سوئیچ شبکه چیست؟

سوئیچ برای اتصال دستگاهای تحت شبکه مختلف از قبیل رایانه, چاپگر، دوربین‌ مداربسته تحت شبکه و …. مورد استفاده واقع می‌شود. با یک مثال ساده کاربرد سوئیچ در سیستم دوربین مداربسته را برایتان روشن می کنیم. فرض کنید یک فضای بزرگ چند هزار متری در اختیار دارید و باید آن را با تعداد زیادی دوربین (100 عدد) پوشش دهید قاعدتا نمی توانید از هر دوربین یک کابل به صورت جداگانه به دستگاه ضبط NVR یا منبع تغذیه برق متصل کنید زیرا باید هزینه زیادی را صرف کابل کشی های طولانی کنید که در کل کار منطقی نیز نیست. اما با تقسیم بندی مناسب مکان مورد نظر به چندین نقطه و تعبیه تعدادی سوئیچ شبکه در آنها می توان تمامی دوربین ها را در محل به آن متصل نموده و تنها با یک کابل کلیه دوربین ها را به دستگاه ضبط برد. کاربرد سوئیچ در دوربین مداربسته بسیار مهم است .

سوئیچ شبکه

سوئیچ شبکه در حقیقت یک پل شبکه چند پورت می باشد که برای انتقال داده ها در لایه پیوند داده از آدرس MAC مدل OSI استفاده می کند. بعضی از سوئیچ ها قادر به هدایت داده ها در لایه شبکه با قابلیت مسیریابی (Routing) می باشند. معمولا این سوئیچ ها با عنوان سوئیچ های لایه 3 یا سوئیچ های چند لایه شناخته می شوند.
رایج ترین شکل سوئیچ شبکه، سوئیچ های اترنت می باشند. در سال 1990 اولین سوئیچ اترنت توسط فردی به نام Kalpana ارائه شد. به صورت کلی سوئیچ ها برای سایر شبکه هایی از جمله کانال فیبر نوری، حالت انتقال غیر همزمان و InfiniBand وجود دارد.
آن ها برخلاف هاب های تکرار شونده معمولی که داده ها را از هر پورت به صورت یکسان پخش می کنند و به دستگاه ها اجازه می دهند از داده مورد نیاز استفاده کنند، یک سوئیچ شبکه داده ها را تنها به دستگاه هایی که می خواهنده داده مورد نیاز را دریافت کنند، هدایت می کند.

انواع سوئیچ شبکه

سوئیچ شبکه از نظر شکل ظاهری، گزینه های پیکربندی، تعداد پورت و سرعت به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. در ادامه هر یک را به صورت مختصر مورد بررسی قرار می دهیم.

از لحاظ شکل ظاهری

سوئیچ ها به شکل های مختلفی ارائه می شوند،

• سوئیچ های معمولی Desktop یا همان رومیزی که معمولا از آن ها در خانه با محل کار خارج از محفظه یا رک تجهزیات استفاده می شوند. 
• Rack Mount حالت دیگر سوئیچ های قابل نصب در رک می باشد. این سوئیچ برای استفاده در رک تجهیزات نصب می شوند. سوئیچ های قابل نصب روی رک که با واحد Unit شناخته می شوند، بسته به نیاز شبکه و تعداد گره های شبکه، در ابعاد مختلف موجود می باشند.

از لحاظ گزینه های پیکربندی

انواع سوئیچ ها از لحاظ گزینه های پیکربندی به شرح زیر می باشد:

سوئیچ غیر مدیریتی یا Unmanaged Switches

سوئیچ های معمولی یا غیر مدیریتی در واقع هیچگونه قابلیتی ندارند. این سوئچ ها بعد از فعال شدن در شبکه، بدون هیچگونه تنظیمات نرم افزاری آماده به کار هستند. این دستگاه ها با نام Plug and Play نیز شناخته می شوند.

• به صورت کلی آن ها جزء کم هزینه ترین سوئیچ به حساب می آیند.
• معمولا از آن ها در خانه یا محیط های کوچک کاری استفاده می شوند.
• قت داشته باشید که سوئیچ های غیر مدیریتی می توانند به صورت مستقل یا داخل رک نصب شوند.

سوئیچ مدیریتی Managed Switches

سوئیچ های مدیریتی برای تغییر عملکرد سوئیچ دارای یک یا چند روش می باشند. از روش های معمول مدیریت می توان به یک پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP) تعبیه شده در سوئیچ، یک رابط خط فرمان (CLI) که به وسیله Seial console و Telnet یا Secure Shell قابل دسترسی است، یک ریموت کنسول یا استگاه مدیریتی یا یک رابط وب (مدیریت به وسیله یک مرورگر) اشاره داشت.
فعال کردن امکاناتی مثل: Port Mirroring یا Spanning Tree Protocol، تنظیم پهنای باند پورت، ایجاد یا تغییر شبکه های محلی مجازی (VLAN) و ... از جمله نمونه هایی از تغییرات پیکربندی که می توان به وسیله سوئیچ مدیریتی انجام داد، است.

انواع سوئیچ مدیرتی

درو زیر مجموعه سوئیچ مدیریتی عبارتند از  Enterprise و Smart
 

سوئیچ های هوشمند Smart Switches :

سوئیچ های هوشمند در واقع سوئیچ های مدیریت شده ای با مجموعه محدودی از ویژگی های مدیریتی می باشند. این سوئیچ ها با نام Intelligent Switches نیز شناخته می شوند.
سوئیچ های Web Managed هم سوئیچ هایی هستند که در بازار بین دسته مدیریتی و غیر مدیریتی قرار می گیرند. این سوئیچ ها در مقایسه با سوئیچ های کاملا مدیریتی قیمت پایین تری دارند. آن ها معمولا یک رابط وب فاقد دسترسی به CLI و امکان پیکربندی تنظیمات پایه مثل: VLAN، پهنای باند پورت و Duplex را فراهم می کنند.
 

Enterprise Managed Switches:

سوئیچ های مدیریتی Enterprise دارای مجموعه ای کامل از ویژگی های مدیریتی نظیر: CLI، پروتکل SNMP و رابط وب یا همان Web Interface می باشند. سوئیچ های Enterprise در مقایسه با سوئیچ های هوشمند دارای ویژگی های بیشتری هستند. آن ها می تواند سفارشی و یا بهینه شوند. قیمت سوئیچ های Enterprise در مقایسه با سوئیچ های  Smartگران تر می باشد. معمولا سوئیچ های Enterprise در شبکه هایی با تعداد زیادی از سوئیچ ها و کانکشن ها یافت می شوند. سوئیچ های Stackable نمونه ای از یک سوئیچ Enterprise Managed می باشد.

از لحاظ تعدا پورت

همه برند های سوئیچ شبکه برای تعیین تعداد پورت سوئیچ باید از یکسری استاندارد ها پیروی کنند. از لحاظ فیزیکی دو نوع پورت اترنت و فیبر نوری در سوئیچ وجود دارد. آن ها از نظر ورود و خروج داده به دو نوع Uplink و ورودی دسته بندی می شوند.
بسته به نوع سوئیچ در بخش پورت های ورودی از پورت اترنت یا فیبر نوری (SFP) استفاده می شود. معمولا در بخش خروجی سوئیچ یا پورت Uplink از فیبر نوری یا اترنت و یا ترکیبی از این دو پورت استفاده می شود.
سوئیچ ها از لحاظ تعداد پورت ورودی به 24 پورت، 16 پورت، 8 پورت و 4 پورت تقسیم می شوند. آن ها از لحاظ تعداد پورت Uplink به صورت چهار پورت، دو پورت و تک پورت برای خروجی داده های دریافتی سوئیچ وجود دارند.
در سوئیچ ها میزان تعداد پورت های Uplink بستگی به تعداد ورودی پورت ها دارد. نمونه هایی از سوئیچ ها با تعداد پورت ورودی و خروجی به شرح زیر می باشد:

•    سوئیچ 24 پورت با چهار پورت  Uplink
•    سوئیچ 24 پورت با دو پورت  Uplink
•    سوئیچ 16 پورت با دو پورت Uplink
•    سوئیچ 8 پورت با دو پورت  Uplink
•    سوئیچ 4 پورت با دو پورت  Uplink
•    سوئیچ 4 پورت با یک پورت  Uplink

از لحاظ سرعت

برای تعیین سرعت انتقال داده بین سوئیچ و دستگاه متصل از طریق پورت های ورودی و Uplink از 3 ظرفیت 1000 Mbps، 100 Mbps و 10 Mbps به صورت یک استاندارد ثابت استفاده می شود. 
مبنای ارسال داده در نسل های اولیه سرعت 10 مگابیت بر ثانیه در سوئیچ ها بود. امروزه در سوئیچ ها از استاندارد 10/100 مگابیت بر ثانیه و برای دستیابی به سرعت بالا تر برای ارسال حجم بیشتر داده از سرعت 1000 مگابیت بر ثانیه که معادل ارسال یک میلیون بیت در ثانیه است، استفاده می شود.
سوئیچ های 100/10 Mbps از سوئیچ های معمولی می باشند که دارای 4 پورت تا 24 پورت می باشند. سوئیچ های 1000/100/10 Mbps در بازار با نام سوئیچ های گیگ نیز شناخته می شود که از 4 تا 24 پورت پشتیبانی می کنند.
دقت داشته باشید که در سوئیچ های شبکه گیگ به دلیل اینکه ورودی پورت ها تا سقف 1000 مگابایت است، خروجی یا همان Uplink هم باید گیگ باشد؛ زیرا پورت Uplink خروجی معادل کل پورت های ورودی است. این حجم بالای داده نیاز به ظرفیت حداکثری برای ارسال دارد.
وضعیت در سوئیچ های 100/10 Mbps شبکه به دلیل اینکه ظرفیت ورودی 100 مگابایت است،  نیازی به Uplink گیگ در سوئیچ های 8 پورت و 4 پورت نمی باشد. سوئیچ های 24 پورت و 16 پورت هم به صورت مجزا از Uplink گیگ و هم از خروجی 100/10 Mbps پشتیبانی می کنند.

مهم ترین ویژگی ‌های سوئیچ مدیریتی

از مهم ترین ویژگی های سوئیچ مدیریتی می توان به موارد زیر اشاره داشت:
•    پیکربندی و مانیتورینگ کیفیت خدمات (QOS)
•    فیلترینگ مک آدرس و سایر ویژگی های لیست کنترل دسترسی
•    فعال و غیر فعال کردن پورت
•    پیکربندی ویژگی های SPB و STP
•    تنظیم پهنای باند لینک
•    نظارت پروتکل SNMP بر سلامت دستگاه و لینک ها
•    کنترل جریان داده Duplex
•    ویژگی های کنترل دسترسی شبکه مثل: IEEE 802.1X
•    پیکربندی VLAN
•    پیکربندی قابلیت Link aggregation برای تنظیم چند پورت برای اتصال یکسان برای دسترسی به بالا ترین نرخ انتقال داده و همچنین افزایش اطمینان از عملکرد
•    Port Mirroring برای عیب یابی و نظارت بر ترافیک
•    تعیین وظایف پورت نظیر برچسب گذاری IEEE 802.1Q 
•    IGMP Snooping جهت کنترل ترافیک Multicast

سوئیچ POE

سوییچ هایی هم وجود دارند که به آنها سوییچ poe  اطلاق می شود، POE مخف کلمه Power Over Ethernet می باشد، شاید شنیده یا دیده باشید که یک سری از سوئیچ ها، یک یا چند پورت POE دارند.

پورت POE پورتیست که می تونه علاوه بر ارسال و دریافت اطلاعات، انرژی برق رو هم (برای دستگاهی که بهش وصل شده) تامین کنه.در صورتی که از سوئیچ برای اتصال دوربین های مدار بسته استفاده می کنید و می خواهید دوربین ها به صورت POE تغذیه شوند تمامی سوئیچ هایی که به طور مستقیم به دوربین ها وصل شده اند باید از نوع POE باشند.

یک سیستم کامل POE شامل دو قسمت زیر است:

تجهیزات تامین کننده جریان برق: مانند تجهیزاتی که از تکنولوژی PoE پشتیبانی می کنند مانند سوئیچ POE و PoE injector

تجهیزات نیازمند برق: شامل دوربین های تحت شبکه در یک سیستم مداربسته