بیشتری بر ترافیک شبکه، امنیت بهبود یافته و ویژگی های پیشرفته ای مانند VLAN و QoS ارائه می دهند که آنها را برای شبکه های بزرگتر و پیچیده تر ایده آل می کند. دارای ویژگی های پیشرفته تر و قدرت بالاتری بر پیکربندی های شبکه است. آنها به مدیران شبکه اجازه می دهند تا شبکه خود را راه اندازی، مدیریت و مشاهده کنند تا کارایی آن را بهبود بخشند و از آن در برابر هک های احتمالی یا سایر اشکال تداخل محافظت کنند.

سوئیچ هایLAN

به سوئیچ های شبکه محلی یا LAN سوئیچ های اترنت یا سوئیچ های داده نیز گفته می شود. سوئیچ های LAN همیشه سعی می کنند از طریق تخصیص پهنای باند از همپوشانی بسته های داده در شبکه جلوگیری کنند.

سوئیچ‌های هوشمند

سوئیچ‌های هوشمند سوئیچ‌هایی هستند که کنترل بیشتری روی انتقال داده‌ها دارند، اما در مقایسه با سوئیچ‌های مدیریت‌شده، محدودیت‌های بیشتری نیز دارند. به آنها سوئیچ های مدیریت جزئی نیز می گویند. سوئیچ های هوشمند سوئیچ های مدیریت نشده و کاملاً مدیریت شده را متعادل می کند. اساساً با یک رابط وب که به ویژگی های مدیریتی دسترسی دارند.

سوئیچ های Power over Ethernet (PoE)

سوئیچ هایی PoE داده و برق را از طریق یک کابل اترنت به دستگاه های شبکه می رساند و نیاز به منابع تغذیه جداگانه را از بین می برد. از آنجایی که دستگاه‌های PoE متصل بدون سیم برق هستند، نصب را ساده می‌کند و کابل‌کشی را کاهش می‌دهد. نمونه هایی از دستگاه های PoE شامل دوربین ها، تلفن های VoIP و اکسس پوینت های بی سیم است

سوئیچ های قابل انباشته

سوئیچ هایی هستند که  روی هم قرار می گیرند. این سوئیچ ها  از طریق یک backplane متصل می شوند تا دو سوئیچ واقعی را در یک سوئیچ ترکیب کنند.

سوئیچ های مدولار Modular switches

سوئیچ های مدولار به شما امکان می دهند ماژول های مورد نیاز خود را  به شبکه اضافه کنید. ماژول های کاربردی که شامل مواردی برای فایروال، اتصال بی سیم یا تجزیه و تحلیل شبکه می شوند. همچنین ممکن است برای اضافه کردن رابط های مختلف منابع تغذیه یا فن های خنک کننده نیز از آن ها استفاده کرد.

سوئیچ لایه 2

سوئیچ لایه 2 در لایه پیوند داده مدل OSI (لایه 2) عمل می کند و از آدرس های MAC برای ارسال داده ها در یک LAN استفاده می کند. دستگاه های محلی را در همان بخش شبکه به هم متصل می کند و از آدرس های MAC برای مدیریت ترافیک آنها استفاده می کند. این سوئیچ ها با کاهش برخوردها و تقسیم ترافیک به حوزه های برخورد جداگانه، کارایی شبکه را بهبود می بخشند.

سوئیچ لایه 3 

این سخت افزار عملکرد سوئیچ لایه 2 و روتر را ترکیب می کند. آنها اغلب در چندین سایت LAN مجازی (VLAN) استفاده می شوند. این دستگاه همچنین قابلیت‌های مسیریابی با استفاده از آدرس‌های IP را دارد که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا ترافیک بین VLAN و زیرشبکه‌های مختلف را هدایت کنند.

آیا می توانم از یک سوئیچ مدیریت نشده در یک شبکه بزرگ استفاده کنم؟

خیر، اگر چه مدیریت این سوئیچ ها آسان است اما فاقد ویژگی های پیشرفته برای شبکه های بزرگ و پیچیده هستند.

https://www.geeksforgeeks.org/what-is-a-network-switch-and-how-does-it-work/