سوئیچ شبکه چیست؟ برای پاسخ به این سوال باید گفت که مهم ترین اساس در شبکه های کامپیوتری تشکیل سیستم شبکه ای یکپارچه و منسجم می باشد، که توانایی انتقال هر نوع داده و اطلاعات در شبکه را داشته باشد. برای تشکیل شبکه و اتصال چندین دستگاه به یکدیگر نیازمند به ایجاد راه ارتباطی می باشد که این راه های ارتباطی یا پل های ارتباطی را سوئیچ شبکه ایجاد می کند.

سوئیچ شبکه قادر به انتقال سریع و کارآمد اطلاعات و داده ها از نقاطی به نقطه ی دیگر بوده و در طی چندین سال گذشته این ارتباطات پیشرفت های چشم گیری را از لحاظ سرعت و امنیت به همراه داشته است. همین امر باعث شده تا سوئیچ ها با قابلیت های گسترده و مدل های متفاوت تولید و به بازار تجهیزات شبکه عرضه شده اند.
سوئیچ شبکه سخت افزاری است که سایر تجهیزات مانند سرور، دوربین های مداربسته، کامپیوترها و … را برای دریافت و ارسال داده، به شبکه متصل می کند. سوئیچ، بسته ها را از یک مبدأ گرفته و آن ها را به مقصد مورد نظر می رساند. این دستگاه ها بر روی لایه ی 2 یا لایه ی 3 در مدل OSI کار می کنند.

اساس کار سوئیچ ها Mac Address بوده و می توانند بر حسب مک آدرس تصمیم بگیرند یک بسته را از کدام پورت خود ارسال کنند. در حقیقت سوئیچ ها دارای جدولی از مک آدرس ها می باشند (Mac Address Table) که بر اساس این جدول بسته ها را از پورت های مشخص ارسال می کنند.

به این صورت که وقتی دستگاه ارسال کننده اطلاعاتی را به سوئیچ می‌فرستد، مک آدرس مبدا از آن خوانده شده و در صورت نبودن در جدول، به جدول اضافه می‌شود. از طرفی مک آدرس مقصد هم در این فریم وجود دارد. سوئیچ، آن را در جدول مک آدرس جستجو می‌کند و اگر تطابقی با آن در جدول پیدا کند، داده را به آن پورت می‌فرستد. اما اگر تطابقی یافت نشد بسته را به تمام پورت‌ها به جز پورت فرستنده می‌فرستد ولی فقط گیرنده، آن را دریافت می‌کند و بقیه آن را Fail می‌کنند.

به مرور زمان جدول مک آدرس به‌روز و کامل می‌شود و هرگاه دستگاه جدیدی به سوئیچ وصل شود، مک آدرس آن هم به جدول اضافه خواهد شد.

سوئیچ شبکه در مقایسه با هاب و روتر:

مقایسه هاب، روتر و سوئیچ

از لحاظ ظاهری سوئیچ های شبکه تا حدودی به هاب ها شباهت دارند اما برخلاف آنها هنگام دریافت بسته های اطلاعاتی آنها را به کلیه پورت ها منتقل می کند. به طور کلی سوئیچ ها مبدأ و مقصد هر کدام از دیتاها را مشخص کرده و آنها را به مقصد مشخص شده ارسال می کنند. به همین دلیل است که سوئیچ های شبکه بسیار کاربردی تر از هاب ها هستند.

روترها و سوئیچ های شبکه از لحاظ عمکرد بسیار به یکدیگر شباهت دارند اما روترها توانایی اتصال به شبکه های خارج از محدوده را دارند. البته در سوئیچ های لایه 3 نیز این قابلیت وجود دارد ولی با روترها قابل مقایسه نیستند.

انواع سوئیچ شبکه:

به طور کلی سوئیچ های شبکه به چند دسته زیر تقسیم می شوند:

1. سوئیچ غیرمدیریتی – Unmanaged
2. سوئیچ مدیریتی – Managed
3. سوئیچ Fixed
4. سوئیچ ماژولار – Modular Switches
5. سوئیچ Stackable
6. سوئیچ PoE
7. سوئیچ فیبرنوری
8. سوئیچ دیتاسنتر
9. سوئیچ صنعتی

1ـ سوئیچ های غیر مدیریتی (Unmanage):

از سوئیچ های غیر مدیریتی برای شبکه های کوچک مانند شبکه های خانگی استفاده می شوند. این سوئیچ ها به سایر دستگاه‌های موجود در شبکه متصل و سبب ایجاد ارتباط میان آنان می گردد این ارتباط می ‌تواند میان دو کامپیوتر و یا یک کامپیوتر با دستگاه‌هایی مانند پرینتر باشد. به طور مثال زمانی که شما نیاز به چند پورت اضافی دارید این سوئیچ ها می‌توانند انتخاب بسیار خوبی باشند.

این دستگاه همانطور که از نامش پیداست نیازی به مانیتورینگ مداوم نداشته و همچنین نیازی به هیچگونه راه اندازی اولیه ندارد. در واقع می توان گفت آنها مقرون به صرفه ترین سوئیچ های شبکه محسوب می شوند. از جمله سوئیچ هایی که در این دسته قرار می گیرند سوئیچ های سری 110 شرکت سیسکو می باشند. سوئیچ های سری 110 سیسکو نمونه های خوبی از این دسته هستند.

2ـ سوئیچ های مدیریتی (Manage):

برخلاف سوئیچ های Unmanaged این سوئیچ ها قابل تنظیم هستند؛ به همین دلیل می توانند عملکرد یک شبکه را ارتقاء دهند که البته خود به دو دسته Smart switches و Enterprise switches تقسیم می شوند.

• Smart switches:

این دسته از سوئیچ های سیسکو در مقایسه با سایر سوئیچ های مدیریتی مقیاس کمتری داشته و برای شبکه هایی که از انتقال داده و تخصیص داده های گیگابیت پشتیبانی می کند مناسب هستند.

سطح امنیتی این سوئیچ ها کم تر از سایر دستگاه های می باشد با این حال از احراز هویت 802.1x و تعداد محدودی از ACL ها استفاده می‌نمایند.سوئیچ های سری 250 و 220 سیسکو نمونه های خوبی از این دسته به شمار می روند.

• Enterprise switches:

این دسته از سوئیچ ها دارای قابلیت‌های وسیعی مدیریتی می‎ باشند و جزء سوئیچ های کاملا مدیریتی شناخته می‌شوند. این دستگاه‌ها بیشتر در شرکت‌های بزرگ که دارای تعداد زیادی اتصال ، نود ، سوئیچ و پورت هستند استفاده می‌شوند.

به دلیل همین ویژگی‌ها، این دسته از سوئیچ ها نسبت به سایرین متمایز بوده و همچنین از قیمت بالاتری نیز برخوردار می باشند. سوئیچ های سری 2960 سیسکو نمونه های خوبی به شمار می روند.

ویژگی‌های مهم سوئیچ های مدیریتی:

3ـ سوئیچ Fixed:

از رایج ترین سوئیچ های شبکه در بازار هستند که پورت ثابتی دارند. تعداد پورت در آنها 8، 16، 24 و .. بوده و از لحاظ سرعت انواع مختلفی دارند. اما دارای حداقل سرعت ۱Gbps هستند با انواع اتصال RJ45 هستند. ولی سوئیچ هایی با سرعت ۱۰Gbps و ۴۰Gbps هم خواهید دید.

این سوئیچ ها مدیریتی و غیر مدیریتی با هر شبکه با هر اندازه ای مانند شبکه‌های خانگی، شبکه‌های سازمانی و بزرگ، دفاتر و شعبات، شرکت‌های متوسط و کوچک و استارتاپ‌ها سازگار می باشند.

4ـ سوئیچ ماژولار:

این قابلیت در سوئیچ های شبکه سبب ارتقاء آن و افزودن پورت های بیشتر و افزایش کارایی خواهد شد. از لحاظ اندازه از سوئیچ های ثابت بزرگتر بوده و البته گران تر نیز هستند. اکثر سوئیچ های شبکه با قابلیت ماژولار بودن در لایه 3 قرار دارند و می توان از آنها به عنوان روتر نیز استفاده کرد.

5ـ سوئیچ Stackable:

قابلیت Stack در سوئیچ های شبکه

این سوئیچ های شبکه ترکیبی از سوئیچ ثابت و ماژولار است یعنی برخی مدل‌های سوئیچ fixed می‌توانند با دیگر سوئیچ‌های هم مدلشان ترکیب شوند. این سوئیچ های fixed با کابل مخصوصی از قسمت پشت به هم وصل می‌شوند و با هم کار می‌کنند به طوری که انگار یک سوئیچ داریم اما با تعداد پورت بیشتر.

مثلا سوئیچ سیسکو سری ۳۵۰X از سوئیچ هایی هستند که هم می‌توانند به صورت مستقل استفاده شوند و هم به صورت stacked. شرکت‌هایی که نمی‌خواهند هزینه زیادی بابت سوئیچ ماژولار بپردازند از سوئیچ های stackable استفاده می‌کنند و بر اساس نیازهایشان آن را توسعه می‌دهند.

6ـ سوئیچ PoE:

سوئیچ‌های POE در واقع سوئیچ‌هایی هستند که از قابلیت Power over Ethernet بهره می‌برند. قابلیت Power over Ethernet به این معنی است که داده و Power (برق) از طریق همان کابل شبکه قابل انتقال هستند. پس دستگاه نیازی به تامین برق از طریق آداپتور و یا صورت‌های دیگر ندارند.

این ویژگی در شبکه‌های بزرگ که دستگاه‌های مانند آی پی فون و اکسس پوینت و دیگر دستگاه‌های POE Support را دارا می‌باشند بسیار مفید و کار آمد است، از طرف دیگر هزینه‌های کابل کشی برق اضطراری را در بسیاری از دستگاه ها کاملا از بین خواهد برد که خود باعث صرفه جویی بسیاری در هزینه‌های اولیه شبکه می‌شود.

7ـ سوئیچ فیبر نوری:

در واقع یک سوئیچ فیبر نوری سوئیچی است که با شبکه فیبر سازگار می باشد. این سوئیچ ها فناوری ایجاد یک شبکه فیبری یکپارچه را فراهم می آورند، که در حال حاضر جزء مهمترین بخش شبکه های ذخیره سازی دیجیتال محسوب می شوند.

اتصال سوئیچ ها با هم از طریق کابل های فیبر نوری و استفاده از پورت های استاندارد انجام می شود. تنها تفاوت میان این سوئیچ ها و سایر سوئیچ های اترنت در پورت آنان است، به طوری که سوئیچ های فیبر نوری دارای پورت های فیبر نوری می باشند.

از جمله سوئیچ های فیبر نوری سیسکو می توان به سوئیچ سیسکو مدل WS-C3850-12S-S، WS-C3850-12S-E، WS-C3850-12XS-S، WS-C3850-24XS-S، WS-C3750G-12S-S اشاره کرد.

8ـ سوئیچ دیتاسنتری:

سوئیچ های دیتاسنتری ویژگی‌های خاصی دارند تا بتوانند کارایی و سرعت بسیار بالا، ظرفیت بیشتر در پورت، امنیت، QoS و غیره را فراهم کنند. بهترین نمونه از سوئیچ های دیتاسنتری سوئیچ سیسکو سری Nexus است. با این سوئیچ ها می‌توان مجازی سازی و مفهوم SDN – Software Defined Network را به راحتی پیاده سازی کزد.

9ـ سوئیچ صنعتی سیسکو :

نمایی از یک سوئیچ شبکه

سوئیچ‌های اترنت صنعتی یکی از انواع سوئیچ شبکه است که در شبکه‌های بزرگ به کار می‌روند. این سوییچ‌ها قابلیت کار کردن در دماهای بالا را دارند. در محیط های صنعتی استفاده از سوییچ های صنعتی اترنت، شبکه‌ای قابل اطمینان را ایجاد می کنند چرا که می توانند در شرایط سخت جوی به خوبی کار کنند.

سوئیچ شبکه صنعتی در موقعیت‌های مکانی مختلف شبکه مانند طبقات مختلف یک ساختمان، کنترل ترافیک و ارسال دیتا عملکرد قابل اطمینانی دارند.

سوئیچ های صنعتی علی الخصوص برای اتصالات متفاوت شبکه همچون توزیع انرژی در شعبه های الکتریکی و همچنین نظارت و کنترل عملکرد دوربین های امنیتی استفاده می شوند. برای مثال سوئیچ صنعتی سیسکو مدل  IEM3000-4PC، سوئیچ صنعتی سیسکو مدل IE-3000-4TC و سوئیچ صنعتی سیسکو IE-3000-8TC Cisco اشاره کرد.

مهم : در واقع می توان گفت تفاوت کلیدی میان سوئیچ های مدیریتی و غیر مدیریتی همان توانایی پیکربندی آن می باشد.

حالا انواع سوئیچ از لحاظ لایه عملکرد عبارتند از:

ـ سوئیچ های لایه 2:

سوئیچ های لایه 2

سوئیچ های لایه 2 با استفاده از آدرس MAC، هدایت بسته های داده از پورت مبدا به پورت مقصد را انجام می دهند. البته این کار با حفظ MAC Address ها انجام داده تا به یاد داشته باشد کدام پورت ها دارای آدرس‌های MAC هستند.

مک آدرس ها در لایه 2 مدل OSI عمل می کنند. هر دستگاه یک Mac Address مخصوص به خود را داشته که از این طریق می توان دستگاه ها را از یکدیگر متمایز دانست. سوئیچ های لایه 2 مانند سوئیچ های سیسکو سری 2960 که خود به مدل های مختلفی نظیر 2960، 2960S، 2960X ،2960G تقسیم می شوند.

ـ سوئیچ های لایه 3:

ساختار سوئیچ های لایه 3

انتقال اطلاعات در سوئیچ های لایه 3 از طریق IP صورت می گیرد. آنها یک دستگاه سخت افزاری تخصصی هستند که در مسیریابی بسته های داده استفاده می شوند. نرم افزار سوئیچ لایه ۳ از سوئیچ لایه ۲ پیشرفته‌تر است و می‌تواند پروتکل‌های مسیریابی دینامیک مانند RIP و OSPF را اجرا کند.

در سوئیچ لایه ۲ می‌توان چند VLAN را کانفیگ کرد اما مسیریابی بین این VLAN ها توسط خود سوئیچ ممکن نیست. اما در سوئیچ لایه ۳ می‌توان چند VLAN را کانفیگ کرد و خودِ سوئیچ می‌تواند مسیریابی شبکه در سطح IP را بین VLAN ها فراهم کند. این تکنیک را مسیریابی داخل VLAN – inter-vlan routing می‌نامند.

تفاوت میان سوئیچ های شبکه:

عواملی که سبب تفاوت میان انواع مختلف سوئیچ می گردند شامل:

1ـ سرعت انتقال دیتا:

سرعت انتقال اطلاعات در سوئیچ‌های مختلف متفاوت می باشد. سرعت انتقال اطلاعات شامل اترنت سریع 10/100Mbps، گیگابیت اترنت 10/100/1000Mbps و 10 گیگابیت 10Gbps بوده که البته برخی از سوئیچ ها دارای قابلیت Multigigabit هستند که دارای سرعتی بیش از 10 گیگابیت هستند.

از طرفی سوئیچ سیسکو از دو نوع پورت uplink و downlink تشکیل شده اند که پورت های downlink به کاربران نهایی متصل شده و پورت های uplink به سایر سوئیچ ها و زیر ساخت ها متصل می شوند.

2ـ تعداد پورت:

تعداد پورت در سوئیچ‌های مختلف متفاوت است. به طور معمول سوئیچ ها در تعداد پورت 5 ، 8 ، 10 ، 16، 24 ، 28، 48 و 52 عرضه می شوند. این پورت ها می توانند ترکیبی از اسلات های SFTP/SFP+ برای اتصال فیبر باشند.

3ـ قابلیت POE:

دستگاه هایی که از این قابلیت بهره می برند جهت تامین برق نیازی به کابل کشی برق نداشته و برق آن از طریق همان کابل شبکه تامین می شود. به همین دلیل دیگر نیازی به کابل کشی برق مجزا و یا استفاده از آداپتور ندارد.

حال این ویژگی خود را در سطح وسیع تری، برای مثال در شبکه‌های بزرگ، نشان می دهد زیرا هزینه کابل کشی برق را از میان برداشته که خود سبب صرفه جویی در راه اندازی اولیه بستر شبکه خواهد شد.

4ـ قابلیت Stackable:

سوئیچ‌های Stackable راهی برای ساده سازی و افزایش دسترسی به شبکه فراهم می کنند شما می‌توانید به جای پیکربندی، مدیریت و رفع اشکال 8 سوئیچ به طور جداگانه، تمامی هشت سوئیچ را به صودت واحد در یکجا و مانند یک سوئیچ مدیریت کنید.

منبع : سوئيچ شبکه چيست