سوئیچ شبکه دستگاهی سخت افزاری است که وظیفه آن ایجاد ارتباط بین دستگاه های مختلف متصل شده به آن (مانند رایانه، مسیریاب، چاپگرهای تحت شبکه، دوربین‌های مدار بسته و… ) در یک شبکه محلی (LAN) می باشد. سوئیچ در شبکه، بدین صورت است که بسته های داده ورودی را دریافت می کند و آن ها را به مقصد خود در یک شبکه محلی ارسال می کند، پس از آن سوئیچ جدولی را تحت عنوان جدول مک آدرس تشکیل می‌دهد که ابزارهای متصل در شبکه را با استفاده از آن به یکدیگر متصل میکند. هدف از به کار بردن سوئیچ شبکه کاهش پهنای باند مصرفی شبکه ها است چون این دستگاه پیام را از یک دستگاه متصل به شبکه دریافت کرده و با شناسایی دستگاه گیرنده پیام آن را فقط برای دستگاه مقصد ارسال می کند که علاوه بر کاهش پهنای باند مصرفی محرمانگی پیام حفظ می شود و از بروز پدیده برخورد سیگنال ها (collision) با یکدیگر جلوگیری میکند؛ ضمن این‌که از ایجاد ترافیک بیهوده در شبکه نیز جلوگیری می‌شود. به همین دلیل ، سوئیچ را می توانیم به عنوان یک قطب هوشمند بنامیم.سوئیچ ها علاوه بر پورتهایی که برای اتصال دستگاه ها به شبکه هستند، پورتهای دیگری را نیز دارا می باشند:
- پورت Up Link: برای اتصال سوئیچ به سوئیچ دیگر استفاده می کنیم.
- پورت SFP: در سوئیچ هایی که پورت های SFP وجود دارند می توانیم از طریق این پورت و ماژول SFP که یک Transceiver کوچک است سوئیچ را به شبکه فیبرنوری متصل کنیم.
سوئیچ ها دارای قابلیت های زیادی هستند که برخی از آن ها عبارتند از:
- امکان مدیریت شبکه در جهت بهبود کیفیت سرویس
- قابلیت تفکیک شبکه بطور مجزا و تعیین هر قسمت به صورت مجازی که اصطلاحا آن را VLAN می نامیم .
- امکان برقراری ارتباط مستقیم بین ده ها و برخی اوقات صدها دستگاه با سرعت بسیار بالا
لایه های سوئیچ
- سوئیچهای لایه دوم: در این لایه سر وکار سوئیچ با MAC است بطور مثال هنگام انتقال پکت داده به یک شبکه سوئیچ می تواند آدرس مک دو دستگاه را داخل یک شبکه پیدا کند و بین آن ها ارسال و دریافت صورت گیرد. سوئیچ های لایه ۲ ، آدرس مک را به صورت خودکار پیدا می کنند و جدولی را درست می کنند که می تواند برای ارسال پکت های انتخابی مورد استفاده قرار گیرد.
- سوئیچ لایه سوم : سوئیچ در این لایه اغلب به عنوان سوییچ چندلایه هم شناخته می شود که عملکرد یک سوئیچ و یک روتر را ترکیب می کند همچنین پروتکل های روتینگ مثل OSPF ،ISIS در سوئیچ های لایه سه قابل پیاده سازی هستند.از مزایای سوئیچ های لایه سه میتوانیم به پشتیبانی از مسیریابی بین VLAN ها و آسان کردن فرآیند آن، بهبود شناسایی خطا، ساده سازی مدیریت امنیت، بهبود وضعیت ترافیک به کمک جداول مسیریابی مجزا و… اشاره کنیم.
انواع سوئیچ های شبکه
سوئیچ های غیرمدیریتی: این نوع از سوئیچ های پایه شبکه نیازی به اعمال تنظیمات خاصی غیر از وصل کردن کابلها و برق ندارند. براساس تتنظیمات کارخانه کار می کنندو کار کردن با آنها بسیار آسان است. نمونه هایی از آن شامل Netgear GS316، D-Link DGS-108 و TP-Link TL-SF1005D می باشد
- سوئیچ های مدیریتی: این سوئیچ ها در شبکه های حرفه ای مورد استفاده قرار می گیرند و قابلیتهایی را برای کنترل عملکرد سوئیچ ها و شبکه در اختیار مدیران حرفه ای تر شبکه ها قرار می دهند. همچنین ویژگی‌هایی مانند سطح بالای امنیت، کنترل دقیق و مدیریت کامل شبکه را دارند. این‌سوئیچ ها در سازمانهایی که دارای شبکه بزرگی هستند مورد استفاده قرار می‌گیرند و می‌توانند برای افزایش کارایی یک شبکه خاص، سفارشی شوند که این گزینه پرهزینه است اما مقیاس پذیری آنها، گزینه ایده‌آلی برای شبکه‌ی در حال رشد است و با ایجاد یک پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP) به دست می‌آیند. بطور مثال سوئیچ های Cisco SG 300-20، NETGEAR ProSAFE GS108E SG105E از دسته سوئیچ های مدیریتی می باشند.
- Smart Switches: این نوع از سوئیچ ها یکی از انواع سوئیچ های مدیریتی هستند که ویژگی های محدود مدیریتی را دارا هستند. از جمله قابلیت های آن ها میتوان به تنظیمات اولیه شبکه های محلی مجازی (VLAN) و پهنای باند پورت اشاره کرد.
- Enterprise switches: از دیگر سوئیچ های مدیریتی هستند که دارای قابلیتهای مدیریتی بسیار و امکان کپی ، تبدیل و نمایش پیکربندی‌های شبکه در مقایسه با سوئیچ های هوشمند هستند. این سوئیچ ها در سازمانهایی که تعداد زیادی پورت ، سوئیچ و نود دارند، استفاده می شوند.
- سوئیچ های POE) Power Over Ethernet): در این نوع از سوئیچ‌ها تکنولوژی POE بکار می‌روند که برای قدرت بالای اترنت استفاده می‌شود و یک تکنولوژی است که باعث می شود کابل شبکه مانند کابل برق عمل کند و علاوه بر انتقال داده ، برق مورد نیاز سوئیچ را تامین کند که باعث کاهش هزینه های راه اندازی می شود زیرا نیاز به کابل برق جداگانه را از بین می رود.
روش کار سوئیچ هر سوئیچ به منظور مسیریابی ترافیک موجود در شبکه با سه روش کار میکند:
- store-and-forward: در این روش، سوئیچ ابتدا یک بسته اطلاعاتی را بصورت کامل در لایه دوم دریافت می کند و عملیات مربوط به بررسی خطا (CRC) را انجام می دهد اگر بسته اطلاعاتی سالم بود آن را ارسال می کند در غیر این صورت ارسال بسته صورت انجام نمی شود. این روش به علت مکانیزم کشف خطا سرعت پایینی دارد اما از دقت بالایی برخوردار است.
- Cut-through: سوئیج ها بطور پیش فرض با این روش کار می کنند. در این روش آدرس MAC بسته اطلاعاتی بلافاصله پس از تشخیص آن توسط سوئیچ ، خوانده می شود. پس از ذخیره سازی شش بایت اول اطلاعات مبدا و مقصد را بررسی می کند و عمل ارسال صورت می گیرد. این روش سرعت بالایی را دارا است اما به دلیل عدم وجود کشف خطا دقت پایینی دارد و سوئیچ های زیادی از این روش استفاده نمی کنند.
- Fragment-free: این روش ما بین دو روش قبلی می باشد یعنی قبل از ارسال بسته اطلاعاتی ۶۴بایت اول را دریافت می کند و کشف خطا را روی همان بخش ابتدایی انجام می دهد و سپس ارسال می کند.
