*یا لطیف* عنوان تحقیق: Switch & Routing نام استاد: خانم مهندس روجایی ارائه دهنده: مهدی تابش ITرشته مهندسی دانشگاه جامع علمی کاربردی واحد خانه کارگر استان همدان پائیز 96
فهرست مطالب
شبکه:
اتصال دو یا چند کامپیوتر با هم به منظور اشتراک منابع و تبادل اطلاعات
گره:
شامل هر چیزی که به شبکه متصل می گردد مانند (کامپیوتر – چاپگر و …)
سگمنت:
یک بخش خاص از شبکه بوده که توسط یک سوئیچ – روتر و یا یک پل از سایر بخش ها جدا شده است
هر سگمنت صرفا دارای یک گره است
ستون فقرات:
کابل اصلی که تمام سگمنت ها به آن متصل می گردند
توپولوژی:
روش اتصال گره ها درون شبکه
کارت شبکه:
هر کامپیوتر از طریق یک کامپیوتر به شبکه متصل می گردد
آدرس فیزیکی:
آدرس فیزیکی کارت شبکه است. این آدرس 6 بایتی بوده که 3 بایت اول مشخص کننده سازنده و 3 بایت دوم سریال کارت شبکه است
عناصر اصلی شبکه
مسیریابی ایجاد ارتباط و ارسال اطلاعات در شبکه. فرایندی برای انتخاب بهترین مسیر.
تکرار کننده (Repeater):
تکرار کننده ابزاریست مخابراتی که سیگنال دیجیتال ورودی را دریافت کرده و پس از تشخیص صفر و یک ها آنها را از نو در خروجی خود بصورت یک سیگنال دیجیتال بازتولید می کند.
تکرار کننده هیچ درکی از «فریم» , «بسته» و حتی «بایت» ندارد و صرفا با مفهوم «بیت» و سطوح ولتاژ آشناست. تکرار کننده بی شعورترین دستگاه سوئیچ در دنیای شبکه است.
هاب(Hub) :
وسیله ای برای اتصال گره ها
سوئیچ(Switch) :
وسیله ای هوشمند برای انتقال اطلاعات بین گره ها در شبکه
پل (Bridge):
پل یا سوئیچ لایه 2، ابزاریست که دو یا چند شبکه محلی را به هم متصل می کند.
روتر(Router) :
وسیله ای برای انتقال اطلاعات در لایه ی سوم (لایه ی شبکه)
انواع مسیریاب ها
مقایسه
Scalability
پهنای باند بصورت مشترک توسط کاربران استفاده می گردد.
Latency
مدت زمانی که طول خواهد کشید تا بسته به مقصد برسد
Network Failure
ایجاد مشکل توسط یکی از گره ها
Collisions
ارسال همزمان اطلاعات توسط دو گره (تصادم)
معایب هاب
Switch & Hub
LAN Card
سوئیچ یک وسیله ارتباط از راه دور است که پیام ها را از هر وسیله ای که به ان وصل شده دریافت میکند و سپس ان را تنها برای دستگاه هدف ارسال میکند.
این کار سوئیچ را یک وسیله هوشمند تر نسبت به هاب میکند (که پیغامی را دریافت میکند و ان را برای تمام دستگاه های موجود در شبکه ارسال میکند).
این خصوصیت از انجا می آید که سویئچ می تواند بسته ها را پردازش کند، در سویئچ های معمولی که به سویئچ لایه دوم معروفند این پردازش تا لایه دوم مدل OSI پیش می رود و نتیجه این پردازش جدولی است که در سویئچ با خواندن آدرس سخت افزاری (MAC) فرستنده بسته و ثبت درگاه ورودی تشکیل می شود.
سویئچ با رجوع به این جدول عملیات آدرس دهی بسته ها در لایه دوم را انجام می دهد، بدین معنا که این جدول مشخص می کند بسته ورودی می بایست فقط برای کدام درگاه ارسال شود.
در شبکه های بزرگ Switchها جدول های خود را به اشتراک می گذارند تا هر کدام بدانند چه دستگاهی به کدام سویئچ متصل است و با این کار ترافیک کمتری در شبکه ایجاد کنند.
Switch
Lookup Table
هاب/سوئیچ
ساختمان سوئیچ
متقارن "Symmetric"
نامتقارن " Asymmetric"
در نوع متقارن ، عمل سوئیچینگ بین سگمنت هایی که دارای پهنای باند یکسان هستند انجام می شود یعنی 10mbps به 10mbps و…. سوئیچ خواهد شد.
اما در نوع نامتقارن این عملکرد بین سگمنت هایی با پهنای باند متفاوت انجام می شود.
انواع سوئیچ بر اساس کاربرد
سوئیچ Cut – through : این نوع سه یا چهار بایت اول یک بسته را می خواند تا آدرس مقصد آنرا بدست آورد ، آنگاه آن بسته را به سگمنت دارای آدرس مقصد مذکور ارسال می کند این در حالی است که قسمت باقی مانده بسته را از نظر خطایابی مورد بررسی قرار نمی دهد.
—————————————————————————————————————-
سوئیچ Store- and – forward : این نوع ابتدا کل بسته را ذخیره کرده سپس آن را خطایابی می کند ، اگر بسته ای دارای خطا بود آن بسته را حذف می کند ، در غیر اینصورت آن بسته را به مقصد مربوطه ارسال خواهد کرد. این نوع برای شبکه محلی بسیار مناسبتر از نوع اول است زیرا بسته های اطلاعاتی خراب شده را پاکسازی می کند و بهمین دلیل این سوئیچ باعث کاهش بروز عمل تصادف خواهد شد.
—————————————————————————————————————-
سوئیچ 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 ، 64 بایت اول آن را نگه می دارد این کار به خاطر آن است که بیشتر خطا و برخوردها در طول اولین 64 بایت بسته اطلاعاتی اتفاق می افتد
انواع سوئیچ بر اساس مکانیزم
Shared memory
این نوع 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 به سمت نود مقصد ارسال می کنند.
——————————————————————
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 (MAC Table) 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 می کند.
——————————————————————
Bus architecture
در این دسته از سوئیچ ها یک بافر برای هر یک از درگاه ها در نظر گرفته شده است. که گذرگاه اطلاعات را کنترل می کند.
انواع سوئیچ از نظر فیزیکی
اکثر سوئیچ ها از سیستمی موسوم بهtransparent bridging استفاده می کنند تا جداولی جهت جستجوی آدرس بسازند.
سیستم مذکور یک تکنولوژی می باشد که امکان می دهد تا سوئیچ همه آنچه که در مورد موقعیت نودها در شبکه باید بداند را بدون دخالت مدیر شبکه ( network administrator ) می آموزند.
این سیستم دارای پنج قسمت زیر می باشد : ● Learning ● Flooding ● Filtering ● Forwarding ● Aging
Transparent Bridging
سوئیچ های LAN بر اساس تکنولوژی packet-switching فعالیت می نمایند.
========================================
یکی از موارد اختلاف الگوریتم های سوئیچ و هاب ، نحوه برخورد آنان با Broadcast است .
========================================
هاب و یا سوئیچ ها قادر به ارسال بسته ای اطلاعاتی از نوع Broadcast برای سایر سگمنت های موجود در حوزه Broadcast می باشند.
روتر عملیات فوق را انجام نمی دهد. در صورتیکه آدرس یک دستگاه مشخص نگردد ، روتر قادر به مسیریابی بسته اطلاعاتی مورد نظر نخواهد بود.
تکنولوژی سوئیچ ها
پهنای باند Bandwidth :
به تفاوت بین بالاترین و پایین ترین فرکانسهایی که یک سیستم ارتباطی می تواند ارسال کند گفته می شود.
به عبارت دیگر منظور از پهنای باند مقدار اطلاعاتی است که می تواند در یک مدت زمان معین ارسال شود.
پهنای باند Bandwidth
دو روش برای ارسال اطلاعات از طریق رسانه های انتقالی وجود دارد که عبارتند از:
روش ارسال باند پایه (Baseband )
روش ارسال باند پهن Broadband))
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
در یک شبکه LAN، کابلی که کامپیوترها را به هم وصل می کند، فقط می تواند در یک زمان یک سیگنال را از خود عبور دهد، به این شبکه یک شبکه Baseband می گوئیم.
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
در مقابل روش Baseband، روش Broadband قرار دارد.
در روش اخیر، در یک زمان و در یک کابل، چندین سیگنال حمل می شوند.
از مثالهای شبکه Broadband که ما هر روز از آن استفاده می کنیم، شبکه تلویزیون است.
در این حالت فقط یک کابل به منزل کاربران کشیده می شود، اما همان یک کابل، سیگنالهای مربوط به کانالهای متعدد تلویزیون را بطور همزمان حمل می نماید.
روش های ارسال اطلاعات
VLAN :
VLAN مخفف Virtual Local Area Networkبه معنی شبکه محلی مجازی است.
Domain Broadcast اصلی سوئیچ را که بصورت یک VLAN وجود دارد به چندین Broadcast Domain دیگر می شکند.
به دلیل اینکه سوئیچ ها قادر به برقراری ارتباط وLearn کردن از هم هستند لذا چندین پورت از سوئیچ دیگر می تواند عضو VLAN سوئیچ ما باشد بدون اینکه Broadcast را به سوئیچ ها یا VLAN های دیگر منتقل کند.
معمولا VLAN برای شبکه های بزرگ با ترافیک بالا کاربرد دارد.
VLAN
Unicast :
ارسال اطلاعات توسط یک گره با آدرس خاص و دریافت اطلاعات توسط گره دیگر است .
Multicast :
یک گره ، اطلاعاتی را برای یک گروه خاص ( با آدرس مشخص ) ارسال می دارد.دستگاههای موجود در گروه ، اطلاعات ارسالی را دریافت خواهند کرد.
Half Duplex:
در یک لحظه داده ها در یک جهت حرکت می کنند. (بی سیم)
Full Duplex:
در یک لحظه داده ها بطور همزمان در دو جهت حرکت می کنند (تلفن)
آشنایی با چند مفهوم
Layer 2 Switch
لایه دو سوئیچ هایی هستند که که بر اساس MAC کار می کنند.
=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-
Layer 2 Switch
لایه سه سوئیچ هایی هستند که می توانند شبیه یک Router کار کنند وIP را می فهمند.
=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-
Layer 2 Switch
لایه هفت سویچ هایی هستند که Packet را به طور کامل می توانند باز کنند و بر اساس محتویات Packet اقدام کنند.
سویچ های لایه 2, 3 و 7
– پیکر بندی با مرورگر وب : Web Base Management
– مدیریت پورتها از نظر سرعت،ظرفیت، یک یا دو طرفه : Port Configuration
– زیر نظر گرفتن دیتای عبوری از پورتها : Port Monitoring
– تنظیم پهنای باند برای هر پورت : Bandwidth Control
– کنترل نرخ ترافیک برای هر پورت : Broadcast Storm Control
– تقسیم سوئیچ به چند سوئیچ مجازی : VLAN Setting
– ترکیب چند پورت برای ساختن یک پورت قدرتمند : Trunk
– سرویس تضمین نرخ انتقال دیتا بین پورتها : QOS Setting
– اختصاص یک پورت به یک یا چند کامپیوتر خاص : MAC Configuration
– عدم ارسال بسته های معیوب : Error Packet Filtering
– تهیه نسخه پشتیبان از تنظیمات : Backup/Recovery
قابلیتهای مدیریتی سوئیچ لایه 2
در لایه 2 آدرس دهی به صورت فیزیکی یا همان MAC آدرس می باشد همچنین این لایه چگونگی اتصال دستگاهها به مدیا های مختلف و همچنین نوع فریم آنان را نیز مشخص می کند که شامل فیلدهای موجود در فریم های لایه دو می شود.مکانیزم سوئیچ لایه 2 همانند روال فوق تعریف شده است.این نوع سوئیچ دارای جداولی می باشند که در آن آدرس فیزیکی پورت های متصل به هر پورت را نکهداری می کند.هرگاه سوئیچ برای اولین بار روشن شود جدول آن خام خواهد بود و با اتصال هر کامپیوتر به آن،آدرس فیزیکی آن را یاد گرفته و در جدول خود اضافه می نماید.سوئیچ ها در این لایه غیر مدیریتی می باشند.
در لایه 3 آدرس دهی به صورت منطقی یا همان IP می باشد.در این لایه برای انتقال اطلاعات در بین شبکه هایی که از آدرس های لایه سوم مختلف استفاده می کنند از Device هایی چون روتر و سوئیچ های لایه 3 استفاده می گردد.در این لایه انواع مدیاها ی مختلف به همدیگر اتصال پیدا می کنند.سوئیچ لایه 3 یا همان مدیریتی در این لایه مدیریت می شوند.
مثلا به نوع دسترسی، امنیت،VLAN بندی،Routing و… اشاره می شود.
تفاوت سویچ های لایه2 و 3
با استفاده از سوئیچ ، شبکه های اترنت بصورت full-duplex خواهند بود. قبل از مطرح شدن سوئیچ ، اترنت بصورت half-duplex بود. در چنین حالتی داده ها در هر لحظه امکان ارسال در یک جهت را دارا می باشند . در یک شبکه مبتنی بر سوئیچ ، هر گره صرفا" با سوئیچ ارتباط برقرار می نماید ( گره ها مستقیما" با یکدیگر ارتباط برقرار نمی نمایند) . در چنین حالتی اطلاعات از گره به سوئیچ و از سوئیچ به گره مقصد بصورت همزمان منتقل می گردند.
در شبکه های مبتنی بر سوئیچ امکان استفاده از کابل های بهم تابیده و یا فیبر نوری وجود خواهد داشت . هر یک از کابل های فوق دارای کانکتورهای مربوط به خود برای ارسال و دریافت اطلاعات می باشند. با استفاده از سوئیچ ، شبکه ای عاری از تصادم اطلاعاتی بوجود خواهد آمد. انتقال دو سویه اطلاعات در شبکه های مبتنی بر سوئیچ ، سرعت ارسال و دریافت اطلاعات افزایش می یابد.
اکثر شبکه های مبتنی بر سوئیچ بدلیل قیمت بالای سوئیچ ، صرفا" از سوئیچ به تنهائی استفاده نمی نمایند. در این نوع شبکه ها از ترکیب هاب و سوئیچ استفاده می گردد. مثلا" یک سازمان می تواند از چندین هاب بمنظور اتصال کامپیوترهای موجود در هر یک از دپارتمانهای خود استفاده و در ادامه با استفاده از یک سوئیچ تمام هاب ها(مربوط به هر یک از دپارتمانها) بیکدیگر متصل می گردد.
جمع بندی مطالب