[CF FIBERLINK] اصل کار تبادل، توضیح مفصل!

1. سوئیچ چیست؟

مبادله، سوئیچینگ با توجه به نیازهای انتقال اطلاعات، اطلاعاتی که باید توسط کتابچه راهنمای کاربر یا تجهیزات به مسیر مربوطه برای پاسخگویی به الزامات منتقل شود. سوئیچ پهن نوعی وسیله است که وظیفه تبادل اطلاعات را در سیستم ارتباطی تکمیل می کند. این فرآیند یک تبادل مصنوعی است. البته، در حال حاضر ما سوئیچ های کنترل شده با برنامه را رایج کرده ایم، فرآیند تبادل خودکار است. در یک سیستم شبکه کامپیوتری، مفهوم مبادله بهبود حالت کار مشترک است. ما معرفی کرده اند هاب نوعی از تجهیزات به اشتراک گذاری، HUB خود نمی تواند آدرس را شناسایی کند، زمانی که همان میزبان LAN به داده های میزبان B، بسته های داده در شبکه پخش می شود، توسط هر ترمینال، از طریق داده های تأیید اطلاعات آدرس Baotou برای تعیین اینکه آیا دریافت شود. یعنی در این روش کار، تنها یک مجموعه از فریم های داده را می توان همزمان در شبکه منتقل کرد و در صورت برخورد، باید دوباره تلاش کنید. این روش به اشتراک گذاری پهنای باند شبکه است. سوئیچ دارای یک گذرگاه برگشتی با پهنای باند بسیار بالا و یک ماتریس تبادل داخلی است. تمام پورت های سوئیچ به باس پشتی متصل می شوند. پس از اینکه مدار کنترل بسته را دریافت کرد، پورت پردازش جدول کنترل آدرس را در حافظه پیدا می کند تا NIC (کارت شبکه) MAC (آدرس سخت افزاری کارت شبکه) به پورت مقصد از طریق درگاه مقصد را تعیین کند، فرصت را مبادله کند. برای "یادگیری" آدرس جدید و اضافه کردن آن به جدول آدرس داخلی. مبادله و سوئیچ از سیستم ارتباط تلفنی (PSTN) نشات گرفته است، اکنون می‌توانیم در فیلم قدیمی ببینیم: رئیس (کاربر تماس) میکروفون را به لرزه درآورد، دفتر یک ردیف ماشین سیم کامل است، با پوشیدن یک هدست تماس خانم پس از آن دریافت الزامات اتصال، قرار دادن موضوع در خروجی مربوطه، برقراری اتصال برای دو پایان مشتری، تا پایان تماس. این همچنین می تواند شبکه را "بخش بندی" کند، جایی که سوئیچ تنها به ترافیک شبکه لازم از طریق سوئیچ اجازه می دهد. از طریق فیلتر سوئیچ و ارسال، می تواند به طور موثر طوفان های پخش را ایزوله کند، وقوع بسته های نادرست و بسته های اشتباه را کاهش دهد و از تضادهای مشترک جلوگیری کند. سوئیچ می تواند داده ها را بین چندین جفت پورت به طور همزمان انتقال دهد. هر پورت را می توان به عنوان یک بخش شبکه جداگانه در نظر گرفت و دستگاه شبکه متصل به آن به تنهایی از کل پهنای باند بهره می برد، بدون اینکه نیازی به رقابت با دستگاه های دیگر باشد. هنگامی که گره A داده ها را به گره D می فرستد، گره B می تواند داده ها را همزمان به گره C ارسال کند و هر دو انتقال از پهنای باند کامل شبکه لذت می برند و اتصالات مجازی خود را دارند. اگر در اینجا از سوئیچ اترنت 10 مگابیت بر ثانیه استفاده شود، گردش کل سوئیچ برابر با 210 مگابیت بر ثانیه = 20 مگابیت در ثانیه است و با استفاده از HUB مشترک 10 مگابیت بر ثانیه، گردش کل یک HUB از 10 مگابیت بر ثانیه بیشتر نخواهد شد. به طور خلاصه، سوئیچ یک دستگاه شبکه مبتنی بر شناسایی آدرس MAC است و می تواند عملکرد محصور کردن و ارسال بسته های داده را تکمیل کند. سوئیچ می تواند"

2. نقش سوئیچ چیست؟

"تبادل" رایج ترین کلمه در اینترنت امروز است، از پل زدن به مسیر به دستگاه خودپرداز تا سیستم تلفن، می توان از آن استفاده کرد، نه اینکه دقیقاً صرافی واقعی چیست. در واقع کلمه تبادل برای اولین بار در سیستم تلفن ظاهر شد که به تبادل سیگنال های صوتی بین دو گوشی مختلف اشاره دارد و دستگاهی که کار را کامل می کند کلید تلفن است. بنابراین، همانطور که در ابتدا در نظر گرفته شده بود، مبادله فقط یک مفهوم فنی است، یعنی تکمیل ارسال سیگنال از ورودی دستگاه به خروجی. بنابراین، همه دستگاه ها تا زمانی که هستند و با تعریف مطابقت دارند، ممکن است دستگاه های سوئیچینگ نامیده شوند. بنابراین، "تبادل" یک اصطلاح گسترده است که در واقع به یک دستگاه پل ارتباطی زمانی که برای توصیف لایه دوم یک شبکه داده استفاده می شود، و یک دستگاه مسیریابی زمانی که برای توصیف دستگاه لایه سوم یک شبکه داده استفاده می شود، اشاره دارد. . سوئیچ اترنت که ما اغلب در مورد آن صحبت می کنیم در واقع یک دستگاه شبکه لایه دوم چند پورت مبتنی بر فناوری Bridge است که تاخیر کم و دسترسی سربار کم را برای ارسال فریم های داده از یک پورت به پورت دیگر فراهم می کند. بنابراین، باید یک ماتریس تبادل در داخل هسته سوئیچ وجود داشته باشد که مسیری را برای ارتباط بین هر دو پورت فراهم کند، یا یک گذرگاه تبادل سریع برای ارسال فریم های داده دریافتی توسط هر پورت از سایر پورت ها. در دستگاه های عملی، عملکرد ماتریس مبادله اغلب توسط یک تراشه تخصصی (ASIC) تکمیل می شود. علاوه بر این، سوئیچ اترنت در ایده طراحی دارای یک فرض مهم است، یعنی تبادل سرعت هسته بسیار سریع است، به طوری که معمولا داده های ترافیکی بزرگ باعث ازدحام آن نمی شود، به عبارت دیگر، توانایی تبادل نسبت به اطلاعات و بی نهایت (برعکس، سوئیچ ATM در ایده طراحی این است که توانایی تبادل اطلاعات نسبت به اطلاعات محدود است). اگرچه سوئیچ لایه 2 اترنت مبتنی بر پل چند پورت است، سوئیچینگ ویژگی های غنی تری دارد که نه تنها بهترین راه برای دستیابی به پهنای باند بیشتر است، بلکه مدیریت شبکه را نیز آسان می کند.

3 برنامه سوئیچ

سوئیچ اترنت به عنوان دستگاه اتصال اصلی LAN به یکی از محبوب ترین دستگاه های شبکه تبدیل شده است. با توسعه مداوم فناوری مبادله، قیمت سوئیچ اترنت به شدت کاهش یافته است و مبادله به دسکتاپ روند کلی بوده است. اگر اترنت شما دارای تعداد زیادی کاربر، برنامه های کاربردی شلوغ و سرورهای متنوع باشد و هیچ تغییری در ساختار آن ایجاد نکرده باشید، عملکرد کل شبکه می تواند بسیار پایین باشد. یکی از راه حل ها اضافه کردن یک سوئیچ 10/100 مگابیت بر ثانیه به اترنت است که نه تنها می تواند جریان های معمولی داده های اترنت را با سرعت 10 مگابیت در ثانیه مدیریت کند، بلکه از اتصالات اترنت سریع با سرعت 100 مگابیت بر ثانیه نیز پشتیبانی می کند. اگر استفاده از شبکه بیش از 40٪ باشد و نرخ برخورد بیشتر از 10٪ باشد، سوئیچ می تواند به شما کمک کند تا کمی حل کنید. سوئیچ هایی با پورت های اترنت سریع 100 مگابیت در ثانیه و پورت های اترنت 10 مگابیت در ثانیه می توانند به صورت تمام دوبلکس اجرا شوند و اتصالات اختصاصی 20 مگابیت بر ثانیه تا 200 مگابیت در ثانیه برقرار شده است. نه تنها عملکرد سوئیچ ها در محیط های مختلف شبکه متفاوت است، بلکه اثرات افزودن سوئیچ های جدید و سوئیچ های موجود در یک محیط شبکه نیز متفاوت است. درک کامل و تسلط بر حالت ترافیک شبکه عامل بسیار مهمی برای ایفای نقش سوئیچ است. از آنجایی که هدف از استفاده از سوئیچ تا حد امکان کاهش و فیلتر کردن جریان داده در شبکه است، بنابراین اگر سوئیچ در شبکه به دلیل محل نصب نامناسب، تقریباً نیاز به فوروارد تمامی بسته های دریافتی داشته باشد، سوئیچ نمی تواند نقش بهینه سازی عملکرد شبکه، اما کاهش سرعت انتقال داده ها، افزایش تاخیر شبکه. علاوه بر محل نصب، اگر سوئیچ ها نیز کورکورانه در شبکه هایی با بار کم و اطلاعات کم اضافه شوند، ممکن است تأثیر منفی داشته باشد. تحت تاثیر زمان پردازش بسته، اندازه بافر سوئیچ و نیاز به تولید مجدد بسته های جدید، استفاده از یک HUB ساده در این مورد بهتر است. بنابراین نمی توان به سادگی فکر کرد که سوئیچ ها نسبت به HUB مزیت هایی دارند، به خصوص زمانی که شبکه کاربر شلوغ نیست و فضای زیادی در دسترس است، با استفاده از HUB می توان از منابع موجود شبکه استفاده کامل کرد.

4. سه حالت سوئیچینگ سوئیچ

1. نوع مستقیم (Cut Through)
سوئیچ اترنت در حالت مستقیم را می توان به عنوان یک سوئیچ تلفن ماتریس خط بین پورت ها درک کرد. هنگامی که پورت ورودی یک بسته داده را شناسایی می کند، هدر بسته را بررسی می کند، آدرس هدف بسته را به دست می آورد، جدول جستجوی پویا داخلی را برای تبدیل آن به پورت خروجی مربوطه شروع می کند، در تقاطع ورودی و خروجی متصل می شود، و بسته داده را به پورت مربوطه متصل می کند تا عملکرد تبادل را تحقق بخشد. بدون نیاز به ذخیره سازی، تاخیر بسیار کم است و تبادل بسیار سریع است که مزیت آن است. نقطه ضعف این است که چون محتوای بسته توسط سوئیچ اترنت ذخیره نمی شود، نمی تواند بررسی کند که آیا بسته های ارسالی نادرست هستند و نمی تواند قابلیت تشخیص خطا را ارائه دهد. از آنجایی که کش وجود ندارد، پورت های ورودی/خروجی با نرخ های مختلف نمی توانند مستقیماً متصل شوند و به راحتی بسته ها از دست می روند.

2. ذخیره سازی و ارسال (فروشگاه و ارسال)
حالت ذخیره سازی و ارسال پرکاربردترین روش در زمینه شبکه های کامپیوتری است. ابتدا بسته های پورت ورودی را ذخیره می کند و سپس CRC (بررسی کد افزونگی چرخه ای) را انجام می دهد. پس از پردازش بسته خطا، آدرس مقصد بسته حذف می شود و بسته را از طریق جدول جستجو به پورت خروجی ارسال می کند. به همین دلیل، حالت ذخیره سازی و ارسال دارای تاخیر زیادی در پردازش داده ها است که کمبود آن است، اما می تواند بسته های داده ای را که وارد سوئیچ می شوند شناسایی کند و به طور موثر عملکرد شبکه را بهبود بخشد. به طور خاص، می تواند از تبدیل بین پورت ها در سرعت های مختلف پشتیبانی کند و هماهنگی بین پورت های سرعت بالا و پورت های سرعت پایین را حفظ کند.

3. جداسازی قطعه (Fragment Free)
این یک راه حل بین دو مورد اول است. بررسی می کند که آیا بسته 64 بایتی است یا خیر، و اگر کمتر از 64 بایت باشد، نادرست است. اگر بیش از 64 بایت باشد، بسته ارسال می شود. این روش همچنین تأیید داده را ارائه نمی دهد. سرعت پردازش داده‌های آن سریع‌تر از حالت ذخیره‌سازی و ارسال است، اما کندتر از حالت مستقیم است.

5 طبقه بندی سوئیچ

به طور کلی، سوئیچ ها به دو نوع تقسیم می شوند: سوئیچ WAN و سوئیچ LAN. سوئیچ های WAN عمدتاً در زمینه ارتباطات از راه دور استفاده می شوند و بستر اصلی را برای ارتباطات فراهم می کنند. و سوئیچ های LAN در شبکه های محلی برای اتصال دستگاه های ترمینال مانند رایانه های شخصی و چاپگرهای شبکه اعمال می شوند. از رسانه انتقال و سرعت انتقال را می توان به سوئیچ اترنت، سوئیچ اترنت سریع، سوئیچ اترنت گیگابیتی، سوئیچ FDDI، سوئیچ ATM و سوئیچ حلقه نشانه تقسیم کرد. از برنامه مقیاس، می توان آن را به سوئیچ سطح سازمانی، سوئیچ سطح بخش و سوئیچ گروه کاری تقسیم کرد. مقیاس هر سازنده کاملاً یکسان نیست. به طور کلی، سوئیچ‌های سطح سازمانی از نوع رک هستند، در حالی که سوئیچ‌های سطح بخش می‌توانند از نوع رک (تعداد شکاف کمتر) یا نوع پیکربندی ثابت باشند، در حالی که سوئیچ‌های سطح گروه کاری از نوع پیکربندی ثابت هستند (عملکرد نسبتاً ساده). از سوی دیگر، از منظر مقیاس کاربرد، به عنوان سوئیچ های ستون فقرات، سوئیچ ها برای شرکت های بزرگ با بیش از 500 نقطه اطلاعات، سوئیچ های سطح سازمانی، سوئیچ ها برای شرکت های متوسط ​​زیر 300 نقطه اطلاعات، سوئیچ های سطح دپارتمان هستند و سوئیچ ها در محدوده 100 اطلاعات هستند. نقاط سوئیچ های سطح گروه کاری هستند.

6 عملکرد سوئیچ

عملکردهای اصلی سوئیچ عبارتند از
سایت فیزیکی
ساختار توپولوژی شبکه
بررسی خطا
توالی فریم و همچنین کنترل جریان
VLAN (LAN مجازی)
همگرایی پیوند
دیوار آتش
سوئیچ ها علاوه بر اینکه می توانند به همان نوع شبکه ها متصل شوند، می توانند بین انواع مختلف شبکه ها (مانند اترنت و اترنت سریع) نیز به یکدیگر متصل شوند. امروزه بسیاری از سوئیچ ها می توانند پورت های اتصال پرسرعتی را ارائه دهند که از اترنت سریع یا FDDI و غیره پشتیبانی می کنند تا به سایر سوئیچ ها در شبکه متصل شوند یا پهنای باند اضافی برای سرورهای حیاتی با استفاده از پهنای باند زیاد فراهم کنند. به طور کلی، هر پورت سوئیچ برای اتصال یک سگمنت شبکه جداگانه استفاده می شود، اما گاهی اوقات برای ارائه سرعت دسترسی سریعتر، می توانیم برخی از کامپیوترهای مهم شبکه را مستقیماً به پورت سوئیچ متصل کنیم. به این ترتیب سرورهای کلیدی و کاربران کلیدی شبکه سرعت دسترسی بیشتری خواهند داشت و از ترافیک اطلاعات بیشتری پشتیبانی می کنند.

درباره ما