از سوی دیگر این مقاله محدود به نسخه های سخت افزاری و نرم افزاری ویژه ای نبوده و اطلاعات حاضر در آن از وسائل موجود در یک محیط آزمایشگاهی معین بدست آمده است. بایستی توجه داشت که تمامی وسائل استفاده شده با یک ساختار پیش فرض راه اندازی شده اند. بنابراین در صورتی که روی یک شبکه زنده کار می کنید، حتما از تاثیر هر فرمان یا Command قبل از بکار بردن آن اطلاع حاصل نمائید. برای سوئیچ ها و شبکه ها، انواع بسیار مختلف و متنوعی وجود دارند. سوئیچ هایی که برای هر نود در شبکه داخلی یک شرکت، اتصالی مجزا فراهم می کنند را سوئیچ های LAN می نامند. اساسا، یک سوئیچ LAN یکسری شبکه های پایدار که شامل تنها دو وسیله در حال ارتباط با یکدیگر در آن لحظه خاص هستند را ایجاد می نماید. در این مقاله، روی شبکه های Ethernet با بهره گیری از سوئیچ های LAN متمرکز خواهیم شد. همچنین مطالبی از قبیل اینکه “یک سوئیچ LAN چیست” و “پل بندی شفاف چگونه کار می کند” را خواهید آموخت. از سوی دیگر با مفاهیمی همچون VLAN ها، ترانکینگ و Spanning trees آشنا خواهید شد.

فصل اول: سوئیچ ها و شبکه ها

۱-۱) سوئیچ ها و شبکه ها
یک شبکه نوعی شامل نودها یا گره ها (کامپیوترها)، یک واسطه یا وسیله ارتباطی (سیم یا بدون سیم) و تجهیزات خاص شبکه از قبیل مسیریابها و hub ها می باشد. در مورد شبکه اینترنت، تمامی این قطعات در حال کار با یکدیگر، امکان فرستادن اطلاعات از سوی کامپیوتر شما به کامپیوتری دیگر که می تواند در آن سوی دنیا وجود داشته باشد را ایجاد می کند.
سوئیچ ها، بخش اساسی و پایه ای در اکثر شبکه ها می باشند که امکان فرستادن اطلاعات به صورت همزمان را برای چندین کاربر از طریق یک شبکه و بدون به تاخیر انداختن یکدیگر، فراهم می سازند. همانگونه که مسیریابها به شبکه های متفاوت اجازه ارتباط با یکدیگر را می دهند، سوئیچ ها نیز به نودهای مختلف (یک نقطه اتصال شبکه، عموما یک کامپیوتر) در یک شبکه، اجازه برقراری ارتباط مستقیم با یکدیگر به روشی کارا و هموار را خواهند داد.

 ۱-۲) اضافه نمودن سوئیچ ها :
در اکثر شبکه های اصلی امروزی، نودها به سادگی از طریق hub ها به یکدیگر وصل می شوند. با رشد یک شبکه، مشکلاتی به صورت بالقوه در این ساختار وجود خواهند داشت که عبارتند از :

۱)مقیاس پذیری: وجود پهنای باند اشتراکی محدود در یک شبکه دارای hub ، امکان توسعه و رشد عمده شبکه بدون از دست دادن بخشی از کارایی آن را مشکل می سازد. کاربردها و درخواست های امروزی در مقایسه با قبل، نیاز به پهنای باند بیشتری دارند. در اغلب موارد، به منظور تطبیق یافتن با رشد و توسعه، بایستی کل یک شبکه به طور متناوب مجددا طراحی شود.

۲)تاخیر زمانی : مقدار زمانی که طول می کشد تا یک packet به مقصدش برسد. از آنجائیکه در یک شبکه دارای hub ، هر نود مجبور است برای انجام انتقال و به منظور جلوگیری از تصادم، منتظر یک فرصت بماند، لذا هنگام اضافه نمودن نودهای بیشتر، فاکتور Latency می تواند به طور عمده افزایش یابد. یا چنانچه شخصی در حال فرستادن فایلی با حجم زیاد از طریق شبکه باشد، در این صورت تمامی نودهای دیگر مجبور به منتظر ماندن جهت یک فرصت برای ارسال packet های خودشان خواهند بود. احتمالا قبلا شما با این مشکل در کار خود برخورد کرده اید. به این معنی که مثلا شما سعی در دسترسی به یک سرور یا شبکه اینترنت داشته اید و ناگهان همه چیز به تعویق افتاده و سرعت دسترسی کاهش می یابد.

۳)نقص شبکه : در یک شبکه نوعی، یک دستگاه متصل به hub می تواند با توجه به تنظیمات اشتباه سرعت ( مثلا Mbps 100 در یک hub با سرعت Mbps 10 ) و یا انتشارات بیش از حد، برای سایر دستگاههای متصل به hub ایجاد اشکال نماید.

۴)برخوردها یا تصادم : شبکه اترنت برای ارتباط روی شبکه از فرآیندی بنام CSMA/CD بهره می جوید. تحت فرآیند فوق، یک نود تا زمانی که شبکه خالی از ترافیک نباشد، هیچ بسته ای را ارسال نخواهد کرد. چنانچه دو نود به طور همزمان بسته هایشان را بفرستند، یک تصادم اتفاق افتاده و بسته ها گم خواهند شد (از بین خواهند رفت).سپس هر دو نود مذکور، یک مقدار زمانی به صورت random منتظر مانده و مجددا بسته ها را ارسال می کنند. هر قسمتی از شبکه که در آن امکان مانع شدن و برخورد بسته ها با یکدیگر از سوی دو یا تعداد بیشتری نود وجود داشته باشد، به عنوان بخشی از همان ناحیه تصادم در نظر گرفته  می شود. یک شبکه با تعداد زیاد نود در همان بخش، اغلب تعداد بسیاری تصادم و لذا ناحیه تصادم وسیع و بزرگی خواهد داشت.

در حالیکه hub ها روشی ساده برای افزایش مقیاس و کاهش فاصله ای که packet ها باید برای رسیدن از یک نود به نودهای دیگر بپیمایند را ارائه می دهند، ولی شبکه اصلی و حقیقی را به قسمتهای مجزا تفکیک نمی کنند. در این مرحله است که سوئیچها به کار می آیند.
یک hub را می توان شبیه به یک تقاطع چهارراه که در آن هر وسیله مجبور به توقف است، دانست. چنانچه بیش از یک وسیله نقلیه به طور همزمان به تقاطع برسند، تا زمان رسیدن نوبتشان برای ادامه مسیر، مجبور به منتظر ماندن خواهند بود. درحالیکه یک سوئیچ همانند یک تقاطع چهارراه اتوبانی (اصطلاحا شبدری) می باشد که هر وسیله نقلیه می تواند یک مسیر خروجی برای رسیدن به مقصد خود بدون مجبور بودن به توقف و انتظار برای رفع ترافیک های دیگر، انتخاب نماید. اکنون درنظر بگیرید که مدل فوق با دهها و یا صد جاده متقاطع در یک نقطه تنها چگونه خواهد بود. اگر هر وسیله نقلیه قبل از ادامه مسیر خود مجبور به چک نمودن تمامی راههای دیگر باشد، میزان زمان انتظار و احتمال تصادم به طور عمده افزایش می یابد. اما چنانچه شما در این حالت قادر به گرفتن یک مسیر خروجی در میان هر یک از آن راهها به عنوان راه منتخب خود باشید، آیا شگفت انگیز نخواهد بود؟ این امر دقیقا همان عملی است که یک سوئیچ برای ترافیک شبکه انجام می دهد.
تفاوت اساسی میان یک  hub و یک سوئیچ آن است که تمامی نودهای متصل به یک hub پهنای باند موجود را میان خودشان به اشتراک می گذارند و این درحالیست که یک وسیله متصل به پورت سوئیچ تمامی پهنای باند موجود را به خود اختصاص می دهد. به عنوان مثال، چنانچه ۱۰ نود در یک شبکه Mbps10 از طریق hub با یکدیگر در ارتباط باشند، در این صورت اگر نودهای متصل به hub بخواهند با هم ارتباط برقرار نمایند، ممکن است بخشی از مقدار Mbps10 به هر نود اختصاص یابد. ولی با بهره گیری از یک سوئیچ، هر نود توانایی برقراری ارتباط با دراختیار داشتن تمامی Mbps10 را داراست. مساله فوق را می توان با همان مثال جاده درنظر گرفت. اگر تمامی ترافیک به سمت یک تقاطع مشترک هدایت شود، در این صورت بایستی ترافیک تقاطع میان هر وسیله به اشتراک درآید و یا تقسیم شود.اما یک چهارراه اتوبانی (شبدری) به ترافیک این اجازه را می دهد تا در سرعت کامل از یک جاده به جاده بعدی ادامه یابد.
در یک شبکه کاملا سوئیچ شده، سوئیچها جایگزین تمامی hub های یک شبکه اترنت با یک بخش اختصاص یافته برای هر نود شده اند. این بخش هابه یک سوئیچ که قسمت های اختصاص یافته چندگانه (بعضی اوقات تا صدها) را پشتیبانی می نماید، وصل می شوند. از آنجائیکه تنها تجهیزات در هر بخش، سوئیچ و نود هستند، هر انتقال قبل از آنکه به نود دیگر برسد، توسط سوئیچ برداشته شده و بعد از آن سوئیچ، فریم موجود را به بخش مناسب ارسال می کند. چون هر بخش فقط شامل یک نود تنها می باشد، لذا فریم موجود فقط به گیرنده مورد نظر می رسد. این امر امکان برقراری تعداد زیادی مکالمه به صورت همزمان را در یک شبکه سوئیچ شده فراهم می سازد.

۱-۳ ) نمونه ای از یک شبکه با بکار بردن یک سوئیچ

سوئیچینگ در یک شبکه امکان برقراری اترنت دوطرفه را ایجاد می نماید. درحالیکه قبل از بهره گیری از سوئیچینگ، اترنت به صورت یک طرفه بود. بدین معنی که تنها یک وسیله در شبکه می توانست در یک زمان معین، اطلاعات را ارسال نماید. در یک شبکه کاملا سوئیچ شده، نودها فقط با سوئیچ ارتباط داشته و هرگز مستقیما به یکدیگر متصل نمی شوند. در همان مثال جاده، ارتباط یک طرفه را می توان شبیه مشکل یک راه یک طرفه تنها از جاده زمانی که بدلیل انجام کارهای ساختمانی، استفاده از یک راه یک طرفه در جاده دو طرفه ممنوع می شود، دانست. در این حالت ترافیک سعی بر استفاده از همان راه یک طرفه موجود در دو جهت دارد. بدین معنی که ترافیک درجریان از یک طرف بایستی تا لحظه ای که ترافیک از جهت مخالف توقف کند، منتظر بماند. در غیر این صورت وسائل از روبرو به یکدیگر برخورد خواهند نمود.
شبکه های سوئیچ شده کامل، از هر دو نوع کابل کشی فیبر نوری و یا زوج سیم بهم تابیده استفاده نموده که هر یک برای ارسال و دریافت اطلاعات، رساناهای مجزا بکار می برند. در چنین محیطی، از آنجائیکه نودها تنها وسائلی هستند که می توانند به سوئیچ دسترسی داشته باشند، لذا نودهای اترنت می توانند از فرآیند تشخیص تصادم چشم پوشی نموده و هر زمان به دلخواه اطلاعات خود را ارسال نمایند. به عبارت دیگر، جریان ترافیک در هر جهت، مسیری مخصوص به خود دارد.

این خصوصیت به نودها اجازه می دهد تا در همان لحظه ای که سوئیچ اطلاعاتی را به نودها ارسال می کند، آنها نیز بتوانند اطلاعاتشان را به سوئیچ انتقال دهند. به این ترتیب محیطی عاری از تصادم ایجاد می گردد. از سوی دیگر انتقال و ارسال دو جهته می تواند به طور موثری سرعت ظاهری شبکه را زمانی که دو نود در حال تبادل اطلاعات هستند، دو برابر کند. به عنوان مثال، اگر سرعت شبکهMbps10 باشد، در این صورت هر نود می تواند به طور همزمان با سرعت Mbps10 اطلاعات را ارسال نماید.

۱-۴) یک شبکه ترکیبی با دو سوئیچ و سه hub

اغلب شبکه ها به خاطر هزینه هایی که جایگزین کردن سوئیچها به جای تمامی hubها در پی دارد، به طور کامل سوئیچ شده نیستند. در عوض، با بکاربردن ترکیبی از سوئیچها و hubها، شبکه ای با بازده بالا و هزینه مناسب ایجاد می کنند. به عنوان مثال، شرکتی ممکن است دارای یک سری hub باشد که هر hub کامپیوترهای موجود در هر بخش را بهم متصل نموده و درمجموع یک سوئیچ تمامی hubهای مربوط به بخش های مختلف را به یکدیگر مرتبط می سازد.
۱-۳) فن آوری های سوئیچینگ :
شما می توانید دریابید که یک سوئیچ اساسا قابلیت تغییر مسیری را که نودها از طریق آن می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند، داراست. ممکن است این سوال برای شما مطرح شود که چه چیزی یک سوئیچ را از یک router متفاوت می سازد؟ سوئیچها معمولا در لایه دوم (Data یاData link) از مدل مرجع OSI با بکاربردن آدرسهای MAC کار می کنند، در حالیکه مسیریابها یا همان router ها در لایه سوم (شبکه یا Network) با آدرسهای لایه ۳ (IP ، IPX و یا Apple talk بسته به مواردی که پروتکلهای لایه ۳ در آنهابکاربرده می شوند) فعالیت می نمایند.الگوریتمی را که سوئیچها به منظور تصمیم گرفتن برای چگونگی ارسال بسته ها بکار می برند با الگوریتم های مورد استفاده توسط router ها برای فرستادن بسته ها، متفاوت می باشد. یکی از تفاوتهای موجود در الگوریتم های میان سوئیچها و router ها آن است که broad cast ها چگونه اداره و انجام می شوند. در هر شبکه ای، مفهوم یک بسته broad cast برای قابلیت کارکرد آن شبکه، حیاتی می باشد. هر زمان که وسیله ای در شبکه احتیاج به فرستادن اطلاعات دارد اما نمی داند که آنرا برای چه کسی باید بفرستد، یک broad cast ارسال می نماید. به عنوان مثال هر وقت که یک کامپیوتر جدید یا وسیله ای دیگر به شبکه اضافه می گردد، یک بسته broad cast به منظور اعلام نمودن حضورش ارسال می نماید. نودهای دیگر (از قبیل یک سرور domain) می توانند کامپیوتر فوق را به browser list خود (چیزی شبیه یک دایرکتری آدرس) اضافه نمایند و با آن کامپیوتر از همان نقطه فعال شدن، بطور مستقیم ارتباط برقرار کنند. Broad cast ها هنگامی که یک وسیله نیاز به ایجاد اعلان به سایر شبکه دارد و یا اینکه آن وسیله مطمئن نیست چه کسی باید گیرنده اطلاعات باشد، بکار برده می شوند.

شکل ۱-۵) مدل مرجع

مدل مرجع +NETWORK , ,
:: برچسب‌ها: سوئیچ، VLAN، LAN، شبکه ,