سوئیچ شبکه چیست؟

سوئیچ شبکه دستگاه‌های داخل یک شبکه را به هم متصل می‌کند (غالبا LAN) و پکت‌های داده را به این دستگاه‌ها ارسال نموده و از آنها تحویل می‌گیرد.

سوئیچ شبکه برخلاف روتر، می‌تواند داده‌ها را تنها به یک دستگاه واحد که برای آن در نظر گرفته شده ارسال کند (که ممکن است یک سوئیچ دیگر باشد، یا یک روتر و یا یک کامپیوتر شخصی کاربر) و قادر به به ارسال آنها به شبکه‌ی چندین دستگاه نمی‌باشد.

تفاوت سوئیچ و روتر

روترها مسیر پکت‌های داده را در شبکه انتخاب نموده تا آنها به مقصد خود برسند. روترها این کار را با مرتبط ساختن چندین شبکه‌ی مختلف و انتقال اطلاعات از شبکه‌ای به شبکه‌ی دیگر انجام می‌دهند؛ مانند LAN , WAN و Autonomous Systems که شبکه‌های بزرگی هستند که اینترنت را تشکیل می‌دهند.

به عبارت دیگر می‌توان گفت روترها برای اتصالات اینترنت، یک آیتم ضروری محسوب می‌شوند؛ درحالی‌که سوئیچ‌ها فقط برای مرتبط ساختن دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دفاتر کوچک و منازل برای دسترسی به اینترنت به روتر نیاز دارند، اما اکثر آنها به سوئیچ نیازی ندارند مگر این که مقدار زیادی پورت اترنت مورد نیاز باشد. با این حال وجود سوئیچ برای دفاتر بزرگ، شبکه‌ها و دیتاسنترهایی که دارای ده‌ها یا صدها رایانه هستند، ضروری است.

سوئیچ لایه 2 چیست؟ سوئیچ لایه 3 چیست؟

سوئیچ‌های شبکه می‌توانند یا در لایه 2 مدل OSI (لایه data link) کار کنند و یا در لایه 3 (لایه شبکه). سوئیچ‌های لایه 2، انتقال داده‌ها را بر اساس MAC address مقصد انجام می‌دهند، در‌حالی‌که سوئیچ‌های لایه‌ی سه داده‌ها را بر اساس IP Address مقصد، منتقل می‌کنند. برخی از سوئیچ‌ها می‌توانند هر دو کار را انجام دهند.

بیشتر سوئیچ‌ها، سوئیچ‌های لایه دو هستند. سوئیچ‌های لایه دو غالبا با استفاده از کابل اترنت به دستگاه‌های موجود در شبکه خود متصل می‌شوند. کابل‌های اترنت، کابل‌های فیزیکی هستند که از طریق پورت‌های اترنت به دستگاه‌ها متصل می‌شوند.

سوئیچ مدیریت نشده چیست؟ سوئیچ مدیریت شده چیست؟

سوئیچ مدیریت نشده (unmanaged) می‌تواند پورت‌های بیشتری بر روی LAN ایجاد نماید، به طوری که دستگاه‌های داخلی زیادی می‌توانند به اینترنت دسترسی پیدا کنند. سوئیچ‌های مدیریت نشده داده‌ها را بر اساس MAC Address دستگاه‌ها، منتقل می‌کنند.

سوئیچ مدیریت شده، همان عملکرد را برای شبکه‌های بسیار بزرگ‌تر انجام می‌دهد و به مدیران شبکه امکان کنترل بیشتر بر نحوه اولویت‌بندی ترافیک را می‌دهد. در ضمن مدیران شبکه را قادر به تنظیم LANهای مجازی (VLAN) نموده تا بتوانند شبکه‌های local را به بخش‌های کوچکتر تقسیم نمایند.

تفاوت MAC Address و IP address چیست؟

سوئیچ‌های شبکه، به منظور هدایت ترافیک اینترنت به سمت دستگاه‌های مناسب و صحیح، از MAC Address استفاده می‌کنند نه IP Address.

هر دستگاهی که به اینترنت متصل می‌شود دارای یک آدرس IP است و هر آدرس شامل چندین حرف و عدد می‌باشد مانند 192.2.255 یا 2001:0db8:85a:0000:0000:8a2e:0370:7337.

عملکرد آدرس IP دقیقا مانند آدرس پستی است: به ارتباطات اینترنتی که به یک آدرس خاص هدایت می‌شوند، اجازه‌ی دسترسی به آن دستگاه داده می‌شود.

بخاطر محدودیت تعداد آدرس‌های IPV4، غالبا آدرس‌های آی پی در حال تغییر هستند. به طور معمول، زمانی که کاربران مجددا به شبکه متصل می‌شوند، آدرس‌های IP جدیدی به دستگاه‌های آنها اختصاص می‌یابد.

آدرس‌های آی پی در لایه‌ی 3 مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر کامپیوترها و دستگاه‌های موجود در سراسر اینترنت بدون توجه به اینکه به کدام شبکه متصل شده‌اند، به منظور ارسال و دریافت داده‌ها از آدرس‌های IP استفاده می‌کنند. تمامی پکت‌های آی پی در بخش هدر (header) خود، شامل مبدا و مقصد آدرس آی پی می‌باشند.

در مقابل آدرس آی پی، MAC Address یک شناسه‌ی دائمی برای هر یک از سخت افزارها به شمار می‌رود و تا حدودی مانند شماره سریال می‌باشد. برخلاف آدرس آی پی، MAC Address ها تغییر نمی‌کنند. از MAC Address در لایه‌ی 2 استفاده می‌شود نه لایه 3 و آنها در هدر پکت IP موجود نیستند.

می‌توان گفت MAC Address ها بخشی از ترافیک اینترنت محسوب نمی‌شوند، بلکه تنها در داخل یک شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سوئیچ‌ های شبکه، چطور از MAC address دستگاه‌های شبکه‌ی خود خبر دارند؟

سوئیچ‌های شبکه‌ی لایه 2، جدولی را در حافظه‌ی خود دارند که هر یک از MAC Address ها را به پورت‌های اترنت سوئیچ خود مرتبط می‌سازد. این جدول، Content Addressable Memory یا به اختصار CAM نام دارد.

فرض کنید کامپیوتر A به کابل اترنتی متصل است که به پورت 1 سوئیچ وصل می‌شود و کامپیوتر B به پورت 2 متصل است و همچنین کامپیوتر C به پورت 3. زمانی که داده‌ها به کامپیوتر A می‌رسند، سوئیچ جدول CAM خود را بررسی نموده و مشاهده می‌کند که کامپیوتر A به کجا متصل شده است. سپس ترافیک مربوط به کامپیوتر A را به پورت 1 هدایت می‌کند، نه به پورت‌های 2 یا 3.

جدول CAM سوئیچ شبیه جدول زیر می‌باشد:

جدول CAM سوئیچ در حافظه نگهداری می‌شود و در صورتی که سوئیچ خاموش شود، جدول نیز ناپدید می‌شود و هنگام راه‌اندازی مجدد، سوئیچ می‌بایست جدول را دوباره learn کند.

حال تصور کنید سوئیچ شبکه روشن شده ولی هنوز جدول CAM خود را ایجاد نکرده است. در این صورت نمی‌داند که کامپیوترهای A ، B و C به کدام پورت‌ها مربوط می‌شوند. در ضمن از MAC Address آنها نیز مطلع نمی‌باشد.

• MAC Address مربوط به کامپیوتر A و همچنین پورتی که پیام از طریق آن وارد می‌شود را ذخیره می‌نماید.
• پیام کامپیوتر A را به کلیه‌ی کامپیوترهای موجود در شبکه (به جز کامپیوتر A) ارسال می‌نماید، که به این فرایند flooding گفته می‌شود.
• زمانی که کامپیوتر B پاسخ می‌دهد، MAC Address همچنین پورت کامپیوتر B را نیز ذخیره می‌کند.

حال که سوئیچ CAM Table می‌داند کامپیوترهای A و B کجا هستند نسبت به MAC Address آنها نیز مطلع می‌شود.