معرفی:

 

سوئیچ یک دستگاه بسیار کاربردی است که جهت ارتباط در شبکه و سیستم های کامپیوتری مورد استفاده قرار می گیرد.

به طور کلی نقاطی در شبکه هستند که می تواند هر گونه تجهیزاتی اعم از کامپیوتر ، دوربین ، سرور و …. باشند که به وسیله سوئیچ های شبکه ارتباط آنها را با همدیگر برقرار نمود.

سوئیچ از لحاظ ظاهری :

سوئیچ ها از لحاظ ظاهری یک جعبه فلزی یا پلاستیکی می باشند که از قطعاتی مانند مادربرد جهت پردازش و همچنین تعداد پورت هایی بنا به نوع سوئیچ که می تواند از تعداد متفاوتی تشکیل شده باشد ، ساخته شده است.

سوئیچ ها از لحاظ منطقی :

سوئیچ ها از زمان پیدایش بر اساس لایه دوم  در مدل مرجع OSI شروع به کار کردند که می توانند پردازش اطلاعات دریافتی را بر اساس MAC انجام داده و به پورت های دیگر خود انتقال دهد.

به مرور زمان و پیشرفت های ایجاد شده ، سوئیچ ها با قابلیت پردازش در لایه های بالاتر یعنی لایه سوم و چهارم به وجود آمدند.

تصویر زیر به طور کلی فرایند کاری یک سوئیچ در شبکه را نشان می دهد :

کاربرد سوئیچ در شبکه های کامپیوتری :

می توان گفت سوئیچ ، یکی از کاربردی ترین دستگاه های شبکه است که در قیمت های متفاوتی نسبت به تعداد پورت و قابلیت تولید می گردد.

تصویر زیر یک سوئیچ ارزان قیمت با یک برند معروف را نشان می دهد که نسبت به تعداد پورت قیمت متفاوتی دارد و بر اساس تعداد پورت ها می تواند از تجهیزات مختلف در شبکه پشتیبانی کند.

pdait-switch3

در مقابل تصویر بالا که یک سوئیچ ساده معرفی گردید تصویر زیر یک برند بسیار معروف و قدرتمند از سوئیچ یعنی Cisco می باشد که علاوه بر داشتن تعداد پورت های متنوع از قدرت و قابلیت بسیار بالایی نیز برخوردار است.

pdait-switch4

هر سوئیچ می تواند از یک برنامه نرم افزاری استفاده کند که این برنامه ها در سوئیچ ها متفاوت می باشند.

در سوئیچ های ساده معمولا کاربر دخالتی در نرم افزار سوئیچ نداشته و عملا غیر قابل تغییر و پیکربندی می باشد ولی در سوئیچ هایی مثل سیسکو یا میکروتیک ، به دلیل وجود سیستم عامل یا OS داخلی ، نیازمند پیکربندی می باشند.

روش کار سوئیچ :

سوئیچ یک دستگاهی است که اطلاعات یا همان پیام را دریافت می کند و بر حسب آدرس دستگاه گیرنده اطلاعات دریافتی را ارسال می کند.

قبل از پیدایش سوئیچ ها ، هاب ها وجود داشتند که همانند سوئیچ بودند با این تفاوت که هاب ها هوشمند نبوده و تمامی اطلاعات دریافتی از پورت خود را به تمامی پورت های دیگر ارسال می کنند ولی در سوئیچ ها این عمل هوشمندانه شد و بر اساس آدرس گیرنده فقط اطلاعات بر روی همان پورت ارسال می گردد.

معمولا بیشترین کاربرد سوئیچ ها در شبکه های محلی می باشد.

سوئیچ های هوشمند بر اساس MAC آدرس مشکل هاب ها را حل کردند. روش کار به این گونه است که هر سوئیچ در داخل خود یک جدول دارد که MAC آدرس تجهیزاتی که از طریق پورت به سوئیچ با آن در ارتباط هستند را در خود ذخیره می کند و می فهمد که چه پیغامی از چه سیستمی ارسال و قرار است به چه سیستمی ارسال گردد.

تصویر زیر این قضیه را به صورت آسان نشان می دهد.

pdait-switch5

سوئیچ ها MAC آدرس های خود را می توانند به اشتراک بگذارند که در این حالت تمامی سوئیچ ها از آدرس های شبکه اطلاع دارند که باعث می شود ترافیک در شبکه کاهش پیدا کند.

معرفی انواع سوئیچ از لحاظ قابلیت :

طبق توضیحاتی که داده شد ، سوئیچ ها قابلیت های فراوانی در کارایی دارند.

سوئیچ ها امروزه آنقدر پیشرفت کرده اند که در محیط های مختلف با رسانه های مختلف می توانند کار کنند.

ممکن است ارتباطات شما از از طریق کابل کواکسیال باشد یا کابل شبکه و در بعضی مواقع ممکن است از فیبر نوری استفاده کنید و گاهی وقت ها امواج رادیویی یا بی سیم ! بنابراین در سوئچ های جدید قابلیتی بنام ماژولار تعبیه شده است که به وسیله آن می توان هر گونه رسانه ای را به سوئیچ متصل نمود.

همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید ، در سوئیچ های پیشرفته می توانید بر اساس نیاز پورت های سوئیچ را افزایش دهید یا سوئیچ را به وسیله ماژول فیبر به قابلیتی تجهیز کنید که از فیبر نوری استفاده کند.

pdait-switch7

سوئیچ هایی که ماژولار هستند از قیمت بالایی برخوردار هستند و بایستی بر اساس نیاز برای هر ماژول که نیاز دارید هزینه ای جدا گانه در نظر بگیرید.

سوئیچ ها از لحاظ لایه کارکرد :

اگر بخواهیم از لحاظ مدل مرجع OSI این موارد را بحث کنیم باید گفت که در لایه اول که فیزیکی می باشد هاب ها فعالیت می کردند.

هاب ها هیچ درکی در مورد بسته ارسالی نداشته و تمامی آنها را در پورتهای خود پخش می کردند و مدتها شبکه هایی به وسیله هاب با تمام مشکلات ایجاد شده آن به سختی به فعالیت خودشان ادامه می دادند.

سوئیچ لایه 2 :

بعد از هاب ها ، سوئیچ ها پدید آمدند که در اوایل به آنها هاب سوئیچ می گفتند که هوشمند بوده و می توانستند در لایه دوم یعنی پیوند داده فعالیت کنند. اصل کارکرد سوئیچ ها در لایه دوم می باشد که همانطور که به آن اشاره کردیم بر اساس MAC آدرس می توانند آدرس تجهیزات متصل به خود را در جداول خود ذخیره کنند.

سوئیچ لایه 3 :

سوئیچ ها تا حدی پیشرفت کردند که فعالیت آنها از لایه دوم به لایه سوم یعنی شبکه ارتقا پیدا کرد. تصویر زیر مقایسه دو سوئیچ لایه 2 با 3 را نشان می دهد.

pdait-switch9

این گونه از سوئیچ ها علاوه بر آدرس های سخت افزاری یا همان MAC می توانند مسیریابی را هم انجام دهند که بر اساس آدرس IP نیز می توانند فعالیت کنند. معمولا این نوع از سوئیچ که به بنام سوئیچ لایه 3 معروف است از قیمت بالایی برخوردار است که اینگونه سوئچ بیشتر از محصولات سیسکو می باشد که بایستی LAN ها و پورت های آن هر کدام پیکربندی شوند. نوع کارکرد سوئیچ های لایه 3 در تصویر زیر قابل مشاهد است که می توانید ببینید به چه نحو ، قابلیت مسیریابی می تواند در بهبود کارایی شبکه تاثیر گذار باشد.

pdait-switch10

سوئیچ لایه 4 :

سوئیچ ها باز هم بر اساس نیازهای شبکه پیشرفت کردند که امروزه شاهد سوئیچ های لایه 4 نیز هستیم.

لایه 4 که لایه انتقال می باشد می تواند بر اساس پروتکل های FTP / SNTP / HTTP و… می توانند فعالیت کنند. البته گفته شده است که سوئیچ ها امروزه تا لایه 7 نیز می توانند تمامی فرایند های کاری در شبکه را تحت پوشش قرار دهند.

در سوئیچ های لایه 4 ، تصمیماتی بر اساس IP و MAC صورت می گیرد که چگونه و به چه نحوی و از چه مسیری انتقال یابند و به راحتی از طریق این نوع سوئیچ می توانید اولویت در اجرا و انتقال در شبکه تعیین کنید.

قابلیت های سوئیچ های لایه 4 فراوان است که در آینده در مقاله ای جداگانه در مورد آن بحث خواهیم کرد.

تصویر زیر سوئیچ های لایه 4 را نشان می دهد که چگونه می توانند کیفیت بالا و همچین سرعت خوبی را بین انتقال داده در بین سرور ها ایجاد کنند.

pdait-switch11

سوئیچ های POE :

در کنار تمامی قابلیت هایی که در مورد سوئیچ ها گفته شد ، قابلیتی بسیار مفید و کاربردی در برخی سوئیچ ها وجود دارد که کمک فراوانی در تغذیه کردن منابع شبکه می تواند انجام دهد.

این نوع سوئچ را POE یا Power Over Ethernet یا برق بر روی اترنت یا همان کابل شبکه می باشد. این سوئیچ ها به دلیل وجود تغذیه های پرقدرتی که در درون خود دارند می توانند از طریق کابل شبکه برق را برای روشن نمودن تجهیزات انتقال دهند.

بد نیست اشاره ای بکنیم که کابل شبکه دارای 8 سیم می باشد که فقط 4 سیم آن مورد استفاده می باشد که در حالت POE از  4 سیم باقی مانده استفاه می گردد.

تصویر زیر به طور کلی نشان می دهد که سوئیچ های POE به چه نحوی می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

pdait-switch12

همانطور که در تصویر بالا پیداست یک سوئیچ POE می تواند با توانی که دارد تجهیزاتی مانند تلفن VOIP و سنسور ها یا دوربین های مدار بسته و اکسس پوینت ها را از طریق کابل شبکه تغذیه کند.

امروزه بیشتر تجهیزات شبکه قابلیت POE بر روی آنها وجود دارد و این یک مزیت بسیار خوبی بوده که کابل اضافی به عنوان سیم برق یا آداپتور های اضافی از شبکه حذف گردند.

در برخی مواقع ممکن است دستگاهی در شبکه از POE پشتیبانی کند ولی شما دسترسی به سوئیچ مربوطه را نداشته باشید ! اینجاست که دستگاه هایی که به آداپتور های POE معروف هستند مورد استفاده قرار می گیرند.

تصویر زیر یک نمونه از این آداپتور را نشان می دهد.

pdait-switch13

همانطور که می بینید ، آداپتور POE مستقل به برق متصل شده و از طرف دیگر اترنت یا دیتا را دریافت می کند و از خروجی مربوط به POE می تواند دستگاهی که با تکنولوژی POE کار می کند را راه اندازی کند.

امروزه بیشترین استفاده از سوئیچ های POE در دوربین های مداربسته می باشد. تعدد و فراوانی دوربین های تحت شبکه یا همان دوربین های IP ، باعث شده که تقریبا 99 درصد دوربین ها و تجهیزات وابسته به آن از POE پشتیبانی کنند و این باعث می شود که بتوان به کمک یک سوئیچ POE تمامی این تجهیزات را فقط با کابل شبکه راه اندازی نمود.

تصویر زیر نشان می دهد که یک سوئیچ POE چگونه می تواند در یک نقشه شبکه در دوربین های مداربسته مفید باشد.

pdait-switch14

نکته : 

جهت راه اندازی تجهیزات شبکه با قابلیت POE ، بایستی نوع سوکت کابل شبکه به روش Straight باشد و هر گونه اشتباه در جابجایی پایه ها در سوکت باعث آسیب شدید و حتی سوختن دستگاه خواهد شد.

در پایان به مزایای استفاده از سوئیچ ها اشاره می کنیم :

  • سوئیچ ها می توانند بر شبکه نظارت داشته باشند و به مدیران شبکه جهت بهبود و کیفیت سرویس در شبکه کمک فراوانی بکنند.
  • امکان برقراری ارتباط با سرعت بالا در سوئیچ ها فراهم شده است.
  • کنترل پهنای باند در سوئیچ های لایه بالا به راحتی بر مصرف کاربران تاثیر گذار خواهد بود.
  • از طریق سوئیچ می توان 10 یا 100 دستگاه را به هم متصل نمود.
  • قابلیت مفید دیگر در سوئیچ ها تفکیک شبکه می باشد که به آن VLAN می گوییم که می توان هر شبکه ای را به صورت مجزا و به صورت مجازی برای هر قسمت تعیین نمود.

بسیار خب خسته نباشید. امیدوارم که این مقاله کاربردی مورد قبول واقع شده باشد.

موفق باشید.