نوشته‌ها

تفاوت روتر، سوئیچ و هاب چیست؟

تفاوت روتر، سوئیچ و هاب چیست؟

در صورتی که با شبکه‌های کامپیوتری سر و کار داشته باشید، حتما نام ابزارهایی نظیر هاب، سوئیچ یا روتر را شنیده‌اید. هرچند شاید این ابزارها بعضا در ظاهر بسیار شبیه به هم باشند، اما هر یک برای کاربرد متفاوتی طراحی و تولید شده‌اند. در ادامه به بررسی تفاوت‌های این سه ابزار مخصوص شبکه خواهیم پرداخت. با زومیت همراه باشید.

این روزها شبکه‌های کامپیوتری در همه جا گسترده شده‌اند و با ورود به هر سازمان، اداره یا شرکتی می‌توان انواع رک‌های ایستاده یا دیواری را مشاهده کرد که میزبان انواع سرورها، پچ پنل، روتر، سوئیچ و انواع هاب هستند. شاید در ظاهر شنیدن نام این ماژول‌ها بسیار پیچیده به نظر برسد، اما در باطن هر یک برای وظیفه‌ی خاصی طراحی شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در ادامه به بیان تفاوت سه وسیله‌ی پرکاربرد در شبکه‌های کامپیوتری خواهیم پرداخت که شامل هاب، سوئیچ و روتر است. همانطور که اشاره کردیم هر سه این وسیله‌ها از جمله‌ی ابزار‌های مورد استفاده در شبکه‌های کامپیوتری هستند. برای درک بهتر هر یک از این وسیله‌ها بهتر است به تعریف هر یک پرداخته و چرایی وجود و وظایف هر یک را بررسی کنیم.

هاب

هاب وسیله‌ای است که چندین رایانه را در یک شبکه‌ی محلی به یکدیگر متصل می‌کند. هر یک از اطلاعاتی که در شبکه رد و بدل می‌شود، به تمام پورت‌های هاب که سوی دیگر آن وسیله‌ای دیگر قرار دارد، ارسال می‌شود.

هاب‌ها توانایی تفکیک آدرس‌های ورودی و خروجی را نداشته و نمی‌توانند پیام‌های دریافتی را برای عضو مشخصی از شبکه ارسال کنند، از این‌رو بسته‌های دریافتی از یک پورت به تمام پورت‌های موجود ارسال می‌شود.

برای مثال در صورتی در شبکه‌ی رایانه‌ای ۵ کامپیوتر وجود داشته باشد و یکی از رایانه‌ها پیامی را برای یک رایانه‌ی دیگر تحت همین شبکه که از وجود هاب بهره می‌برد، ارسال کند، تمام چهار رایانه‌ی دیگر پیام ارسال شده را دریافت خواهند کرد، هرچند نیازی به دریافت اطلاعات مورد نظر ندارند.

مزایای هاب

استفاده از هاب چندان پیشنهاد نمی‌شود، مگر اینکه موارد امنیتی از درصد اهمیت بسیار پایینی برخوردار باشد. استفاده از هاب به منزله‌ی ارسال سند به تمام کارمندان یک کمپانی در حالتی است که سند مورد نظر باید فقط به دست یک فرد خاص می‌رسید.

سوئیچ

با استفاده از سوئیچ می‌توان چندین رایانه را با استفاده از ارتباط LAN به یکدیگر متصل کرد. پس از آنکه اولین بسته ارسال شد، سوئیچ جدولی را تشکیل می‌دهد که ابزارهای متصل در شبکه را با استفاده از جدول مک آدرس به یکدیگر متصل می‌کند.

سوئیچ برخلاف هاب، می‌تواند بین رایانه‌های مختلف در شبکه فرق قایل شود. سوئیچ‌ها قادرند با استفاده از مک آدرس رایانه‌ها و ابزارهای متصل روی شبکه، مشخص کنند که هر ابزار به چه پورتی متصل شده است.

مزایای سوئیچ

در زمان ایجاد شبکه‌های کامپیوتری، هاب به علت داشتن قیمت پایین‌تر پیشنهاد می‌شود، اما بهره‌گیری از هاب باعث ایجاد سربار زیاد در شبکه می‌شود که این مشکل با سوئیچ حل می‌شود، چراکه سوئیچ با در اختیار داشتن آدرس هر رایانه در شبکه، بسته‌های موجود را به رایانه‌ی یا هر ابزار مبتنی بر شبکه‌ای ارسال می‌کند که مقصد بسته‌ی مورد نظر است.

برای مثال فرض کنید که رایانه‌ی A‌ در پورت یک می‌خواهد در شبکه بسته‌ای را به رایانه‌ی C در پورت چهار ارسال کند. سوئیچ قادر است با اطلاع از آدرس هر یک از رایانه‌ها بدون اشغال پهنای باند بیشتر، بسته‌ی مورد نظر را به مقصد ارسال کند.

روتر

روترها ابزارهایی هستند که با استفاده از آن‌ها می‌توان بسته‌ها را بین شبکه‌های مختلف ارسال و دریافت کرد. بسته‌های ارسالی در شبکه حاوی آدرس‌هایی هستند که مقصد را نشان می‌دهد. روترها با استفاده از این آدرس، بسته‌ی مورد نظر را به مقصد می‌رسانند. روتر زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که شبکه‌ی داخلی به شبکه‌ی گسترده‌تری متصل شده باشد. زمانی که شما جستجویی را در گوگل انجام می‌دهید، روتر شما بسته‌های مورد نظر را به سمت سرورهای گوگل ارسال می‌کند تا پردازش صورت گیرد.

برای درک بهتر این موضوع بهتر است ایمیل را در نظر بگیرید. در صورتی که بخواهید ایمیلی را به یکی از هم اتاقی‌های خود در منزل ارسال کنید، آدرس Room A برای ارسال ایمیل کافی است، اما اگر اتاق دریافت کننده‌ی ایمیل در منزل دیگری باشد، باید به همراه اطلاعات ایمیل، داده‌های دیگری را نیز اضافه کنید. در این مرحله شما کد پستی را اضافه می‌کنید، اما در صورتی که گیرنده در استان یا ایالت دیگری باشد، کدپستی نیز به تنهایی کافی نیست و باید بسته‌ی مورد نظر به همراه آدرس پستی و کد پستی همراه شده و تحویل اداره‌ی پست محلی شود تا بسته به مقصد برسد.

مزایای روتر

اصلی‌ترین وظیفه‌ی روتر را باید ارسال بسته‌ها بین دو شبکه‌ی مختلف بدانیم، هرچند روترهای جدید عرضه شده به بازار قابلیت‌های بیشتری را در اختیار کاربران قرار می‌دهند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

وجود ۴ تا ۸ پورت شبکه که امکانات اشتراک گذاری ابزارهایی نظیر پرینتر را بصورت محلی با سایر رایانه‌های موجود در شبکه امکان پذیر می‌کند.
روترهای جدید از قابلیت NAT یا Network Address Translator پشتیبانی می‌کنند که این موضوع امکان اختصاص دادن مجموعه‌ی IP‌های داخلی را برای شبکه در کنار دریافت IP‌ از شبکه‌ی گسترده‌ی بیرون نظیر ISP یا WAN را در اختیار کاربران قرار می‌دهد. این وظیفه کاری است که مودم‌های ADSL کنونی نیز آن را انجام می‌دهند.
DHCP‌یا Dynamic Host Configuration Protocol که یک IP‌جدید را به هر ابزاری که به روتر متصل شده باشد، بصورت خودکار اختصاص می‌دهد.
فایروال برای محافظت از شبکه‌ی داخلی
وجود پورت WAN برای اتصال به یک مودم که امکان اتصال به سرویس اینترنت یک ISP را فراهم می‌کند.
پشتیبانی از اتصال بی‌سیم که امکان اتصال گجت‌های بی‌سیم را نیز به روتر فراهم می‌کند.

منبع:Zoomit.ir

شبکه هاي محلي LAN – قسمت دوم

شبکه هاي محلي LAN قسمت دوم

اجزاي اصلي سخت‌افزاري
همه شبکه‌ها از اجزاي سخت‌افزاري پايه‌اي تشکيل شده‌اند تا گره‌هاي شبکه را به يکديگر متصل کنند، مانند «کارت‌هاي شبکه»، «تکرارگر»ها، «هاب»ها، «پل»ها، «راهگزين»ها و «مسيرياب»ها. علاوه بر اين، بعضي روشها براي اتصال اين اجزاي سخت‌افزاري لازم است که معمولاً از کابلهاي الکتريکي استفاده مي‌شود (از همه رايجتر «کابل رده ?» (کابل Cat5) است)، و کمتر از آنها، ارتباطات ميکروويو (مانند IEEE 802.11) و («کابل فيبر نوري» Optical Fiber Cable) بکار مي‌روند.

کارت شبکه
«کارت شبکه»، «آداپتور شبکه» يا « کارت واسط شبکه» (Network Interface Card) قطعه‌اي از سخت‌افزار رايانه‌است و طراحي شده تا اين امکان را به رايانه‌ها بدهد که بتوانند بر روي يک شبکه رايانه‌اي با يکديگر ارتباط برقرار کنند. اين قطعه دسترسي فيزيکي به يک رسانه شبکه را تامين مي‌کند و با استفاده از «آدرسهاي MAC»، سيستمي سطح پايين جهت آدرس دهي فراهم مي‌کند. اين شرايط به کاربران اجازه مي‌دهد تا به وسيله کابل يا به صورت بي‌سيم به يکديگر متصل شوند.

تکرارگر یا repeater
«تکرارگر» تجهيزي الکترونيکي است که سيگنالي را دريافت کرده و آن را با سطح دامنه بالاتر، انرژي بيشتر و يا به سمت ديگر يک مانع ارسال مي‌کند. بدين ترتيب مي‌توان سيگنال را بدون کاستي به فواصل دورتري فرستاد. از آنجا که تکرارگرها با سيگنال‌هاي فيزيکي واقعي سروکار دارند و در جهت تفسير داده‌اي که انتقال مي‌دهند تلاشي نمي‌کنند، اين تجهيزات در «لايه فيزيکي» يعني اولين لايه از «مدل مرجع OSI» عمل مي‌کنند.

هاب (جعبه تقسيم) یا hub
«هاب» قطعه‌اي سخت‌افزاري است که امکان اتصال قسمت‌هاي يک شبکه را با هدايت ترافيک در سراسر شبکه فراهم مي‌کند. هاب‌ ها در «لايه فيزيکي» از «مدل مرجع OSI» عمل مي‌کنند. عملکرد هاب بسيار ابتدايي است، به اين ترتيب که داده رسيده از يک گره را براي تمامي گره‌هاي شبکه کپي مي‌کند. هاب‌ها عموماً براي متصل کردن بخش‌هاي يک «شبکه محلي» بکار مي‌روند. هر هاب چندين «درگاه» (پورت) دارد. زماني که بسته‌اي از يک درگاه مي‌رسد، به ديگر درگاه‌ها کپي مي‌شود، بنابراين همه قسمت‌هاي شبکه محلي مي‌توانند بسته‌ها را ببينند.

پل یا bridge
يک «پل» دو «زيرشبکه» (سگمنت) را در «لايه پيوند داده» از «مدل مرجع OSI» به هم متصل مي‌کند. پل‌ها شبيه به «تکرارگر»ها و «هاب»هاي شبکه‌اند که براي اتصال قسمت‌هاي شبکه در «لايه فيزيکي» عمل مي‌کنند، با اين حال پل با استفاده از مفهوم پل زدن کار مي‌کند، يعني به جاي آنکه ترافيک هر شبکه بدون نظارت به ديگر درگاه‌ها کپي شود، آنرا مديريت مي‌کند.

پل‌ها به سه دسته تقسيم مي‌شوند:
پل‌هاي محلي: مستقيما به «شبکه‌هاي محلي» متصل مي‌شود.
پل‌هاي دوردست: از آن مي‌توان براي ساختن «شبکه‌هاي گسترده»، جهت ايجاد ارتباط بين «شبکه‌هاي محلي» استفاده کرد. پل‌هاي دور دست در شرايطي که سرعت اتصال از شبکه‌هاي انتهايي کمتر است با «مسيرياب»ها جايگزين مي‌شوند.
پل‌هاي بي‌سيم: براي «اتصال شبکه‌هاي محلي» به «شبکه‌هاي محلي بي‌سيم» يا «شبکه‌هاي محلي بي‌سيم» به هم يا ايستگاه‌هاي دوردست به «شبکه‌هاي محلي» استفاده مي‌شوند.

راهگزين یا switch
«راهگزين» که در پارسي بيشتر واژه «سوئيچ» براي آن بکار برده مي‌شود، وسيله‌اي است که قسمت‌هاي شبکه را به يکديگر متصل مي‌کند. راهگزين‌هاي معمولي شبکه تقريباً ظاهري شبيه به «هاب» دارند، ولي يک راهگزين در مقايسه با هاب از هوشمندي بيشتري (و همچنين قيمت بيشتري) برخوردار است. راهگزين‌هاي شبکه اين توانمندي را دارند که محتويات بسته‌هاي داده‌اي که دريافت مي‌کنند را بررسي کرده، دستگاه فرستنده و گيرنده بسته را شناسايي کنند، و سپس آن بسته را به شکلي مناسب ارسال نمايند. با ارسال هر پيام فقط به دستگاه متصلي که پيام به هدف آن ارسال شده، راهگزين «پهناي باند» شبکه را به شکل بهينه‌تري استفاده مي‌کند و عموماً عملکرد بهتري نسبت به يک هاب دارد.

از نظر فني مي‌توان گفت که راهگزين در «لايه پيوند داده» از «مدل مرجع OSI» عمل کنند. ولي بعضي انواع راهگزين قادرند تا در لايه‌هاي بالاتر نيز به بررسي محتويات بسته بپردازند و از اطلاعات بدست آمده براي تعيين مسير مناسب ارسال بسته استفاده کنند. به اين راه گزين‌ها به اصطلاح «راهگزين‌هاي چندلايه» (Multiplayer Switch) مي‌گويند.

مسيرياب یا router
«مسيرياب»ها تجهيزات شبکه‌اي هستند که بسته‌هاي داده را با استفاده از «سرايند»ها و «جدول ارسال» تعيين مسير کرده، و ارسال مي‌کنند. مسيرياب‌ها در «لايه شبکه» از «مدل مرجع OSI» عمل مي‌کنند. همچنين مسيرياب‌ها اتصال بين بسترهاي فيزيکي متفاوت را امکان‌پذير مي‌کنند. اين کار با چک‌ کردن سرايند يک بسته داده، انجام مي‌شود.
مسيرياب‌ها از «قراردادهاي مسيريابي» مانند OSPF استفاده مي‌کنند تا با يکديگر گفتگو کرده و بهترين مسير بين هر دو ايستگاه را پيکربندي کنند. هر مسيرياب دسته کم به دو شبکه، معمولاً شبکه‌هاي محلي، شبکه‌هاي گسترده و يا يک شبکه محلي و يک سرويس دهنده اينترنت متصل است. بعضي انواع مودم‌هاي DSL و کابلي جهت مصارف خانگي درون خود از وجود يک مسيرياب نيز بهره مي‌برند.


شبکه محلي چيست؟
«شبكه محلي» (Local Area Network) يك «شبکه رايانه‌اي» است كه محدوده جغرافيايي كوچكي مانند يك خانه، يك دفتر كار يا گروهي از ساختمان‌ها را پوشش مي‌دهد. در مقايسه با «شبكه‌هاي گسترده» (WAN) از مشخصات تعريف‌شده شبكه‌هاي محلي مي‌توان به سرعت (نرخ انتقال) بسيار بالاتر آنها، محدوده جغرافيايي كوچكتر و عدم نياز به «خطوط استيجاري» مخابراتي اشاره كرد.
دو فناوري «اترنت» (Ethernet) روي كابل «جفت به هم تابيده بدون محافظ» (UTP) و «واي‌فاي» (Wi-Fi) رايج‌ترين فناوري‌هايي هستند كه امروزه استفاده مي‌شوند، با اين حال فناوري‌هاي «آركنت» (ARCNET) و «توكن رينگ» (Token Ring) و بسياري روشهاي ديگر در گذشته مورد استفاده بوده‌اند.

تاريخچه شبکه محلي
در روزهاي قبل از ظهور «رايانه‌هاي شخصي» (PC) ممكن بود كه يك محل فقط يك «رايانه مركزي» داشته باشد كه كاربران به‌وسيله «پايانه» ها از طريق كابل‌كشي ساده و كم‌سرعتي به آن دسترسي داشتند. شبكه‌هايي مانند SNA متعلق به شركت «آي‌بي‌ام» (IBM) جهت ارتباط پايانه‌ها يا ديگر رايانه‌هاي مركزي در محل‌هاي دوردست از طريق «خطوط استيجاري» بكارگرفته شدند، از اين رو اين ارتباطات «شبكه‌هاي گسترده» (WAN) بودند.
اولين شبكه محلي در دهه 1970 ساخته شد و به منظور ارتباطات پرسرعت بين چند رايانه بزرگ در يك محل بكار گرفته شد. از ميان بسياري سيستم‌هاي رقيب كه در اين دوران ساخته شدند، «اترنت» و «آركنت» مشهورترين‌ها هستند.
توسعه و ازدياد رايانه‌هاي شخصي كه با «سيستم عاملهاي» CP/M و DOS كار مي كردند اين حقيقت را با خود به همراه آوردند كه خيلي زود هر مکان به تنهايي پر از ده‌ها و صدها رايانه گردد. اولين انگيزه براي شبكه‌كردن اين محل‌ها عموماً به اشتراك گذاشتن فضاي «ديسك» و «چاپگرهاي ليزري» بود، كه هر دو در آن زمان بسيار گران بودند. براي چندين سال اين ايده بسيار مورد توجه و علاقه بود، طوري كه از سال 1983 به بعد، متخصصان صنعت رايانه مرتبا اظهار مي‌داشتند كه سال بعدي سال شبكه محلي است.
در واقع زياد شدن تنوع «لايه فيزيكي» و «قرارداد»هاي شبكه ناسازگار، و چندگانگي در تعيين بهترين روش به اشتراك گذاشتن منابع، به ايده فوق صدمه زد. به تبع هر فروشنده كارت شبكه، كابل شبكه، قرارداد و سيستم عامل شبكه خودش را عرضه مي كرد. با ظهور سيستم عامل Netware محصول شركت «ناول» (Novel) راه حلي پديد آمد، به اين ترتيب كه اين سيستم عامل 40 نوع كابل و كارت شبكه رقيب را پشتيباني مي‌كرد و علاوه بر آن از ديگر سيستم عامل هاي رقيب بسيار حرفه‌اي‌تر بود. سيستم عامل Netware از همان آغاز پيدايش شبكه‌هاي محلي رايانه‌هاي شخصي در سال 1983 تا اواسط دهه 1990 براين بازار حكمراني مي كرد، تا آنكه شركت «مايکروسافت» سيستم عامل Windows NT Advanced Server و Windows for Workgroups را عرضه كرد.
از رقباي سيستم عامل Netware فقط VINES ساخت شركت «بانيان» (Banyan) از نظر قدرت فني با آن قابل مقايسه بود، ولي شركت Banyan هرگز بنيان استواري پيدا نكرد. شركتهاي «مايکروسافت» و «تريكام» (3COM) با يكديگر همكاري كردند تا يك سيستم عامل شبكه ساده بسازند كه حاصل آن شد اساس سيستم عاملهاي 3+Share محصول «تريكام»، LAN Manager محصول «مايکروسافت» و LAN Server محصول شركت «آي‌بي‌ام» كه هيچ كدام ازين سيستم عامل ها موفقيت قابل ملاحضه‌اي به دست نياوردند.
در همين دوران «ايستگاه‌هاي كاري» (Workstation) (رايانه‌هاي) مبتني بر سيستم عامل «يونيكس» (Unix) از فروشندگاني مانند شركتهاي «سان مايكروسيستمز» (Sun Microsystems)، «هيولت پكارد» (Hewlett Packard)، «سيليكن گرافيكز» (Silicon Graphics)، «اينترگراف» (Intergraph)، «نكست» (NeXT) و «آپلو» (Apollo) از شبكه‌سازي مبتني بر قرارداد TCP/IP استفاده مي‌كردند. اگرچه اعضاي اين گروه از شركتهاي تجاري كه به توليد چنين محصولي مي‌پرداختند كمتر شده‌اند، ولي ادامه يافتن توسعه فناوري در اين زمينه، بر روي «اينترنت» و همچنين دو سيستم عامل «لينوكس» (Linux) و Mac OS X محصول شركت «اپل» (Apple) تأثير گذاشت و امروزه قرارداد TCP/IP تقريباً به طور كامل جايگزين قراردادهاي IPX، AppleTalk، NBF و ديگر قراردادهايي كه در شبكه‌هاي محلي اوليه رايانه‌هاي شخصي به كار مي‌رفت شده است.

جنبه‌هاي فني
با وجود اينكه امروزه قرارداد راهگزيني اترنت رايج‌ترين قرارداد «لايه پيوند داده» و قرارداد IP رايج‌ترين قرارداد «لايه شبكه» است، در گذشته گزينه‌هاي بسيار ديگري مورد استفاده بودند و بعضي از آنها هنوز در بعضي نواحي كوچك مشهور مانده‌اند.
شبكه‌هاي محلي كوچكتر عموماً از يك يا چند «راهگزين» (Switch) (در پارسي بيشتر رايج است كه به آن سوئيچ مي‌گويند) تشكيل شده‌اند كه به يكديگر متصل شده‌اند. جهت دسترسي به اينترنت غالبا يكي از اين راهگزين‌ها به يك «مسيرياب»، «مودم كابلي» يا «مودم ADSL» متصل مي‌شود.
شبكه‌هاي محلي بزرگ‌تر به واسطه اين ويژگي‌ها شناخته مي‌شوند: استفاده از اتصالات اضافي (بيش از يكي جهت پشتيبان) بين راهگزين‌ها، استفاده از «قرارداد درخت پوشا» (STP) جهت جلوگيري از ايجاد «حلقه»، توانايي راهگزين‌ها جهت مديريت انواع مختلف ترافيك با استفاده از استاندارد «كيفيت خدمات» و همچنين استفاده از «شبكه‌هاي محلي مجازي» (VLAN) جهت جداسازي ترافيكها از يكديگر.
شبكه‌هاي محلي ممكن است به‌وسيله «خطوط استيجاري»، «خدمات استيجاري» و يا به روش «تونل‌زني» (Tunneling) بر روي اينترنت با بهره‌جويي از فناوري «شبكه‌هاي مجازي خصوصي» (VPN) اتصالاتي به ديگر شبكه‌هاي محلي داشته باشند.

.

.

منبع : iranpur.com

آموزش network – قسمت هفتم

سوئیچ

 

سوئيچ (switch) يکی از عناصر اصلی و مهم در شبکه های کامپيوتری است در این دستگاه علاوه بر دریافت  وارسال سیگنال کار های دیگری نیز انجام می شود در حقیقت حدود عملیاتی که در Switch انجام می شود لایه datalink می باشد در واقع switch در دو لایه پایینی osi کار می کند.

در یک شبکه که کامپیوتر‌ها توسط سوئیچ به هم متصل هستند چندين کاربر  میتوانند در یک لحظه  اطلاعات را از طریق شبکه ارسال نمایند. و در این حالت  سرعت ارسال اطلاعات هر يک از کاربران بر سرعت دستيابی ساير کاربران شبکه تاثير نخواهد گذاشت  و برخوردی مابین بسته های اطلاعاتی صورت نمی گیرد و ارتباط کاملا دو طرفه می باشد  در واقع یکی از مزیت های موجود در سوئیچ ها این است که در هر لحظه یک سری ارتباطات دو طرفه مابین دو device موجود در شبکه ایجاد میکنند.همین امر باعث افزایش سرعت شبکه می شود.

سوئیچ در لایه دوم (Data Link Layer)مدل OSI انجام وظیفه می‌کند و بدین معناست که به صورت هوشمند مسیر اطلاعات را مشخص می‌کند به طور مثال اگر یک بسته اطلاعاتی‌ مقصدش کامپیوترشماره 1 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 .

سوئیچ سیگنالها را دریافت کرده و پس از دریافت سیگنالها یک frame به صورت کامل  ابتدا اقدام به کنترل crc می نماید در صورتی که crc نشان دهنده سالم بودن frame باشد  در مرحله ی بعدی آدرس مبدا و مقصد mac address را کنترل می کند . با کنترل آدرس مبدا و شماره پورت و macaddress مربوط به کامپیوتر ارسال کننده در جدول filter/forward table  ثبت می گردد و سپس در صورتی که مقصد نیز در جدول مذکور شناخته شده بود  اطلاعات صرفا به همان پورتی که مقصد به آن متصل است ارسال می شود.

در صورت وجود نداشتن آدرس کامپیوتر مقصد در جدول مذکور با توجه به اینکه معلوم نیست مقصد بر روی کدام پورت است frame  دریافت شده توسط switch به تمام پورت ها ارسال شده یا اصطلاحا flood می شود. ضمنا در صورتی که یک frame از نوع broadcast  به switch برسد به تمام پورت ها flood می شود.

تعداد پورت های  switch در برخی مدل ها بیش از 48 عدد می باشد و دارای کاربرد ها و مدل های بسیار متفاوتی می باشد. قابل ذکر است با توجه به کاربرد های متفاوت از سوئیچ های متفاوت با ابعاد و توانایی های گوناگون استفاده می شود.

سوئيچ هائی که برای هر يک از اتصالات موجود در يک شبکه داخلی استفاده می گردند ، سوئيچ های LAN ناميده می شوند

سوئیچ ها به منظور مسیر یابی موجود در شبکه از روش های مختلفی استفاده می کنند که به توضیح آن می پردازیم.

Packet-Switching

سوئيچ ها بر مبناي Packet-Switching کار مي کنند و بين سگمنت هايي که از نظر بعد مکاني از هم به حد کافي دور مي باشند ، ارتباط برقرار مي سازد. بسته هاي اطلاعاتي وارده در buffer نگهداري مي شوند. آدرس هاي MAC در قسمت هدر فريم نگهداري مي شوند. آدرس هاي مذکور که در اين قسمت قرار دارد ، خوانده مي شوند و با جدول مک سوئيچ (MAC Table) مقايسه مي گردند. همچنين فريم اترنت در يک شبکه LAN قسمتي به نام Payload دارد. که شامل MAC Address مبدا و مقصد مي باشد. همانطور که قبلا گفته شد سوئيچ آدرس مک مبدا و مقصد را چک کرده و در صورتيکه آدرس مقصد را در جدول مک آدرس هاي خود داشت براي مقصد ارسال مي کند.

منظور از حافظه بافر در رابطه با سوئیچ چیست؟

حافظه بافر یک ناحیه ذخیره سازی اختصاص داده شده، برای رسیدگی به داده های عبوری می باشد. بافرها معمولاً برای دریافت و ذخیره سازی اطلاعات پراکنده، که پشت سر هم توسط دستگاه های سریعتر، ارسال می شود را دریافت می کنند و تفاوت سرعت را جبران می نمایند. اطلاعات ورودی ذخیره می شوند تا هنگامی که تمام داده های گرفته شده قبلی فرستاده شوند. این حافظه در سوئیچ به اشتراک گذارده می شود.

سوئيچ هاي Packet-based براي تعيين مسير ترافيک از يکي از سه روش زير استفاده مي کند

  • Cut-through
  • Store-and-forward
  • Fragment-free

         Cut-through

در اين روش ، سوئيچ آدرس هاي MAC را به محض دريافت بسته مي خواند و سپس 6 بايت MAC اطلاعات مربوط به آدرس را ذخيره کرده و با وجود اينکه ما بقي بسته ها در حال رسيدن به سوئيچ مي باشند ، اقدام به ارسال بسته مذکور به سمت نود مقصد مي نمايد.

        Store-and-forward

سوئيچي که از اين روش استفاده مي کند ، ابتدا تمام اطلاعات داخل بسته را دريافت و نگهداري مي کند و قبل از ارسال بسته مورد نظر به دنبال خطاي CRC و يا مشکلات ديگر مي گردد. در صورتي که بسته داراي خطايي باشد آن بسته را کنار مي گذارد. در غير اينصورت سوئيچ آدرس کارت شبکه گيرنده را جستجو کرده و سپس آن را براي نود مقصد ارسال مي دارد.

بيشتر سوئيچ ها همزمان از دو روش فوق استفاده مي کنند مثلاً ابتدا از روش Cut-through استفاده کرده ولي به محض برخورد با يک خطا ، روش خود را تغيير مي دهد و به شيوه Store-and-forward عمل مي کند ، از آنجائيکه روش Cut-through قادر به اصلاح خطا نمي باشد در نتيجه سوئيچ هاي کمتري از اين روش استفاده مي کنند ولي از سرعت بالاتري برخوردار است.

        Fragment-free

سوئيچ ها از اين روش کمتر استفاده مي کنند. اين روش مانند روش اول مي باشد با اين تفاوت که در اين شيوه ، سوئيچ قبل از ارسال بسته ، 64 بايت اول آن را نگه مي دارد اين کار به خاطر آن است که بيشتر خطا و برخوردها در طول اولين 64 بايت بسته اطلاعاتي اتفاق مي افتد.

Switch Configurations

سوئيچ هاي LAN از نظر شکل فيزيکي با هم متفاوتند ، در حال حاضر ، سوئيچ ها داراي سه شکل عمده مي باشند:

  •  Shared memory

اين نوع از سوئيچ ها ، بسته رسيده را در يک حافظه مشترک يا بافر که اين بافر در بين تمامي درگاه هاي سوئيچ تقسيم مي شود نگهداري مي کنند و سپس پکت را از طريق درگاه مناسب براي سمت نود مقصد ارسال مي کنند.

  •  Matrix

اين نوع سوئيچ ها داراي يک شبکه خطوط داخلي ( ماتريکس ) با پورت هاي ورودي و خروجي مي باشند. زمانيکه وجود يک بسته اطلاعاتي در پورت ورودي تشخيص داده شود ، آدرس کارت شبکه ( MAC ) با جدول جستجوي موجود در سوئيچ (MAC Table) مقايسه مي شود تا در نهايت بسته مذکور به پورت خروجي مورد نظر هدايت شود. بنابراين سوئيچ در حد فاصل بين اين دو پورت يک خط ارتباطي ايجاد کرده و آن

دو پورت را به هم متصل مي کند.

منظور از جدول آدرس های MAC درباره سوئیچ چیست؟

سوئیچ های لایه 2، کارهای متفاوتی مانند یاد گرفتن آدرس MAC، فرستادن و فیلتر کردن تصمیمات و غیره را انجام می دهند. وقتی یک سوئیچ روشن می شود جدول آدرس های MAC آن خالی است. وقتی دستگاه فریم می فرستد و توسط واسط (Interface) دریافت می شود، سوئیچ آدرس مبدا را در جدول آدرس های MAC ذخیره می کند. بعد از این سوئیچ جدول آدرس های MAC را برای فرستادن و فیلتر کردن فریم های دریافتی استفاده می کند و سوئیچ مشخص می کند که فریم ها باید از پورت مشخص شده عبور کنند یا خیر. به همین دلیل جدول آدرس های MAC، جدول فیلتر MAC، یا فیلتر کننده نیز گفته می شود.

  •  Bus architecture

در اين دسته از سوئيچ ها يک بافر براي هر يک از درگاه ها در نظر گرفته شده است. که گذرگاه اطلاعات را کنترل مي کند.

Transparent Bridging

اکثر سوئيچ ها از سيستمي موسوم به transparent bridging  استفاده مي کنند تا جداولي جهت جستجوي آدرس بسازند. سيستم مذکور يک تکنولوژي مي باشد که امکان مي دهد تا سوئيچ همه آنچه که در مورد موقعيت نودها در شبکه بايد بداند را بدون دخالت مدير شبکه ( network administrator ) مي آموزند. اين سيستم داراي پنج قسمت زير مي باشد :

  •   Learning
  •   Flooding
  •   Filtering
  •   Forwarding
  •   Aging

همانطور که در شکل  زیر مشاهده مي کنيد سوئيچ به شبکه اضافه شده است و سگمنت هاي مختلف به آن متصلند.

 

  •  Learning

کامپيوترa که در سگمنت a قرار دارد ، ديتايي براي کامپيوتر bواقع در سگمنت c ارسال مي کند. پس سوئيچ اولين بسته اطلاعاتي را از روي نود a دريافت مي کند. آدرس کارت شبکه يا MAC Address آن را مي خواند و آن را در جدول مک خود به ثبت مي رساند. از اين پس سوئيچ به محض دريافت يک بسته اطلاعاتي که آدرس مقصد دستگاه ، نود a آدرس دهي شده باشد مي تواند نود a را با توجه به آدرس موجود بيايد. به اين عمليات Learning مي گويند. يعني به محض ديدن يک MAC Address جديد سوئيچ آن را يادداشت مي کند و آن را ياد مي گيرد.

  •  Flooding

با توجه به اينکه سوئيچ ، مک آدرس نود b را نمي شناسد ، بسته را به تمامي سگمنت ها به استثناي سگمنت a مي فرستد. هرگاه سوئيچ براي يافتن يک نود مشخص بسته را به تمامي سگمنت ها بفرستد در اصطلاح به اين عمل Flooding مي گويند.

  •  Forwarding

نود b بسته را دريافت کرده و بسته اي را براي شناسايي به سمت نود a مي فرستد. بسته ارسالي از سوي نود b به سوئيچ مي رسد و سوئيچ نيز آدرس کارت شبکه نود b را به ليست MAC Table خود در سگمنت c اضافه مي کند. از آنجائيکه سوئيچ ، آدرس نود a را از قبل مي داند در نتيجه بسته را مستقيماً به نود a مي فرستد. چون سگمنتي که نودA متعلق به آن است با سگمنتي که نود b به آن تعلق دارد با هم متفاوت مي باشند. در نتيجه سوئيچ مي بايد اين دو سگمنت را به هم مربوط سازد و سپس اقدام به ارسال بسته نمايد که به اين عمل Forwarding مي گويند.

بسته ديگري از سوي نود a به سمت نود b ارسال مي گردد، بسته ابتدا به سوئيچ مي رسد، سوئيچ نيز آدرس نود b را مي داند و بسته را مستقيماً به نود b مي فرستد.

منظور از جدول آدرس های MAC درباره سوئیچ چیست؟

سوئیچ های لایه 2، کارهای متفاوتی مانند یاد گرفتن آدرس MAC، فرستادن و فیلتر کردن تصمیمات و غیره را انجام می دهند. وقتی یک سوئیچ روشن می شود جدول آدرس های MAC آن خالی است. وقتی دستگاه فریم می فرستد و توسط واسط (Interface) دریافت می شود، سوئیچ آدرس مبدا را در جدول آدرس های MAC ذخیره می کند. بعد از این سوئیچ جدول آدرس های MAC را برای فرستادن و فیلتر کردن فریم های دریافتی استفاده می کند و سوئیچ مشخص می کند که فریم ها باید از پورت مشخص شده عبور کنند یا خیر. به همین دلیل جدول آدرس های MAC، جدول فیلتر MAC، یا فیلتر کننده نیز گفته می شود.

  • Filtering

نود c اطلاعاتي را براي نود a مي فرستد. آدرس نود c به سوئيچ نيز از طريق HUB ، ارسال مي شود و سوئيچ آدرس نود c را نيز به ليست آدرس هاي خود در سگمنت a اضافه مي کند. پيش از اين ، سوئيچ آدرس مربوط به نود a را مي دانست و مشخص مي سازد که اين نودها ( a و c ) هر دو در يک سگمنت مشابه قرار دارند ، پس براي ارسال اطلاعات از نود c به نودa ديگر نيازي نيست تا سوئيچ سگمنت a را با سگمنت ديگري مرتبط سازد. بنابراين سوئيچ در حين انتقال اطلاعات بين نودهاي درون يک سگمنت عکس العملي از خود نشان نمي دهد که به اين عمل Filtering مي گويند.

مراحل Learning و Flooding ادامه مي يابد تا اينکه سوئيچ مک آدرس تمامي نودها را به ليست خود اضافه کند. بيشتر سوئيچ ها براي نگهداري ليست آدرس ها از حافظه زيادي برخورد دارند. اما براي استفاده بهتر از اين حافظه سوئيچ آدرس هاي قديمي را از جدول پاک مي کند و براي جلوگيري از اتلاف وقت در آدرس هاي قديمي به دنبال آدرسي نمي گردد. براي انجام اين کار از تکنيکي موسوم به aging بهره مي گيرد. اساساً وقتي اطلاعات يک نود وارد جدول سوئيچ مي شود يک Timestamp در مقابل آن اطلاعات نوشته مي شود و با دريافت هر بسته اطلاعاتي ديگر ، آن بر چسب زمان (Timestamp) به روز مي شود.

سوئيچ داراي قابليتي است که پس از مدتي در صورت عدم فعاليت نود ، اطلاعات مربوط به آن را پاک مي کند. اين قابليت باعث ميشود تا فضاي قابل توجهي از حافظه براي اطلاعات و پکت هاي ديگر اختصاص داده شود. در نمونه اي که ملاحظه کرديد، دو نود ( a و c ) يک سگمنت را بين خود تقسيم مي کنند حال آنکه سوئيچ براي هر يک از نودهاي b و d يک سگمنت مستقل ميسازد. در يک شبکه ايده آل  LAN-Switched هر يک از نودها داراي يک سگمنت جداگانه مي باشد که خصيصه مذکور ، احتمال برخورد بين بسته هاي اطلاعاتي و همچنين نياز به فيلترينگ را حذف مي کند.

Spanning Trees

براي جلوگيري از وقوع طوفان هايي موسوم به Broadcast Storms و همچنين جوانب ناخواسته ديگري که در اثر اتصال حلقه اي سوئيچ ها بوجود مي ايند، شرکت Digital Equipment Corporation پروتکلي با نام Spanning-tree Protocol يا STP ساخته است که موسسه IEEE نيز آن پروتکل را با استاندارد 802.id معرفي کرده است.

طوفان داده پراکنی (Broadcast Storm) چیست ؟

عموماً این حالت بیانگر تولید ترافیک بسیار زیاد، توسط دستگاه هایی است که به طور عادی ترافیک دارند. اگر این دستگاه ها به تولید بیشتر و بیشتر ترافیک ادامه دهند، بازده شبکه بسیار کاهش می یابد.

اساساً پروتکل مذکور از يک الگوريتم موسوم به (STA( Spanning- tree Algorithm استفاده مي کند. الگوريتم مذکور قادر است تا در بين چندين مسير منتهي به نود مورد نظر ، بهترين راه را تشخيص داده و مسير هاي ديگر که ايجاد حلقه مي کند را مسدود مي سازد.

منظور از کنترل جریان (Flow Control) در سوئیچ چیست؟

این عبارت در ارتباطات سریال استفاده می شود و منظور متوقف کردن فرستنده از فرستادن اطلاعات است, تا وقتی که گیرنده آن را بتواند بپذیرد ؛ که هم به شکل سخت افزاری و هم نرم افزاری است. گیرنده ها عموماً میزان بافر ثابتی دارند وهمان لحظه که اطلاعات دریافت می شوند، می نویسند و وقتی مقدار داده های بافر به حد نهایی می رسد، گیرنده یک سیگنال به فرستنده جهت متوقف کردن ارسال می فرستد.

روتر

روتر یا (router) به معنای مسیر یاب می باشد در واقع  روتر ها تجهیزات فیزیکی هستند که چندین شبکه بی سیم یا کابلی را به یکدیگر متصل می کنند. می توان روتر را به عنوان یک گذرگاه  در لایه سه OSI  در نظر گرفت.

 

وظیفه ی روتر

وظیفه ی  روتر (router)  این است که  از بین مسیر های گوناگون بهترین مسیر را برای رسیدن بسته های اطلاعاتی (packet) به مقصد مشخص می کند.

انواع روتر ها

روتر ها را می توان به دو گروه نرم افزار ی و سخت افزاری تقسیم کرد.

1-روتر های سخت افزاری

روتر های سخت افزاری دستگاه هایی هستند که همانند یک کامپیوتر بوده و کار routing را انجام می دهند  و سیستم عامل مخصوص خود را دارد روترهای سخت افزاری دارای سخت افزار لازم و از قبل تعبیه شده ای می باشند که به آنان امکان اتصال به یک لینک خاص WAN از نوع Frame Relay ، ISDN و یا ATM  را می دهد.همانطور که گفته شد یک روتر سخت افزرای  همانند یک کامپیوتر بوده وداری اجزایی مثل ,cpu ,ram,slot …و محل هایی را برای اضافه کردن کارت های جانبی می باش.روتر های سخت افزاری نسبت به روتر های نرم افزاری دارای سرعت بالاتری می باشند.

2-روتر های نرم افزاری

وظیفه ی روتر های نرم افزاری نیز هماند روتر های سخت افزاری می باشد ولی امکانات آن از روتر های سخت افزاری کمتر است در روتر های نرم افزاری  سیستم عامل را با توجه به امکاناتی که دارد می توان  طوری  تنظیم کرد  که کار یک روتر را انجام دهد . یک روتر نرم افزاری دارای تعدادی کارت شبکه است که هر یک از آنان به یک شبکه LAN متصل شده و سایر اتصالات به شبکه هایWAN از طریق روترهای سخت افزاری ، انجام خواهد شد.

هاب

یک وسیله سخت افزاری برای اتصال دو یا چند ایستگاه کاری(کامپیوتر)  در شبکه هاى کامپيوترى (HUB)  هاب می باشد که  در لایه ی اول OSI که همان  physical layer  است کار می کند و ارزانترين روش اتصال دو و يا چندين کامپيوتر به يکديگر است.

 

عملکرد هاب (hub)

باید به این نکته توجه داشت که هاب در یک  ارتباط یک طرفه کار می کند در واقع half duplex می باشد در واقع زمانی که send  داریم receive نداریم به این منظور که اطلاعات یا می توانند send شونذ و یا اینکه receive شوند. و مشکل دیگری که در هاب وجود دارد تقسیم کردن پهنای باند می باشد  برای مثال اگر یک اب با 20 پورت در اختیار داشته باشیم و یک خط اینترنت با سرعت 20 kbps  هم باشد به هر کدام از کامپیوتر ها سرعت 1kbps می رسد.

با توجه به ساختار داخلی که در hub قرار دارد متوجه می شویم که  یک backbone  در آن وجود دارد و تمام این پورت ها به اینbackbone متصل شده اند. یا به عبارت دیگر زمانی که  می خواهیم  یک pc را به hub متصل کنیم در واقع به صورت توپولوژی busعمل می کند.پس با توجه به این ساختار اگر جایی از مدار داخلی موجود در hub قطع شود کل پورت های hub قطع می شود.

با توجه به این ساختار اگر یک pc در  حین فرستادن اطلاعات بر روی backbone  باشد باید بقیه ی  pc  ها منتظر بمانند تا اینکه pcکه مشغول فرستادن اطلاعات خود می باشد کارش تمام شود تا بتوانند بقیه ی pc ها به کار خود ادامه دهند. شبکه های star که ازhub  استفاده می کنند در اصطلاح به انها star bus گفته می شود. زیرا ساختار داخلی hub مانند bus می باشد.

arbitration در داخل شبکه ی star  زمانی که از hub استفاده می شود   csma/cd می باشد  که مخففCarrier Sense Multiple Access / Collision Detection است.

Arbitration چیست؟ 

به قوانینی که داخل هر توپولوژی اجرا می شود تا  (تصادف , تصادم) collision رخ ندهد arbitration گفته می شود.این collision باعث می شود که اطلاعات از بین برود. وقتی که این اطلاعات از بین رفت برای اینکه این اطلاعات را بسازیم  و برای طرف مقابل بفرستیم باید یک پروسه ای را طی کنیم و این روند با عث کاهش performance می شود چون به جای اینکه ما یک بار کاری را انجام دهیم باید 10-15 بار آن کار را انجام دهیم. تا بتوانیم packet را به طرف مقابل بفرستیم.به دلیل مشکلاتی که  hub   داشتند خیلی زود منسوخ شدند زیرا با گسترش شبکه collision domain ها نیز افزایش پیدا می کردند.

لایه های tcp-ip

يک پروتکل پشته ای ، شامل مجموعه ای از پروتکل ها است که با يکديگر فعاليت نموده تا امکان انجام يک عمليات خاص را برای سخت افزار و يا نرم افزار فراهم نمايند. پروتکل TCP/IP نمونه ای از پروتکل های پشته ای است برقراری ارتباط از طریق پروتکل های متعددی که در چهارلایه مجزا سازماندهی شده اند ، میسر می گردد. TCP/IP ، پروتکلی استاندارد برای ارتباط کامپیوترهای موجود در یک شبکه مبتنی بر ویندوز 2000 است. از پروتکل فوق، بمنظور ارتباط در شبکه های بزرگ استفاده می گردد.

هر يک از  پروتکل های وابسته به  پشته TCP/IP ، با توجه به  وظیفه ی خود ، در يکی ازاین  لايه ها قرار می گيرند.

لایه چهارم  application 

بالاترين لايه در پشته TCP/IP است . و لايه فوق متناظر با لايه های Session,Presentation وApplication در مدل OSI است. تمامی برنامه و ابزارهای کاربردی در اين لايه ،  با استفاده از لايه فوق،  قادر به دستتيابی به شبکه خواهند بود. پروتکل های موجود در اين لايه بمنظور فرمت دهی و مبادله اطلاعات کاربران استفاده می گردند  HTTP , FTP,pop3,smtp  و … نمونه ای از پروتکل ها ی موجود در اين لايه  می باشند .

لایه ی سوم transport

این لایه متناظر با لايه Transport در مدل OSI است. این لایه  قابليت ايجاد نظم و ترتيب ارتباط بين کامپيوترها و ارسال داده به لایه application    و internet لایه های بالایی و پایینی خود را دارد. اين لايه دارای دو پروتکل اساسی است که نحوه توزيع داده را کنترل می نمايند که همان پروتکل های tcp (امن) و udp  (نا امن) می باشد.در سرویس امنی که در این لایه ارائه می شود مکانیزمی وجود دارد که فرستنده از رسیدن یا نرسیدن بسته به مقصد مطلع می شود ولی  در ارتباطات ناامن به این صورت نمی باشد .

لایه ی دوم اینترنت (internet)

این لایه متناظر با لايه Network در مدل OSI است مسئول آدرس دهی ،بسته بندی، و روتینگ داده ها می باشد .که شامل 4 پروتکل اساسی می باشد.

  • پروتکل( IP (Internet protocol این پروتکل برای اینکه بسته های اطلاعاتی به مقصد برسند باید آنها را آدرس دهی کنند.پس آدرس دهی بسته های اطلاعاتی بر عهده ی این پروتکل می باشد.
  • پروتکل (ARP (Address  Resolution Protocol  این پروتکل مسئول مشخص نمودن آدرس Media Access Control (MAC) آداپتور شبکه بر روی کامپیوتر مقصد است.
  • پروتکل( ICMP   (Internet Control Message Protocol این پروتکل مسئول ارائه توابع عیب یابی و گزارش خطاء در صورت عدم توزیع صحیح اطلاعات است .
  • پروتکل( IGMP  (Internet Group Managemant Protocol این پروتکل مسئول مديريت Multicasting   در TCP/IP  را برعهده دارد.

لایه ی اول network interface  

این لایه معادل با لایه های فیزیکی وپیوند داده از مدل OSI می باشد. مسئول ارسال و دریافت داده بر روی رسانه شبکه (مثلا کابل یا امواج رادیویی) میباشد.

پروتکل های Ethernet و (ATM)Asynchronous Transfer Mode ، نمونه هائی از پروتکل های موجود در این لایه می باشند

این لایه درگیر با مسائل فزیکی , کارت شبکه و راه اندازهای لازم برای نصب کارت شبکه می باشد .که دارای یک آدرس 12 رقمی است به نام  مک (MAC) آدرس.

منبع : scipost.ir