سوئیچ گیگابیت چیست؟

یک سوئیچ گیگابیت نوعی از سوئیچ‌های شبکه و معمولاً بر پایه اترنت، که به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد که به یک LAN با سرعت ۱ گیگابیت یا بیشتر متصل شوند. اترنت گیگابیت به عنوان استاندارد فعلی شبکه، جایگزین Fast Ethernet شده است.

چرا سوئیچ‌های اترنت گیگابیت اهمیت دارند؟

سوئیچ‌های اترنت گیگابیت اساس اکثر شبکه‌های LAN (شبکه محلی) امروزی هستند. این سوئیچ‌ها در سال ۱۹۹۸ به عنوان بخشی از استاندارد اترنت گیگابیت IEEE ۸۰۲٫۳z معرفی شدند و در ابتدا به عنوان سوئیچ‌های مرکزی در LANهای سلسله مراتبی بزرگ استفاده می‌شدند. از آن زمان که دستگاه‌های بیشتری به برنامه‌های بیشتری متصل می‌شوند و محتواهای پرحجم نظیر ویدیو بیشتری دانلود می‌شود، شبکه‌ای که این دستگاه‌ها را به هم متصل می‌کند نیز باید پهنای باند بیشتری فراهم کند.

سوئیچ‌های لایه دسترسی که معمولاً سرعت اترنت سریع (۱۰ تا ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه) را به دستگاه‌های پایانی یا اکسس پوینت Wi-Fi فراهم می‌کردند، اکنون از سرعت گیگابیت و بالاتر پشتیبانی می‌کنند. این موضوع نیازمند افزایش سرعت در لایه توزیع و سوئیچ‌های مرکزی نیز می‌باشد، از ۱G/۱۰G به ۲۵G/۵۰G در لایه توزیع و از ۱۰G/۴۰G به ۵۰G/۱۰۰G و به بالا در لایه کور.

اترنت چیست؟

اترنت پروتکل ارتباطات دیجیتال است که پایه تقریباً تمام شبکه‌های مشترک، از جمله اینترنت، می‌باشد. این پروتکل مجموعه‌ای از قوانین است که نحوه بسته‌بندی و انتقال داده‌ها بین چندین کاربر را بدون برخورد مشخص می‌کند.

اترنت بر اساس استانداردهای IEEE استاندارد شده و از پروتکل Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD) برای تعیین زمان ارسال و اتفاقاتی که در صورت شناسایی برخورد اتفاق می‌افتد، استفاده می‌کند، همچنین از نشانی‌دهی نقاط انتهایی، سرعت انتقال و رسانه‌ها نیز بهره می‌برد.

تفاوت سوئیچ و روتر در چیست؟

یک سوئیچ از طریق آدرس‌های MAC افراد در یک LAN را به هم متصل می‌کند، در حالی که یک روتر برای اتصال LAN به سایر شبکه‌های محلی یا به اینترنت استفاده می‌شود. یک روتر از آدرس‌های IP برای هدایت انتقالات استفاده می‌کند.

سوئیچ‌های گیگابیت چقدر سریع هستند؟

استانداردهای فعلی اترنت گیگابیت سرعت‌های رتبه‌بندی شده را از ۱G تا ۸۰۰G برای هر پورت تعریف می‌کنند، که همه چیز از خانه‌ها و کسب و کارهای کوچک تا شرکت‌های بزرگ و مراکز داده را پشتیبانی می‌کند. همانطور که در بسیاری از جنبه‌های دیگر شبکه، قابلیت‌های سرعت سوئیچ‌های گیگابیت به صورت مداوم بهبود می‌یابد زیرا شبکه‌ها حجم بیشتری از داده را با سرعت‌های بالاتر منتقل می‌کنند.

آیا Wi-Fi ۶ نیازمند سوئیچ‌های گیگابیت است؟

خیر، اما برای بهره‌مندی کامل از سرعت‌های بالاتری که Wi-Fi ۶ ارائه می‌دهد، سوئیچ‌های گیگابیت با رتبه ۲٫۵ گیگابیت یا بالاتر نیاز است.

آیا سوئیچ‌های گیگابیت نیاز به کابل‌کشی جدید دارند؟

اگر سوئیچ گیگابیت استاندارد چندگیگابیتی IEEE 802.3bz را پشتیبانی کند، می‌توان از کابلینگ Cat5e و Cat6 برای سرعت‌های تا ۵ گیگابیت و طول کابل تا ۱۰۰ متر استفاده کرد. سرعت‌های بالاتر از ۵ گیگابیت ممکن است به وابستگی از فاصله کابل، نیاز به کابل کشی داشته باشد. کابل کشی Cat6 تا فاصله ۵۵ متری ۱۰G را پشتیبانی می‌کند و Cat6a و به بالا تا فاصله ۱۰۰ متر با استفاده از IEEE 802.3an ۱۰G را پشتیبانی می‌کنند. در حال حاضر برای سرعت‌های بالاتر از ۱۰G نیاز به کابل کشی فیبر نوری وجود دارد.

چگونه یک سوئیچ گیگابیت کار می‌کند؟

سوئیچ‌های اترنت گیگابیت و به طور کلی سوئیچ‌های اترنت، دستگاه‌های متعددی را با هم به صورت کابل کشی فیزیکی به سوئیچ و یا یک شبکه از سوئیچ های مرتبط به هم اتصال می‌دهند. این کابل‌ها شامل کابل‌های کواکسیال، فیبر نوری و کابل اترنت به‌هم تابیده می‌شوند. هر دستگاه سازگار با اترنت یک آدرس فیزیکی کدگذاری شده به نام آدرس MAC دارد که سوئیچ متصل از آن برای شناسایی منحصر به فرد یک دستگاه استفاده می‌کند.

هنگامی که یک دستگاه به یک پورت متصل می‌شود، سوئیچ اترنت جریان داده بین دستگاه و سایر دستگاه‌ها، برنامه‌ها، داده‌ها، خدمات ابری و اینترنت را مدیریت می‌کند. فرآیند سوئیچینگ جریان ورودی و خروجی داده‌ها را به پورت مناسب سوئیچ بر اساس پورت دستگاه فرستنده و آدرس‌های MAC فرستنده و مقصد، هدایت می‌کند. آدرس MAC هر دو فرستنده و مقصد با داده ارسالی در یک فریم اترنت منتقل می‌شود.

هنگامی که یک سوئیچ یک بسته اترنت دریافت می‌کند، آدرس MAC دستگاه فرستنده و پورتی که به آن وصل شده است را در یک جدول محلی به نام جدول آدرس MAC ذخیره می‌کند. سپس سوئیچ، جدول آدرس MAC را بررسی می‌کند تا ببیند آیا آدرس MAC مقصد با همان سوئیچ متصل است یا خیر. اگر متصل باشد، سوئیچ بسته را به پورت مقصد شناخته شده ارسال می‌کند. اگر نه، سوئیچ بسته را به تمام پورت‌ها پخش می‌کند و منتظر پاسخ می‌ماند.

اگر سوئیچ به صورت مستقیم به دستگاه مقصد متصل باشد، دستگاه پکت داده را می‌پذیرد، پاسخ می‌دهد و انتقال کامل می‌شود. اگر دستگاه به یک سوئیچ دیگر متصل باشد، سوئیچ بعدی فرآیند جستجو و هدایت را تکرار خواهد کرد تا فریم به مقصد نهایی برسد.

تعداد پورت‌های یک سوئیچ گیگابیت چقدر است؟

سوئیچ‌های پایه ممکن است دارای حداقل دو پورت باشند، در حالی که یک سیستم ماژولار که در یک شرکت بزرگ اسفتاده می‌شود، ممکن است دارای چندین سوئیچ با هر کدام صدها پورت باشد.

انواع سوئیچ‌های گیگابیت

علاوه بر تفاوت‌های امتیاز سرعت و تعداد پورت‌ها، چندین نوع دیگر از سوئیچ‌های گیگابیت وجود دارند که باید در نظر گرفته شوند.

سوئیچ‌های تنظیم‌شده به صورت ثابت در مقابل سوئیچ‌های ماژولار:

سوئیچ تنظیم‌شده به صورت ثابت (fixed-configuration) دارای تعداد مشخصی پورت هستند و قابلیت گسترش ندارد، در حالی که سوئیچ ماژولار برای افزایش مقیاس‌پذیری به صورت فیزیکی از ترکیب چندین ماژول سوئیچ طراحی شده است که سپس به عنوان یک سوئیچ عمل می‌کنند.

یک سوئیچ ماژولار می‌تواند ماژول‌‌هایی با کارایی مختلف مانند امنیت، اتصال بی‌سیم و یا تجزیه و تحلیل شبکه را پشتیبانی کند. برخی از ماژول‌ها نیز کاربرد پشتیبانی از نرم‌افزارهای خاص، اینترفیس‌های اضافه، منبع تغذیه و یا فن‌های خنک کننده را دارند.

سوئیچ‌های هوشمند:

این سوئیچ‌ها امکانات مدیریت و تقسیم‌بندی و امنیت را به سوئیچ‌های تنظیم‌شده به صورت ثابت ارائه می‌دهند.

گرچه قابلیت مقیاس‌پذیری آن‌ها با سوئیچ‌های دیگر قابل مقایسه نیست، اما سوئیچ‌های هوشمند یک جایگزین با هزینه پایین برای شرایط خاص می‌باشند. به عنوان مثال، این سوئیچ‌ها می‌توانند در لبه شبکه‌های بزرگ (همراه با سوئیچ‌های مدیریت‌شده در هسته) یا به عنوان زیرساخت برای شبکه‌های کوچک‌تر و کم‌پیچیده بدون نیاز به قابلیت مقیاس‌پذیری مورد استفاده قرار گیرند.

سوئیچ‌های مدیریت‌شده در مقابل غیرمدیریت‌شده:

سوئیچ‌های غیرمدیریت‌شده به عنوان گزینه‌ای plug and play با نیاز به هیچ تنظیمات اضافی استفاده می‌شوند و برای اتصال پایه‌ای یک LAN کوچک یا تک کاربر استفاده می‌شوند.

سوئیچ‌های مدیریت‌شده ویژگی‌های بیشتری را برای پشتیبانی از تجربه کاربر، امنیت، قابلیت مدیریت و مقیاس‌پذیری ارائه می‌دهند. سوئیچ‌های مدیریت‌شده اغلب به عنوان سوئیچ‌های تجمیع یا دسترسی در شبکه‌های بزرگ یا به عنوان سوئیچ‌های کور در شبکه‌های کوچک‌تر استفاده می‌شوند.

سوئیچ‌های مستقل در مقابل سوئیچ‌های قابل استک:

سوئیچ مستقل با ظرفیت و تنظیمات مشخصی مدیریت می‌شود. اما سوئیچ‌های قابل استک قابلیت افزایش ظرفیت و دسترسی به شبکه را افزایش می‌دهند.

برای تنظیم، رفع اشکال و مدیریت، یک استک از سوئیچ‌ها به عنوان یک واحد تلقی می‌شود. اگر بخشی از استک سوئیچ‌ها شکست خورد، انتقال‌ها از طریق دیگری مسیردهی می‌شوند و از ایجاد گلوگاه در شبکه جلوگیری می‌شود.

ویژگی‌های سوئیچ گیگابیت

تکنولوژی تغذیه از طریق اترنت (PoE)

تکنولوژی PoE به دستگاه‌ها و نقاط پایانی این امکان را می‌دهد که به جای برق معمولی یا باتری از طریق اتصالات اترنت خود تغذیه شوند. این امر به طراحی ساختمان‌های هوشمند کمک زیادی کرده و انعطاف و دسترسی سیستم‌های متصل شده را به شدت افزایش داده است.

امنیت

بسیاری از سوئیچ‌های اترنت از پشتیبانی داخلی از ویژگی‌های امنیتی مانند segmentation و فایروال پشتیبانی می‌کنند.

تعداد پورت ها

تعداد پورت‌های فراهم شده در یک سوئیچ ممکن است به طور گسترده متغیر باشد. هرچه تعداد کاربران و نقاط پایانی در حال استفاده بیشتر باشد، تعداد پورت‌های لازم افزایش خواهد یافت. سوئیچ‌های تنظیم‌شده به صورت ثابت معمولاً با ۴ تا ۵۲ پورت در دسترس هستند. سوئیچ‌های ماژولار تا صدها پورت قابل ارتقا هستند.

میزبانی برنامه

حالا با برخی از سوئیچ‌های مدرن گیگابیت، امکان میزبانی برنامه وجود دارد که گزینه‌های بیشتری را برای بهبود عملکرد شبکه به توسعه‌دهندگان ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، قرار دادن یک برنامه در یک سوئیچ در لبه شبکه ممکن است به ارتقاء تجربه کاربر کمک کند. همچنین، یک برنامه محاسبات توزیع‌شده که در یک سوئیچ در محیط ساختمان هوشمند میزبانی شود، ممکن است سیستم‌های خود را واکنش‌پذیرتر کند.

تکنولوژی مولتی گیگابیت

اگر سرعتی بیشتر از ۱ گیگابیت با کابل کشی مورد نیاز باشد، سوئیچ گیگابیت مورد استفاده باید با تکنولوژی مولتی گیگابیت سازگار و یا قابلیت سرعت‌های ۵ یا ۱۰ گیگابیتی داشته باشد.

منبع: cisco.com