همراهان گرامی با یک مقاله دیگر از سری مقالات مجموعه زاویه دید اصفهان در خدمت شما عزیزان هستیم.در این مقاله قصد داریم به یکی از سخت­ افزار­های مهم و اساسی ، بنام سوئیچ شبکه بپردازیم و در پایان مقاله به مقایسه دو سوئیچ از برند  HRUI مدل های HR901-AF-82N   و HR901-AF-82GN خواهیم پرداخت.

طبق روال قبل با دو سوال شروع می­ کنیم :

• در شبکه ای که ساختار آن با هاب های اترنت تشکیل شده است و کاربران از عملکرد آن رضایت ندارند و مدت زمان زیادی طول می کشد تا پرونده ها از سرور فراخوانده شود ،و یک برنامه ویدئو کنفرانس جدید هم در حال آماده شدن است . به منظور بهبود کارائی شبکه چه پیشنهادی دارید؟
• کدام دستگاه داده را بر اساس آدرس MAC منتقل می کند؟

بله؛درست حدس زدید ،در پاسخ سوال اول باید گفت که تعویض هاب های اترنت با سوئیچ ها می تواند عملکرد قابل توجهی داشته باشد.

ودر پاسخ سوال دوم حتما می­دانید که در بین اجزای یک شبکه ،سوئیچ شبکه هست که بر اساس آدرس MAC کار می­کند.

 

شباهت ها و تفاوت­ های هاب و سوئیچ شبکه را بدانید

سوئیچ ها مانند هاب ها ، نقطه­ های اتصال یک شبکه اترنت هستند. دستگاه ها از طریق کابل کشی به سوئیچ متصل می­شوند. به این صورت که  یک کابل برای هر دستگاه ، به سوئیچ ها متصل می­شود.

   تفاوت بین هاب و سوئیچ در نحوه برخورد دو دستگاهها با داده هایی که دریافت می­ کنند، است. درحالی که یک هاب داده های دریافت شده را به همه درگاه های موجود در آن منتقل می کند، اما سوئیچ آن را فقط به پورت اتصال به مقصد منتقل می کند. سوئیچ این کار را با جدول آدرس MAC دستگاه های متصل به آن که در حافظه خود ذخیره دارد، انجام می دهد.شکل زیر روش کار سوئیچ را نشان می دهد.

 

وقتی ایستگاه کاری بسته ­ای را برای سوئیچ ارسال می کند، سوئیچ با توجه به آدرس MAC مقصد روی بسته و جدول آدرس MAC دستگاه­های متصل به خود، بسته را تنها برای همان پورت مقصد ارسال می­کند. در واقع سوئیچ با ارسال اطلاعات، به تنها دستگاهی که باید آن را دریافت کند می تواند عملکرد شبکه را تا حد زیادی بهبود بخشد. با ایجاد یک مسیر مستقیم در سوئیچ ها می توان دستگاه ها و ارتباط آنها را کنترل کرد. با این حساب ترافیک شبکه و تعداد تصادفات بسیار کاهش می­ یابد.

 

نکته : گرچه هاب ها دیگر جزء تجهیزات منسوخ شده در شبکه ها می باشند اما برای آشنایی با کارکرد سوئیچ ها ، توضیحاتی در این زمینه احساس می شد.

 

 از مزایای سوئیچ شبکه چه می دانید ؟

 

 تبدیل ارتباط half duplex به full duplex

یکی از مزایای استفاده از سوئیچ ، تبدیل نوع ارتباط دستگاه­ ها از half duplex به full duplex است. در توضیح این ویژگی باید گفت که سوئیچ با مانع شدن از تصادف ( collision) امکان برقرای ارتباط از نوع full duplex را فراهم می­ کند.

تعریف ارتباط half duplex  و full duplex

Full duplex: ارتباط دو طرفه همزمان به این صورت که همزمان دو طرف ارتباط میتوانند اطلاعات را ارسال و دریافت کنند.

Half duplex: ارتباط دو طرفه ناهمزمان به این صورت که دو طرف ارتباط نمی توانند همزمان اطلاعات ارسال و دریافت کنند، بلکه در یک زمان واحد یکی ارسال  و دیگری دریافت کرده و یکی از طرفین در موقعی که طرف مقابل اطلاعات ارسال می­کند باید صبر کند تا ارسال اطلاعات آن تمام شده و بعد داده­ های خود را ارسال کند.

در یک پیکربندی شبکه با سوئیچ ، ارتباط full duplex بین دستگاه برقرار است و دستگاه ها می توانند همزمان داده ها را ارسال و دریافت کنند. بنابراین سرعت انتقال داده دو برابر می­شود. به این صورت که یک اتصال ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه به۲۰۰ مگابیت بر ثانیه و اتصال ۱۰۰۰ مگابیت بر ثانیه به ۲۰۰۰ مگابیت بر ثانیه و غیره تبدیل می شود.

 نتیجه خالص این اقدامات این است که سوئیچ ها می توانندعملکرد قابل توجهی ارائه دهند و با جایگزین شدن بجای هاب بهبود عملکرد در شبکه به ویژه هنگامی که شبکه ترافیک بالائی دارد را بهمراه داشته باشند.صرف نظر از این که یک اتصال half duplex یا full duplex  باشد روش سوئیچینگ که چگونگی برخورد سوئیچ با داده های دریافت شده را نشان می دهد هم در عملکرد و سرعت شبکه مهم است.

 

انواع روش سوئیچینگ در شبکه

انواع روش ­های سوئیچنگ به شرح زیر(توضیح مختصری در مورد هر روش )است:

Cut-through: دراین روش، بسته به محض دریافت هدایت می شود. این روش سریع است ، اما دراین روش احتمال ایجاد و بخش خطا از طریق شبکه زیاد است. زیرا بررسی خطایی وجود ندارد و به عبارتی CRC فریم مورد اندازه گیری واقع نمی­شود.

Store-and-forward: برخلاف روش  Cut-through در این روش ، کل بسته بعد از دریافت و قبل از ارسال  بررسی می شود که خطایی رخ داده است یا نه. اگر بسته بدون خطا بود ارسال و اگر دارای خطا بود توسط سوئیچ drop می­شود. مزیت اصلی این است این است که خطاها از طریق شبکه منتشر نمی شوند و از این روش بیشتر در شبکه ­های محلی استفاده می­ شود؛ و عیب یا ضعف آن این می­ باشد که فرایند بررسی خطا زمانبراست و نسبتاً طولانی است و روش Store-and-forward بطور قابل توجهی کندتر از روش Cut-through است.

Fragment-free: این روش شبیه  Cut through  عمل می ­کند.بهره‌گیری ازایجاد و جلوگیری از انتشار خطا در بررسی روش سوئیچینگ Store-and-forward و از طرفی سطح عملکرد تقریباً نزدیک به موفقیت می توان از سوئیچینگ Fragment-free استفاده کرد. در Fragment-free محیط سوئیچینگ ، به اندازه کافی از بسته خوانده می شود تا سوئیچ بتواند تعیین کنید که آیا بسته در یک collision نقش داشته است یا خیر. به محض این که وضعیت collision مشخص شد ، بسته ارسال می شود.و همانطور که قرار بود در این بخش به مقایسه دو مدل سوئیچ از برند HRUI می­پردازیم.

 

مقایسه دو سوئیچ های از برند  HRUI
مدل HR901-AF-82N  و HR901-AF-82GN

ابتدا در جدول زیر تفاوت های و شباهت های دو مدل را مشاهده و سپس در مورد آن توضیح می­دهیم:

دو مدل سوئیچ از برند HRUI	HR901-AF-82GN	HR901-AF-82N
نوع سوئیچ
سوئیچ PoE	✓	✓
قابلیت مدیریت
VLAN	✓	✓
تعداد پورت‌ها
۸ پورت	✓	✓
۲پورت Uplink	✓	✓
نوع پورت ها
RJ45 10/100Mbps	✓	✓
Uplink 100	–	✓
Uplink گیگ	✓	–
ویژگی های پورت
پشتیبانی از PoE	✓	✓
استانداردهای شبکه
IEEE 802.3i	✓	–
IEEE 802.3u	✓	✓
IEEE 802.3x	✓	✓
IEEE 802.3	–	✓
پهنای باند
۵٫۶Gbps	✓
۲ Gbps		✓
ظرفیت جدول مک آدرس
K2	✓
K1		✓
استاندارد پورت PoE
IEEE802.3af/at	✓	✓
قدرت خروجی هر پورت PoE
W30/15	✓	✓
میانگین زمان بین خرابی
۱۰۰,۰۰۰ ساعت (حدود۱۱ سال)	✓	✓
مسافت انتقال داده
۲۵۰ متر با کابل شبکه Cat.6	✓	✓
پشتیبانی از شرایط محیطی
منفی ۲۰ تا مثبت۵۵درجه سانتیگراد با رطوبت۹۰ درصد	✓	✓
نشانگر LED
روشن / خاموش بودن سوئیچ	✓	✓
قطع /وصل بودن پورت اترنت	✓	✓
فعال بودن قابلیت PoE	✓	✓
منبع تغذیه
AC110-260V	✓	✓
گواهینامه ها
CE	✓	✓
FCC	✓	✓
ROHS	✓	✓
CE/LVD EN60950	–	✓
سایر مشخصات
Flow Control	✓	✓
پشتیبانی از Full/Half-duplex	✓	✓
پشتیبانی از Auto MDI/MDI-X	✓	✓

 

قبل از گفتن تفاوت های این دو سوئیچ بنظر می رسد که ذکر دو ویژگی بارز این دو سوئیچ که طراحان شبکه در تهیه سوئیچ شبکه به آن توجه دارند ضروری است. این دو ویژگی عبارتند از:
• ویژگی POE در سوئیچ شبکه
• پشتیبانی از استاندارد مهم IEEE802.3af/at یا در صورت نیاز استاندارد پیشرفته IEEE802.3bt

در اینجا مختصری به توضیح در مورد این دو ویژگی می پردازیم.
Power Over Ethernet (POE) چیست و برای چه کاربردی استفاده می شود؟
Power over Ethernet (POE) یک ویژگی شبکه ای است که به کابل های شبکه اجازه می دهد برق را از طریق اتصال داده موجود با یک کابل اترنت Cat5e / Cat6 انتقال دهیم و نیازی به سیم کشی جداگانه برق نیست.

فناوری POE به استانداردهای IEEE 802.3af (برای ولتاژ حداکثر ۱۵ وات )و IEEE 802.3at (برای ولتاژ حداکثر۳۰ وات )و IEEE 802.3bt(برای ولتاژ حداکثر ۹۰ وات ) متکی است ، که توسط انستیتوی مهندسان برق و الکترونیک تنظیم شده و نحوه عملکرد تجهیزات شبکه را برای ارتقاء قابلیت همکاری بین دستگاه ها تنظیم می کند. شکل زیر مطالب گفته شده را واضحتر بیان می کند.

 

 

دستگاههای دارای POE می توانند تجهیزات منبع تغذیه (PSE ) ، دستگاههای دارای قدرت (PD) یا بعضی اوقات هر دو باشند. دستگاهی که قدرت را منتقل می کند PSE است ، در حالی که دستگاهی که از آن نیرو می گیرد PD است. بیشتر PSE یا سوئیچ شبکه یا انژکتور POE هستند که برای استفاده با سوئیچ های غیر POE در نظر گرفته شده اند.نمونه های رایج PD شامل تلفن های VoIP ، اکسس پوینت­های بی­سیم و دوربین های IP است. شکل زیر را مشاهده نمایید.( در صورت علاقه به مطالعه بیشتر در زمینه POE و استاندارد­های مرتبط با آن می توانید به این مقاله از مجموعه زاویه دید اصفهان مراجعه کنید.)

 

بارزترین تفاوت این دو سوئیچ شبکه عبارتند از:

پورت های uplink آن ها :

که مدلAF-82N دارای دو پورت   حداکثر۱۰۰ مگا بیت و اما مدل AF-82GN دارای دو پورت حداکثر ۱ گیگابایت (که هرچه بالاتر باشد ترافیگ شبکه بیشتری را پشتیبانی می­کند)است.

ظرفیت جدول مک آدرس:

که مدل AF-82N دارای ۱کیلوبایت و اما مدل AF-82GN دارای ۲کیلوبایت حافظه جدول مک است.

پهنای باند:

 که مدل AF-82N دارای ۲Gbps و اما مدل AF-82GN دارای ۵٫۶Gbps است. همانطور که می­دانید هر چه پهنای باند داخل سوئیچ شبکه بالاتر باشد ، سوئیچ ترافیگ بیشتری در شبکه را پاسخگو می­ باشد و این در مدیریت شبکه فایده­ های زیادی دارد از جمله اینکه در مدیریت شبکه و ایجاد تعداد VLANها در سوئیچ دارای محدویت کمتری می ­باشد و می ­توان تعداد VLAN بیشتری در سوئیچ ایجاد کرد.

   حال باتوجه به این که هدف از استفاده سوئیچ شبکه کاهش پهنای باند شبکه است با در نظر گرفتن اینکه در شبکه چند کاربر داریم؟ این کاربران چه ترافیکی ایجاد می کنند؟ چه پهنای باندی مورد نیاز است؟آیا به برخی عملکردهای خاص نیاز داریم؟ طراح شبکه سوئیچ مناسب را انتخاب می­کند.

   در پایان باید گفت اگرچه مبحث سوئیچ مبحثی فراتر از یک مقاله است و ما انواع سوئیچ های مختلف با کاربرد های مختلف داریم و انواع تکنولوژی هایی که روی سوئیچ پیاده می­شود؛ مانند تکنیک VLAN که در بالا به آن اشاره شد و صحبت درباره آن­ها را به فرصتی دیگر و مقاله­ های بعدی مجموعه زاویه دید رها می ­کنیم. نا گفته نماند که دو سوئیچی که در بالا مقایسه شد توسط مجموعه ما برای فروش ارائه شده است.