سوئیچ شبکه یک دستگاه سخت افزاری شبکه است که اجازه می دهد ارتباط بین دستگاه های مختلف در یک شبکه محلی مانند شبکه خانگی یا شرکتی را تامین کنید. در حقیقت سوئیچ شبکه، یک دستگاه سخت افزاری کوچک است که وظیفه متمرکز کردن ارتباطات بین دستگاه های مختلف متصل شده در یک شبکه محلی (LAN) را بر عهده دارد. هدف از استفاده از سوئیچ شبکه کاهش پهنای باند مصرفی شبکه ها می باشد.
زیرا این دستگاهها پیام را از یک دستگاه متصل به شبکه دریافت نموده و با شناسایی دستگاه گیرنده پیام، آنرا فقط برای دستگاه مقصد ارسال می کنند. به این ترتیب علاوه بر کاهش پهنای باند مصرفی، محرمانگی پیام نیز حفظ شده است. زیرا در این حالت بقیه دستگاه ها و نقاط اتصالی شبکه از وجود و ارسال چنین پیامی آگاهی نمی یابند.
در حقیقت استفاده از دستگاه های سوئیچ اترنتی در شبکه های خانگی سال ها قبل از استفاده از روترهای پهن باند محلی رایج بوده است. سوئیچ های اترنتی به عنوان یکی از واحدهای درونی روترهای خانگی مدرن یکپارچه شده و مورد استفاده قرار می گیرد. پس به یاد داشته باشید که اکثر روترهای خانگی و یا تجاری که مورد استفاده قرار می دهید، دارای سوئیچ های درونی می باشند که وظیفه برقراری ارتباط بین دستگاههای مختلف را به انجام می رسانند.
با وجود اینکه سوئیچ های قوی برای چندین نوع شبکه مختلف از جمله شبکه های ATM، Fiber Channel و Token Ring وجود دارد. اما سوئیچ های اترنتی رایج ترین نوع سوئیچ های شبکه می باشند.
سوئیچهای اترنتی Mainstream مانند آنهایی که در داخل روترهای پهن باند قرار دارند، از سرعت اترنتی گیگابیتی به ازای هر لینک پشتیبانی می کنند. اما سوئیچ های شبکه با کارایی بالا مانند سوئیچ هایی که در مراکز داده مورد استفاده قرار میگیرند، از سرعت ۱۰Gbps پشتیبانی می نمایند.
مدلهای گوناگون سوئیچ شبکه تعداد زیادی از دستگاههای متصل به شبکه را پشتیبانی می کنند. سوئیچ شبکه های Consumer-grade ۴ یا ۸ لینک را برای اتصال به دستگاه های اترنتی فراهم می نمایند، در حالیکه سوئیچ شبکه های شرکتی معمولا از ۳۲ تا ۱۲۸ لینک پشتیبانی می نمایند.
علاوه بر این، سوئیچ ها می توانند به یکدیگر نیز متصل شوند. این یک روش زنجیره ای فوق العاده برای اضافه کردن تعداد قابل توجهی از دستگاه ها به یک شبکه LAN می باشد.
سوئیچ ها انواع گسترده ای از دستگاههای شبکه مانند کامپیوترها را برای تامین ارتباطات بین آنها، به هم متصل می کنند. سوئیچ ها دارای چندین و در برخی موارد دارای ده ها پورت شبکه برای اتصال دستگاه های مختلف به یکدیگر می باشند.
معمولاً یک سوییچ شبکه به صورت فیزیکی بوسیله یک کابل شبکه به روتر متصل شده و با استفاده از یک کابل دیگر به هر نوع کارت رابط شبکه متصل می گردد. سوئیچ های شبکه به سادگی و فقط با استفاده از یک کابل به سایر دستگاه های شبکه متصل می شوند. در نتیجه نیازی به نصب درایور روی ویندوز و یا هر سیستم عامل دیگری نخواهد بود.
مهمترین مزایای استفاده از سوئیچ شبکه
مهمترین قابلیت های سوئیچ شبکه
انواع سوئیچ شبکه
سوییچ ها در انواع غیرمدیریتی و مدیریتی ساخته شده اند. سوئیچ های پایه شبکه مانند روترهای پرکاربرد نیازی به اعمال تنظیمات خاصی در کابلها و برق مصرفی ندارند. به این قبیل سوئیچ ها که بر اساس تنظیمات کارخانه کار می کنند اصطلاحاً سوئیچ های غیر مدیریتی (unmanaged) می گویند. سوئیچ های غیرمدیریتی هیچ گزینه ی اضافی برای مدیریت عملکرد آنها نداشته و کار کردن با آنها بسیار آسان است
درمقایسه با سوئیچ های غیرمدیریتی که در بالا ذکر شد، دستگاههای جدیدی تحت عنوان سوئیچ های مدیریتی که در شبکه های حرفه ای مورد استفاده قرار میگیرند، قابلیتهایی را برای کنترل عملکرد سوئیچ ها و شبکه در اختیار مدیران حرفه ای تر شبکه ها قرار می دهند. از مهمترین و پرکاربردترین این قابلیتها می توان به مانیتورینگ SNMP، تجمیع لینک و پشتیبانی از صف اولویت QoS اشاره نمود.
علاوه بر این، سوئیچ های مدیریتی به گونه ای ساخته شده اند تا بتوان آنها را با رابط کاربری مشابه خط فرمان یونیکس کنترل و مدیریت نمود. جدیدترین سوئیچ های مدیریتی تحت عنوان سوئیچ های smart یا هوشمند که برای شبکه های کوچک و یا شبکه های سازمانی متوسط ساخته شده اند، همانند روترهای خانگی از یک رابط تحت وب برای مدیریت عملکرد شان بهره می برند.
سوئیچ های مدیریتی علاوه بر امکاناتی که در اختیار مدیران شبکه قرار می دهند تا بتوانند آنها را بر اساس نیاز شبکه پیکربندی نمایند، شامل یک نرم افزار درونی نیز می باشند. این نرم افزار باید هر چند وقت یکبار توسط کارخانه سازنده آنها بروزرسانی شود تا بهترین عملکرد را در اختیار بگذارند.
شبکه های محلی می توانند به دو حالت یک طرفه (Half-duplex) یا دوطرفه (Full-duplex) کار کنند. در حالت یک طرفه سوئیچ ها می توانند در یک لحظه فقط یکی از عملیات ارسال یا دریافت دیتا را انجام دهند و هر دو عملیات ارسال و دریافت اطلاعات در شبکه نمیتوانند به صورت همزمان انجام شود.در حالیکه در شبکه های دوطرفه سوئیچ ها میتوانند در یک لحظه، ارسال و دریافت اطلاعات را به صورت همزمان بدون ایجاد تداخل در یکدیگر به انجام برسانند.
سوئیچ های قدیمی تر امکان کار روی خطوط دو طرفه را نداشتند و فقط روی خطوط یک طرفه می توانستند کار کنند. اما سوئیچ های جدید علاوه بر امکان کار روی خطوط یکطرفه، قابلیت ارسال و دریافت همزمان دیتا روی خطوط دو طرفه را نیز دارا باشند.
سوئیچ ها غالباً به دو صورت ساده (فیکس) یا ماژولار تولید می شوند:
سوئیچ های ساده فقط از یک شاسی و تعدادی درگاه ثابت تشکیل شده است که امکان توسعه آنها برای استفاده های آتی وجود ندارد. در حالیکه سوئیچ های ماژولار به گونه ای طراحی شده اند که انتخاب نوع پردازنده و ماژولهای مورد استفاده به همراه انتخاب تعداد و نوع پورتها را در اختیار مدیران شبکه های بزرگ قرار می دهد. توسعه امکانات و قابلیتهای سوئیچ های ماژولار از طریق اسلاتهای تعبیه شده بر آنها امکانپذیر می باشد.
سوئیچینگ سنتی در لایه ۲ مدل OSI عمل می کند، جایی که بسته های دیتا به یک پورت سوئیچ خاص بر اساس آدرس MAC مقصد ارسال می شوند. اما مسیریابی در لایه ۳ عمل می کند، جایی که بسته ها به یک IP خاص بر اساس آدرس IP مقصد ارسال می شوند.
برخی از سوییچ های شبکه در لایه دوم شبکه (لایه دیتا) از مدل شبکه OSI کار می کنند. مدیریت ترافیک SNMP، FTP و HTTP در لایه ۲ انجام می شود. علاوه بر اینها با استفاده از امکان Port Security امنیت شبکه توسط سوئیچ لایه ۲ تامین می شود.
اما زمانی که نیاز به مسیریابی VLANها روی شبکه باشد، سوئیچ های لایه ۲ نمی توانند کاری انجام دهند. به همین دلیل باید به سراغ سوئیچ های نوع لایه ۳ رفت. این قبیل سوئیچ ها با تبدیل یکی از پورت ها به مسیریاب، نیاز به نصب مسیریاب جدید روی شبکه را از بین می برند.
در مقایسه با سایر سوییچ ها، سوئیچ های لایه ۳ پشتیبانی بهتری برای پیکربندی شبکه های VLAN فراهم می نمایند.
سایر انواع سوئیچ شبکه بسته به نوع استفاده در شبکه می تواند یکی از انواع زیر باشد:
هاب یا سوئیچ ؟ کدام یک؟
سوییچ شبکه به لحاظ فیزیکی مشابه یک هاب شبکه می باشد. با این حال، بر خلاف هاب ، سوئیچ شبکه قادر به بررسی پیام های دریافتی می باشند. به این صورت که به محض دریافت هر بسته آنرا بررسی کرده و پس از شناسایی پورت اتصال مقصد، آنرا به مقصد مشخص شده ارسال می کنند. به این تکنولوژی اصطلاحاً سوئیچینگ بسته گفته می شود.
یک سوییچ شبکه تعیین می کند که هر بسته از چه آدرسی ارسال شده و قرار است به چه آدرسی ارسال شود. در حالی که یک هاب شبکه بسته دریافت شده را به همه آدرسهای موجود در شبکه ارسال می کند. اینکه محتوای یک بسته متعلق به چه آدرسی می باشد در مقصد مشخص می شود. همین خاصیت هاب ها باعث می شود پهنای باند بسیار زیادی از شبکه مصرف شود. در حالی که سوییچ ها با امکان شناسایی آدرس های مبدا و مقصد یک بسته، در مصرف پهنای باند شبکه صرفه جویی می نماید. به همین دلیل در مقایسه با هاب ها کارایی بهتری ارائه می دهند.
برخی از کارشناسان سوییچ های شبکه را روتر شبکه نیز می نامند. زیرا هر دوی آنها وظیفه متمرکز نمودن اتصالات دستگاههای را بر عهده دارند. با این تفاوت که روترها از رابطی برای اتصال به سایر شبکه ها مانند اینترنت یا سایر شبکه های محلی پشتیبانی می کنند.