فرهنگ و تاريخ | سرگرمي | نيازمنديها | مذهبي | اقتصادي | خانواده و اجتماع | هنر | اخبار | ورزش | کامپيوتر | گردشگري | صنعت و دانشگاه | صفحه اصلي

آموزش کارکردن با نرم افزارها
دانلود نرم افزارهاي کاربردي
آموزش سخت افزار کامپيوتر
آخرين قيمت قطعات کامپيوتر
آموزش ويندوز و ترفندهاي آن
معرفي انواع سيستم عاملها
آموزش کار با اينترنت و شبکه
مبارزه با ويروسهاي کامپيوتري
رده بندي سايتهاي کامپيوتري
نشريات و کي کامپيوتري
 
 

عنوان: روتر و سوئيچ

نويسنده: سيد احمد عبدالهي پور           ايميل: sa_abdollahipour@yahoo.com  

منبع اطلاعاتي: sun73.persianblog.ir            تاريخ نگارش: 30/03/1389

 

 

گالري تصاوير

 

مطالب مرتبط 1

   
 
 

◄   سوئيچ چيست:

هاب به منزله يک چهار راه مي باشد که در آنجا همگي موظفند بايستند. اگر همزمان بيش از يک اتومبيل به چهار راه برسد آنها مي بايد منتظر نوبت خود شوند و سپس حرکت کنند. حال تصور کنيد که صد خيابان به اين تقاطع ختم مي شود در اين صورت مدت زمان انتظار و همچنين احتمال برخورد افزايش مي يابد. ايا اين حيرت آور نيست اگر شما بتوانيد از يک خيابان فرعي براي رسيدن به خيابان مورد نظرتان استفاده کنيد.

اين دقيقا همان کاري است که سوئيچ ها براي ترافيک شبکه انجام مي دهند، يک سوئيچ شبيه به چهار راهي است که هر يک از ماشين ها بدون اينکه معطل ترافيک شوند از يک راه فرعي استفاده کرده و به مقصد مي رسند. تفاوت اساسي بين يک هاب و يک سوئيچ اين است که تمام نودهايي که به هاب متصل مي باشند ، عرض باند را بين خود تقسيم مي کنند حال آنکه عرض باندي که در حد فاصل بين قطعه و سوئيچ قرار دارد، مختص همان قطعه است.

به طور مثال اگر ده عدد نود براي ارتباط از هاب و يک شبکه با عرض باند 10Mbps استفاده کنند. اگر ساير نودها نيز بخواهند به خوبي با هم ارتباط برقرار کنند ، در نتيجه هر يک از نودها ممکن است فقط قسمتي از عرض باند مذکور را استفاده کنند. اما در مورد سوئيچ ، موضوع فرق مي کند هر يک از نودها مي تواند از تمامي عرض باند 10Mbps استفاده کند. در يک خيابان اگر تمام ترافيک به يک تقاطع مشترک برسد پس هر يک از اتومبيل ها موظف است تا تقاطع را بين خود و ديگران تقسيم کنند. اما خيابان هاي شبکه به ترافيک اين امکان را مي دهد تا با تمام سرعت مسير خود را از خياباني به خيابان ديگر ادامه دهد.

 

◄   وجه تمايز سوئيچ و روتر:

همانطور که گفته شد يک سوئيچ مي تواند در نحوه برقراري ارتباط بين نودها تغيير اساسي ايجاد کند. اما شما از وجه تمايز سوئيچ و روتر تعجب مي کنيد. سوئيچ ها معمولاً با استفاده از آدرس هاي MAC در لايه دوم مدل مرجع OSI که ديتا لينک است کار مي کند در حاليکه روترها در لايه سوم يا Network با آدرس هاي مربوط به همين لايه مانند آدرس هاي لايه IPX , IP کار مي کنند. مضاف بر اين ، الگوريتم سوئيچ در هدايت بسته هاي اطلاعاتي با الگوريتم روترها متفاوت است.
يکي از تفاوت هاي الگوريتم بين سوئيچ و روترها ، در نحوه دريافت اعلان همگاني ( broadcast ) مي باشد. در هر شبکه اي ، ارسال بسته به تمام نودها( broadcast ) يکي از ضروري ترين عواملي است که در نحوه کار شبکه دخالت دارد. هرگاه يکي از نودها بخواهد اطلاعاتي را ارسال کند و گيرنده آن را نشناسد ، در اين صورت يک پکت اعلان همگاني يا Broadcast به تمامي نودها ارسال مي کند. به طور مثال اگر کامپيوتر جديدي وارد مجموعه نودهاي شبکه شود در اين صورت توسط يک پکت Broadcast حضور خود را به تمامي نودها اطلاع مي دهد.
هاب ها و سوئيچ ها هر بسته اطلاعاتي اعلان همگان ( Broadcast Packet ) دريافت شده را به تمامي سگمنت هاي موجود در محدوده اعلان ارسال مي کنند.
حال آنکه روترها اين گونه عمل نمي کنند. مجددا به مثال چهار راه توجه کنيد. اهميتي ندارد که ترافيک جاري در يک تقاطع ، به کدامين جهت در حرکت مي باشد. اگر اين تقاطع در يک سرحد بين المللي واقع شده باشد. براي عبور از اين تقاطع شما مي بايد گارد مرزي را از آدرس خود مطلع سازيد. اگر شما مقصد خود را مشخص نسازيد ، گارد مانع از عبور شما مي شود. روترها نيز در شبکه همانند گارد مرزي عمل مي کنند ، اگر يک بسته اطلاعاتي آدرس مشخص از گيرنده را نداشته باشد.

روتر از عبور ديتا جلوگيري مي کند ، اين باعث جداسازي شبکه ها از يکديگر مي شود. زمانيکه قسمت هاي مختلف در يک شبکه بخواهند با هم صحبت کنند سوئيچ وارد عمل شده و اگر قرار باشد کامپوترها با خارج از شبکه داخلي صحبت کنند روتر وارد عمل مي شود.

◄   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.

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.


      
+   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 بهtransparent 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


حال قدم به قدم با مراحل فوق آشنا مي شويم:
همانطور که در شکل 3 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 B واقع 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.
 

      +   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.
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.

◄   روتر و سوييچ هاي لايه 3 ( Router and Layer 3 Switching )
برخي از سوئيچ ها در لايه دوم شبکه يا Data Layer کار مي کنند. با افزون روترها به اين مجموعه مي توانند در لايه سوم شبکه يا Network layer نيز کار کنند. در واقع سوييچ لايه سوم کاملا شبيه روتر است. روتر به محض دريافت پکت اطلاعات به آدرس هاي مبدا و مقصد نگاهي مي اندازد تا مسيري را که بسته مي بايد طي کند را بيايد. يک سوئيچ استاندارد بر مبناي آدرس هاي MAC ، مبدا و مقصد بسته را شناسايي مي کند.
 

تفاوت اساسي بين يک روتر و سوئيچ لايه 3 اين است که سوئيچ لايه سوم با همان سرعت سوئيچ لايه دوم کار مي کند و براي انتقال ديتا از يک قطعه سخت افزاري استفاده مي کند همچنين آنها به مانند روترها در مورد نحوه هدايت ترافيک به لايه سوم تصميم مي گيرند. در داخل يک شبکه LAN سوئيچ هاي لايه سوم معمولاً سريعتر از روترها کار مي کنند زيرا بر مبناي سوئيچينگ سخت افزاري ساخته شده اند.

در واقع بيشتر سوئيچ هاي لايه سومCisco روترهايي مي باشند که داراي سوئيچينگ سخت افزاري بوده و در داخل اين قطعه سخت افزاري ، تعدادي تراشه وجود دارد که بر حسب نياز انتخاب مي شوند که در مجموع موجب افزايش سرعت اين روترها مي گردند. نحوه ترکيب و مختص بودن سوئيچ هاي لايه سوم همانند الگويي است که در روترها ديده مي شود. هر دوي آنها از پروتکل ها و جداول مسيريابي (Routing Table) استفاده مي کنند تا بهترين مسير را بيابند. هر چند سوئيچ هاي لايه سوم قادرند تا به صورت فعالي با استفاده از اطلاعات مسيريابي لايه سوم براي سخت افزار برنامه ريزي کنند که در نهايت منجر به هدايت سريع بسته هاي اطلاعاتي مي گردد.
در سوئيچ هاي لايه سوم کنوني ، اطلاعات بدست آمده از پروتکل هاي جهت يابي براي روز آمد کردن جداول سخت افزاري استفاده مي شوند.
 

 

 

 

 

گروه علمي فدک

کليه مطالب ارسالي با نام اشخاص و ذکر منبع در اين سايت درج مي شود

راهنما  |  آمار سايت  |  درباره ما  |  تماس با ما  |  نظر خواهي  | آرشيو  |  عضويت در سايت