دانلود تحقیق داخل سوئیچ شبکه چه خبر است؟

سوئیچ ها یکی از ابزار های ضروری در شبکه های کامپیوتری به شمار می آیند و پلی برای ارتباط کامپیوتر های مختلف به یکدیگر هستند.

سوئیچ Tenda TEG1224T یکی از آخرین محصولات شبکه بود که در مجموعه سخت افزار بررسی شد و برای آشنایی بیشتر با این محصولات شبکه تصمیم گرفتیم تا آن را باز کنیم و ببینیم درون آن چه خبر است.

ساختار سوئیچ ها به نحوی است که دسترسی به پورت های آن ساده و آسان باشد.

بدنه فلزی دستگاه علاوه بر آنکه دوام آن را افزایش میدهد، روشی برای دفع گرمای کاری آن نیز به شمار می آید.

باز کردن سویچ کار ساده ای است و با باز کردن چند پیچ، میتوان قاب روی سوئیچ را باز کرد.

همانطور که مشاهده میشود، اجزای داخل روتر آن طور که به نظر می آید پیچیده نیست و شامل منبع تغذیه، بورد اصلی، پورت ها و کابل های مورد نیاز برای انتقال اطلاعات و اجزای دیگر می شود.

بورد اصلی دستگاه دارای سه هیت سینک بزرگ است که در زیر آنها کنترلرهایی برای پورت ها قرار دارند.

هر کنترلر هشت پورت را کنترل می کند و یکی از کنترلر ها توانایی سوئیچ به دو پورت اپتیکال را نیز دارد.

کنترلر ها با یکدیگر در ارتباط هستند، اما متاسفانه امکان جدا کردن هیت سینک ها از روی بورد را نداشتیم.

در بالای بورد یک چیپ ست SST 39VF1681 قرار دارد که حافظه CMOS با ظرفیت 16 مگابیت برای ذخیره تنظیمات است.

در سمت راست این چیپ ست، ماژول حافظه مدل ISSI IS63LV1024L قرار گرفته است.

فن دستگاه از اتصالی دو پین بهره برده و سرعت ثابتی دارد و هوای داخل سویچ را به بیرون میدمد.

در زمان بررسی این سوئیچ، به این مسئله اشاره کردیم که میتوان یک فن دوم به این مجموعه اضافه کرد، اما با باز کردن سوئیچ می بینیم که روی بورد اتصالی برای فن دوم وجود ندارد.

منبع تغذیه دستگاه در سمت چپ آن قرار دارد و برق ورودی را از طریق اتصالی شش پین به بورد اصلی منتقل می کند.

سوئیچ نوع دیگری از ابزارهایی است که برای اتصال چند شبکه محلی به یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد که باعث افزایش توان عملیاتی شبکه می شود.

سوئیچ وسیله ای است که دارای درگاه های متعدد است که بسته ها را از یک درگاه می پذیرد، آدرس مقصد را بررسی می کند وسپس بسته ها را به درگاه مورد نظر " که متعلق به ایستگاه میزبان با همان آدرس مقصد می باشد" ارسال می کند.

اغلب سوئیچ های شبکه محلی در لایه پیوند داده های مدل ا اس آی عمل می کند.

سوئیچ ها بر اساس کاربردشان به متقارن "Symmetric" ونامتقارن " Asymmetric" تقسیم می شوند.

در نوع متقارن ، عمل سوئیچینگ بین سگمنت هایی که دارای پهنای باند یکسان هستند انجام می دهد یعنی 10mbps به 10mbps و....

سوئیچ خواهد شد.

اما در نوع نامتقارن این عملکرد بین سگمنت هایی با پهنای باند متفاوت انجام می شود.

3 نوع سوئیچ وجود دارد که عبارتند از : 1 - 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.

2 - 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 3 -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 مفاهیم مربوط به ارسال سیگنال و پهنای باند ◄ Switch Configurations سوئیچ های LAN از نظر شکل فیزیکی با هم متفاوتند ، در حال حاضر ، سوئیچ ها دارای سه شکل عمده می باشند: + 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 برای 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.

◄ Transparent Bridging 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 حال قدم به قدم با مراحل فوق آشنا می شویم: همانطور که در شکل 3 مشاهده می کنید سوئیچ به شبکه اضافه شده است و سگمنت های مختلف به آن متصلند.

+ Learning : کامپیوترA که در سگمنت A قرار دارد ، دیتایی برای کامپیوتر B واقع در سگمنت C ارسال می کند.

پس سوئیچ اولین بسته اطلاعاتی را از روی نود A دریافت می کند.

آدرس کارت شبکه یا MAC Address آن را می خواند و آن را در جدول مک خود به ثبت می رساند.

از این پس سوئیچ به محض دریافت یک بسته اطلاعاتی که آدرس مقصد دستگاه ، نود A آدرس دهی شده باشد می تواند نود A را با توجه به آدرس موجود بیاید.

به این عملیات Learning می گویند.

یعنی به محض دیدن یک MAC Address جدید سوئیچ آن را یادداشت می کند و آن را یاد می گیرد.

کامپیوترA که در سگمنت A قرار دارد ، دیتایی برای کامپیوتر B واقع در سگمنت C ارسال می کند.

+ Flooding : با توجه به اینکه سوئیچ ، مک آدرس نود B را نمی شناسد ، بسته را به تمامی سگمنت ها به استثنای سگمنت A می فرستد.

هرگاه سوئیچ برای یافتن یک نود مشخص بسته را به تمامی سگمنت ها بفرستد در اصطلاح به این عمل Flooding می گویند.

+ Forwarding : نود B بسته را دریافت کرده و بسته ای را برای شناسایی به سمت نود A می فرستد.

بسته ارسالی از سوی نود B به سوئیچ می رسد و سوئیچ نیز آدرس کارت شبکه نود B را به لیست MAC Table خود در سگمنت C اضافه می کند.

از آنجائیکه سوئیچ ، آدرس نود A را از قبل می داند در نتیجه بسته را مستقیماً به نود A می فرستد.

چون سگمنتی که نودA متعلق به آن است با سگمنتی که نود B به آن تعلق دارد با هم متفاوت می باشند.

در نتیجه سوئیچ می باید این دو سگمنت را به هم مربوط سازد و سپس اقدام به ارسال بسته نماید که به این عمل Forwarding می گویند.بسته دیگری از سوی نود A به سمت نود B ارسال می گردد، بسته ابتدا به سوئیچ می رسد، سوئیچ نیز آدرس نود B را می داند و بسته را مستقیماً به نود B می فرستد.

+ Filtering : نود C اطلاعاتی را برای نود A می فرستد.

آدرس نود C به سوئیچ نیز از طریق HUB ، ارسال می شود و سوئیچ آدرس نود C را نیز به لیست آدرس های خود در سگمنت A اضافه می کند.

پیش از این ، سوئیچ آدرس مربوط به نود A را می دانست و مشخص می سازد که این نودها ( A و C ) هر دو در یک سگمنت مشابه قرار دارند ، پس برای ارسال اطلاعات از نود C به نودA دیگر نیازی نیست تا سوئیچ سگمنت A را با سگمنت دیگری مرتبط سازد.

بنابراین سوئیچ در حین انتقال اطلاعات بین نودهای درون یک سگمنت عکس العملی از خود نشان نمی دهد که به این عمل Filtering می گویند.

مراحل Learning و Flooding ادامه می یابد تا اینکه سوئیچ مک آدرس تمامی نودها را به لیست خود اضافه کند.

بیشتر سوئیچ ها برای نگهداری لیست آدرس ها از حافظه زیادی برخورد دارند.

اما برای استفاده بهتر از این حافظه سوئیچ آدرس های قدیمی را از جدول پاک می کند و برای جلوگیری از اتلاف وقت در آدرس های قدیمی به دنبال آدرسی نمی گردد.

برای انجام این کار از تکنیکی موسوم به aging بهره می گیرد.

اساساً وقتی اطلاعات یک نود وارد جدول سوئیچ می شود یک Timestamp در مقابل آن اطلاعات نوشته می شود و با دریافت هر بسته اطلاعاتی دیگر ، آن بر چسب زمان (Timestamp) به روز می شود.

سوئیچ دارای قابلیتی است که پس از مدتی در صورت عدم فعالیت نود ، اطلاعات مربوط به آن را پاک می کند.

این قابلیت باعث میشود تا فضای قابل توجهی از حافظه برای اطلاعات و پکت های دیگر اختصاص داده شود.

در نمونه ای که ملاحظه کردید، دو نود ( A و C ) یک سگمنت را بین خود تقسیم می کنند حال آنکه سوئیچ برای هر یک از نودهای B و D یک سگمنت مستقل میسازد.

در یک شبکه ایده آل LAN-Switched هر یک از نودها دارای یک سگمنت جداگانه می باشد که خصیصه مذکور ، احتمال برخورد بین بسته های اطلاعاتی و همچنین نیاز به فیلترینگ را حذف می کند.

◄ Spanning Trees برای جلوگیری از وقوع طوفان هایی موسوم به Broadcast Storms و همچنین جوانب ناخواسته دیگری که در اثر اتصال حلقه ای سوئیچ ها بوجود می ایند، شرکت Digital Equipment Corporation پروتکلی با نام Spanning-tree Protocol یا STP ساخته است که موسسه IEEE نیز آن پروتکل را با استاندارد 802.id معرفی کرده است.

اساساً پروتکل مذکور از یک الگوریتم موسوم به (STA) Spanning- tree Algorithm استفاده می کند.

الگوریتم مذکور قادر است تا در بین چندین مسیر منتهی به نود مورد نظر ، بهترین راه را تشخیص داده و مسیر های دیگر که ایجاد حلقه می کند را مسدود می سازد.

◄ روتر و سوییچ های لایه 3 ( Router and Layer 3 Switching ) برخی از سوئیچ ها در لایه دوم شبکه یا Data Layer کار می کنند.

با افزون روترها به این مجموعه می توانند در لایه سوم شبکه یا Network layer نیز کار کنند.

در واقع سوییچ لایه سوم کاملا شبیه روتر است.

روتر به محض دریافت پکت اطلاعات به آدرس های مبدا و مقصد نگاهی می اندازد تا مسیری را که بسته می باید طی کند را بیاید.

یک سوئیچ استاندارد بر مبنای آدرس های MAC ، مبدا و مقصد بسته را شناسایی می کند.

تفاوت اساسی بین یک روتر و سوئیچ لایه 3 این است که سوئیچ لایه سوم با همان سرعت سوئیچ لایه دوم کار می کند و برای انتقال دیتا از یک قطعه سخت افزاری استفاده می کند همچنین آنها به مانند روترها در مورد نحوه هدایت ترافیک به لایه سوم تصمیم می گیرند.

در داخل یک شبکه LAN سوئیچ های لایه سوم معمولاً سریعتر از روترها کار می کنند زیرا بر مبنای سوئیچینگ سخت افزاری ساخته شده اند.

در واقع بیشتر سوئیچ های لایه سومCisco روترهایی می باشند که دارای سوئیچینگ سخت افزاری بوده و در داخل این قطعه سخت افزاری ، تعدادی تراشه وجود دارد که بر حسب نیاز انتخاب می شوند که در مجموع موجب افزایش سرعت این روترها می گردند.

نحوه ترکیب و مختص بودن سوئیچ های لایه سوم همانند الگویی است که در روترها دیده می شود.

هر دوی آنها از پروتکل ها و جداول مسیریابی (Routing Table) استفاده می کنند تا بهترین مسیر را بیابند.

هر چند سوئیچ های لایه سوم قادرند تا به صورت فعالی با استفاده از اطلاعات مسیریابی لایه سوم برای سخت افزار برنامه ریزی کنند که در نهایت