سوئیچ (switch)
یکی از عناصر اصلی و مهم در شبکه های کامپیوتری است در این دستگاه علاوه بر دریافت وارسال سیگنال کار های دیگری نیز انجام می شود در حقیقت حدود عملیاتی که در سوئیچ انجام میگیرد لایه datalink می باشد در واقع switch در دو لایه پایینی OSI کار می کند.
در یک شبکه که کامپیوتر‌ها توسط switch به هم متصل هستند چندین کاربر میتوانند در یک لحظه اطلاعات را از طریق شبکه ارسال نمایند. و در این حالت سرعت ارسال اطلاعات هر یک از کاربران بر سرعت دستیابی سایر کاربران شبکه تاثیر 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 می کنند.همین امر باعث افزایش سرعت شبکه می شود.
Switch 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 ۱ باشد Switch 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 .
Switch 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 ۴۸ 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.
سوئیچ هائی که برای هر یک از اتصالات موجود در یک شبکه داخلی استفاده می گردند ، سوئیچ های LAN نامیده می شوند
سوئیچ ها به منظور مسیر یابی موجود در شبکه از روش های مختلفی استفاده می کنند که به توضیح آن خواهیم پرداخت.
Packet-Switching
سوئیچ ها بر مبنای Packet-Switching کار می کنند و بین سگمنت هایی که از نظر بعد مکانی از هم به حد کافی دور می باشند ، ارتباط برقرار می سازد. بسته های اطلاعاتی وارده در buffer نگهداری می شوند. آدرس های MAC در قسمت هدر فریم نگهداری می شوند. آدرس های مذکور که در این قسمت قرار دارد ، خوانده می شوند و با جدول مک سوئیچ ( MAC Table)مقایسه می گردند. همچنین فریم اترنت در یک شبکه LAN قسمتی به نام Payload دارد. که شامل MAC Address مبدا و مقصد است. همانطور که قبلا گفته شد سوئیچ آدرس مک مبدا و مقصد را چک کرده و در صورتیکه آدرس مقصد را در جدول مک آدرس های خود داشت برای مقصد ارسال می‌نماید.
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.
سوئیچ های Packet-based برای تعیین مسیر ترافیک از یکی از سه روش زیر استفاده می کند :
- Cut-through
- Store-and-forward
- Fragment-free
Cut-through:
در این روش ، سوئیچ آدرس های MAC را به محض دریافت بسته می خواند و سپس ۶ بایت MAC اطلاعات مربوط به آدرس را ذخیره کرده و با وجود اینکه ما بقی بسته ها در حال رسیدن به سوئیچ می باشند ، اقدام به ارسال بسته مذکور به سمت نود مقصد میکند.
Store-and-forward:
یک سوییچ که از این روش استفاده می کند ، ابتدا تمام اطلاعات داخل بسته را دریافت و نگهداری می کند و قبل از ارسال بسته مورد نظر به دنبال خطای CRC و یا مشکلات دیگر می گردد. در صورتی که بسته دارای خطایی باشد آن بسته را کنار می گذارد. در غیر اینصورت سوئیچ آدرس کارت شبکه گیرنده را جستجو کرده و سپس آن را برای نود مقصد ارسال میکند.
بیشتر سوئیچ ها همزمان از دو روش فوق استفاده می کنند مثلاً ابتدا از روش Cut-through استفاده کرده ولی به محض برخورد با یک خطا ، روش خود را تغییر می دهد و به شیوه Store-and-forward عمل می کند ، از آنجائیکه روش Cut-through قادر به اصلاح خطا نمی باشد در نتیجه سوئیچ های کمتری از این روش استفاده می کنند ولی از سرعت بالاتری برخوردار است.
Fragment-free:
سوئیچ ها از این روش کمتر استفاده می کنند. این روش مانند روش اول می باشد با این تفاوت که در این شیوه ، سوئیچ قبل از ارسال بسته ، ۶۴ بایت اول آن را نگه می دارد این کار به خاطر آن است که بیشتر خطا و برخوردها در طول اولین ۶۴ بایت بسته اطلاعاتی انجام میگیرد.
Switch Configurations:
سوئیچ های LAN از نظر شکل فیزیکی با هم تفاوت دارند، در حال حاضر ، سوئیچ ها دارای سه شکل عمده می باشند:
- Shared memory
- این گونه از سوئیچ ها ، بسته رسیده را در یک حافظه مشترک یا بافر که این بافر در بین تمامی درگاه های سوئیچ تقسیم می شود نگهداری می کنند و سپس پکت را از طریق درگاه مناسب برای سمت node مقصد ارسال می‌کنند.
- Matrix
این نوع سوئیچ ها دارای یک شبکه خطوط داخلی ( ماتریکس ) با پورت های ورودی و خروجی می باشند. زمانیکه وجود یک بسته اطلاعاتی در پورت ورودی تشخیص داده شود ، آدرس کارت شبکه(MAC) با جدول جستجوی موجود در سوئیچ (Mactable)مقایسه می شود تا در نهایت بسته مذکور به پورت خروجی مورد نظر هدایت شود. بنابراین سوئیچ در حد فاصل بین این دو پورت یک خط ارتباطی ایجاد کرده و آن دو پورت را به هم متصل میکند.
«شرکت آرسس پارت» مفختر است که سوییچ ها، روتر ها، کنترولر، فایروال و انواع تجهیزات سیسکو (CISCO) را سالیان سال به صورت عمده وارد بازار کشور کند.