پرسش و پاسخ در زمينه سوئيچ و هاب

 سؤالات:

1) فرق بين هاب و سوئيچ چيست ؟

2) منظور از سوئيچ IP , سوئيچ لايه 2 و سوئيچ لايه 3 چيست ؟ چه تفاوتی بين آنها وجود دارد ؟

3) منظور از سوئيچ هوشمند (Intelligent) چيست ؟

4) سوئيچ پشته پذير (Stackable) چيست؟

5) مزايای SNMP چيست ؟

6) پورت ترانک (Trunk = شاه سيم) چيست ؟

7) مذاکره خودکار (Auto-Negotiation) دقيقاً چگونه کار ميکند ؟

8) منظور از عبارت " Nway " چيست ؟

9) عبارت ذخيره و فرستادن (Store and Forwarding) در سوئيچ ها به چه معنی است ؟

10) طوفان داده پراکنی (Broadcast Storm) چيست ؟

11) Tag-Vlan چيست ؟

12) آيا ميتوان از کابل های Cat 5 موجود برای سوئيچ گيگابيتی استفاده کرد ؟

13) منظور از جدول آدرسهای MAC ( MAC Address Table )  درباره سوئيچ چيست ؟

14) برای چه بايد از سوئيچ گيگابيتی استفاده نمائيم ؟

15) محدوديت فاصله ها و کابلها برای اترنت گيگابيتی چقدر است ؟

16) منظور از حافظه بافر در رابطه با سوئيچ چيست ؟

17) منظور از سوئيچ قفل نشدنی (Non-Blocking) چيست ؟

18) منظور از سوئيچ فابريک (Switch Fabric) در رابطه با سوئيچ ها چيست ؟

19) منظور از کنترل جريان (Flow Control) در سوئيچ چيست ؟

20) آيا جايگزينی سوئيچ 48 پورتی با دو سوئيچ 24 پورت که به طور داخلی به هم وصل هستند,فکر خوبی است ؟

21) فرق بين کابلهای UTP , FTP و STP چيست ؟

22) چه چيزی بازده يک سوئيچ را مشخص ميکند ؟

23) چه عواملی در بازده کم يک شبکه , دخالت دارند ؟

پاسخها :

 1) فرق بين هاب و سوئيچ چيست ؟

         در داخل هاب , تمام پورتها به هم وصل هستند و تمام ايستگاههای کاری شبکه از طريق هاب به هم وصل بوده و دارای مسير يکسان ميباشند , که احتمال برخورد (Collision) پيش مي آيد. مسير يکسان همچنين باعث ميشود که وقتی 5 کامپيوتر با سرعت 100 Mbps به هاب متصل هستند , اين 5 کامپيوتر سرعت 100 Mbps را به اشتراک بگذارند و پهنای باند 20 Mbps به هر کامپيوتر برسد .

        همچنين وقتی يک پورت در هاب , ديتا فريم دريافت ميکند ؛ اين فريم را در تمام پورتهای هاب کپی ميکند. اين قابليت باعث ميشود وقتی ترافيک شبکه زياد شد به طور جدی برخورد (Collision) پيش آيد .

        در داخل يک سوئيچ , پورتها فقط توسط آدرسشان به هم متصل ميشوند و در شبکه , سوئيچ وقتی که دو کامپيوتر می خواهند به هم دسترسی داشته باشند , فقط آن دو را به هم وصل مي کند. هر پورت سوئيچ سرعت 100 Mbps دارای پهنای باند 100 Mbps است . يک سوئيچ آدرس MAC کامپيوتری که به آن متصل است را ياد ميگيرد و وقتی که يک ديتا فريم را دريافت ميکند , آن را با جدول MAC خود بررسی می کند . اگر سوئيچ آن را در جدول MAC خودش پيدا کرد , آن را مستقيماً به همان پورت ميفرستد و به پورتهای ديگر نميفرستد. اينها دلايلی است که در سوئيچ به ندرت برخورد (Collision) رخ ميدهد.

2) منظور از سوئيچ IP , سوئيچ لايه 2 و سوئيچ لايه 3 چيست ؟ چه تفاوتی بين آنها وجود دارد ؟

        سوئيچ لايه 2 , يک سوئيچ است که در لايه 2 کار ميکند و سوئيچ پل (Bridging) نيز گفته ميشود و بسته ها را بر اساس آدرس يگانه " کنترل دسترسی رسانه ( MAC ) " دستگاههای کاری , ميفرستد .

       سوئيچ لايه 3 , سوئيچی با قابليت مسيريابی است که در لايه 3 کار ميکند , بطور داخلی يک دامنه (Domain) برای دستگاهها ميسازد و پهنای باند را به شبکه های جداگانه تقسيم ميکند و داده پراکنی (Broadcast)  را محدود مينمايد .

        سوئيچ IP , سوئيچ لايه 3 است و اطلاعات خاص آن , فقط بر اساس پروتکل IP و پروتکل مسيريابی (Routing) است .

3) منظور از سوئيچ هوشمند (Intelligent) چيست ؟

        منظور از سوئيچ هوشمند , سوئيچی است که قابل مديريت باشد و بتوان آن را با RMON , SNMP , Web Browser و غيره مديريت کرد .

4) سوئيچ پشته پذير (Stackable) چيست؟

        سوئيچهای پشته پذير ميتوانند تا چند واحد رساناهای فيزيکی يا ترجيحاً اترنت گيگا (1000) را پشته نمايند. در شبکه های خيلی بزرگ از قابليت پيشرفته پشته پذيری , برای مديريت سوئيچ ها بر روی يک آدرس IP واحد استفاده مينمايند. اين توانايي باعث ميشود مديريت شبکه ساده تر شود .

5) مزايای SNMP چيست ؟

        بزرگترين مزيت استفاده از SNMP اين است که SNMP برای سادگی طراحی شده و بنابراين کاربرد آن برای شبکه های بزرگ راحت است و زمان نصب آن کوتاه و بسياری از فشارها و کارها را در شبکه کاهش ميدهد. همچنين طراحی ساده آن اين امکان را برای کاربر فراهم ميکندکه برای متغيرهايي که ميخواهد ببيند برنامه ريزی نمايد و نمايش در سطح پايين برای متغير های زير انجام دهد :

الف ) عنوان متغير

ب )   نوع داده متغير ( به عنوان مثال : عدد صحيح , رشته )

ج )   عدم تفاوت در نوع متغير که فقط خواندنی باشد يا قابل خواندن و نوشتن ( متغير )

نتيجه تمام اين ساده سازی ها اين است که مديريت شبکه ساده شده و بمقدار زياد از فشارهای موجود کاسته ميشود .

پروتکل (قرارداد) مديريت ساده شبکه  SNMP = Simple Network Management Protocol

6) پورت ترانک (Trunk = شاه سيم) چيست ؟

       پورت ترانک به ارتباطات چندتايی اجازه ميدهد که با يکديگر جمع شوند و مانند يک ارتباط فيزيکی يگانه باعث افزايش توان شوند . پورت ترانک جهت تنظيم بار و ارتباط اضافی درداخل شبکه سوئيچ تهيه شده است و اين پهنای باند , برابر جمع فيزيکی ارتباطات نمي باشد . ترافيک يک ترانک از ارتباطات  (Link) مجزا تشکيل شده و به اين علت الگوريتم خرد کردن (Hash) ناميده ميشود . الگوی ترافيک در يک شبکه بايد به دقت مورد بررسی قرار گيرد . وقتی که از يک الگوريتم خرد کردن مناسب استفاده ميشود , ترافيک به طور تصادفی تصميم ميگيرد که برای تنظيم بار موجود  از داخل ترانک اطلاعات را بفرستد .

7) مذاکره خودکار (Auto-Negotiation) دقيقاً چگونه کار ميکند ؟

        دستگاهها در انتهای ارتباطهای شبکه ميتوانند بطور خودکار ظرفيتهای ارتباط (Link Capabilities) را بررسی نمايند و در حداکثر سطح مشترک کار کنند ؛ به اين علت آن را مذاکره خودکار (Auto-Negotiation) مي گويند . اين مذاکره شامل تشخيص و انتخاب بيشترين پهنای باند و عمل کردن دو طرفه است . سرعت ارتباط گسترش سيگنالهای الکتريکی سنجيده مي شود , بنابراين انتهای ارتباط هم مي تواند محاسبه نمايد که انتهای ديگر تلاش ميکند از چه استفاده نمايد . هر چند در يک ارتباط دو طرفه (Duplex) , مذاکره با يک رفت و برگشت اطلاعات , انجام مي شود . يعنی يک سمت در صورتی ميتواند در حالت دو طرفه باشد که سمت ديگر نيز در حالت مذاکره خودکار (Auto-Negotiation) باشد و وقتی حالت دو طرفه مشکل داشته باشد , يک پورت سوئيچ به حالت يک طرفه (Half-Duplex) مي افتد . برای مذاکره يک ارتباط دو طرفه , هر دو طرف بايد در حالت مذاکره خودکار (Auto-Negotiation) تنظيم شده باشند .

8) منظور از عبارت " Nway " چيست ؟

        يکی از پروتکلهايی است که دستگاههای شبکه ای اترنت مانند سوئيچ و روتر استفاده ميکنند و مذاکره خودکار (Auto-Negotiation) بين دو دستگاه ميباشد تا اطلاعات را با بالاترين سرعت منتقل کنند . بعبارت ديگر قابليت سرعتهای 100M و 10M , حالات دو طرفه (Duplex) کامل و نصفه و سنجش خودکار , Nway ناميده ميشود .

9) عبارت ذخيره و فرستادن (Store and Forwarding) در سوئيچ ها به چه معنی است ؟

       بسته ورودی که وارد ميشود , بررسی ميشود که آيا دارای خطايي هست يا خير ؟ و اگر دارای خطا نبود , فرستاده ميشود . اين نحوه کار با اطلاعات ورودی را "ذخيره سازی و فرستادن " مي نامند . در سوئيچ های Nway پلانت به علت داشتن نوع حافظه (SSRAM) بسيار سريع اين کار انجام ميشود . کلاً نوع معماری داخلی سخت افزارهای پلانت , به همين شکل " ذخيره سازی و فرستادن " ميباشد .

10) طوفان داده پراکنی (Broadcast Storm) چيست ؟

         عموماً اين حالت بيانگر توليد ترافيک بسيار زياد , توسط دستگاههايي است که بطور عادی ترافيک دارند. اگر اين دستگاهها به توليد بيشتر و بيشتر ترافيک ادامه دهند , بازده شبکه بسيار کاهش مي يابد .

11) Tag-Vlan چيست ؟

           سوئيچ مانند يک فرستنده ترافيک هوشمند و يک دستگاه امنيتی ساده شبکه عمل ميکند. فريم ها فقط آن پورتهائی را که دستگاه مقصدشان ضميمه شده است را دريافت ميکنند . فقط ايستگاههايي (Stations) که عضو همان Vlan هستند ميتوانند فريم های Multicast و Broadcast را ببينند . به اين ترتيب پهنای باند بهينه ميشود و امنيت شبکه گسترش مي يابد .

Vlan های استاندارد 802.1Q محدود به يک سوئيچ نيستند. Vlan ها ميتوانند سوئيچهای ديگری , حتی از ارتباطات گسترده (WAN) بپذيرند. به اشتراک گذاشتن Vlan ها بين سوئيچها با اضافه کردن يک Tag به مشخص کننده Vlan ( يعنی VID ) با عددی بين 1 تا 4.094 در داخل هر فريم بدست مي آيد . يک مشخص کننده Vlan ( يعنی VID ) به هر VLAN اختصاص داده ميشود . با اختصاص دادن مشخص کننده Vlan      ( يعنی VID ) های يکسان به VLAN های سوئيچ های مختلف , يک يا چند VLAN ( به طور Broadcast- Domain ) در داخل يک شبکه بزرگ گسترش يابند .

12) آيا ميتوان از کابل های Cat 5 موجود برای سوئيچ گيگابيتی استفاده کرد ؟

          بله , مشخصات کابل Cat 5 و يا کابل پيشرفته Cat 5e , دارای استاندارد IEEE 1000Base-T است و اترنت گيگابيتی , بر روی کابلهای Cat 5 , انتقال بهتری نسبت به سيم های اترنت با سرعت 10/100 Kbit/s دارند. مشخصات استاندارد 1000Base-T برای مذاکره خودکار (Auto Negotiation) ويژگی های ارتباط - از جمله تصحيح خودکار کابل جابجا شده (Crossed) - را دارا ميباشد . مذاکره خودکار (Auto Negotiation) ارتباط صحيح کابلها بين کارت های واسط شبکه 1000Base-T (NIC) , سوئيچ ها و ديگر دستگاهها را - که در حالت اوليه پورتهايشان يک طرفه کار ميکنند - برقرار ميکند .

13) منظور از جدول آدرسهای MAC ( MAC Address Table )  درباره سوئيچ چيست ؟

          سوئيچ های لايه2 , کارهای متفاوتی مانند ياد گرفتن آدرس MAC , فرستادن وفيلتر کردن تصميمات و غيره را انجام ميدهند . وقتی يک سوئيچ روشن ميشود جدول آدرسهای MAC  آن خالی است . وقتی دستگاه فريم ميفرستد و توسط واسط (Interface) دريافت ميشود , سوئيچ آدرس مبدا را در جدول آدرسهای MAC ذخيره ميکند. بعد از اين سوئيچ جدول آدرسهای MAC را برای فرستادن و فيلتر کردن فريم های دريافتی استفاده ميکند و سوئيچ مشخص ميکند که فريم ها بايد از پورت مشخص شده عبور کنند يا خير . به همين دليل جدول آدرسهای MAC , جدول فيلتر MAC , يا فيلتر کننده نيز گفته ميشود .

14) برای چه بايد از سوئيچ گيگابيتی استفاده نمائيم ؟

          مهمترين جا برای استفاده از سوئيچ های گيگابيتی در مراکز داده (Data Center) يا شاهرگ (Backbone) و بين گروههای کاری و مراکز داده است . ضرورتاً ارتباط هر سوئيچ به سوئيچ ديگر بايد گيگابيت باشد. اين باعث ميشود که در شبکه با کارت 100/10 , کامپيوتر ها با سرعت 100 Mbps کار کنند , بدون آنکه کمبودی در شاهرگ (Backbone) باشد . خدمات دهندگان (Server) مراکز داده شلوغ نيز بايد با کارتهای گيگابيتی تجهيز شوند. اين کار باعث ميشود که خدمات دهندگان به تنگنا نيفتند و برای سرويس گيرندگان (Client) که با سرعت 100 Mbps از خدمات دهنده درخواست ميکنند بازده افزايش يابد . همانطور که تقاضا برای پهنای باند بويژه برای کارهای گرافيکی و کاربردهای چند رسانه ای (Multimedia) گسترش مي يابد , ميتوان برای کامپيوتر های معمولی (Desktop) نيز سرعت گيگابيت متصور شد .

15) محدوديت فاصله ها و کابلها برای اترنت گيگابيتی چقدر است ؟

16) منظور از حافظه بافر در رابطه با سوئيچ چيست ؟

         حافظه بافر يک ناحيه ذخيره سازی اختصاص داده شده , برای رسيدگی به داده های عبوری ميباشد . بافرها معمولاً برای دريافت و ذخيره سازی اطلاعات پراکنده , که پشت سر هم توسط دستگاههای سريعتر , ارسال ميشود را دريافت ميکنند و تفاوت سرعت را جبران مينمايند. اطلاعات ورودی ذيره ميشوند تا هنگامی که تمام داده های گرفته شده قبلی فرستاده شوند. اين حافظه در سوئيچ به اشتراک گذارده ميشود.

17) منظور از سوئيچ قفل نشدنی (Non-Blocking) چيست ؟

         به يک سوئيچ قفل نشدنی (Non-Blocking) گفته مي شود, که سوئيچ فابريک آن , توانايي رسيدگی کامل به تمام پورتها از نظر تئوری داشته باشد. بنابراين پاسخ هر در خواست مسير به هر پورت خروجی , مي تواند با موفقيت و بدون تداخل با ترافيک های ديگر باشد .

         در نظر بگيريد که يک سوئيچ دارای 10 پورت با سرعت هر کدام 100 Mbps است . برای اينکه حالت دو طرفه (Full Duplex) کامل با تمام بار ممکنه داشته باشيم , سوئيچ بايد حداقل عدد 2 گيگابيت بر ثانيه (2*10*100 Mbps) برای کار در حالت قفل نشدنی داشته باشد .

18) منظور از سوئيچ فابريک (Switch Fabric) در رابطه با سوئيچ ها چيست ؟

        سوئيچ فابريک قابليت مدارات سوئيچ است تا بدون قفل کردن , حداکثر ترافيک بار شده را انتقال دهند . بهمين دليل برای مدارات سوئيچ (Backplane) مشخصات متنوعی ذکر شده است .

19) منظور از کنترل جريان (Flow Control) در سوئيچ چيست ؟

          اين عبارت در ارتباطات سريال استفاده مي شود و منظور متوقف کردن فرستنده از فرستادن اطلاعات است, تا وقتی که گيرنده آن را بتواند بپذيرد ؛ که هم به شکل سخت افزاری و هم نرم افزاری است . گيرنده ها عموماً ميزان بافر ثابتی دارند وهمان لحظه که اطلاعات دريافت مي شوند , مي نويسند و وقتی مقدار داده های بافر به حد نهايي مي رسد , گيرنده يک سيگنال �