سوئیچ شبکه وسیله ای سخت افزاری است که داده ها را از پورت های ورودی متعدد به پورت خروجی خاصی منتقل می کند و آن را به سمت مقصد مورد نظر خود سوق می دهد. این دستگاه کوچک، بسته های داده را بین چندین دستگاه شبکه مانند رایانه ، روتر ، سرور یا سوئیچ های دیگر منتقل می کند. به زبان ساده تر سوئیچ شبکه وسیله ای کوچک است که ارتباطات را بین چندین دستگاه متصل در یک شبکه محلی (LAN) متمرکز می کند. اولین سوئیچ اترنت، توسط کالپانا در سال ۱۹۹۰ معرفی شد.
دستگاه های سوئیچ اترنت سالها پیش از روترهای پهن باند خانگی ، در شبکه ها متداول بودند. روترهای خانگی مدرن سوئیچ‌های اترنت را به عنوان یکی از کارکردهای اصلی در دل خود گنجانده اند.
سوئیچ های شبکه با کارایی بالا هنوز هم به طور گسترده در شبکه های کسب و کارهای بزرگ و مراکز داده استفاده می شوند. سوئیچ های شبکه گاهی اوقات به عنوان سوئیچ هاب، سوئیچ پل(بریج) یا پل های MAC شناخته می شوند.
درباره سوئیچ شبکه
سوئیچ های اترنت رایج ترین نوع سوئیچ هستند، اگرچه سوئیچ های بهینه ای را برای معماری های شبکه ATM ، فیبر کانال وتوکن رینگ پیدا خواهید کرد.سوئیچ های جریان اصلی اترنت مانند روترهای پهنای باند ، از سرعت گیگابیت اترنت برای هر لینک جداگانه پشتیبانی می کنند، اما سوئیچ های با کارایی بالا مانند مراکز داده معمولاً تا 10 گیگابیت بر ثانیه در هر لینک نیز پشتیبانی می کنند.
مدلهای مختلف سوئیچ شبکه تعداد متفاوتی از دستگاههای متصل را پشتیبانی می کند. سوئیچ های شبکه با درجه مصرف کننده، چهار یا هشت اتصال را برای دستگاه های اترنت فراهم می کنند ، در حالی که سوئیچ های شرکتی به طور معمول از 32 تا 128اتصال پشتیبانی می کنند.
سوئیچ ها همچنین به یکدیگر نیز متصل می شوند که روشی برای اضافه کردن تعداد بیشتری دستگاه به شبکه LAN محسوب می شود. سوئیچ های شبکه اصلی مانند آنهایی که در روترهای مصرفی مورد استفاده قرار می گیرند ، نیازی به تنظیمات خاصی غیر از وصل کردن کابل ها و برق ندارند.
در مقایسه با این سوئیچ های بدون کنترل ، دستگاه های رده بالا که در شبکه های سازمانی مورد استفاده قرار می گیرند، طیف وسیعی از ویژگی های پیشرفته را پشتیبانی می کنند که توسط یک متخصص حرفه ای قابل کنترل است.از ویژگی های محبوب سوئیچ‌های مدیریت شده می توان به مانیتورینگ SNMP ، اجتماع لینک ها و پشتیبانیQoSاشاره کرد.
سوئیچ های سنتی ساخته شده اند تا از رابط های خط فرمان یونیکس کنترل شوند. دسته جدیدتر سوئیچ ها به نام سوئیچ های هوشمند ، که در شبکه های سازمانی پایه و سطح متوسط قرار دارند ، از رابط های مبتنی بر وب مشابه روتر خانگی پشتیبانی می کنند.
سوئیچ شبکه بر روی لایه ای از شبکه کار می کند که به نام لایه 2 مدل OSI معروف است.
لایه های دستگاه شبکه
دستگاه های شبکه را می توان بر اساس لایه ای که بر روی آن کار میکنند. مدل OSI شبکه هایی را که پروتکل ها را بر اساس لایه ها جدا می کنند مفهوم سازی می کند. کنترل معمولاً از یک لایه به لایه دیگر منتقل می شود. برخی از لایه ها عبارتند از:
لایه 1- یا لایه فیزیکی یا زیر آن ، که می تواند داده ها را انتقال دهد اما نمی تواند ترافیکی که از طریق آن وارد می شود را مدیریت کند. مثال آن می تواند هاب یا کابل اترنت باشد.
لایه 2- یا لایه پیوند داده ، که از آدرس های سخت افزاری برای دریافت و ارسال داده استفاده می کند. سوئیچ شبکه نمونه ای از نوع دستگاه در لایه 2 است.
لایه 3- یا لایه شبکه ، که عملکردهای مشابه روتر را انجام می دهد و همچنین از انواع مختلفی از شبکه های فیزیکی در پورت های مختلف پشتیبانی می کند. مثالها شامل روتر یا سوئیچ لایه 3 است.
لایه های دیگر شامل لایه 4 (لایه حمل و نقل) ، لایه 5 (لایه نشست) ، لایه 6 (لایه ارائه) و لایه 7 (لایه کاربرد) می باشد.
در سوئیچ‌های معمولی که به سوئیچ لایه دوم معروفند در نتیجه پردازش با خواندن آدرس سخت‌افزاری (MAC) فرستنده بسته و ثبت درگاه ورودی جدولی تشکیل می شود که در آینده یوئیچ به مراجعه به همان جدول عملیات آدرس دهی بسته‌های داده در لایه دوم را انجام می‌دهد. در شبکه‌های گسترده و وسیع امکان به اشتراک گذاری جدول ها فراهم است تا هر کدام بدانند چه دستگاهی به کدام سوئیچ متصل است و با این کار ترافیک کمتری در شبکه ایجاد کنند.
نحوه عملکرد سوئیچ شبکه
سوئیچ ها، ائم از فیزیکی و مجازی ، اکثریت قریب به اتفاق دستگاه های شبکه در شبکه های داده مدرن را تشکیل می دهند. آنها اتصالات سیمی را به رایانه های رومیزی ، نقاط دسترسی بی سیم ، ماشین آلات صنعتی و برخی از وسایل اینترنت اشیاء (IoT) مانند سیستم های ورود کارت ارائه می دهند. آنها همچنین رایانه هایی را که میزبان ماشین های مجازی (VMs) در مراکز داده و سرورهای فیزیکی اختصاصی و بسیاری از زیرساخت های ذخیره سازی هستند ، به هم متصل می کنند و ترافیک گسترده ای را در شبکه های ارائه دهنده ارتباط از راه دور فراهم می کنند.
سوئیچ شبکه می تواند به روش های زیر مستقر شود:
اج یا سوئیچ های دسترسی: این سوئیچ ها ترافیک را با ورود یا خروج از شبکه مدیریت می کنند. دستگاه هایی مانند رایانه ها و نقاط دسترسی به سوئیچ های دسترسی متصل می شوند.
اجماع و یا سوئیچ های توزیع: این سوئیچ ها در یک لایه میانی اختیاری قرار می گیرند. سوئیچ های دسترسی به اینها متصل می شوند و می توانند از طریق آن دیتا را به سوئیچی دیگر و یا به سوئیچ های اصلی ارسال کنند.
سوئیچ های اصلی: این سوئیچ های شبکه، ستون فقرات شبکه هستند و سوئیچ های توزیع و دسترسی را به هم متصل می کنند.
انواع سوئیچ های شبکه
علاوه بر دستگاه های فیزیکی ، سوئیچ های مختلفی در شبکه وجود دارد:
سوئیچ های مجازی تنها سوئیچ های نرم افزاری هستند که در محیط میزبان VM مستقر می شوند.
سوئیچ مسیریابی LAN ها را به هم متصل می کند. علاوه بر انجام سوئیچینگ Layer 2 مبتنی بر MAC ، می تواند توابع مسیریابی را نیز در OSI Layer 3 (لایه شبکه) هدایت ترافیک بر اساس آدرس پروتکل اینترنت (IP) در هر بسته انجام دهد.
سوئیچ مدیریت شده که به کاربر اجازه می دهد هر پورت را در سوئیچ تنظیم کند ، امکان نظارت و تنظیمات را تغییر می دهد.
سوئیچ کنترل نشده ای که به دستگاه های اترنت اجازه می دهد داده ها را به طور خودکار عبور دهند (که پارامترهایی مانند نرخ داده را تعیین می کند) در این نوع سوئیچپیکربندی ثابت است و قابل ویرایش نیست.
سوئیچ های هوشمند که می توانند پیکربندی شوند تا کنترل بیشتری بر انتقال داده ها داشته باشند اما در مقایسه با سوئیچ های مدیریت شده دارای محدودیت های بیشتری هستند.
همه شبکه ها از سوییچ استفاده نمی کنند. به عنوان مثال ، ممکن است یک شبکه در یک توکن رینگ سازمان یافته یا از طریق باس یا هاب یا ریپیتر متصل شود. در این شبکه ها، هر دستگاه متصل همه ترافیک را مشاهده می کند. یک شبکه همچنین می تواند با اتصال مستقیم کامپیوترها به یکدیگر و بدون داشتن یک لایه جداگانه از دستگاه های شبکه ایجاد شود. این رویکرد بیشتر در زمینهHPC مورد توجه است که در آن زمان تأخیرهای زیر 5 میکرو ثانیه ای مورد نظر است و می تواند برای طراحی و مدیریت پیچیده باشد.
