سوئیچ شبکه چیست و چه کاربردی دارد؟ – آموزش کامل و ساده

سوئیچ یکی از مهم‌ترین تجهیزات در شبکه‌های کامپیوتری است که ارتباط بین دستگاه‌های مختلف در شبکه نظیر کامپیوترها، چاپگرها و سرورها را برقرار می‌کند. این دستگاه با استفاده از «مک آدرس» (MAC Address) داده‌ها را به صورت هوشمند به دستگاه مقصد ارسال می‌کند. اگر برای شما این سؤال مطرح شده است که سوئیچ شبکه چیست  و چه کاربردی دارد، باید بدانید که این دستگاه نقش مهمی در افزایش سرعت، کاهش ترافیک غیرضروری و بهبود عملکرد شبکه‌های خانگی، اداری و سازمانی ایفا می‌کند.

در این مطلب از مجله فرادرس ابتدا توضیح می‌دهیم که سوییچ شبکه چیست  و چرا استفاده از آن در شبکه‌های کامپیوتری ضروری است. در ادامه، نحوه عملکرد سوئیچ، جدول MAC، کاربردها، انواع سوئیچ شبکه، مزایا و معایب استفاده از آن را بررسی می‌کنیم. علاوه بر این، تفاوت سوئیچ با هاب و روتر، مهم‌ترین نکات در خرید سوئیچ شبکه و سایر مفاهیم مرتبط را توضیح خواهیم داد. در نهایت، با مطالعه این مطلب دیدی خوبی نسبت به سوئیچ و نقش آن در شبکه‌های کامپیوتری به دست خواهید آورد.

سوئیچ شبکه چیست؟

سوئیچ شبکه یکی از تجهیزات اصلی در شبکه‌های کامپیوتری است که برای اتصال دو یا چند دستگاه در یک «شبکه محلی» (Local Area Network | LAN) مورد استفاده قرار می‌گیرد. مسئولیت انتقال داده بین دستگاه‌ها و مدیریت ترافیک شبکه بر عهده سوئیچ است. سوئیچ شبکه داده‌ها را بر اساس آدرس MAC به دستگاه مقصد ارسال می‌کند و جریان ترافیک در سراسر شبکه را مدیریت می‌کند.

به زبان ساده، سوئیچ در شبکه به عنوان یک نقطه مرکزی عمل می‌کند که تمام دستگاه‌های موجود در شبکه به آن متصل می‌شوند. تمام بسته‌های داده در شبکه ابتدا به سوییچ ارسال می‌شوند و سپس، سوئیچ مقصد مناسب هر بسته داده را بر اساس آدرس MAC مشخص می‌کند.

سوئیچ شبکه چه کاری انجام می‌دهد؟

شرایطی را در نظر بگیرید که چندین رایانه، چاپگر و سرور در یک محیط کار قرار دارند. این دستگاه‌ها برای تبادل اطلاعات و انتقال فایل بین یکدیگر به دستگاهی نیاز دارند که داده‌ها را به مقصد درست ارسال کند. سوئیچ شبکه همان دستگاهی است که این مسئولیت را بر عهده دارد. در واقع، سوئیچ شبکه بسته‌های داده ارسالی توسط هر دستگاه را دریافت می‌کند و با بررسی آدرس MAC دستگاه‌ها، اطلاعات را فقط برای گیرنده مورد نظر ارسال می‌کند. در نتیجه، از ارسال داده به دستگاه‌های ناخواسته در شبکه جلوگیری می‌شود و کارایی و امنیت شبکه نیز بهبود پیدا می‌کند.

مثالی ساده از نقش سوئیچ شبکه

برای درک بهتر اهمیت سوئیچ شبکه یک کلاس درس را تصور کنید که در آن ۲۰ رایانه به یک سوئیچ متصل هستند. زمانی که یکی از دانش آموزان بخواهد فایلی را از طریق شبکه برای معلم خود ارسال کند، این فایل فقط به رایانه معلم ارسال می‌شود و به سایر دستگاه‌های شبکه فرستاده نمی‌شود. به لطف وجود سوئیچ در شبکه ارتباطات سریع‌تر، منظم‌تر و کارآمدتر صورت می‌گیرد.

چرا به سوئیچ شبکه نیاز داریم؟

برای درک اهمیت سوئیچ در شبکه شرایطی را در نظر بگیرید که در یک شرکت چندین کامپیوتر وجود دارد. اگر هر کامپیوتر به صورت مستقیم به تمام کامپیوترهای دیگر متصل شود، آنگاه تعداد زیادی کابل و درگاه‌های ارتباطی نیاز خواهد بود. در نتیجه، نگه‌داری و مدیریت چنین شبکه‌ای دشوار، پرهزینه و در عمل غیرممکن است. علاوه بر این، اگر هر بسته داده به صورت همزمان برای تمام دستگاه‌های موجود در شبکه ارسال شود، آنگاه دستگاه‌ها بسته‌هایی را دریافت و بررسی می‌کنند که اساساً ارتباطی با آن‌ها ندارند. در نتیجه، حجم زیادی از ترافیک غیرضروری در شبکه ایجاد می‌شود که می‌تواند باعث کاهش سرعت و پهنای باند شبکه شود.

سوئیچ شبکه برای حل این چالش‌ها طراحی شده است. این دستگاه مانند یک مدیر هوشمند به جای پخش کردن اطلاعات برای تمام دستگاه‌ها، ابتدا مقصد هر داده را شناسایی می‌کند و سپس، داده را به همان دستگاه منتقل می‌کند. این روش باعث می‌شود تا ارتباطات در شبکه سریع‌تر، منظم‌تر و کارآمدتر انجام شود.

سوئیچ شبکه چگونه کار می‌کند؟

سوییچ در شبکه را می‌توان به یک مغز متفکر کوچک تشبیه کرد که توانایی فکر کردن و تصمیم‌گیری دارد. این دستگاه هوشمند بر اساس یک فرایند گام‌به‌گام و منظم ارسال داده در شبکه را مدیریت می‌کند. برای آشنایی بیشتر با مکانیزم عملکرد سوئیچ در شبکه‌های کامپیوتری می‌توانید فیلم آموزش رایگان سوییچ چگونه کار می‌کند از فرادرس را مشاهده کنید که لینک آن در ادامه آورده شده است.

فیلم آموزش مکانیزم کاری Switch شبکه در فرادرس

کلیک کنید

عملکرد سوئیچ بر پایه این ایده ساده شکل گرفته است که داده‌ها فقط به دستگاهی ارسال شوند که واقعاً گیرنده آن‌ها است. برای انجام این کار سوئیچ از آدرس MAC دستگاه‌ها استفاده می‌کند تا بهترین مسیر را برای انتقال داده انتخاب کند. عملکرد سوئیچ در شبکه را می‌توان در چند مرحله زیر خلاصه کرد.

• برقراری ارتباط با دستگاه‌های شبکه
• یادگیری آدرس MAC دستگاه
• دریافت و بررسی فریم‌های داده
• جستجو دستگاه مقصد در جدول MAC
• ارسال داده در صورت ناشناخته بودن مقصد

برقراری ارتباط با دستگاه‌های شبکه

سوئیچ دارای چندین «پورت شبکه» (Ethernet Port) است که هر کدام از آن‌ها امکان اتصال یک دستگاه مانند رایانه، چاپگر، سرور یا دوربین تحت شبکه را فراهم می‌کنند. هر پورت با استفاده از کابل‌های اترنت می‌تواند به یک دستگاه متصل شود و ارتباطی فیزیکی بین دستگاه‌ها و سوئیچ شکل می‌گیرد.

یادگیری آدرس MAC دستگاه

سوئیچ شبکه بعد از روشن شدن در «حالت یادگیری» (Learning Mode) شروع به کار می‌کند. در این مرحله سوئیچ به ترافیک ورودی از هر پورت گوش می‌دهد و آدرس MAC دستگاه‌های متصل به هر پورت را شناسایی می‌کند. سپس، این اطلاعات در جدولی به نام «جدول آدرس فیزیکی» (MAC Address Table) ذخیره می‌شوند. این جدول مشخص می‌کند که هر کدام از آدرس‌های MAC به کدام یک از پورت‌‌های سوئیچ متصل است. این جدول به مرور زمان و با افزایش تبادل داده در شبکه کامل‌تر می‌‌شود و سوئیچ می‌تواند دستگاه‌های شبکه را با سرعت بیشتری شناسایی کند. پیش‌تر در مطلب زیر از مجله فرادرس به مفهوم مک آدرس و کاربردهای آن در شبکه پرداخته شده است.

دریافت و بررسی فریم‌های داده

هنگامی که یکی از دستگاه‌های شبکه قصد ارسال اطلاعات را داشته باشد، اطلاعات در قالب «قاب داده» (Data Frame) به سوئیچ ارسال می‌شوند. سوئیچ پس از دریافت Frame ابتدا آدرس MAC فرستنده و گیرنده را بررسی می‌کند تا مشخص شود که اطلاعات باید به کدام دستگاه منتقل شوند.

جستجو دستگاه مقصد در جدول MAC

سوئیچ بعد از شناسایی آدرس مقصد بسته داده در جدول MAC خود جستجو می‌کند تا پورت متصل به دستگاه مقصد را پیدا کند. اگر آدرس مقصد در جدول MAC وجود داشته باشد، آنگاه سوئیچ بسته داده را از طریق پورت مشخص شده در این جدول ارسال می‌کند. این فرایند «ارسال تک مقصدی» (Unicast Forwarding) نام دارد که باعث می‌شود داده‌ها فقط به گیرنده اصلی ارسال شوند. در این فرایند سایر دستگاه‌های شبکه هیچ گونه دخالتی در تبادل داده ندارند.

ارسال داده در صورت ناشناخته بودن مقصد

گاهی اوقات آدرس مقصد در جدول MAC سوئیچ قرار ندارد و دستگاه مقصد برای سوئیچ ناشناخته است. در این شرایط سوئیچ به منظور اطمینان از رسیدن بسته به مقصد، بسته داده را برای تمام پورت‌ها به جز پورت ارسال کننده بسته داده می‌فرستند. بعد از دریافت پاسخ از دستگاه مقصد سوئیچ پورت متصل را شناسایی می‌کند و اطلاعات این دستگاه را در جدول MAC خود ثبت می‌کند. بنابراین، در دفعات بعدی اگر مقصد ارسال این دستگاه باشد، دیگر نیازی به ارسال داده برای تمام دستگاه‌ها نیست.

جدول MAC چیست؟

یکی از مهم‌ترین بخش‌های سوئیچ شبکه جدول MAC Address است. این جدول همانند یک دفترچه راهنما عمل می‌کند و نشان می‌دهد که هر دستگاه از طریق کدام پورت به شبکه متصل شده است. سوییچ با استفاده از اطلاعات موجود در این جدول می‌تواند در کمترین زمان ممکن داده‌ها را به دستگاه مقصد ارسال کند.

سوئیچ چگونه جدول MAC را ایجاد می‌کند؟

در شروع کار جدول MAC سوییچ فاقد هر گونه اطلاعات است. هر زمان یک دستگاه برای نخستین بار داده‌ای را از طریق سوییچ ارسال کند، سوئیچ آدرس MAC دستگاه به همراه شماره پورت متصل به آن را در جدول MAC ذخیره می‌کند. با گذشت زمان و تبادل داده بین دستگاه‌ها در شبکه جدول MAC کامل‌تر می‌شود و سوئیچ می‌تواند مقصد هر داده را سریع‌تر تشخیص دهد.

سوییچ برای هر کدام از ردیف‌های جدول MAC زمان مشخصی برای فعال بودن در نظر می‌گیرد. اگر در مدت زمان مشخص هیچ گونه تبادل داده‌ای توسط آن آدرس MAC خاص صورت نگیرد، آنگاه ردیف مورد نظر به صورت خودکار از جدول حذف می‌شود. این کار باعث می‌شود تا جدول همیشه به‌روز باقی بماند و دستگاه‌هایی که از شبکه خارج شده‌اند در نظر گرفته نشوند. به صورت خلاصه، سوئیچ برای ساختن جدول MAC از فرایند زیر استفاده می‌کند.

• یادگیری
• به‌روزرسانی
• منقضی شدن

جدول MAC سوئیچ شامل چه اطلاعاتی است؟

جدول MAC شامل اطلاعاتی مانند آدرس MAC دستگاه، شماره پورت متصل و در برخی از سوییچ‌ها «مدت زمان اعتبار» (Aging Time) هر ورودی است. اگر دستگاه برای مدت زمان مشخصی فعالیت نداشته باشد، سوئیچ اطلاعات مربوط به آن را از جدول MAC حذف می‌کند. جدول زیر نمونه‌ای از اطلاعات ذخیره شده در جدول MAC را نشان می‌دهد.

با استفاده از اطلاعات موجود در این جدول، سوییچ در کوتاه‌ترین زمان می‌تواند اطلاعات را برای دستگاه مقصد در شبکه ارسال کند.

ورود به دنیای شبکه با آموزش‌های فرادرس

امروزه شبکه‌های کامپیوتری نقش بسیار پررنگی در زندگی روزمره انسان‌ها دارند. از ارتباطات و تبادل اطلاعات گرفته تا تجارت و سرگرمی در همه جا اثری از شبکه‌های کامپیوتری دیده می‌شود. با توجه به کاربردهای گسترده شبکه‌های کامپیوتری، شرکت‌ها و سازمان‌های مختلف به افراد متخصص در این حوزه نیاز دارند. بنابراین، یادگیری شبکه و به دست آوردن تخصص در این حوزه می‌تواند فرصت‌های شغلی خوبی را برای علاقه‌مندان ایجاد کند.

افراد علاقه‌مند برای ورود به حوزه شبکه باید مفاهیمی همچون مدل OSI، آدرس IP، سوئیچ، روتر، پروتکل‌های شبکه و عیب‌یابی ارتباطات را یاد بگیرند. آشنایی با این موارد علاوه بر درک بهتر نحوه عملکرد شبکه مسیر ورود به حوزه‌هایی مانند مدیریت شبکه، امنیت و رایانش ابری را فراهم می‌کند

برای یادگیری عمیق مباحث شبکه استفاده از منابع آموزشی معتبر و انجام تمرین‌های عملی نقش بسیار مهمی دارد. خوشبختانه فرادرس با بهره‌گیری از اساتید باتجربه آموزش‌های باکیفیتی را در حوزه شبکه منتشر کرده است. فرادرس آموزش‌های شبکه‌های کامپیوتری را از سطح مقدماتی تا پیشرفته ارائه کرده است که مباحثی همچون مبانی شبکه، نتورک پلاس، ویندوز سرور، امنیت شبکه و بسیاری از مباحث تخصصی دیگر را پوشش می‌دهد.

تمام افراد علاقه‌مند به حوزه شبکه از مبتدی تا حرفه‌ای می‌توانند از آموزش‌های موجود در این مجموعه استفاده کنند. در ادامه تعدادی از دوره‌های آموزشی موجود در این مجموعه پیشنهاد شده است.

• فیلم آموزش نتورک پلاس +‎Network و اصول شبکه به صورت کاربردی و عملی با گواهینامه فرادرس
• فیلم آموزش شبکه های کامپیوتری ۱ با گواهینامه فرادرس
• فیلم آموزش انتقال داده ها در شبکه های کامپیوتری و اینترنت با حل مسائل فرادرس
• فیلم آموزش امنیت در شبکه های کامپیوتری و اینترنت با گواهینامه فرادرس
• فیلم آموزش شناخت انواع هک و روش های مقابله با آن با گواهینامه فرادرس
• فیلم آموزش ویندوز سرور ۲۰۱۲ با نصب و پیکربندی Windows Server 2012 از فرادرس

برای دسترسی به آموزش‌های بیشتر، پیشنهاد می‌کنیم به صفه زیر مراجعه کنید:

• مجموعه فیلم‌های آموزش شبکه‌های کامپیوتری مقدماتی تا پیشرفته فرادرس

سوئیچ شبکه چه کاربردی دارد؟

سوئیچ یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین تجهیزات شبکه است که ارتباط بین چند دستگاه را برقرار می‌کند. این دستگاه با مدیریت هوشمند تبادل داده در شبکه ارتباط سریع، پایدار و امن بین دستگاه‌های مختلف را امکان‌پذیر می‌سازد.

فیلم آموزش +Network و اصول شبکه در فرادرس

کلیک کنید

سوییچ‌ها از شبکه‌های کوچک خانگی گرفته تا سازمان‌ها و مراکز داده نقش مهمی در افزایش کارایی و کاهش ترافیک شبکه دارند. در ادامه مهم‌ترین کاربردهای سوئیچ شبکه آورده شده است.

• اتصال دستگاه‌ها
• افزایش سرعت و کارایی شبکه
• اشتراک گذاری منابع شبکه
• گسترش شبکه
• پشتیبانی از تجهیزات تحت شبکه

اتصال دستگاه‌ها

مهم‌ترین کاربرد سوییچ اتصال دستگاه‌های مختلف مانند رایانه‌، سرور، چاپگر، دوربین‌های مدار بسته و «نقاط دسترسی بی‌سیم» (Access Point) به یکدیگر است. این دستگاه‌ها با استفاده از سوییچ می‌توانند یک شبکه محلی را تشکیل دهند و به تبادل داده با یکدیگر بپردازند.

افزایش سرعت و کارایی شبکه

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های سوئیچ ارسال داده تنها به دستگاه مقصد است. سوییچ با استفاده آدرس MAC تشخیص می‌دهد که داده باید دقیقاً به کدام دستگاه ارسال شود. در نتیجه، از ترافیک غیرضروری در شبکه جلوگیری می‌کند. این عملکرد باعث می‌شود تا پهنای باند شبکه به صورت بهینه‌تری مورد استفاده قرار گیرد و ارتباط بین دستگاه با سرعت بیشتری انجام شود.

اشتراک گذاری منابع شبکه

سوئیچ‌ها این امکان را فراهم می‌کنند تا منابع سخت‌افزاری نظیر چاپگر، سرور فایل یا فضای ذخیره‌سازی به صورت مشترک مورد استفاده قرار گیرند.

گسترش شبکه

با استفاده از سوئیچ می‌توان تعداد دستگاه‌های فعال در شبکه را افزایش داد. با افزایش تعداد کاربران و تجهیزات می‌توان دستگاه‌های جدید را به پورت‌های خالی سوئیچ وصل کرد یا از سوئیچ‌های بیشتری در شبکه استفاده کرد. در واقع، سوییچ‌ها نقش مهمی در توسعه و گسترش شبکه دارند.

پشتیبانی از تجهیزات تحت شبکه

بسیاری از تجهیزات مانند دوربین‌های مداربسته، تلفن‌های تحت شبکه، Access Pointها و دستگاه‌های هوشمند برای برقراری ارتباط به سوئیچ وصل می‌شوند. امروزه سوئیچ‌های جدید از فناوری «برق از طریق اترنت» (Power Over Ethernet | POE) پشتیبانی می‌کنند که می‌توانند علاوه بر انتقال داده، برق مورد نیاز تجهیزات شبکه را از طریق همان کابل شبکه تامین کنند.

فیلم آموزش سوئیچ POE در شبکه در فرادرس

کلیک کنید

انواع سوییچ شبکه چیست؟

بعد از آن که دانستیم سوئیچ شبکه چیست و چه کاربردهایی دارد، در این بخش با انواع سوئیچ‌ها آشنا خواهیم شد. سوئیچ‌های شبکه از نظر ظاهری شباهت زیادی با یکدیگر دارند، ولی همه آن‌ها قابلیت‌ها و کاربردهای یکسانی ندارند. به عنوان مثال، سوئیچ مورد استفاده در یک شبکه خانگی با سوئیچ مورد استفاده در یک مرکز داده یا سازمان بزرگ از نظر امکانات، عملکرد و نحوه مدیریت متفاوت است.

بر همین اساس، شرکت‌های سازنده تجهیزات شبکه محصولات خود را متناسب با نیاز کاربران و نوع شبکه در مدل‌های مختلفی طراحی و عرضه می‌کنند. به طور کلی، سوئیچ‌های شبکه را می‌توان بر اساس موارد زیر دسته‌بندی کرد.

• امکان مدیریت
• لایه عملکرد
• محل استفاده

آشنایی با انواع سوئیچ‌ها کمک می‌کند تا بتوانید متناسب با اندازه شبکه، تعداد کاربران و امکانات مورد نیاز خود مناسب‌ترین گزینه را انتخاب کنید. در ادامه، در مورد هریک توضیح می‌دهیم تا بهتر درک کنید دسته‌بندی انواع سوئیچ شبکه چیست و هریک چه کاربردی دارند.

انواع سوئیچ بر اساس امکان مدیریت

سوئیچ‌ها بر اساس امکانات مدیریتی به ۳ دسته اصلی تقسیم می‌شوند که در ادامه آورده شده است.

• سوئیچ غیرمدیریتی
• سوئیچ مدیریتی
• سوئیچ هوشمند

سوئیچ غیرمدیریتی

سوئیچ‌های غیرمدیریتی ساده‌ترین نوع سوییچ هستند که به راحتی نصب می‌شوند و نیازی به تنظیمات پیچیده ندارند. کار کردن با این سوئیچ‌ها بسیار آسان است و تنها کافی است دستگاه‌های مورد نظر را به پورت‌های سوییچ وصل کنید تا ارتباط بین دستگاه‌‌ها برقرار شود. سوئیچ‌های غیرمدیریتی گزینه‌ای بسیار خوب برای دفاتر کوچک یا خانگی هستند که نیازی به کنترل ترافیک ندارند. در ادامه مهم‌ترین موارد استفاده سوئیچ‌های غیرمدیریتی آورده شده است.

• شبکه‌های کوچک
• اتصال اولیه دستگاه‌ها
• استقرار سریع بدون تنظیمات اولیه

سوئیچ مدیریتی

سوئیچ‌های مدیریتی پیشرفته‌ترین نوع سوئیچ شبکه محسوب می‌شوند که امکانات گسترده‌ای برای پیکربندی، مدیریت و نظارت بر شبکه ارائه می‌دهند. این سوئیچ‌ها قابلیت اعمال سیاست‌های امنیتی، نظارت بر عملکرد، پیکربندی شبکه محلی مجازی، اولویت‌بندی ترافیک و سایر موارد دیگر را دارند. سوییچ‌های مدیریتی بیشتر در سازمان‌ها، مراکز داده و شبکه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سوئیچ هوشمند

سوئیچ‌های هوشمند را می‌توان بین سوئیچ‌های مدیریتی و غیرمدیریتی در نظر گرفت. نصب و راه‌اندازی سوئیچ‌های هوشمند ساده‌ است و در عین حال برخی از قابلیت‌های مدیریتی نظیر ایجاد شبکه VLAN، مدیریت کیفیت سرویس و نظارت اولیه بر ترافیک شبکه را نیز ارائه می‌دهند. سوئیچ‌های هوشمند گزینه بسیار خوبی برای شرکت‌های کوچک و متوسط هستند که می‌خواهند برخی از قابلیت‌های مدیریتی را نیز در اختیار داشته باشند.

انواع سوئیچ بر اساس لایه عملکرد

سوئیچ‌های شبکه با توجه به این که در کدام لایه مدل OSI فعالیت می‌کنند نیز به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. انواع دسته‌بندی سوئیچ‌ها بر اساس لایه عملکرد عبارتنداز:

• سوئیچ لایه ۲
• سوئیچ لایه ۳

سوئیچ لایه ۲ چیست؟

بیشتر سوئیچ‌های موجود در بازار از نوع لایه ۲ هستند. این سوئیچ‌ها در لایه دوم مدل OSI یعنی لایه «پیوند داده» (Data Link) فعالیت می‌کنند و به همین دلیل نام‌گذاری شده‌اند. سوئیچ‌های لایه ۲ ارسال بسته‌های داده را تنها بر اساس آدرس MAC انجام می‌دهند. سوییچ‌های لایه ۲ گزینه مناسبی برای یک شبکه محلی ساده هستند که تمام دستگاه‌ها در یک محدوده IP مشخص قرار دارند.

سوئیچ لایه ۳ چیست؟

سوئیچ‌ لایه ۳ تمام قابلیت‌های سوئیچ‌ لایه ۲ را دارد و علاوه بر این، همانند یک «روتر» (Router) عمل می‌کند. این نوع سوئیچ‌ می‌تواند داده‌ها را بر اساس آدرس IP مسیریابی کند. در واقع، سوئیچ لایه ۳ «جداول مسیریابی» (Routing Table) را درک می‌کند و بسته‎‌ها را بین شبکه‌های مختلف جابه‌جا می‌کند. از این نوع سوئیچ می‌توان برای انتقال داده بین شبکه‌های مختلف استفاده کرد. سوییچ لایه ۳ بیشتر در سازمان‌ها و شبکه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع سوئیچ بر اساس محل استفاده

در شبکه‌های بزرگ مانند سازمان‌ها و شرکت‌ها هر کدام از سوئیچ‌ها وظیفه مشخصی بر عهده دارند و در بخش خاصی از شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند. سوییچ‌ها بر اساس محل استفاده در ۳ دسته زیر تقسیم می‌شوند.

• سوئیچ دسترسی
• سوئیچ توزیع
• سوئیچ هسته

سوئیچ دسترسی

این سوئیچ در نزدیک‌ترین لایه به کاربران قرار دارد. لایه دسترسی نقطه ورود کاربران نهایی به شبکه است. سوئیچ دسترسی همان سوئیچ‌هایی هستند که به صورت مستقیم به کامپیوتر، تلفن، چاپگر، دوربین مداربسته یا اکسس پوینت متصل می‌شوند. به زبان ساده، «سوئیچ دسترسی» (Access Switch) نقطه ورود کاربران به شبکه محسوب می‌شود.

سوئیچ توزیع

سوئیچ توزیع به عنوان حلقه واسط بین سوئیچ دسترسی و سوئیچ هسته شبکه عمل می‌کند. چندین سوئیچ دسترسی از طریق کابل‌های پرسرعت به یک سوئیچ توزیع متصل می‌شوند. این سوئیچ به عنوان محل اعمال سیاست‌های شبکه شناخته می‌شود. سوئیچ توزیع در موارد زیر تصمیم‌گیری را بر عهده دارد.

• کدام ترافیک اولویت بیشتری دارد.
• ترافیک چگونه از یک شبکه به شبکه دیگر منتقل شود.
• در صورت قطع شدن ارتباط، مسیر جایگزین چگونه انتخاب شود.

سوئیچ هسته

سوئیچ هسته ستون فقرات اصلی شبکه را تشکیل می‌دهد و در مرکز شبکه قرار می‌گیرد. سوئیچ هسته وظیفه دارد تا اطلاعات را با بیشترین سرعت و کمترین تاخیر منتقل کند. این سوئیچ ترافیک کل سازمان را بین سوئیچ‌های توزیع مختلف تقسیم می‌کند.

سوئیچ‌های هسته هیچ گونه سیاستی را بر روی شبکه اعمال نمی‌کنند، زیرا این کار باعث کاهش سرعت انتقال اطلاعات می‌شود. این نوع سوئیچ‌ها بیشتر در سازمان‌های بزرگ، مراکز داده و شبکه‌هایی با تعداد کاربران زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. در جدول زیر به صورت خلاصه انواع سوئیچ‌ها بر اساس معیارهای مختلف آورده شده است.

مزایا و معایب استفاده از سوئیچ شبکه

سوییچ یکی از مهم‌ترین تجهیزات در شبکه‌های کامپیوتری است که استفاده از آن می‌تواند سرعت، کارایی و مدیریت ارتباط بین دستگاه‌های مختلف را بهبود بخشد. تا این بخش از مقاله بررسی کردیم که سوئیچ شبکه چیست، چگونه داده‌ها را منتقل می‌کند و چه انواعی دارد. برای انتخاب و استفاده صحیح از این دستگاه لازم است تا با مزایا و معایب آن نیز آشنا شویم.

فیلم آموزش امنیت در شبکه‌ های کامپیوتری و اینترنت در فرادرس

کلیک کنید

مزایای سوئیچ شبکه چیست؟

استفاده از سوئیچ در شبکه مزایای بسیاری دارد که در ادامه آورده شده است.

• افزایش سرعت و کارایی شبکه
• ارسال هوشمند داده
• کاهش احتمال برخورد داده
• پشتیبانی از تجهیزات تحت شبکه
• مدیریت بهتر شبکه
• امکان گسترش شبکه

معایب سوییچ شبکه چیست؟

سوییچ‌ها با وجود مزایای بسیار محدودیت‌هایی نیز دارند که باید هنگام طراحی و توسعه شبکه به آن‌ها توجه کرد. در ادامه مهم‌ترین محدودیت‌ها و نقاط ضعف سوییچ شبکه آورده شده است.

• هزینه بیشتر نسبت به هاب
• محدودیت در تعداد پورت
• وابستگی شبکه به سوییچ
• پیچیدگی در سوئیچ‌های مدیریتی

تفاوت هاب و سوئیچ شبکه چیست؟

تا اینجا با مفهوم سوئیچ شبکه چیست به خوبی آشنا شده‌اید، با این حال ممکن است این سؤال برایتان پیش آمده باشد که تفاوت سوئیچ با «هاب» (Hub) چیست. هاب نیز همانند سوئیچ یکی تجهیزات مهم در شبکه است که برای اتصال چندین دستگاه در شبکه‌های محلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

Hub دستگاهی با عملکردی ساده‌ است که بعد از دریافت داده، آن را بدون بررسی مقصد برای تمام دستگاه‌های متصل ارسال می‌کند. در نقطه مقابل، سوییچ به صورت هوشمند عمل می‌کند و با استفاده از آدرس فیزیکی دستگاه‌ها، داده را فقط به مقصد مورد نظر ارسال می‌کند. به همین دلیل، سوئیچ ترافیک غیرضروری در شبکه را کاهش می‌دهد و سرعت و کارایی شبکه را بیشتر می‌کند. در جدول زیر مهم‌ترین تفاوت‌های هاب و سوئیچ آورده شده است.

هاب و سوییچ هر دو برای اتصال دستگاه‌ها به شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند، ولی سوئیچ به دلیل عملکرد هوشمند، سرعت بیشتر و مدیریت بهتر ترافیک جایگزین هاب در شبکه‌های امروزی شده است.

مثالی از دنیای واقعی برای تفاوت سوئیچ و هاب

برای درک بهتر تفاوت سوئیچ و هاب تصور کنید که در یک اداره مسئول دبیرخانه می‌خواهد یک نامه را به واحد مالی ارسال کند. هاب مانند فردی است که وارد اداره می‌شود و به تمام اتاق‌ها سر می‌زند تا در نهایت گیرنده واقعی را پیدا کند. در این حالت، تمام کارکنان نامه را می‌بینند. سوئیچ مانند فردی است که از قبل می‌داند واحد مالی در کدام اتاق قرار دارد. بنابراین، نامه را مستقیماً به همان اتاق تحویل می‌دهد و به سراغ اتاق‌های دیگر نمی‌رود.

تفاوت سوئیچ و روتر چیست؟

بعد از اینکه دانستیم سوئیچ شبکه چیست و چه تفاوتی با هاب دارد، بد نیست که سوئیچ را با یکی دیگر از تجهیزات مهم شبکه یعنی روتر مقایسه کنیم. گاهی اوقات افراد سوئیچ و روتر را به اشتباه یکسان در نظر می‌گیرند، در حالی که این دو دستگاه وظایف کاملاً متفاوتی دارند.

فیلم آموزش مقایسه روتر و سوئیچ در شبکه در فرادرس

کلیک کنید

سوییچ ارتباط بین دستگاه‌های موجود در یک شبکه محلی را برقرار می‌کند و داده‌ها را بر اساس آدرس MAC به مقصد ارسال می‌کند. در نقطه مقابل، روتر وظیفه اتصال چند شبکه مختلف به یکدیگر را بر عهده دارد و برای مسیریابی داده‌ها از آدرس IP استفاده می‌کند. به زبان ساده، سوئیچ ارتباط دستگاه‌ها در داخل شبکه را مدیریت می‌کند و روتر ارتباط بین شبکه‌ها را برقرار می‌سازد. در جدول زیر تفاوت‌های اصلی سوئیچ و روتر آورده شده است.

سوییچ ارتباط بین دستگاه‌ها در یک شبکه محلی را فراهم می‌کند، ولی برای خروج از شبکه و ارتباط با شبکه‌های دیگر باید از روتر استفاده کرد. در واقع، سوئیچ و روتر مکمل یکدیگر هستند.

مثالی از دنیای واقعی برای تفاوت سوئیچ و روتر

برای درک بهتر تفاوت سوئیچ و روتر دانشگاهی را در نظر بگیرید که چندین دانشکده مختلف دارد. سوئیچ مانند راهرو داخل ساختمان دانشکده علوم پایه است که افراد از طریق آن می‌توانند بین اتاق‌های دانشکده علوم پایه جابه‌جا شوند. در نقطه مقابل، روتر مانند مسیری است که دانشکده‌های مختلف را به یکدیگر وصل می‌کند. افراد برای رفتن از دانشکده علوم پایه به دانشکده مهندسی کامپیوتر یا دانشکده‌های دیگر باید از این مسیرها عبور کنند. در نتیجه، سوئیچ ارتباط داخل یک شبکه را برقرار می‌کند، ولی روتر شبکه‌های مختلف را به یکدیگر متصل می‌کند.

هنگام خرید سوئیچ شبکه به چه نکاتی توجه کنیم؟

تا این قسمت از مطلب دانستیم که سوییچ شبکه چیست و با انواع آن نیز آشنا شدیم. اگر قصد دارید برای خانه، محل کار یا سازمان خود یک سوئیچ شبکه تهیه کنید باید نکاتی را در نظر بگیرید. انتخاب سوئیچ مناسب برای شبکه به عواملی همچون اندازه شبکه، تعداد کاربران و امکانات مورد نیاز بستگی دارد. در ادامه، مهم‌ترین نکات در هنگام خرید سوئیچ شبکه آورده شده است.

• اندازه شبکه
• نوع کاربری شبکه
• پشتیبانی از POE
• سرعت پورت‌ها
• قابلیت‌های مدیریتی
• کیفیت ساخت
• قابلیت توسعه در آینده

اندازه شبکه

نخستین گام برای خرید سوئیچ بررسی اندازه شبکه است. پیش از خرید سوییچ بهتر است تعداد دستگاه‌هایی که قرار است به سوییچ متصل شوند را مشخص کنید. سوئیچ‌ها بسته به اندازه شبکه تعداد پورت‌های متفاوتی دارند. در حال حاضر سوئیچ‌های ۵، ۸، ۱۶، ۲۴ و ۴۸ پورتی از رایج‌ترین مدل‌های موجود در بازار هستند. بهتر است مدلی با چند پورت اضافه انتخاب کنید تا در آینده نیز بتوانید تجهیزات جدید را به شبکه خود اضافه کنید.

نوع کاربری شبکه

فاکتور مهم بعدی در انتخاب سوئیچ نوع کاربری شبکه است. برای راه‌اندازی شبکه محلی در خانه یا یک دفتر کوچک می‌توان از سوئیچ غیرمدیریتی استفاده کرد. برای راه‎‌اندازی شبکه‌ در یک سازمان یا یک شرکت بزرگ مدیر شبکه به امکاناتی همچون کنترل پهنای باند، مانیتورینگ شبکه و قابلیت‌های امنیتی نیاز دارد. بنابراین، در این نوع شبکه‌ها بهتر است از سوئیچ‌های مدیریتی استفاده شود.

پشتیبانی از POE

اگر قصد راه‌اندازی تجهیزاتی مانند دوربین مداربسته تحت شبکه، تلفن VoIP یا اکسس پوینت بی‌سیم را دارید، می‌توانید از سوئیچ‌های با قابلیت PoE استفاده کنید. این نوع از سوئیچ‌ها می‌توانند داده و برق را به صورت همزمان از طریق کابل شبکه منتقل کنند. در نتیجه، دیگر نیازی به آداپتور برق جداگانه برای هر دستگاه نیست و سوئیچ می‌تواند برق این تجهیزات را تامین کند. هنگام خرید سوییچ PoE به نکات زیر توجه کنید.

• توان کلی: هر سوئیچ PoE یک توان کلی دارد. به عنوان مثال، ۶۵ وات یا ۱۰۰ وات که در مشخصات سوییچ ذکر شده است. مجموع توان مصرفی دستگاه‌های متصل به سوئیچ نباید از این عدد بیشتر باشد.
• استاندارد PoE: استاندارد 802.3af تا ۱۵ وات و استاندارد 802.3at تا ۳۰ وات برق را تامین می‌کنند که باید به آن‌ توجه کرد.

سرعت پورت‌ها

سوئیچ‌ها از نظر سرعت انتقال داده نیز با یکدیگر تفاوت دارند. امروزه بیشتر سوئیچ‌ها از سرعت ۱ گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کنند، اما در شبکه‌های حرفه‌ای ممکن است سوئیچ‌هایی با سرعت بیشتر نیاز باشد. بنابراین، توجه به این نکته پیش از خرید سوئیچ ضروری است.

قابلیت‌های مدیریتی

در شبکه‌های سازمانی امکانات مدیریتی مانند VLAN، پروتکل STP، کیفیت سرویس، مانیتورینگ و قابلیت‌های امنیتی برای مدیریت شبکه ضروری است. در خرید سوئیچ برای سازمان‌ها باید به قابلیت‌ها و امکانات مورد نیاز توجه کرد. یکی از قابلیت‌های مهم سوئيچ VLAN است و برای آشنایی بیشتر با آن می‌توانید فیلم آموزش رایگان VLAN چیست و چگونه شبکه را تقسیم می‌کند از فرادرس را مشاهده کنید که لینک آن در ادامه آورده شده است.

کیفیت ساخت

سوییچ شبکه به صورت مداوم و شبانه‌روزی کار می‌کند. بنابراین، کیفیت ساخت و پایداری آن بسیار مهم است. انتخاب برندهای معتبر برای خرید سوییچ می‌تواند از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری کند.

قابلیت توسعه در آینده

به این نکته باید توجه داشت که نیازهای شبکه با گذشت زمان تغییر می‌کنند. بنابراین، بهتر است سوئیچی خریداری شود که ضمن پاسخگویی به نیازهای فعلی شبکه امکان توسعه در آینده را نیز فراهم کند. به عنوان مثال، داشتن چند پورت اضافه یا پشتیبانی از سرعت‌های بالاتر می‌تواند در آینده توسعه شبکه را آسان‌تر کند.

سوالات متداول

در این مطلب سعی شد تا به این سوال پاسخ داده شود که سوییچ شبکه چیست و چه نقشی در شبکه‌های کامپیوتری دارد. با این حال همچنان سوالاتی در خصوص این دستگاه و موارد مرتبط با آن وجود دارد. در این بخش به رایج‌ترین سوالات در خصوص سوئیچ شبکه پاسخ داده خواهد شد.

فیلم آموزش +Network و اصول شبکه در فرادرس

کلیک کنید

تفاوت روتر و سوئیچ چیست؟

سوئیچ ارتباط دستگاه‌ها در یک شبکه محلی را برقرار می‌کند، در حالی که روتر وظیفه اتصال شبکه‌های مختلف به یکدیگر یا اینترنت را بر عهده دارد.

تفاوت هاب و سوئیچ چیست؟

هاب داده‌ را برای تمام دستگاه‌های موجود در شبکه ارسال می‌کند، ولی سوئیچ با استفاده از آدرس MAC داده را تنها به دستگاه مقصد می‌فرستد. در نتیجه، سوییچ باعث افزایش سرعت و کاهش ترافیک شبکه می‌شود.

سوئیچ شبکه چند پورت دارد؟

سوئیچ‌ها بسته به نوع کاربری خود مانند خانگی، اداری و سازمانی می‌توانند تعداد پورت‌های متفاوتی داشته باشند. سوئیچ‌های شبکه معمولاً در مدل‌های ۵، ۸، ۱۶، ۲۴ و ۴۸ پورتی در بازار عرضه می‌شوند، اما مدل‌هایی با تعداد پورت‌های بیشتر برای شبکه‌های بزرگ نیز وجود دارند.

آیا سوئیچ شبکه اینترنت را افزایش می‌دهد؟

خیر، سوئیچ شبکه تاثیری در سرعت اینترنت ندارد. سوییچ با مدیریت ترافیک و کاهش برخورد داده‌ها می‌تواند عملکرد شبکه محلی را بهبود بخشد.

سوئیچ PoE چیست؟

سوئیچ PoE نوعی سوییچ شبکه است که علاوه بر انتقال داده، برق مورد نیاز تجهیزات شبکه نظیر دوربین مداربسته و تلفن‌های VoIP را نیز از طریق همان کابل شبکه تامین می‌کند.

جمع‌بندی

سوئیچ یکی از مهم‎‌ترین تجهیزات شبکه است که برقراری ارتباط سریع و پایدار بین دستگاه‌های متصل در شبکه را فراهم می‌کند. سوييچ از هوشمندی در ارسال داده برخوردار است و می‌تواند با استفاده از آدرس MAC دستگاه مقصد را شناسایی کرده و داده‌ها را تنها به همین دستگاه ارسال کند. به همین خاطر استفاده از سوئیچ ترافیک غیرضروری در شبکه را کاهش می‌دهد و باعث افزایش سرعت انتقال داده و بهبود عملکرد شبکه می‌شود. با مطالعه این مطلب از مجله فرادرس اکنون می‌دانید که سوئیچ شبکه چیست و به عنوان یکی از مهم‌ترین تجهیزات شبکه چه وظایفی را بر عهده دارد.

در ادامه مفهوم سوئیچ شبکه، نحوه عملکرد آن، جدول MAC، کاربردها، انواع سوییچ شبکه، مزایا و معایب استفاده از آن بررسی شد. علاوه بر این، تفاوت سوئیچ با هاب و روتر توضیح داده شد و مهم‌ترین نکات هنگام خرید سوئیچ شبکه نیز مورد بررسی قرار گرفت. شناخت تجهیزات شبکه نظیر سوئيچ و آشنایی با عملکرد آن‌ها به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از نحوه طراحی و مدیریت شبکه‌های کامپیوتری داشته باشید.