دانلود تحقیق داخل سوئیچ شبکه چه خبر است؟

سوئیچ ها یکی از ابزار های ضروری در شبکه های کامپیوتری به شمار می آیند و پلی برای ارتباط کامپیوتر های مختلف به یکدیگر هستند.

سوئیچ Tenda TEG1224T یکی از آخرین محصولات شبکه بود که در مجموعه سخت افزار بررسی شد و برای آشنایی بیشتر با این محصولات شبکه تصمیم گرفتیم تا آن را باز کنیم و ببینیم درون آن چه خبر است.

ساختار سوئیچ ها به نحوی است که دسترسی به پورت های آن ساده و آسان باشد.

بدنه فلزی دستگاه علاوه بر آنکه دوام آن را افزایش میدهد، روشی برای دفع گرمای کاری آن نیز به شمار می آید.

باز کردن سویچ کار ساده ای است و با باز کردن چند پیچ، میتوان قاب روی سوئیچ را باز کرد.

همانطور که مشاهده میشود، اجزای داخل روتر آن طور که به نظر می آید پیچیده نیست و شامل منبع تغذیه، بورد اصلی، پورت ها و کابل های مورد نیاز برای انتقال اطلاعات و اجزای دیگر می شود.

بورد اصلی دستگاه دارای سه هیت سینک بزرگ است که در زیر آنها کنترلرهایی برای پورت ها قرار دارند.

هر کنترلر هشت پورت را کنترل می کند و یکی از کنترلر ها توانایی سوئیچ به دو پورت اپتیکال را نیز دارد.

کنترلر ها با یکدیگر در ارتباط هستند، اما متاسفانه امکان جدا کردن هیت سینک ها از روی بورد را نداشتیم.

در بالای بورد یک چیپ ست SST 39VF1681 قرار دارد که حافظه CMOS با ظرفیت 16 مگابیت برای ذخیره تنظیمات است.

در سمت راست این چیپ ست، ماژول حافظه مدل ISSI IS63LV1024L قرار گرفته است.

فن دستگاه از اتصالی دو پین بهره برده و سرعت ثابتی دارد و هوای داخل سویچ را به بیرون میدمد.

در زمان بررسی این سوئیچ، به این مسئله اشاره کردیم که میتوان یک فن دوم به این مجموعه اضافه کرد، اما با باز کردن سوئیچ می بینیم که روی بورد اتصالی برای فن دوم وجود ندارد.

منبع تغذیه دستگاه در سمت چپ آن قرار دارد و برق ورودی را از طریق اتصالی شش پین به بورد اصلی منتقل می کند.

سوئیچ نوع دیگری از ابزارهایی است که برای اتصال چند شبکه محلی به یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد که باعث افزایش توان عملیاتی شبکه می شود.

سوئیچ وسیله ای است که دارای درگاه های متعدد است که بسته ها را از یک درگاه می پذیرد، آدرس مقصد را بررسی می کند وسپس بسته ها را به درگاه مورد نظر " که متعلق به ایستگاه میزبان با همان آدرس مقصد می باشد" ارسال می کند.

اغلب سوئیچ های شبکه محلی در لایه پیوند داده های مدل ا اس آی عمل می کند.

سوئیچ ها بر اساس کاربردشان به متقارن "Symmetric" ونامتقارن " Asymmetric" تقسیم می شوند.

در نوع متقارن ، عمل سوئیچینگ بین سگمنت هایی که دارای پهنای باند یکسان هستند انجام می دهد یعنی 10mbps به 10mbps و....

سوئیچ خواهد شد.

اما در نوع نامتقارن این عملکرد بین سگمنت هایی با پهنای باند متفاوت انجام می شود.

3 نوع سوئیچ وجود دارد که عبارتند از : 1 - سوئیچ Cut - through : این نوع سه یا چهار بایت اول یک بسته را می خواند تا آدرس مقصد آنرا بدست آورد ، آنگاه آن بسته را به سگمنت دارای آدرس مقصد مذکور ارسال می کند این در حالی است که قسمت باقی مانده بسته را از نظر خطایابی مورد بررسی قرار نمی دهد.

2 - سوئیچ Store- and - forward : این نوع ابتدا کل بسته را ذخیره کرده سپس آن را خطایابی می کند ، اگر بسته ای دارای خطا بود آن بسته را حذف می کند ، در غیر اینصورت آن بسته را به مقصد مربوطه ارسال خواهد کرد.

این نوع برای شبکه محلی بسیار مناسبتر از نوع اول است زیرا بسته های اطلاعاتی خراب شده را پاکسازی می کند و بهمین دلیل این سوئیچ باعث کاهش بروز عمل تصادف خواهد شد 3 -سوئیچ: Fragment-free سوئیچ ها از این روش کمتر استفاده می کنند.

این روش مانند روش اول می باشد با این تفاوت که در این شیوه ، سوئیچ قبل از ارسال بسته ، 64 بایت اول آن را نگه می دارد این کار به خاطر آن است که بیشتر خطا و برخوردها در طول اولین 64 بایت بسته اطلاعاتی اتفاق می افتد مفاهیم مربوط به ارسال سیگنال و پهنای باند ◄ Switch Configurations سوئیچ های LAN از نظر شکل فیزیکی با هم متفاوتند ، در حال حاضر ، سوئیچ ها دارای سه شکل عمده می باشند: + Shared memory : این نوع از سوئیچ ها ، بسته رسیده را در یک حافظه مشترک یا بافر که این بافر در بین تمامی درگاه های سوئیچ تقسیم می شود نگهداری می کنند و سپس پکت را از طریق درگاه مناسب برای سمت نود مقصد ارسال می کنند.

+ Matrix : این نوع سوئیچ ها دارای یک شبکه خطوط داخلی ( ماتریکس ) با پورت های ورودی و خروجی می باشند.

زمانیکه وجود یک بسته اطلاعاتی در پورت ورودی تشخیص داده شود ، آدرس کارت شبکه ( MAC ) با جدول جستجوی موجود در سوئیچ (MAC Table) مقایسه می شود تا در نهایت بسته مذکور به پورت خروجی مورد نظر هدایت شود.

بنابراین سوئیچ در حد فاصل بین این دو پورت یک خط ارتباطی ایجاد کرده و آن دو پورت را به هم متصل می کند.

+ Bus architecture : در این دسته از سوئیچ ها یک بافر برای هر یک از درگاه ها در نظر گرفته شده است.

که گذرگاه اطلاعات را کنترل می کند.

◄ Transparent Bridging اکثر سوئیچ ها از سیستمی موسوم بهtransparent bridging استفاده می کنند تا جداولی جهت جستجوی آدرس بسازند.

سیستم مذکور یک تکنولوژی می باشد که امکان می دهد تا سوئیچ همه آنچه که در مورد موقعیت نودها در شبکه باید بداند را بدون دخالت مدیر شبکه ( network administrator ) می آموزند.

این سیستم دارای پنج قسمت زیر می باشد : ● Learning ● Flooding ● Filtering ● Forwarding ● Aging حال قدم به قدم با مراحل فوق آشنا می شویم: همانطور که در شکل 3 مشاهده می کنید سوئیچ به شبکه اضافه شده است و سگمنت های مختلف به آن متصلند.

+ Learning : کامپیوترA که در سگمنت A قرار دارد ، دیتایی برای کامپیوتر B واقع در سگمنت C ارسال می کند.

پس سوئیچ اولین بسته اطلاعاتی را از روی نود A دریافت می کند.

آدرس کارت شبکه یا MAC Address آن را می خواند و آن را در جدول مک خود به ثبت می رساند.

از این پس سوئیچ به محض دریافت یک بسته اطلاعاتی که آدرس مقصد دستگاه ، نود A آدرس دهی شده باشد می تواند نود A را با توجه به آدرس موجود بیاید.

به این عملیات Learning می گویند.

یعنی به محض دیدن یک MAC Address جدید سوئیچ آن را یادداشت می کند و آن را یاد می گیرد.

کامپیوترA که در سگمنت A قرار دارد ، دیتایی برای کامپیوتر B واقع در سگمنت C ارسال می کند.

+ Flooding : با توجه به اینکه سوئیچ ، مک آدرس نود B را نمی شناسد ، بسته را به تمامی سگمنت ها به استثنای سگمنت A می فرستد.

هرگاه سوئیچ برای یافتن یک نود مشخص بسته را به تمامی سگمنت ها بفرستد در اصطلاح به این عمل Flooding می گویند.

+ Forwarding : نود B بسته را دریافت کرده و بسته ای را برای شناسایی به سمت نود A می فرستد.

بسته ارسالی از سوی نود B به سوئیچ می رسد و سوئیچ نیز آدرس کارت شبکه نود B را به لیست MAC Table خود در سگمنت C اضافه می کند.

از آنجائیکه سوئیچ ، آدرس نود A را از قبل می داند در نتیجه بسته را مستقیماً به نود A می فرستد.

چون سگمنتی که نودA متعلق به آن است با سگمنتی که نود B به آن تعلق دارد با هم متفاوت می باشند.

در نتیجه سوئیچ می باید این دو سگمنت را به هم مربوط سازد و سپس اقدام به ارسال بسته نماید که به این عمل Forwarding می گویند.بسته دیگری از سوی نود A به سمت نود B ارسال می گردد، بسته ابتدا به سوئیچ می رسد، سوئیچ نیز آدرس نود B را می داند و بسته را مستقیماً به نود B می فرستد.

+ Filtering : نود C اطلاعاتی را برای نود A می فرستد.

آدرس نود C به سوئیچ نیز از طریق HUB ، ارسال می شود و سوئیچ آدرس نود C را نیز به لیست آدرس های خود در سگمنت A اضافه می کند.

پیش از این ، سوئیچ آدرس مربوط به نود A را می دانست و مشخص می سازد که این نودها ( A و C ) هر دو در یک سگمنت مشابه قرار دارند ، پس برای ارسال اطلاعات از نود C به نودA دیگر نیازی نیست تا سوئیچ سگمنت A را با سگمنت دیگری مرتبط سازد.

بنابراین سوئیچ در حین انتقال اطلاعات بین نودهای درون یک سگمنت عکس العملی از خود نشان نمی دهد که به این عمل Filtering می گویند.

مراحل Learning و Flooding ادامه می یابد تا اینکه سوئیچ مک آدرس تمامی نودها را به لیست خود اضافه کند.

بیشتر سوئیچ ها برای نگهداری لیست آدرس ها از حافظه زیادی برخورد دارند.

اما برای استفاده بهتر از این حافظه سوئیچ آدرس های قدیمی را از جدول پاک می کند و برای جلوگیری از اتلاف وقت در آدرس های قدیمی به دنبال آدرسی نمی گردد.

برای انجام این کار از تکنیکی موسوم به aging بهره می گیرد.

اساساً وقتی اطلاعات یک نود وارد جدول سوئیچ می شود یک Timestamp در مقابل آن اطلاعات نوشته می شود و با دریافت هر بسته اطلاعاتی دیگر ، آن بر چسب زمان (Timestamp) به روز می شود.

سوئیچ دارای قابلیتی است که پس از مدتی در صورت عدم فعالیت نود ، اطلاعات مربوط به آن را پاک می کند.

این قابلیت باعث میشود تا فضای قابل توجهی از حافظه برای اطلاعات و پکت های دیگر اختصاص داده شود.

در نمونه ای که ملاحظه کردید، دو نود ( A و C ) یک سگمنت را بین خود تقسیم می کنند حال آنکه سوئیچ برای هر یک از نودهای B و D یک سگمنت مستقل میسازد.

در یک شبکه ایده آل LAN-Switched هر یک از نودها دارای یک سگمنت جداگانه می باشد که خصیصه مذکور ، احتمال برخورد بین بسته های اطلاعاتی و همچنین نیاز به فیلترینگ را حذف می کند.

◄ Spanning Trees برای جلوگیری از وقوع طوفان هایی موسوم به Broadcast Storms و همچنین جوانب ناخواسته دیگری که در اثر اتصال حلقه ای سوئیچ ها بوجود می ایند، شرکت Digital Equipment Corporation پروتکلی با نام Spanning-tree Protocol یا STP ساخته است که موسسه IEEE نیز آن پروتکل را با استاندارد 802.id معرفی کرده است.

اساساً پروتکل مذکور از یک الگوریتم موسوم به (STA) Spanning- tree Algorithm استفاده می کند.

الگوریتم مذکور قادر است تا در بین چندین مسیر منتهی به نود مورد نظر ، بهترین راه را تشخیص داده و مسیر های دیگر که ایجاد حلقه می کند را مسدود می سازد.

◄ روتر و سوییچ های لایه 3 ( Router and Layer 3 Switching ) برخی از سوئیچ ها در لایه دوم شبکه یا Data Layer کار می کنند.

با افزون روترها به این مجموعه می توانند در لایه سوم شبکه یا Network layer نیز کار کنند.

در واقع سوییچ لایه سوم کاملا شبیه روتر است.

روتر به محض دریافت پکت اطلاعات به آدرس های مبدا و مقصد نگاهی می اندازد تا مسیری را که بسته می باید طی کند را بیاید.

یک سوئیچ استاندارد بر مبنای آدرس های MAC ، مبدا و مقصد بسته را شناسایی می کند.

تفاوت اساسی بین یک روتر و سوئیچ لایه 3 این است که سوئیچ لایه سوم با همان سرعت سوئیچ لایه دوم کار می کند و برای انتقال دیتا از یک قطعه سخت افزاری استفاده می کند همچنین آنها به مانند روترها در مورد نحوه هدایت ترافیک به لایه سوم تصمیم می گیرند.

در داخل یک شبکه LAN سوئیچ های لایه سوم معمولاً سریعتر از روترها کار می کنند زیرا بر مبنای سوئیچینگ سخت افزاری ساخته شده اند.

در واقع بیشتر سوئیچ های لایه سومCisco روترهایی می باشند که دارای سوئیچینگ سخت افزاری بوده و در داخل این قطعه سخت افزاری ، تعدادی تراشه وجود دارد که بر حسب نیاز انتخاب می شوند که در مجموع موجب افزایش سرعت این روترها می گردند.

نحوه ترکیب و مختص بودن سوئیچ های لایه سوم همانند الگویی است که در روترها دیده می شود.

هر دوی آنها از پروتکل ها و جداول مسیریابی (Routing Table) استفاده می کنند تا بهترین مسیر را بیابند.

هر چند سوئیچ های لایه سوم قادرند تا به صورت فعالی با استفاده از اطلاعات مسیریابی لایه سوم برای سخت افزار برنامه ریزی کنند که در نهایت منجر به هدایت سریع بسته های اطلاعاتی می گردد.

زمانیکه روتر یک بسته اطلاعاتی را دریافت می نماید ، در لایه سوم بدنبال آدرس های مبداء و مقصد گشته تا مسیر مربوط به بسته اطلاعاتی را مشخص نماید.

سوئیچ های استاندارد از آدرس های MAC بمنظور مشخص کردن آدرس مبداء و مقصد استفاده می نمایند.( از طریق لایه دوم) مهمترین تفاوت بین یک روتر و یک سوئیچ لایه سوم ، استفاده سوئیچ های لایه سوم از سخت افزارهای بهینه بمنظور ارسال داده با سرعت مطلوب نظیر سوئیچ های لایه دوم است.

نحوه تصمیم گیری آنها در رابطه با مسیریابی بسته های اطلاعاتی مشابه روتر است .

در یک محیط شبکه ای LAN ، سوئیچ های لایه سوم معمولا" دارای سرعتی بیشتر از روتر می باشند.

علت این امر استفاده از سخت افزارهای سوئیچینگ در این نوع سوئیچ ها است .

اغلب سوئیچ های لایه سوم شرکت سیسکو، بمنزله روترهائی می باشند که بمراتب از روتر ها سریعتر بوده ( با توجه به استفاده از سخت افزارهای اختصاصی سوئیچینگ ) و دارای قیمت ارزانتری نسبت به روتر می باشند.

نحوه Pattern matching و caching در سوئیچ های لایه سوم مشابه یک روتر است .

در هر دو دستگاه از یک پروتکل روتینگ و جدول روتینگ، بمنظور مشخص نمودن بهترین مسیر استفاده می گردد.

سوئیچ های لایه سوم قادر به برنامه ریزی مجدد سخت افزار بصورت پویا و با استفاده از اطلاعات روتینگ لایه سوم می باشند و همین امر باعث سرعت بالای پردازش بسته های اطلاعاتی می گردد.

سوئیچ های لایه سوم ، از اطلاعات دریافت شده توسط پروتکل روتینگ بمنظور بهنگام سازی جداول مربوط به Caching استفاده می نمایند.

در سوئیچ های لایه سوم کنونی ، اطلاعات بدست آمده از پروتکل های جهت یابی برای روز آمد کردن جداول سخت افزاری استفاده می شوند تکنولوژی سوئیچ ها سوئیچ ها دارای پتانسیل های لازم بمنظور تغییر روش ارتباط هر یک از گره ها با یکدیگر می باشند.

در لایه فوق از آدرس های IP ر IPX و یا Appeltalk استفاده می شود.

( آدرس ها ی منطقی ) .

الگوریتم استفاده شده توسط سوئیچ بمنظور اتخاذ تصمیم در رابطه با مقصد یک بسته اطلاعاتی با الگوریتم استفاده شده توسط روتر ، متفاوت است .

سوئیچ های LAN بر اساس تکنولوژی packet-switching فعالیت می نمایند.

سوئیچ یک ارتباط بین دو سگمنت ایجاد می نماید.

بسته های اطلاعاتی اولیه در یک محل موقت ( بافر) ذخیره می گردند ، آدرس فیزیکی (MAC) موجود در هدر خوانده شده و در ادامه با لیستی از آدرس های موجود در جدول Lookup ( جستجو) مقایسه می گردد.

در شبکه های LAN مبتنی بر اترنت ، هر فریم اترنت شامل یک بسته اطلاعاتی خاص است .

بسته اطلاعاتی فوق شامل یک عنوان (هدر) خاص و شامل اطلاعات مربوط به آدرس فرستنده و گیرنده بسته اطلاعاتی است یکی از موارد اختلاف الگوریتم های سوئیچ و هاب ، نحوه برخورد آنان با Broadcast است .

مفهوم بسته های اطلاعاتی از نوع Broadcast در تمام شبکه ها مشابه می باشد.

در چنین مواردی ، دستگاهی نیاز به ارسال اطلاعات داشته ولی نمی داند که اطلاعات را برای چه کسی می بایست ارسال نماید.

بدلیل عدم آگاهی و دانش نسبت به هویت دریافت کننده اطلاعات ، دستگاه مورد نظر اقدام به ارسال اطلاعات بصورت broadcast می نماید.

مثلا" هر زمان که کامپیوتر جدید ویا یکدستگاه به شبکه وارد می شود ، یک بسته اطلاعاتی از نوع Broadcast برای معرفی و حضور خود در شبکه ارسال می دارد.

سایر گره ها قادر به افزودن کامپیوتر مورد نظر در لیست خود و برقراری ارتباط با آن خواهند بود.

بنابراین بسته های اطلاعاتی از نوع Broadcast در مواردیکه یک دستگاه نیاز به معرفی خود به سایر بخش های شبکه را داشته و یا نسبت به هویت دریافت کننده اطلاعات شناخت لازم وجود نداشته باشند ، استفاده می گردند.

هاب و یا سوئیچ ها قادر به ارسال بسته ای اطلاعاتی از نوع Broadcast برای سایر سگمنت های موجود در حوزه Broadcast می باشند.

روتر عملیات فوق را انجام نمی دهد.

در صورتیکه آدرس یکدستگاه مشخص نگردد ، روتر قادر به مسیریابی بسته اطلاعاتی مورد نظر نخواهد بود.

ویژگی فوق در مواردیکه قصد جداسازی شبکه ها از یکدیگر مد نظر باشد ، بسیار ایده آل خواهد بود.

ولی زمانیکه هدف مبادله اطلاعاتی بین بخش های متفاوت یک شبکه باشد ، مطلوب بنظر نمی آید.

سوئیچ ها با هدف برخورد با مشکل فوق عرضه شده اند.

پهنای باند (Bandwidth) به تفاوت بین بالاترین و پایین‌ترین فرکانسهایی که یک سیستم ارتباطی می‌تواند ارسال کند گفته می‌شود.

به عبارت دیگر منظور از پهنای باند مقدار اطلاعاتی است که می‌تواند در یک مدت زمان معین ارسال شود.

برای وسایل دیجیتال، پهنای باند برحسب بیت در ثانیه و یا بایت در ثانیه بیان می‌شود.

برای وسایل آنالوگ، پهنای باند، برحسب سیکل در ثانیه بیان می‌شود.

دو روش برای ارسال اطلاعات از طریق رسانه‌های انتقالی وجود دارد که عبارتند از: روش ارسال باند پایه (Baseband) روش ارسال باند پهن Broadband) در یک شبکه LAN، کابلی که کامپیوترها را به هم وصل می‌کند، فقط می‌تواند در یک زمان یک سیگنال را از خود عبور دهد، به این شبکه یک شبکه Baseband می‌گوئیم.

به منظور عملی ساختن این روش و امکان استفاده از آن برای همه کامپیوترها، داده‌ای که توسط هر سیستم انتقال می‌یابد، به واحدهای جداگانه‌ای به نام Packet شکسته می‌شود.

در واقع در کابل یک شبکه LAN ، توالی Packetهای تولید شده توسط سیستم‌های مختلف را شاهد هستیم که به سوی مقاصد گوناگونی در حرکت‌اند.شکلی که در ادامه خواهد آمد، این مفهوم را بهتر نشان می‌دهد.

عملکرد یک شبکه packet-switching برای مثال وقتی کامپیوتر شما یک پیام پست الکترونیکی را انتقال می‌دهد، این پیام به Packetهای متعددی شکسته می‌شود و کامپیوتر هر Packet را جداگانه انتقال می‌دهد.

کامپیوتر دیگری در شبکه که بخواهد به انتقال داده بپردازد نیز در یک زمان یک Packet را ارسال می‌کند.

وقتی تمام Packetهایی که بر روی هم یک انتقال خاص را تشکیل می‌دهند، به مقصد خود می‌رسند، کامپیوتر دریافت کننده آنها را به شکل پیام الکترونیکی اولیه بر روی هم می‌چیند.

این روش پایه و اساس شبکه‌های Packet-Switching می‌باشد.

در مقابل روش Baseband، روش Broadband قرار دارد.

در روش اخیر، در یک زمان و در یک کابل، چندین سیگنال حمل می‌شوند.

از مثالهای شبکه Broadband که ما هر روز از آن استفاده می‌کنیم، شبکه تلویزیون است.

در این حالت فقط یک کابل به منزل کاربران کشیده می‌شود، اما همان یک کابل، سیگنالهای مربوط به کانالهای متعدد تلویزیون را بطور همزمان حمل می‌نماید.

از روش Broadband به طور روز افزونی در شبکه‌های WAN استفاده می‌شود.

از آنجائیکه در شبکه‌های LAN در یک زمان از یک سیگنال پشتیبانی می‌شود، در یک لحظه داده‌ها تنها در یک جهت حرکت می‌کنند.

به این ارتباط half-duplex گفته می‌شود.

در مقابل به سیستم‌هایی که می‌توانند بطور همزمان در دو جهت با هم ارتباط برقرار کننده full-duplex گفته می‌شود.

مثالی از این نوع ارتباط شبکه تلفن می‌باشد.

شبکه‌های LAN با داشتن تجهیزاتی خاص بصورت full-duplex عمل کنند بین هاب و سوئیچ چه تفاوت هایی وجود دارد؟

هاب چیست ؟

اولین مشخصهٔ هاب اینست که با سرعت زیاد در لایه اول (Physical Layer) مدل OSI کار می‌کند در حالی‌ که سوئیچ به صورت هوشمند در لایه دوم (Data Link Layer) مدل OSI کار می‌کند .

وقتی‌ یک هاب اطلاعات را از یک پورت خود دریافت می‌کند خیلی‌ سریع و بدون درنگ آنها را به دیگر پورت‌های خود منتقل می‌کند، اما متاسفانه اینگونه هم اطلاعات با هم برخورد دارند و هم پهنای باند تقسیم میشود.

تصور کنید در یک شبکه دو کامپیوتر توسط هاب با هم در حال تبادل اطلاعات هستند ، در این حالت یا بسته‌های اطلاعاتی‌ با هم برخورد میکنند و یا به مقصد دیگری منتقل میشوند .در اینجا باید از پروتکل CSMA/CD استفاده کرد که در برخورد بسته‌ها را دوباره بفرستد .

استفاده از این پروتکل مشکله دیگری را به همراه دارد و آن اینست که ارتباط نیمه دو طرفه ایجاد می‌کند و این یعنی‌ صرف وقت بیشتر.

برخورد بسته‌های اطلاعاتی‌ مشکل بزرگیست اما هاب‌ها مشکلات بزرگتری هم دارند .هاب در یک ارتباط نیمه دو طرفه کار می‌کند یعنی‌ اطلاعات میتوانند فقط یک مسیر یکطرفه را در هر لحظه طی‌ کنند.

در نتیجه یک کامپیوتر در آن واحد یا گیرنده است یا فرستنده.

بد‌ترین مشکل هاب تقسیم پهنای باند است .تصور کنید که شما یک هاب ۲۰ پورته با یک خط اینترنت ۲۰Kb/s در اختیار دارید در این حالت به هر کدام از کامپیوتر‌ها سرعت ۱Kb/s می‌رسد سوئیچ چیست ؟

سوئیچ در لایه دوم (Data Link Layer)مدل OSI انجام وظیفه می‌کند و این بدین معناست که به صورت هوشمند مسیر اطلاعات را مشخص می‌کند به طور مثال اگر یک بسته اطلاعاتی‌ مقصدش کامپیوترA باشد سوئیچ آن بسته را فقط برای همان کامپیوتر ارسال می‌کند.

سوئیچ در یک لیست آدرس پورت‌های خود و آدرس کامپیوتر‌های متصل به آن پورت‌ها را ذخیره کرده و با استفاده از آن میتواند مسیر اطلاعات را مشخص کند .

اما مزایای سوئیچها به اینجا ختم نمی‌شود: در یک شبکه که کامپیوتر‌ها توسط سوئیچ به هم متصل هستند میتوانند بدون برخورد بسته‌های اطلاعاتی‌ به صورت کاملا دوطرفه با هم در ارتباط باشند .

امروزه شرکت‌های بزرگ تولید کننده تجهیزات شبکه، سوئیچهای خود را با امکانات زیادی روانهٔ بازار میکنند که یکی‌ از این امکانات توانایی‌ انجام تنظیمات مختلف بر روی آنهاست .در آخر سوئیچ بر خلاف هاب پهنای باند را تقسیم نمیکند.

مثلا در همان مثال بالا به تمامی کامپیوتر‌های متصل به شبکه سرعت ۲۰Kb/s می‌رسد.

باید از هاب استفاده کرد یا سوئیچ ؟

از آنجایی که هاب‌ها ارزانتر هستند و نصب آنها کار دشواری نیست کاربران متوسط خانگی از آنها استفاده میکنند ولی‌ اگر شما تنظیمات خاصی‌ را برای شبکه خود در نظر دارید باید حتما از سوئیچ استفاده کنید چون سوئیچ میتواند همانند یک مسیریاب (router)برنامه ریزی شود کاری که روی هاب نمی‌توان انجام داد استفاده از سوئیچ در اکثر شبکه های متداول ، بمنظور اتصال گره ها از هاب استفاده می شود.

همزمان با رشد شبکه ( تعداد کاربران ، تنوع نیازها ، کاربردهای جدید شبکه و ...) مشکلاتی در شبکه های فوق بوجود می آید : - Scalability .

در یک شبکه مبتنی بر هاب ، پهنای باند بصورت مشترک توسط کاربران استفاده می گردد.

با توجه به محدود بودن پهنای باند ، همزمان با توسعه، کارآئی شبکه بشدت تحت تاثیر قرار خواهد گرفت .

برنامه های کامپیوتر که امروزه بمنظور اجراء بر روی محیط شبکه ، طراحی می گردنند به پهنای باند مناسبی نیاز خواهند داشت .

عدم تامین پهنای باند مورد نیازبرنامه ها ، تاثیر منفی در عملکرد آنها را بدنبال خواهد داشت .

-Latency .

به مدت زمانی که طول خواهد کشید تا بسته اطلاعاتی به مقصد مورد نظر خود برسد ، اطلاق می گردد.

با توجه به اینکه هر گره در شبکه های مبتنی بر هاب می بایست مدت زمانی را در انتظار سپری کرده ( ممانعت از تصادم اطلاعات ) ، بموازات افزایش تعداد گره ها در شبکه ، مدت زمان فوق افزایش خواهد یافت .

در این نوع شبکه ها در صورتیکه یکی از کاربران فایل با ظرفیت بالائی را برای کاربر دیگر ارسال نماید ، تمام کاربران دیگر می بایست در انتظاز آزاد شدن محیط انتقال بمنظور ارسال اطلاعات باشند.

بهرحال افزایش مدت زمانی که یک بسته اطلاعاتی به مقصد خود برسد ، هرگز مورد نظر کاربران یک شبکه نخواهد بود.

- Network Failure .

در شبکه های مبتنی بر هاب ، یکی از دستگاههای متصل شده به هاب قادر به ایجاد مسائل و مشکلاتی برای سایر دستگاههای موجود در شبکه خواهد بود.

عامل بروز اشکال می تواند عدم تنظیم مناسب سرعت ( مثلا" تنظیم سرعت یک هاب با قابلیت 10 مگابیت در ثانیه به 100 مگابیت در ثانیه ) و یا ارسال بیش از حد بسته های اطلاعاتی از نوع Broadcast ، باشد.

- Collisions .

در شبکه های مبتنی بر تکنولوژی اترنت از فرآینده خاصی با نام CSMA/CD بمنظور ارتباط در شبکه استفاده می گردد.

فرآیند فوق نحوه استفاده از محیط انتقال بمنظور ارسال اطلاعات را قانونمند می نماید.

در چنین شبکه هائی تا زمانیکه بر روی محیط انتقال ترافیک اطلاعاتی باشد ، گره ای دیگر قادر به ارسال اطلاعات نخواهد بود.

در صورتیکه دو گره در یک لحظه اقدام به ارسال اطلاعات نمایند ، یک تصادم اطلاعاتی ایجاد و عملا" بسته های اطلاعاتی ارسالی توسط هر یک از گره ها نیز از بین خواهند رفت .

هر یک از گره های مربوطه ( تصادم کننده ) می بایست بمدت زمان کاملا" تصادفی در انتظار باقی مانده و پس از فراهم شدن شرایط ارسال ، اقدام به ارسال اطلاعات مورد نظر خود نمایند.

آن عدد نشانگر این است که آن سوئیچ خواص، تا کدام لایه TCP/IP می تواند Packet ها را باز کند.

لایه دو سوئیچ هایی هستند که که بر اساس MAC کار می کنند.

لایه سه سوئیچ هایی هستند که می توانند شبیه یک Router کار کنند و IP را می فهمند.

لایه هفت سویچ هایی هستند که Packet را به طور کامل می توانند باز کنند و بر اساس محتویات Packet اقدام کنند.

مثلا برای Load Balancing یا ...

سوئیچ های لایه 7 بیشتر برای QOS استفاده می شوند عوامل متعددی بر روی بازده تأثیر می گذارند : الف ) پیکربندی اشتباه پورت - اجبار درحالت دو طرفه کامل (Full Duplex) برای پورتی که دارای قابلیت مذاکره خودکار (Auto Negotiation) است و غیره .

ب ارتباط کابل اشتباه - استفاده از کابل Cat 3 برای شبکه با استاندارد 100-TX , یا طول بیش از 100 متر و غیره .

پ ) پیکربندی VLAN به طور اشتباه .

ت ) طوفان داده پراکنی (Broadcast Storm) و طوفان برخوردها (Collision Storm) , تعداد زیادی نود (Node) , بیش از 40 نود برای پورت سوئیچ به اشتراک گذارده شده .

ث ) حافظه بسته ها (Packet) از 2 Mbyte تا 6 Mbyte , بیش از این بهتر است .

ج ) اعمال امنیتی , بازده شبکه را کاهش می دهند .

چ ) معماری سوئیچ به صورت قفل شدنی (Blocking) و غیر قفل شدنی (Non-Blocking) که حالت قفل نشدنی بهتر است قابلیت های سوئیچ های مدیریتی لایه 2 - پیکر بندی با مرورگر وب : Web Base Management - مدیریت پورتها از نظر سرعت،ظرفیت، یک یا دو طرفه : Port Configuration - زیر نظر گرفتن دیتای عبوری از پورتها : Port Monitoring - تنظیم پهنای باند برای هر پورت : Bandwidth Control - کنترل نرخ ترافیک برای هر پورت : Broadcast Storm Control - تقسیم سوئیچ به چند سوئیچ مجازی : VLAN Setting - ترکیب چند پورت برای ساختن یک پورت قدرتمند : Trunk - سرویس تضمین نرخ انتقال دیتا بین پورتها : QOS Setting - اختصاص یک پورت به یک یا چند کامپیوتر خاص : MAC Configuration - عدم ارسال بسته های معیوب : Error Packet Filtering - تهیه نسخه پشتیبان از تنظیمات : Backup/Recovery تنظیم VLAN در سوئیچ سیسکو استفاده از سوئیچ های سیسکو در سازمان های مختلف امری عادی شده است و معمولا سازمان های بزرگ ترجیح می دهند با تهیه سوئیچ های لایه دو و سه شبکه های کامپیوتری خود را ساختار یافته نموده و لایه بندی را در آن رعایت کنند.

در این نوشتار به مبحث VLANمی پردازم.

VLAN چیست ؟

VLAN همانطور که از نام آن پیداست شبکه LAN مجازی است که Broadcast Domain اصلی سوئیچ را که بصورت یک VLAN وجود دارد (VLAN1) را به چندین Broadcast Domain دیگر می شکند.

به دلیل اینکه سوئیچ ها قادر به برقراری ارتباط وLearn کردن از هم هستند لذا چندین پورت از سوئیچ دیگر می تواند عضو VLAN سوئیچ ما باشد بدون اینکه Broadcast را به سوئیچ ها یا VLAN های دیگر منتقل کند.

معمولا VLAN برای شبکه های بزرگ با ترافیک بالا کاربرد دارد.

قبل از اینکه به نحوه تنظیم VLAN بپردازم نکاتی را که باید قبل از این تنظیمات بدانید در چند بیان می کنم.

- VLAN در واقع یک Broadcast Domain می باشد که توسط سوئیچ ایجاد می شود.

- برای تنظیم VLAN مدیر شبکه ابتدا باید VLAN را ایجاد کند و سپس پورت های سوئیچ را به آن مرتبط سازد.

- همه سوئیچ های سیسکو دارای یک VLAN بصورت پیش فرض هستند.

- در هر VLAN پورتی به نام Trunk تعریف می شود که قادر است ترافیک هاVLAN را به خارج یا داخل هدایت کند.

این پورت از پروتکل ISL یا 802.11q برای این کار استفاده می کند.

با کلامی دیگر این پورت بین چندین VLAN مشترک است و ترافیک کلیه آن ها را به سوئیچ یا روتر انتقال می دهد.

- برای ارتباط چندین VLAN از سوئیچ لایه 3 یا روتر استفاده می شود.

حال در اینجا نحوه ایجاد VLANرا توضیح می دهم.

برای اینکه مطلب را ملموس تر بیان کرده باشم به طرح یک سناریو پرداخته و سپس دستورات مورد نیاز را می آورد.

سناریو : می خواهم دو VLAN به شماره های 5 و 10 ایجاد کنیم و هدف بعدی من قراردادن پورت های 2 و 3 در VLAN5 و پورت های 4 و5 و 6در VLAN10 خواهد بود.

نام VLAN5 را Marketing و نام VLAN10 را Human Resource می گذارم.

همانطور که در بالا اشاره کردم ابتدا VLAN های مورد نیاز را می سازم.

Router> Router> Enable در اینجا کلمه عبور را وارد می کنیم و به مد تنظیمات می رویم.

Router# config terminal Router (config)# Router(cinfug)#vlan 5 Router(config-vlan)#name marketing Router(config-vlan)#exit Router(config)# Router(config)#vlan 10 Router(config-vlan)name Human Resource Router(config-vlan)#exit تاکنون vlan های 5 و 10 را ساختم.

حال نوبت این است که به هر یک از آن ها پورت های مورد نظرم را مرتبط کنم.

برای این کار باید به Interface رفته و دستورات زیر را وارد کنم : Router(config)# interface fastethernet 0/2 Router(config-if)#switchport mode access Router(config-if)#switchport access vlan5 Router(config-if)#exit Router(config)#interface fastethernet 0/3 Router(config-if)#switch mode access Router(config-if)#switchport access vlan 5 Router(config-if)#exit Router(config)#interface fastethernet 0/4 Router(config-if)#switchport mode access Router(config-if)#switchport access vlan10 Router(config-if)#exit Router(config)#interface fastethernet 0/5 Router(config-if)#switchport mode access Router(config-if)#switchport access vlan10 Router(config-if)#exit Router(config)#interface fastethernet 0/6 Router(config-if)#switchport mode access Router(config-if)#switchport access vlan10 Router(config-if)#exit نکته : درصورتیکه چندین پورت سوئیچ را به یک VLAN می خواهید مرتبط سازید می توانید از دستور interface range fastethernet 0/5-10 استفاده کنید و نیاز به تایپ مجدد هریک از پورت ها بطور مجزا نیست.

در این دستور پورت های پنج تا ده سوئیچ به یک VLAN تخصیص داده می شوند.

همچنین برای دیدن وضعیت پورت ها و VLAN ها از دستور Router(config)#show vlan اساتفاده کنید.