سوئیچ شبکه چیست؟ و switch چگونه کار میکند؟
سوئیچ شبکه، یک دستگاه است که به کامپیوترهای موجود در یک شبکه محلی یا به عبارت دیگر “Local”، اتصال میدهد. شبکه محلی نیز به آن با نام Local Area Network (LAN) اشاره میشود. در این مقاله، ما به معرفی این دستگاه در ساختار شبکه، انواع سوئیچها و تفاوت آن با هاب و روتر میپردازیم. با ما در مجله یاب چی همراه باشید.
سوئیچ شبکه چیست؟
سوئیچ یا “switch” یک دستگاه است که برای اتصال گرهها یا نودها در یک شبکه استفاده میشود. به عبارت دیگر، وقتی که میخواهید کامپیوترها را با یکدیگر متصل کنید، سوئیچ یکی از راهحلهای شما خواهد بود. این دلیل است که میگوییم سوئیچ یکی از راهحلهای شماست. در واقع، در شبکههای کوچک، ممکن است از هاب، روتر و حتی مودم برای اتصال نودها در شبکه استفاده کنید. سوئیچ به عنوان یک دستگاه فعال در شبکه شناخته میشود. اگرچه از هاب (hub) بسیار هوشمندتر است و با توجه به مدل OSI عمل میکند. سوئیچها عموماً در لایه ۲ شبکه یا به عبارت دیگر لایه اتصال داده (Data Link) با استفاده از پروتکل اترنت عمل میکنند.
در تصویر زیر، میتوانید یک دستگاه سوئیچ مشاهده کنید. اکنون که با این قطعه آشنا شدهاید، بیایید به بررسی کاربردهای سوئیچ در شبکه بپردازیم.
کاربرد سوییچ در شبکه چیست؟
تا به اینجا با دستگاه سوئیچ آشنا شدهایم و اکنون میخواهیم بفهمیم کارکرد دقیق این دستگاه در یک شبکه چیست. زمانی که اطلاعات در یک شبکه به صورت بسته یا فریم منتقل میشود، سوئیچ نقش مهمی در جابجایی این اطلاعات دارد. تمام دستگاهها در شبکه یک آدرس مک (MAC address) دارند، و سوئیچ یک جدول از این آدرسها را تهیه میکند و بستهها را بر اساس آدرس مکی که در بخش مقصد بسته نوشته شده است، به پورتی که دستگاه مورد نظر به آن متصل شده است، ارسال میکند.
آدرس مک هر دستگاه در شبکه به طور منحصر به فرد است، بنابراین سوئیچ با استفاده از این آدرسها به راحتی میتواند مسیر درست فریمها را تشخیص دهد. این آدرسها در یک جدول به نام “جدول مک آدرس” در سوئیچ ذخیره شدهاند.
چطور جدول mac آدرس در سوئیچ تهیه میشود؟
فهمیدهایم که این دستگاه از یک جدول برای مسیریابی استفاده میکند. فرض کنید شما یک بسته اطلاعاتی را ارسال میکنید. سفهمیدهایم که این دستگاه از یک جدول برای مسیریابی استفاده میکند. فرض کنید شما یک بسته اطلاعات را ارسال میکنید. سوئیچ بسته موردنظر را بررسی میکند و آدرس مک را به عنوان آدرس مبدا شناسایی میکند و در لیست آدرسهای ذخیره شده در جدول خود بررسی میکند. اگر این آدرس در جدول موجود نباشد، آن را به جدول اضافه میکند. همچنین، در همین بسته ارسالی، آدرس مک سیستم مقصد نیز وجود دارد و سوئیچ این آدرس را نیز به جدول خود اضافه میکند.
حالا اگر پورت مقصد را در جدول قبلاً داشته باشد، بسته مستقیماً به مقصد مورد نظر ارسال میشود. اما اگر پورت مقصد در جدول موجود نباشد، بسته به تمامی کامپیوترها و دستگاههای موجود در شبکه ارسال میشود و تنها سیستم مقصد آن را دریافت میکند و سایر سیستمها بسته را نادیده میگیرند. در این فرآیند، آدرس مک سیستم مقصد نیز شناسایی میشود و به جدول آدرس مک سوئیچ اضافه میشود.
سوئیچ شبکه چگونه کار میکند؟
سوئیچ شبکه مسئول انتقال دادهها بین دستگاههای موجود در شبکه است. اطلاعات دریافت شده از هر دستگاه با استفاده از یک شناسه اینترنتی معین (IP) به صورت بیتها فشرده میشوند. سپس دادهها با آدرس منبع و مقصد دقیق در داخل شبکه محلی (LAN) قرار میگیرند و توسط سوئیچ شبکه خوانده و رمزگشایی میشوند. با استفاده از آدرسهای موجود در دادهها، سوئیچ اطلاعات را از طریق پورتها به مقصد و دستگاه مورد نظر ارسال میکند.
انواع سوئیچ شبکه
به طور کلی، سوئیچ به عنوان یکی از تجهیزات فعال شبکه به دو دسته اصلی تقسیم میشود: سوئیچهای غیرمدیریتی (Unmanaged Switch) و سوئیچهای مدیریتی (Managed Switch). تفاوت اساسی بین این دو نوع سوئیچ در قابلیت پیکربندی و مدیریت عملکرد آنها است.
سوئیچهای غیرمدیریتی (Unmanaged Switch):
سوئیچهای غیرمدیریتی به گونهای طراحی شدهاند که به سادگی قادر به راهاندازی و استفاده از آنها هستید. این انواع سوئیچهای شبکه نیازی به پیکربندی ندارند و اغلب در شبکههای خانگی و کسب و کارهای کوچک استفاده میشوند.
سوئیچهای مدیریتی (Managed Switch):
سوئیچهای مدیریتی امکاناتی بیشتر از نظر امنیت و انعطافپذیری را به شما میدهند و شما قادر به تنظیم آنها بر اساس نیازهای شبکه خود هستید. با استفاده از این انواع سوئیچها، شما قادر به مدیریت تنظیمات شبکه محلی خود هستید؛ از جمله کنترل ترافیک شبکه محلی (LAN)، اولویتبندی کانالهای خاص و ایجاد شبکههای مجازی (VLAN)، پیکربندی و نظارت بر تنظیمات شبکه خود. سوئیچهای مدیریتی در شبکههای بزرگ با پهنای باند بالا، بهویژه در اتاق سرور، استفاده میشوند.
انواع سوئیچ شبکه از لحاظ سرعت
از نظر سرعت، میتوان این دستگاهها را به سه دسته تقسیم کرد:
۱. Fast Ethernet 10/100:
این دسته شامل سوئیچهایی است که قابلیت اتصال به شبکه با سرعت ۱۰ یا ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه را دارند. این سرعت مناسب برای شبکههای کوچک و متوسط است که نیاز به ترافیک داده معمولی دارند.
۲. Gigabit Ethernet 10/100/1000:
سوئیچهای این دسته قابلیت اتصال به شبکه با سرعت ۱۰، ۱۰۰ و ۱۰۰۰ مگابیت بر ثانیه را دارند. این دسته سوئیچها قابلیت انتقال داده با سرعت بسیار بالا را فراهم میکنند و برای شبکههای بزرگ و پرترافیک مناسب هستند.
۳. Gigabit 10/100/1000/10000:
سوئیچهای این دسته قابلیت اتصال به شبکه با سرعت ۱۰، ۱۰۰، ۱۰۰۰ و ۱۰۰۰۰ مگابیت بر ثانیه را دارند. این دسته سوئیچها برای شبکههای بزرگتر و نیازمندیهای بسیار بالای ترافیک مناسب هستند.
انتخاب سرعت مناسب برای سوئیچها معمولاً توسط مدیران IT و بر اساس استراتژیهای مدیریتی و نیازهای شبکه تعیین میشود. با انتخاب سرعت بالاتر، سرعت و کارایی شبکه بهبود مییابد، اما هزینههای بیشتری نیز در نظر گرفته میشود.
انواع سوئیچ از لحاظ قابلیت
انواع سوئیچها از نظر قابلیتها به صورت زیر هستند:
۱. سوئیچ Fixed:
سوئیچهای Fixed دارای تعداد ثابتی از پورتها هستند و امکان افزودن و جابجایی ماژولها را ندارند. این نوع سوئیچها معمولاً در شبکههای کوچک و متوسط استفاده میشوند.
۲. سوئیچ ماژولار – Modular Switches:
سوئیچهای ماژولار دارای قابلیت افزودن و جابجایی ماژولها هستند. این امکان به شبکهها اجازه میدهد تا در صورت نیاز به تغییرات و ارتقاءات در تعداد پورتها و قابلیتها، از این سوئیچها استفاده کنند.
۳. سوئیچ Stackable:
سوئیچهای Stackable امکان اتصال و ادغام چندین دستگاه سوئیچ را در یک تشکیل مجازی فراهم میکنند. این ویژگی امکان مدیریت و کنترل متمرکز بر روی تمام سوئیچهای متصل در تشکیل را ممکن میسازد.
۴. سوئیچ PoE:
سوئیچهای PoE (Power over Ethernet) قابلیت ارائه برق به دستگاههای متصل (مانند دوربینهای تحت شبکه یا تلفنهای IP) را دارند، بدون نیاز به منبع برق جداگانه برای هر دستگاه.
۵. سوئیچ فیبرنوری:
سوئیچهای فیبرنوری از طریق کابلهای فیبرنوری ارتباط برقرار میکنند. این سوئیچها برای انتقال دادهها در فواصل بلند و با سرعت بالا مناسب هستند.
۶. سوئیچ غیرمدیریتی – Unmanaged:
سوئیچهای غیرمدیریتی به سادگی قابل استفاده هستند و نیازی به پیکربندی ندارند. این نوع سوئیچها برای استفاده در شبکههای خانگی و کسب و کارهای کوچک مناسب هستند.
۷. سوئیچ مدیریتی – Managed:
سوئیچهای مدیریتی قابلیت پیکربندی و مدیریت تنظیمات شبکه را دارند. با استفاده از این نوع سوئیچها، میتوانید تنظیمات شبکه محلی، ایجاد VLANها، کنترل ترافیک و بسیاری از ویژگیهای دیگر را مدیریت کنید. این سوئیچها برای شبکههای بزرگتر و نیازمندیهای پیشرفتهتر مناسب هستند.
۸. سوئیچ هوشمند یا Smart Switch:
سوئیچهای هوشمند دارای قابلیتهای مدیریتی محدودتری نسبت به سوئیچهای مدیریتی هستند. آنها قابلیت پیکربندی برخی از ویژگیهای شبکه را دارند، اما به صورت سادهتر و با رابط کاربری گرافیکی عرضه میشوند.
۹. سوئیچ لایه ۳:
سوئیچهای لایه ۳ (Layer 3) از قابلیتهای مسیریابی برخوردار هستند و میتوانند بر اساس آدرس IP بستهها را هدایت کنند. این نوع سوئیچها برای شبکههای بزرگ و پیچیده که نیاز به مسیریابی بین زیرشبکهها دارند، مناسب هستند.
۱۰. سوئیچ دیتاسنتر:
سوئیچهای دیتاسنتر برای استفاده در مراکز داده و شبکههای بزرگ و پرترافیک طراحی شدهاند. آنها دارای قابلیتهای پیشرفته مانند مدیریت ترافیک، بالانس بار، امنیت بالا و قابلیتهای ارتقا پذیری میباشند.
به طور کلی، انتخاب نوع سوئیچ مناسب بستگی به نیازها و انتظارات شبکه مورد استفاده دارد. هر نوع سوئیچ قابلیتها و ویژگیهای خاص خود را دارد که براساس آنها مدیران IT میتوانند تصمیمگیری کنند.
قبل از خرید سوئیچ شبکه به چه نکاتی توجه کنیم؟
هنگام خرید یک سوئیچ شبکه، به نکات زیر توجه کنید:
۱. تعداد و نوع پورتها: اطمینان حاصل کنید که تعداد و نوع پورتهای سوئیچ شبکه با نیاز شما سازگار باشد. به عنوان مثال، آیا نیاز به پورت RJ-45 برای اتصال کابل شبکه و یا پورتهای SFP برای اتصال فیبر نوری دارید؟
۲. سرعت پورتها: بررسی کنید که سوئیچ شبکه قابلیت پشتیبانی از سرعتهای مورد نیاز شما را داراست. برخی از سوئیچها قابلیت اتصال در سرعت ۱۰/۱۰۰ را دارند، در حالیکه دیگران قابلیت اتصال در سرعت ۱۰/۱۰۰/۱۰۰۰ را دارند.
۳. قابلیت مدیریت پورتها: بررسی کنید که آیا سوئیچ شبکه قابلیت مدیریت پورتها را دارد یا خیر. سوئیچهای قابل مدیریت امکاناتی مانند VLAN، QoS، تجزیه ترافیک و غیره را فراهم میکنند که برای مدیریت و بهینهسازی شبکه مفید هستند.
۴. PoE (Power over Ethernet): اگر نیاز به تأمین برق برای دستگاههایی مانند تلفنهای آی پی، دوربینهای مداربسته یا سایر دستگاهها دارید، اطمینان حاصل کنید که سوئیچ شبکه دارای پشتیبانی PoE است.
۵. پشتیبانی از VLAN: اگر نیاز به تقسیم شبکه به بخشهای جداگانه (VLAN) دارید، مطمئن شوید که سوئیچ شبکه قابلیت پشتیبانی از VLAN را دارد.
تفاوت هاب hub و سوئیچ در چیست ؟
قبل از هر چیز، برای یک پشتیبان شبکه، ضروری است که قطعات استفاده شده در شبکه را شناسایی کند و سپس دقیقاً تفاوت بین این قطعات را بفهمد. حالا که با سوئیچ آشنا شدهاید و میدانید که وظیفهای مشابه هاب و روتر دارد، بهتر است قبل از هر چیز با تفاوت بین سوئیچ و هاب آشنا شوید.
احتمالاً وقتی به این دستگاهها نگاه میکنید، ممکن است بگویید که همه این دستگاهها وظیفه اتصال نودها و کامپیوترها به یکدیگر را دارند، اما در عمل کارکرد آنها بسیار متفاوت است، زیرا از تکنولوژیهای مختلفی استفاده میکنند.
تفاوت اساسی بین هاب و سوئیچ در این است که هاب نمیداند کدام دستگاه بستهی اطلاعاتی را ارسال میکند، بنابراین وقتی یک بسته اطلاعاتی را ارسال میکند، آن را به تمامی پورتها ارسال میکند.
هاب در واقع یک دستگاه ساده است که تمام ترافیک ورودی را به تمامی پورتها ارسال میکند. این باعث میشود ترافیک زیادی که بیشتر غیرضروری است، به شبکه وارد شود و باعث کاهش سرعت شبکه میشود. از طرفی، سوئیچ مکآدرس هر دستگاه را درون خود ذخیره میکند و بر اساس آدرس مک هر دستگاه، اطلاعات را فقط از طریق پورتهای مرتبط با آن دستگاه ارسال یا دریافت میکند. این باعث میشود حجم ترافیک کاهش یابد. بنابراین، هاب برای شبکههای کوچک مناسب است، اما در صورتی که شبکهای بزرگ دارید، استفاده از سوئیچ را توصیه میکنیم.
همچنین، سوئیچ به راحتی میتواند از وقوع تداخل (Collision) جلوگیری کند، در حالی که تداخلها در هاب برای رخ دادن رویدادهای شایعی محسوب میشوند.
مورد دیگری که در تفاوت این دو دستگاه با یکدیگر وجود دارد، این است که سوئیچ به صورت full duplex عمل میکند، به این معنی که قادر است به صورت دوطرفه همزمان اطلاعات را ارسال و دریافت کند. این ویژگی باعث میشود سوئیچ بهترین عملکرد را در مدیریت پهنای باند داشته باشد نسبت به هاب.
تفاوت روتر و سوئیچ در چیست ؟
تفاوت اصلی بین روتر و سوئیچ در عملکرد و وظیفههایی است که در شبکه انجام میدهند. در ادامه، تفاوتهای اساسی بین این دو را توضیح میدهم:
۱. عملکرد شبکه:
– سوئیچ: سوئیچ به عنوان یک دستگاه لایه ۲ (دستهبندی داده در لایه دوم مدل OSI) عمل میکند و کار اتصال دستگاهها درون شبکه را بر عهده دارد. با استفاده از آدرس مک (MAC) دستگاهها، پیامها را به دستگاه مقصد ارسال میکند.
– روتر: روتر به عنوان یک دستگاه لایه ۳ (دستهبندی داده در لایه سوم مدل OSI) عمل میکند و کار اتصال شبکهها (شبکههای مختلف یا شبکه وایدآری) را بر عهده دارد. با استفاده از آدرس IP دستگاهها، بستههای داده را درون شبکهها هدایت و مسیریابی میکند.
۲. پهنای باند:
– سوئیچ: سوئیچها به طور معمول پهنای باند بالا را برای اتصال دستگاهها درون یک شبکه محلی (LAN) فراهم میکنند. این به ارتباط مستقیم بین دستگاهها و انتقال سریع دادهها کمک میکند.
– روتر: روترها به عنوان گیتویها بین شبکهها عمل میکنند و پهنای باند بین شبکهها را مدیریت میکنند. آنها بستههای داده را بین شبکهها هدایت میکنند و مسیریابی میکنند، که ممکن است پهنای باند کمتری را در هر واسط شبکه (interface) فراهم کنند.
۳. تصمیمگیری در مسیریابی:
– سوئیچ: سوئیچها درون شبکه محلی (LAN) تصمیمگیری در مورد جهت ارسال بستههای داده بر اساس آدرس مک (MAC) دستگاهها انجام میدهند.
– روتر: روترها درون شبکههای گستردهتر (مانند اینترنت) تصمیمگیری در مورد جهت ارسال بستههای داده بر اساس آدرس IP دستگاهها (مانند آدرسهای IP مقصد و منبع) انجام میدهند.
۴. ارتباط با لایههای بالاتر:
– سوئیچ: سوئیچها به طور معمول در لایه ۲ مدل OSI فعالیت میکنند و به صورت پیش فرض بستههای داده را درون شبکه محلی (LAN) ارسال میکنند. اما برخی از سوئیچها میتوانند ویژگیهای لایه ۳ را نیز پشتیبانی کنند (مانند سوئیچهای لایه ۳ یا سوئیچهای خصوصی با ویژگیهای مسیریابی).
– روتر: روترها به طور معمول در لایه ۳ مدل OSI فعالیت میکنند و به عنوان گیتوی بین شبکهها عمل میکنند. آنها ارتباط با لایههای بالاتر مانند لایه ۴ (لایه حمل و نقل) و لایه ۷ (لایه برنامه) را نیز برقرار میکنند.
به طور خلاصه، سوئیچها برای اتصال دستگاهها درون یک شبکه محلی (LAN) و مدیریت ترافیک داخلی مناسب هستند، در حالی که روترها برای اتصال و مسیریابی بین شبکهها و کنترل ترافیک و نشانیدهی IP استفاده میشوند.
بهترین برند سوئیچ شبکه
در حال حاضر، با توجه به پیشرفت فناوری و اهمیت شبکههای کامپیوتری، استفاده از سوئیچ شبکه برای بهبود ارتباطات و افزایش بهرهوری در شبکههای کامپیوتری بسیار ضروری شده است. انتخاب بهترین برند سوئیچ شبکه در این زمینه بسیار مهم است. در ادامه، به معرفی برخی از برندهای برتر سوئیچ شبکه میپردازیم.
دی لینک (D-Link):
دی لینک یکی از برندهای معتبر و قابل اعتماد در زمینه تجهیزات شبکه است. آنها محصولات متنوعی از سوئیچهای شبکه با ویژگیها و قابلیتهای مختلف ارائه میدهند. سوئیچهای دی لینک به طور کلی از نظر کیفیت و کارایی بالا بوده و برای کاربران عادی و کسب و کارهای کوچک و متوسط مناسب هستند.
تی پی لینک (TP-Link):
تی پی لینک نیز یکی از برندهای محبوب در بازار تجهیزات شبکه است. آنها مدلها و قدرتهای متنوعی از سوئیچهای شبکه را ارائه میدهند. سوئیچهای تی پی لینک نیز از نظر کارایی و کیفیت قابل قبولی برخوردار هستند و به عنوان یک گزینه اقتصادی و با ارزش در بازار شناخته میشوند.
سیسکو (Cisco):
سیسکو یکی از بزرگترین و معتبرترین برندها در زمینه تجهیزات شبکه است. آنها سوئیچهای شبکه بسیار قدرتمند و پیشرفتهای را تولید میکنند که برای استفاده در شبکههای بزرگ و پیچیده مناسب هستند. سیسکو به عنوان یک رهبر در صنعت شبکه شناخته میشود و به استانداردهای بالا و عملکرد قوی معروف است. با این حال، باید توجه داشت که سوئیچهای سیسکو اغلب هزینهبر هستند و بیشتر برای شرکتها و سازمانهای بزرگ مناسب هستند.
در نهایت، انتخاب برند مناسب برای سوئیچ شبکه وابسته به نیازها، بودجه و اندازه شبکه شماست. هر سه برند مذکور به عنوان گزینههای معتبر در بازار شامروزه، با پیشرفت فناوری و اهمیت شبکههای کامپیوتری، استفاده از سوئیچ شبکه برای بهبود ارتباطات و افزایش بهرهوری در شبکههای کامپیوتری بسیار ضروری شده است. انتخاب بهترین برند سوئیچ شبکه در این زمینه بسیار حائز اهمیت است.
قیمت سوئیچ شبکه
قیمت سوئیچهای شبکه بستگی به عوامل متعددی دارد از جمله برند، مدل، قابلیتها و ویژگیهای آن، تعداد پورت، سرعت انتقال داده، قدرت پردازش، و همچنین بازار و منطقه جغرافیایی.
سوئیچهای شبکه با برندها، مدلها و قابلیتهای مختلف در دسترس هستند. رنج قیمت این سوئیچها نیز بسیار متنوع است. برندهای معروف و محبوب مانند دی لینک، تی پی لینک و سیسکو، مدلهای مختلفی با قیمتهای متفاوت ارائه میدهند.
به طور کلی، سوئیچهای شبکه مبتدی و با کارایی متوسط معمولاً در بازه قیمتی مناسبی قرار میگیرند. اما سوئیچهای حرفهای تر و با قابلیتها و ویژگیهای پیشرفتهتر، در رده قیمتی بالاتر قرار میگیرند.
همچنین، تعداد پورتها و سرعت انتقال داده نیز میتواند تأثیر زیادی در قیمت سوئیچ داشته باشد. سوئیچهای با تعداد پورت بیشتر و سرعت انتقال داده بالاتر معمولاً هزینهبرتری دارند.
در نهایت، برای داشتن اطلاعات دقیقتر در مورد قیمت سوئیچهای شبکه، بهتر است به وبسایتها و فروشندگان معتبر مراجعه کنید. همچنین، مقایسه قیمتها و ویژگیها بین مدلها و برندهای مختلف باعث میشود تا انتخاب بهتر و متناسب با نیازهای شما صورت گیرد.