سوییچ شبکه چیست؟

در این مقاله سعی میکنم جواب این سوال رو بدم که سوئیچ شبکه چیست و چه کاربردی داره. سعی میکنم در این مقاله همه مدل و کاربرد اش رو توضیح بدم.

به زبان ساده بخوام بگم، اگر رفته باشید به اداره پست و بسته های خودتون رو به متصدی ارسال میدهید، نقش سوییچ شبکه دقیقا مشابه اون متصدی هست. اون بسته پستی ارسال میکنه اما سوییچ مسئول رسوندن دیتا ها به مقصد تعریف شده است.

سوییچ شبکه چیست؟

در زمانی که هر کاربری که متصل به اینترنت یا دستگاه‌های اطراف میشه، جزئی  یک شبکه میشه. حالا اگر این شبکه و تعدا افراد و دستگاه ها(که به همشون میگن کلاینت) تعدادشون زیاد باشه، ما نیاز به سازماندهی و اتصال بهینه و بهتر بین کل این شبکه داریم. اینجاست که سوییچ وارد میشه و انتقال دیتا بین دستگاه ها و افراد رو برعهده میگیره.

اگر بازم پیچیده است به نظرتون بزار اینجوری بگم: سوییچ شبکه بسته دریافتی(همون دیتا ها) یه نگاه میندازه، بعد به آدرس مقصد و مک آدرسش هم یه نظر میکنه و اون دیتا رو به اون پورت مقصد میفرسته.   به عکس زیر نگاه کنید:

نکته: این سخت‌افزار در لایه 2 مدل OSI کار می‌کند و بیشتر از طریق اتصال فیزیکی (مخصوصاً کابل اترنت) داده‌ها را منتقل می‌کند.( در مقالات آتی در این باره توضیح میدهم)

کاربرد های سوییچ شبکه

درسته که روتر ها  مسیریابی را برعهده داره، سوییچ شبکه باید دیتا روا به هر دیوایسی که به شبکه وصله رو براساس اون کانفیگ اولیه، ارسال کند. اصلا چرا ما قراره از سوییچ ها در شبکه خودمون استفاده کنیم؟

سوئیچ ها چه مشکلاتی را حل می کنند؟

سوئیچ شبکه، کاربران، برنامه ها و تجهیزات را در سراسر یک شبکه به هم متصل میشن تا بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و منابع را به اشتراک بگذارند. ساده‌ترین سوئیچ‌های شبکه، اتصال منحصراً به دستگاه‌های موجود در یک شبکه محلی (LAN) را ارائه می‌دهند. سوئیچ‌های پیشرفته‌تر می‌توانند دستگاه‌ها را از چندین شبکه محلی متصل کنند و حتی ممکن است عملکردهای اساسی امنیت داده را در خود جای دهند.

هدف اصلی آنها اتصال دستگاه‌ها به یکدیگر به عنوان بخشی از شبکه  است.

نقش مهم سوئیچ پیشرفته توانایی ایجاد “شبکه های مجازی” است. از سریق این شبکه سازی مجازی، یک مدیر میتونه مدیریت و دسترسی مختلفی رو برای هر کابر به صورت جدا تعریف کنه. این قابلیت به تعداد زیادی از سیستم‌ها اجازه می‌دهد تا به یک شبکه فیزیکی متصل شوند در حالی که سیستم‌های خاصی را به‌طور ایمن از بقیه تقسیم می‌کنند.

انواع شبکه‌های مجازی:

• شبکه‌های خصوصی مجازی (VPN)
• شبکه‌های محلی مجازی (VLAN)
• شبکه‌های محلی توسعه‌پذیر مجازی VPN-Ethernet

سوئیچ های شبکه دارای طیف گسترده ای از سرعت ها، قابلیت ها و اندازه ها هستند. آنها می توانند از سه دستگاه تا هزاران دستگاه را پشتیبانی کنند. چندین سوئیچ شبکه را می توان به هم متصل کرد تا دستگاه های بیشتری را پشتیبانی کند.

جزئیات نحوه اتصال این سوئیچ ها به عنوان “توپولوژی شبکه” نامیده می شود.

وارد شدن به بحص توپولوژی و موراد اون باید در مقاله ای جدا بررسی بشه و برای این معرفی و آشنایی زیادی سطح بالا است. در مقالات آتی در مورد آن توضیح میدهم.

انواع سوئیچ‌های شبکه

تا اینجا متوجه شدیم که سوییچ شبکه چیه و چه کار ها ازش بر میاد. اما این سوییچ ها هم مدل های متفاوتی دارند و در بازار عرضه شدند. در اینجا سعی میکنم ساده تفاوت و کاربرد اون هارو توضیح بدم.

سوئیچ شبکه (LAN)

سوئیچ LAN دیگه بیسیک ترین و ساده ترین نوع سوییچ شبکه هستند. البته نه که بگوییم ساده ترین چون که یکسری مواردی که در ادامه میگویم هم جزو این دسته به حساب میان ولی اصلی ترین دسته بندی همین مورد هست.

سوئیچ شبکه(POE)

در حال حاضر قابلیت‌های PoE در برخی از سوئیچ‌های شبکه موجود است و نصب تجهیزات را سریع‌تر، ساده‌تر و ایمن‌تر می‌کند. با تکنولوژی PoE تامین برق DC دستگاه‌های کم مصرف از طریق سیم LAN امکان‌پذیر می‌شود. این دستگاه‌ها دیگر نیازی به منبع تغذیه ندارند، دیگر نیازی به پریزهای برق اضافه و کابل‌کشی‌های شلوغ نیست و نصب سوئیچ به‌مراتب کارآمدتر است. به‌علاوه نگرانی چندان زیادی درمورد امنیت این سوئیچ‌ها وجود ندارد؛ چرا که از توان خروجی کم و مدیریت هوشمند بهره می‌برند.

سوئیچ‌ مدیریت نشده (unmanaged switch)

سوئیچ های مدیریت نشده معمولاً برای ارائه اتصال اولیه  و معمولی استفاده میشن. این مدل سوییچ ها به گونه ای ساخته شدند که قابلیت اتصال و جابجایی را داشته باشند. هیچ پیکربندی مورد نیاز نیست سوئیچ های مدیریت نشده زمانی موثرتر هستند که فقط به سوئیچینگ و اتصال اولیه نیاز باشد. شما اغلب آنها را در شبکه های خانگی یا هر جا که فقط به چند پورت نیاز است، مانند روی میز، آزمایشگاه یا اتاق کنفرانس خواهید دید.

برخی از سوئیچ‌های مدیریت نشده قابلیت‌های پیشرفته محدودی را ارائه می‌دهند، اما – همانطور که از نام آن پیداست – این سوئیچ‌ها معمولاً قابل تغییر یا مدیریت نیستند.

ویژگی‌ اصلی سوییچ مدیریت نشده:

• به صورت Plug-and-play برای شروع پیکربندی به مکانیزم سیگنال‌دهی است.
• محدود به توپولوژی‌های ساده شبکه مثل star و daisy chain.
• امکان ایجاد و ذخیره جداول آدرس MAC که مدیریت ترافیک بهتر

سوئیچ‌ مدیریت شده (managed switch)

در میان سوئیچ‌های پیکربندی ثابت، سوئیچ‌های مدیریت شده برای ارائه جامع‌ترین مجموعه از ویژگی‌ها برای ارائه بهترین تجربه برنامه، بالاترین سطوح امنیت، دقیق‌ترین کنترل و مدیریت شبکه و بیشترین مقیاس‌پذیری طراحی شده‌اند. در نتیجه، سوئیچ های مدیریت شده معمولاً به عنوان سوئیچ های تجمع/دسترسی در شبکه های بسیار بزرگ یا به عنوان سوئیچ های اصلی در شبکه های کوچکتر مستقر می شوند.

سوئیچ های مدیریت شده گران ترین گزینه سوئیچ های پیکربندی ثابت هستند و در سازمان هایی با شبکه های بزرگ یا در حال رشد رایج ترین هستند.

سوییچ های مدیریت شده، همون سوییچ های ساده غیر مدیریتی بالا هستند با این آپشن اضافه تر که می‌تواند باعث توسعه و کنترل‌های بیشتری روی شبکه داده بشن. یکی از این ابزارهای کنترلی، امکان کنترل ترافیک و اولویت‌بندی ارسال داده(QoS) در شبکه است.همچنین مدیران شبکه می‌توانند شبکه‌های LAN مجازی (VLANها) را در شبکه ایجاد کنند تا بتوانند شبکه را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کنند.

ویژگی‌های سوئیچ مدیریت شده:

• برای قابلیت اطمینان بیشتر، می‌توان آن را در طیف وسیع‌تری از توپولوژی‌ها مانند پروتکل درخت پوشا، حلقه، مش، انباشتگی و تجمع، مستقر کرد.
• با دسترسی به داده‌های تله متری و مدیریت شبکه‌های تعریف شده با نرم افزار (SDN)، به راحتی شبکه‌های بزرگ را عیب‌یابی می‌کند.
• می‌تواند افرادی که به شبکه دسترسی دارند را کنترل کند.
• از قابلیت بهینه‌سازی عملکرد دستگاه‌ها و برنامه‌های کاربردی در شبکه برخوردار است و به اولویت‌بندی ترافیک و گروه‌بندی انواع دستگاه‌های شبکه کمک می‌کند.

سوئیچ‌ ماژولار

با سوئیچ مدولار می‌توان در صورت نیاز ماژول‌های بیشتری اضافه کرد تا شبکه برای رشد و توسعه، انعطاف‌پذیری بیشتری داشته باشد. افزودن فایروال‌ها، ابزار تجزیه و تحلیل شبکه، اتصالات اضافه، منابع برق و فن‌های خنک‌کننده نمونه‌هایی از این ماژول‌هاست. این سوئیچ‌ها طبیعتا گران‌تر از گزینه‌های ثابت بازار هستند و در شبکه‌های خیلی بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. حتی در بیشتر موارد با قابلیت‌های لایه ۳، به‌عنوان روتر عمل می‌کنند.

سوئیچ لایه ۳ مدل OSI

سوئیچ‌ها بخشی از لایه دوم مدل OSI هستند. یعنی در لایه داده کار می‌کنند و وظیفه آنها ارسال فریم‌های اترنت در سریع‌ترین زمان ممکن از پورتی به پورت دیگر است. اما این سوئیچ‌ها در لایه سوم مدل OSI کار می‌کنند و به‌عنوان سوئیچ لایه سوم شناخته می‌شوند که ترکیبی از دستگاه‌های لایه 2 و 3 است. نرم افزار این سوئیچ‌ها پیچیده‌تر از لایه 2 قدیمی است و می‌تواند پروتکل‌های مسیریابی پویا را اجرا کند. در ادامه همین مقاله تفاوت سوئیچ لایه 2 و لایه 3 در مدل OSI را باهم بررسی می کنیم.

سوئیچ فیبر نوری

کانکتور RJ45 به یک کابل استاندارد اترنت متصل می‌شود که معروف‌ترین کابل رابط سوئیچ است. بسیاری از اوقات برای گسترش اتصال شبکه فراتر از محدودیت‌های کابل اترنت، باید از اتصال فیبر نوری استفاده کرد. این سوئیچ‌ها پورت RJ45 و فیبر نوری اضافه برای اتصال کابل‌های فیبر نوری دارند.

چه پورت هایی در سوییچ قرار دارد؟

پورت RJ45

پورت RJ45  متعارف ترین پورت در پسیو شبکه است که در دیتا سنترها برای سوئیچینگ سرور، کابل  CAT و Lan، پورتUp-link موجود در سوئیچ‌ و…  مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پورت 10/100 و 10/100/1000

نشان 10/100 برروی سوییچ شما فقط دارای پورت های Fast Ethernet معمولی است و فقط تا سرعت 100 مگابیت میتواند دیتا جابجا کند. ما کنار این تکنولوطی یک آپدیت دیگر هم داریم و اونم 10-100-1000 هست که خوب مشخصه سرعتش بیشتر شده.

در واقع روترهای 10/100 معمولاً مدل‌های قدیمی‌تر هستند که با استفاده از کابل‌های اترنت متصل به پورت‌ها، قادر به کنترل سرعت‌های بیشتر از 100 مگابیت در ثانیه نیستند. یک روتر گیگابیتی جدیدتر می‌تواند بیش از این را ارائه کند.

کلا این رو بگم نهایت سرعت مورد استفاده برای کاربران نهایتا 100 مگابیت بیشتر نیست پس هنوز هم میتوان برای شبکه های سبکتر از مدل های 10-100 که ارزانتر هست استفاده کنیم.

پورت SFP و +SFP و QSFP

حود معرفی و کاربرد این پورت ها یک تافته جدا بافته است اما بخوام خیلی خلاصه بگم، پورت یا ماژول SFP یک قطعه فلزی هست که از طریق اون میتونید با سرعت خیلی زیاد بین دو تا سوییچ تو فاصله خیلی دورتر ارتباط برقرار کنید که این بقراری ارتباط به وسیله فرستنده گیرنده  SFP که روی سوییچ های گرانتر قرار داره انجام میشه.

تفاوت میان دو پورت SFP و SFP+ در سوئیچ شبکه این است که ماژول SFP تا  4.25 Gbps پشتیبانی کرده، ام با  +SFP سرعت به 16 Gbps میرسه. اما نکته اینه که در کنار این مورد باید دیگر اجزا شما این پهنا و سرعت رو پشتیبانی کنه.

یک پورت دیگر هم داریم بنام  پورت QSFP که روش کار اون شبیه فرستنده-گیرنده SFP و یا SFP+ هست. این پورت ها یکسری پشتیبانی های خوب تو سرعت انتقال داده ایجاد میکنند. در این پورت از 4 کانال برای انتقال و 4 کانال به عنوان گیرنده استفاده می‌شود و شما با اون سرعت تا 40 گیگابیت رو تجربه خواهید کرد.

پورت USB

از این پورت به منظور انتقال اطلاعات و گاهی اوقات نیز تأمین برق استفاده می‌شود. این پورت از پورت‌های بسیار کاربردی در اکثر دیوایس‌های الکتریکی و سوئیچ‌های موجود در شبکه است.

تفاوت روتر و سوئیچ

تفاوت روتر و سوییچ رو بزارید اینجوری مثال بزنم:

تصور کنید با وسیله نقلیه یک مسافرت میخواهید برید. اون شهر هم هیچی ازش نمیدونید. شما از طریق تابلو های داخل شهر مسیر خودتون رو قراره پیدا کنید. این تابلو ها همون روتر شبکه است. حالا شما مسیر خودتون رو پیدا کردید اما مهمه که تو مسیر و خیابون درست هم حرکت کنید اینجا اون مسیر درست قرار گرفتن رو ما میگیم سوییچ.

تفاوت اصلی روتر نسبت به سوییچ اینه که روتر برای کارکردن نیاز به اینترنت داره. حالا زمانی که چندین دستگاه دارید یا شرکتی هستید که چندین دستگاه در اون قرار داره و نیازه که همشون به شبکه و اینترنت وصل بشوند. شما اینجا نیاز به سوییچ دارید

 و اما هاب (hub) یک دیوایسی هست که برای مثال یک فایل رو میون هر دستگاهی که بهش وصله به اشتراک میزاره. وقتی که یک request به Hub ارسال میشه، هاب اون رو به تمامی دستگاه های متصل بهش انتقال میده.ولی توی سوییچ هر بسته دیتا به مقصد تعریف شده از خودش میره نه برای بقیه. به زبون ساده تر اگر این دو رو یک گیت ورود و خرج درنظر بگیریم، برای رد شدن از گیت سوییچ باید کارت شناسایی ارائه کنی ولی هاب هیچی نمیخاد و درب بروی شما بازه.

چهار گزینه سوئیچ که باید در نظر داشته باشید

علاوه بر ارزیابی دسته‌های سوئیچ، باید سرعت سوئیچ شبکه، تعداد پورت‌ها، ویژگی‌های انتقال برق از طریق اترنت و قابلیت‌های انباشتگی را نیز در نظر بگیرید.

سرعت سوئیچ

سوئیچ ها در توان یا سرعت های مختلف در دسترس هستند، سرعت انتقال داده ها بر حسب مگابیت در ثانیه (Mbps). به عنوان مثال، سوئیچ‌های پیکربندی ثابت می‌توانند اترنت سریع (10/100 مگابیت در ثانیه)، اترنت گیگابیتی (10/100/1000 مگابیت در ثانیه)، ده گیگابیت (10/100/1000/10000 مگابیت در ثانیه) و حتی 40/100 گیگابیت در ثانیه (گیگابیت‌ها) ارائه دهند. در هر ثانیه) سرعت سرعت سوئیچ انتخابی شما به نوع توان عملیاتی مورد نیاز شما بستگی دارد. برای مثال، اگر به طور منظم نیاز به جابجایی فایل های داده بزرگ دارید، باید یک سوئیچ اترنت گیگابیتی را در نظر بگیرید.

تعداد پورت ها

همانطور که در مورد سرعت سوئیچ وجود دارد، تعداد پورت های موجود در یک سوئیچ می تواند متفاوت باشد. هرچه کسب و کار کوچک شما بزرگتر باشد و کاربران شبکه بیشتری داشته باشید، به پورت های بیشتری نیاز خواهید داشت. سوئیچ های پیکربندی ثابت معمولاً با پنج، هشت، 10، 16، 24، 28، 48 یا 52 پورت در دسترس هستند.

قدرت از طریق اترنت (PoE) در مقابل غیر PoE

PoE به شما امکان می‌دهد دستگاهی مانند تلفن IP، دوربین نظارتی یا نقطه دسترسی بی‌سیم را از طریق کابلی که برای ترافیک داده استفاده می‌شود، تغذیه کنید. این به شما امکان می دهد نقاط پایانی را در هر جایی قرار دهید، حتی در مناطقی که معمولا دسترسی به آنها دشوار است. با این حال، سوئیچ‌های دارای PoE گران‌تر هستند. همانطور که گزینه های خود را ارزیابی می کنید، در مورد دستگاه هایی که می خواهید به آن متصل شوید فکر کنید تا مشخص کنید که آیا PoE مورد نیاز است یا خیر.

سوئیچ های قابل انباشته در مقابل سوئیچ های مستقل

همانطور که کسب و کار شما (و شبکه شما) رشد می کند، احتمالاً نیاز به پشتیبانی بیشتر و بیشتر از دستگاه ها خواهید داشت که به معنای سرمایه گذاری روی سوئیچ های بیشتر است. همانطور که از نام آن پیداست، یک سوئیچ مستقل به عنوان یک موجودیت فردی با ظرفیت محدود مدیریت و پیکربندی می شود. در صورت وجود مشکل، عیب یابی نیز به سوییچ اختصاص دارد.
در مقابل، سوئیچ های قابل انباشته شدن می توانند برای افزایش ظرفیت و در دسترس بودن شبکه شما متصل شوند. به جای پیکربندی، مدیریت و عیب‌یابی هر سوئیچ، می‌توانید «پشته» را به عنوان یک واحد واحد در نظر بگیرید. این بدان معنی است که اگر هر بخشی از پشته از کار بیفتد، پشته در اطراف شکست قرار می گیرد، بنابراین شبکه شما به کار خود ادامه می دهد.