سوئیچ های شبکه بر اساس کاربرد

سوئیچ شبکه چیست؟

ساده ترین پاسخ این است که این دستگاه عمدتاٌ برای اتصال چندین دستگاه به یک شبکه رایانه‌ای خاص استفاده می‌شود. نقش اصلی سوئیچ‌های شبکه، پیوند فیزیکی منابع و دستگاه‌های آنلاین از طریق یک نقطه ورود / خروج یا همان پورت است؛ به طوری که به کاربران متصل به یک شبکه از طریق یک سوییچ می‌توان اجازه اشتراک یا تقسیم برخی یا تمام منابع و دستگاه‌های موجود در آن شبکه را داد.

در این مقاله که توسط سایت دیجیرانو نوشته شده است میتوانید در مورد بهترین سوئیچ شبکه اطلاعات بیشتری را دریافت کنید.

در تعریف کلی، سوئیچ به عنوان یک رابط بین ساختار و تجهیزات و منابع شبکه در نظر گرفته می‌شود. اما اگر بخواهیم یک تعریف فنی برای آن بیاوریم می‌توان بگوییم سوئیچ‌ها این توانایی را دارند که بسته‌های اطلاعاتی را دریافت کرده و پس از بررسی آن بسته‌ها، فرستنده و گیرنده بسته را شناسایی کرده و سپس بسته را ارسال نمایند.

شاید این سوال مطرح شود که چه نوع منابعی می‌توانند از طریق سوییچ‌ها در یک شبکه به یکدیگر متصل شوند؟ در پاسخ می‌توان از سیستم‌های کامپیوتری، سرورها، چاپگرها، لپ تاپ‌ها، کنسول‌های بازی، تلویزیون‌های هوشمند، منابع تغذیه یا UPS و... نام برد. همچنین می‌بایست به این نکته توجه کرد که آنها معمولاً به اتصالات کابلی متکی هستند تا فعالیت‌های شبکه را در فضای فیزیکی نسبتاً محدودی مانند یک سالن یا دفتر واحد، پشتیبانی کنند.

سوئیچ شبکه چگونه کار می‌کند؟

اگر به دنبال درک کامل‌تری از نحوه کارکرد سوئیچ در شبکه‌ها هستید، توجه به انواع مختلف آن مهم است. ما در بخش‌های زیر با عمق بیشتری به این موضوع خواهیم پرداخت.

همانطور که گفته شد سوئیچ‌ها هدایت بسته‌های اطلاعاتی را بین مبدأ و مقصد به عهده دارند. در ساده‌ترین حالت، یک سوئیچ شبکه را می‌توان به عنوان یک هاب USB بزرگ در نظر گرفت؛ با این تفاوت که یک سوئیچ مخصوص پذیرش کابل‌های اترنت یا RJ45 است که امکان به اشتراک‌گذاری اطلاعات چند دستگاه را فراهم می‌کند.

در واقع سوئیچ شبکه، یک پل شبکه چند پورت است که از آدرس‌های MAC برای انتقال اطلاعات در لایه پیوند داده (لایه 2) در مدل OSI استفاده می‌کند. همچنین برخی سوئیچ‌ها می‌توانند داده ها را در لایه شبکه (لایه 3) با افزودن قابلیت مسیریابی ، هدایت کنند. این سوئیچ ها معمولاً به عنوان سوئیچ‌های لایه 3 یا Multilayer Switches (سوئیچ های چند لایه) شناخته می‌شوند. همینطور برخی از مدل‌ها امکان مدیریت و کنترل این اتصالات را از طریق رابط نرم افزاری پردازنده فراهم می‌کنند.

سوئیچ‌های صنعتی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بتوانند در دماهای بسیار بالا و موقعیت‌های سخت و در چند موقعیت مکانی از طبقات شرکت قرار گرفته و با کنترل ترافیک، دوام بیاورند.

غالباٌ برای بهره برداری از شبکه‌های پیچیده با تعداد زیادی دستگاه برای اتصال به همدیگر، سوئیچ راه حل مناسبی به نظر می‌رسد؛ خصوصاٌ وقتی در سطح یک سازمان با تعداد زیادی پرسنل روبرو هستیم. بر این اساس، تعداد پورت‌های یک سوئیچ می‌تواند از 4 پورت تا بیش از 50 پورت باشد. در مواردی که به سوئیچ‌های شبکه صنعتی سنگین نیاز است، حتی می‌توان نسخه‌های 100 پورت یا بیشتر را پیدا کرد. اگر چه این موارد خاص بوده و کمتر رایج است. سوئیچ‌های صنعتی به ویژه برای اتصالات متفاوت شبکه همچون توزیع انرژی در شعبه‌های الکتریکی و همچنین نظارت و کنترل عملکرد دوربین‌های امنیتی استفاده می شوند.

امکان اضافه شدن سوئیچ‌ها به یکدیگر نیز به کمک روش Daisy Chaining وجود دارد؛ بطوری که به موجب اتصال تعدادی سوئیچ به هم می‌توان تعداد بسیار زیادی از تجهیزات و دستگاه‌ها را در شبکه متصل نمود. عامل اصلی در تصمیم‌گیری برای انتخاب نوع و مدل سوئیچ شبکه، تقاضا بر حسب اندازه (Size) و دامنه (Scope) شبکه‌ای است که می‌خواهید از طریق آن متصل شوید.

از مهم ترین تجهیزاتی که می‌توان سوئیچ را در شبکه به آنها متصل کرد، روترها هستند. سوئیچ‌های شبکه معمولاً مستقیماً به روتر یا سرور متصل می‌شوند و همان‌طور که بیان شد، ویژگی اصلی فیزیکی آنها فراهم کردن تعداد بیشتری پورت برای اتصال کابل‌های اترنت در مکان‌های مختلف جغرافیایی است.

انواع مختلف سوئیچ شبکه

انواع مختلفی از سوییچ شبکه در دسترس است که هر کدام برای برنامه‌های مختلفی مناسب‌تر هستند. این موارد شامل مدل‌های زیر هستند:

سوئیچ شبکه Stackable

قابلیت Stackable این امکان را می‌دهد که چند سوئیچ از یک مدل یا برند را، مستقیما به هم متصل کنیم تا ظرفیت و کارایی آنها افزایش یابد. در زمان اتصال سوئیچ‌های این مدل فقط یک آدرس IP به سوئیچ‌ها اختصاص داده می‌شود. زیرا همه آنها به عنوان یک سوئیچ قلمداد می‌شوند. در نتیجه دیگر نیاز نیست هر سوئیچ را جداگانه کانفیگ یا پیکربندی کنیم. در این حالت یک سوئیچ به عنوان Master یا Commander انتخاب شده و تمام تنظیمات روی آن انجام می‌شود و در ادامه تمام تنظیمات و پیکربندی‌ها به دیگر سوئیچ‌ها که به Slave یا Member معروف‌‌اند، منتقل می‌شود.

این مدل سوئیچ‌ها نسبت به دیگر سوئیچ‌های معمولی گرانتر هستند. چرا که به ماژول‌ها و کابل‌های مخصوص اتصال نیاز دارند. این اتصال از 2 تا 9 سوئیچ قابل انجام است. پس از سیسکو، برند FS در این عرصه وارد شد و این نوع سوئیچ‌ها را تولید کرد. برای مثال سوئیچ‌های سری گیگابیت برند FS از نوع سوئیچ‌های مقرون ‌به‌ صرفه و مناسب هستند که قیمتشان هم حدوداً کمتر از 500 دلار است.

سوئیچ‌های شبکه غیر مدیریتی (Unmanaged)

سوئیچ‌های غیرمدیرتی فقط یک هدف را تأمین می‌کنند: تهیه اتصالات شبکه برای دستگاه‌های اترنت تا بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. برخی سوئیچ غیرمدیریتی را "man in the middle" می‌دانند. بطوریکه فقط و فقط مسئول برقراری ارتباط بین تجهیزات و منابعی که در قبل گفته شد هستند. این نوع سوئیچ‌ها حدفاصل دستگاه‌ها ایستاده و مجری انتقال دیتا هستند؛ بدون اینکه کنترل خاصی روی فرآیند انتقال دیتا از مبدا به مقصد انجام دهند.

به عبارتی به دلیل اینکه آنها قادر به برنامه ریزی نیستند، نمی‌توانند روی ترافیک شبکه مدیریتی داشته و آن را کنترل کنند. در این حالت، افزایش پورت‌ها اتفاق می‌افتد، دستگاه هوشمند نیست و راه اندازی آن آسان است. به این ترتیب به آنها "Plug and play" گفته می‌شود. این سوئیچ‌ها اغلب در دفاتر کوچک یا محیط‌های تجاری کوچک استفاده می‌شوند که کنترل دقیق شبکه چندان مهم نیست.

مزایای اصلی سوییچ غیر مدیریتی:

قابلیت Plug-and-play

ساده و آسان برای استفاده

معمولاً ارزان‌تر از گزینه‌های دیگر

سوئیچ‌های شبکه مدیریتی (Managed)

سوئیچ‌های مدیریت هدفی مشابه سوئیچ‌های غیرمدیریتی دارند(اتصال دستگاه‌های اترنت برای اهداف ارتباطی) اما ویژگی‌های اضافی را نیز فراهم می‌کنند که سوئیچ‌های غیرمدیریتی از ارائه آن عاجزند. آنها حتی می‌توانند به دلیل سطح هوشمندی که در شبکه دارند، به عنوان "Smart Switches" در نظر گرفته شوند.

این نوع سوئیچ امکان مدیریت، پیکربندی، نظارت و عیب یابی مشکلات را برای شبکه شما فراهم می‌کند. سوئیچ‌های شبکه مدیریتی داشبورد داخلی یا رابط کاربری مشابهی را ارائه می‌دهند که اغلب از طریق یک مرورگر وب نمایش داده می‌شود. این پنل مجموعه ای از ابزارها را برای نظارت و اعمال پیکربندی شبکه هنگام عبور ترافیک توسط کاربران دارای مجوز مدیر فراهم می‌کند.

سوئیچ‌های مدیریتی یک لایه امنیتی را فراهم می‌کنند که سوئیچ‌های غیرمدیرتی از آن برخوردار نیستند. از آنجا که آنها می‌توانند رویدادهای شبکه را نظارت و کنترل کنند، می‌توانند تهدیدهای شناسایی شده را به سرعت تشخیص داده و از بین ببرند، از دسترسی غیرمجاز جلوگیری کرده و ارتباطات را رمزگذاری کنند. علاوه بر این، سوئیچ‌ها دارای قابلیت Redundancy بوده که تا حد زیادی سطح امنیتی سوئیچ و به تبع آن شبکه را افزایش می‌دهد.

سوئیچ‌های شبکه مدیریتی می‌توانند به صورت سوئیچ کاملاً دستی یا سوئیچ هوشمند طراحی و بهره برداری شوند. مورد اول متنوع ترین حالت است و برای نیازهای پیچیده شبکه (تنظیمات سطح سرور و سازمانی) ایده آل است، در حالی که سوئیچ‌های هوشمند معمولا ًکاربر پسندتر هستند اما طیف محدودی از گزینه‌های پیکربندی را ارائه می‌دهند.

سوئیچ‌ شبکه PoE

صرف نظر از اینکه یک سوئیچ شبکه مدیریتی یا غیر مدیریتی را انتخاب کنید، ممکن است یک سوئیچ PoE یا "Power over Ethernet" باشد. یکی از راه حل‌های کاهش هزینه برق و افزایش سرعت سیستم استفاده از سوئیچ‌هایی است که دارای این قابلیت هستند.

این نوع سوئیچ‌ها توانایی تامین برق دستگاه‌های متصل را بدون نیاز به آداپتور یا کابل مجزا دارند. آنها یک منبع تغذیه داشته و به صورت هم‌زمان برق و دیتا اطلاعات را از طریق پورت (RJ45) به دستگاه‌های متصل انتقال می‌دهند. این دستگاه‌ها برق مورد نیاز را طریق کابل شبکه تامین می‌کنند. این قابلیت می‌تواند کابلهای اضافی (به ویژه در پریزهای دیواری) را به طرز چشمگیری کاهش دهد و مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان شبکه را به طور کلی افزایش دهد.

توجه داشته باشید که همه سخت افزارها ذاتاً با PoE سازگار نیستند و شما باید مشخصات مربوط به هر دستگاهی را که می‌خواهید مورد استفاده قرار دهید، بررسی کنید.

سوئیچ PoE، دارای دو استاندارد IEEE 802.3 af و IEEE 802.3 at بر اساس میزان توان است. استاندارد af برای سوئیچ‌های PoE معمولی با حداکثر توان 15 وات به ازای هر پورت و استاندارد at مخصوص نوع Plus با توان 15 تا 30 وات به ازای هر پورت است.

دستگاه‌های متداول PoE-Enabled:

تلفن‌های VOIP

دوربین‌های مدار بسته IP

اکسس پوینت‌ها و RFID Readers

سوئیچ های شبکه با چه سرعتی می توانند کار کنند؟

هنگام تهیه بهترین سوئیچ شبکه از لحاظ سرعت برای مجموعه خاصی از نیازهای شبکه، اکثر تأمین کنندگان و تولیدکنندگان تمایل دارند محصولات خود را بر اساس یکی از سه دسته کلی به لحاظ سرعت لیست کنند.

Fast Ethernet switches (FS) - 10/100 Mbps (standard IEEE 802.3u)

Gigabit network switches (GS or JGS) - 10/100/1000 Mbps (standard IEEE 802.3-2008)

Ten-gigabit network switches (GSS) - 10/100/1000/10000 Mbps (standard IEEE 802.3a)

همچنین ممکن است سرعتها و استانداردهای مختلف اترنت دیگری را ببینید، مانند 2.5 گیگابیت بر ثانیه، 5 گیگا بیت بر ثانیه، 25 گیگا بیت بر ثانیه، 40 گیگا بیت بر ثانیه، 50 گیگا بیت بر ثانیه یا 100 گیگا بیت بر ثانیه. این موارد معمولاً برای کاربردهای تخصصی تر بکار برده می شوند.

لازم به یادآوری است که بهترین سوئیچ شبکه برای مصارف خانگی لزوماً بهترین سوئیچ شبکه برای شبکه های کوچک، صنعتی یا سازمانی نخواهد بود. درواقع، هر یک از این برنامه ها به طورگسترده ای به مقیاس و سرعت اتصال، برای ایجاد یک شبکه پایدار و با عملکرد بالا احتیاج دارند.

در حالیکه سرعت همیشه یک نکته مهم محسوب می شود، یکی دیگر از مشخصات اصلی تعداد پورتهایی است که یک سوئیچ خاص ارائه می دهد. پورتهای بیشتر به معنای انعطاف پذیری بیشتر در شبکه است، اما میزان ترافیکی که می تواند در هر بار از طریق شبکه جریان یابد فقط با حداقل پهنای باند اتصال به شبکه شما محدود نمی شود. به عبارت دیگر تعداد دستگاههای متصل و کاربرانی که شبکه می تواند به راحتی پشتیبانی کند توسط عوامل مختلف محدود میشود که یکی از آنها پهنای باند مصرفی است.

اکنون پس از آشنایی با انواع سوییچ و فاکتورهای مهم در انتخاب آن، به سراغ معرفی بهترین سوییچ های پیشنهادی بر اساس تعداد پورت، از قیمت ارزان (پایین رده) تا گران قیمت (بالا رده) در کاربردهای مختلف می‌پردازیم.

سوئیچ‌ شبکه PoE

صرف نظر از اینکه یک سوئیچ شبکه مدیریتی یا غیر مدیریتی را انتخاب کنید، ممکن است یک سوئیچ PoE یا "Power over Ethernet" باشد. یکی از راه حل‌های کاهش هزینه برق و افزایش سرعت سیستم استفاده از سوئیچ‌هایی است که دارای این قابلیت هستند.

این نوع سوئیچ‌ها توانایی تامین برق دستگاه‌های متصل را بدون نیاز به آداپتور یا کابل مجزا دارند. آنها یک منبع تغذیه داشته و به صورت هم‌زمان برق و دیتا اطلاعات را از طریق پورت (RJ45) به دستگاه‌های متصل انتقال می‌دهند. این دستگاه‌ها برق مورد نیاز را طریق کابل شبکه تامین می‌کنند. این قابلیت می‌تواند کابلهای اضافی (به ویژه در پریزهای دیواری) را به طرز چشمگیری کاهش دهد و مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان شبکه را به طور کلی افزایش دهد.

توجه داشته باشید که همه سخت افزارها ذاتاً با PoE سازگار نیستند و شما باید مشخصات مربوط به هر دستگاهی را که می‌خواهید مورد استفاده قرار دهید، بررسی کنید.