آشنايي با سوئيچ شبكه

آموزش کامپيوتر :: آموزش شبکه و امنيت شبکه

موضوع: آشنايي با سوئيچ شبكه

سوئيچ شبکه از مجموعه اي کامپيوتر ( گره ) که توسط يک محيط انتقال ( کابلي بدون کابل ) بيکديگر متصل مي گردند ، تشکيل شده است. در شبکه از تجهيزات خاصي نظير هاب و روتر نيز استفاده مي گردد. سوئيچ يکي از عناصر اصلي و مهم در شبکه هاي کامپيوتري است . با استفاده از سوئيچ ، چندين کاربرقادربه ارسال اطلاعات از طريق شبکه در يک لحظه خواهند بود. سرعت ارسال اطلاعات هر يک از کاربران بر سرعت دستيابي ساير کاربران شبکه تاثير نخواهد گذاشت . سوئيچ همانند روتر که امکان ارتباط بين چندين شبکه را فراهم مي نمايد ، امکان ارتباط گره هاي متفاوت ( معمولا'' کامپيوتر ) يک شبکه را مستقيما'' با يکديگر فراهم مي نمايد. شبکه ها و سوئيچ ها داراي انواع متفاوتي مي باشند.. سوئيچ هائي که براي هر يک از اتصالات موجود در يک شبکه داخلي استفاده مي گردند ، سوئيچ هاي LAN ناميده مي شوند. اين نوع سوئيچ ها مجموعه اي از ارتباطات شبکه را بين صرفا'' دو دستگاه که قصد ارتباط با يکديگر را دارند ، در زمان مورد نظر ايجاد مي نمايد. مباني شبکه عناصر اصلي در يک شبکه کامپيوتري بشرح زير مي باشند: شبکه . شبکه شامل مجموعه اي از کامپيوترهاي متصل شده (با يک روش خاص )، بمنظور تبادل اطلاعات است . گره . گره ، شامل هر چيزي که به شبکه متصل مي گردد ، خواهد بود.( کامپيوتر ، چاپگر و ... ) سگمنت. سگمنت يک بخش خاص از شبکه بوده که توسط يک سوئيچ ، روتر و يا Bridge از ساير بخش ها جدا شده است . ستون فقرات . کابل اصلي که تمام سگمنت ها به آن متصل مي گردند. معمولا'' ستون فقرات يک شبکه داراي سرعت بمراتب بيشتري نسبت به هر يک از سگمنت هاي شبکه است . مثلا'' ممکن است نرخ انتقال اطلاعات ستون فقرات شبکه 100 مگابيت در ثانيه بوده در صورتيکه نرخ انتقال اطلاعات هر سگمنت 10 مگابيت در ثانيه باشد. توپولوژي . روشي که هر يک از گره ها به يکديگر متصل مي گردند را گويند. کارت شبکه . هر کامپيوتر از طريق يک کارت شبکه به شبکه متصل مي گردد.در اکثر کامپيوترهاي شخصي ، کارت فوق از نوع اترنت بوده ( داراي سرعت 10 و يا 100 مگابيت در ثانيه ) و در يکي از اسلات هاي موجود روي برد اصلي سيستم ، نصب خواهد شد. آدرس MAC . آدرس فيزيکي هر دستگاه ( کارت شبکه ) در شبکه است. آدرس فوق يک عدد شش بايتي بوده که سه بايت اول آن مشخص کننده سازنده کارت شبکه و سه بايت دوم ، شماره سريال کارت شبکه است . Unicast . ارسال اطلاعات توسط يک گره با آدرس خاص و دريافت اطلاعات توسط گره ديگر است . Multicast . يک گره ، اطلاعاتي را براي يک گروه خاص ( با آدرس مشخص ) ارسال مي دارد.دستگاههاي موجود در گروه ، اطلاعات ارسالي را دريافت خواهند کرد. Broadcast . يک گره اطلاعاتي را براي تمام گره هاي موجود در شبکه ارسال مي نمايد. استفاده از سوئيچ در اکثر شبکه هاي متداول ، بمنظور اتصال گره ها از هاب استفاده مي شود. همزمان با رشد شبکه ( تعداد کاربران ، تنوع نيازها ، کاربردهاي جديد شبکه و ...) مشکلاتي در شبکه هاي فوق بوجود مي آيد : - Scalability . در يک شبکه مبتني بر هاب ، پهناي باند بصورت مشترک توسط کاربران استفاده مي گردد. با توجه به محدود بودن پهناي باند ، همزمان با توسعه، کارآئي شبکه بشدت تحت تاثير قرار خواهد گرفت . برنامه هاي کامپيوتر که امروزه بمنظور اجراء بر روي محيط شبکه ، طراحي مي گردنند به پهناي باند مناسبي نياز خواهند داشت . عدم تامين پهناي باند مورد نيازبرنامه ها ، تاثير منفي در عملکرد آنها را بدنبال خواهد داشت . -Latency . به مدت زماني که طول خواهد کشيد تا بسته اطلاعاتي به مقصد مورد نظر خود برسد ، اطلاق مي گردد. با توجه به اينکه هر گره در شبکه هاي مبتني بر هاب مي بايست مدت زماني را در انتظار سپري کرده ( ممانعت از تصادم اطلاعات ) ، بموازات افزايش تعداد گره ها در شبکه ، مدت زمان فوق افزايش خواهد يافت . در اين نوع شبکه ها در صورتيکه يکي از کاربران فايل با ظرفيت بالائي را براي کاربر ديگر ارسال نمايد ، تمام کاربران ديگر مي بايست در انتظاز آزاد شدن محيط انتقال بمنظور ارسال اطلاعات باشند. بهرحال افزايش مدت زماني که يک بسته اطلاعاتي به مقصد خود برسد ، هرگز مورد نظر کاربران يک شبکه نخواهد بود. - Network Failure . در شبکه هاي مبتني بر هاب ، يکي از دستگاههاي متصل شده به هاب قادر به ايجاد مسائل و مشکلاتي براي ساير دستگاههاي موجود در شبکه خواهد بود. عامل بروز اشکال مي تواند عدم تنظيم مناسب سرعت ( مثلا'' تنظيم سرعت يک هاب با قابليت 10 مگابيت در ثانيه به 100 مگابيت در ثانيه ) و يا ارسال بيش از حد بسته هاي اطلاعاتي از نوع Broadcast ، باشد. - Collisions . در شبکه هاي مبتني بر تکنولوژي اترنت از فرآينده خاصي با نام CSMA/CD بمنظور ارتباط در شبکه استفاده مي گردد. فرآيند فوق نحوه استفاده از محيط انتقال بمنظور ارسال اطلاعات را قانونمند مي نمايد. در چنين شبکه هائي تا زمانيکه بر روي محيط انتقال ترافيک اطلاعاتي باشد ، گره اي ديگر قادر به ارسال اطلاعات نخواهد بود. در صورتيکه دو گره در يک لحظه اقدام به ارسال اطلاعات نمايند ، يک تصادم اطلاعاتي ايجاد و عملا'' بسته هاي اطلاعاتي ارسالي توسط هر يک از گره ها نيز از بين خواهند رفت . هر يک از گره هاي مربوطه ( تصادم کننده ) مي بايست بمدت زمان کاملا'' تصادفي در انتظار باقي مانده و پس از فراهم شدن شرايط ارسال ، اقدام به ارسال اطلاعات مورد نظر خود نمايند. هاب مسير ارسال اطلاعات از يک گره به گره ديگر را به حداقل مقدار خود مي رساند ولي عملا'' شبکه را به سگمنت هاي گسسته تقسيم نمي نمايد. سوئيچ بمنظور تحقق خواسته فوق عرضه شده است . يکي از مهمترين تفاوت هاي موجود بين هاب و سوئيچ ، تفسير هر يک از پهناي باند است . تمام دستگاههاي متصل شده به هاب ، پهناي باند موجود را بين خود به اشتراک مي گذارند.در صورتيکه يک دستگاه متصل شده به سوئيچ ، داراي تمام پهناي باند مختص خود است. مثلا'' در صورتيکه ده گره به هاب متصل شده باشند ، ( در يک شبکه ده مگابيت درثانيه) هر گره موجود در شبکه بخشي از تمام پهناي باند موجود ( ده مگابيت در ثانيه ) را اشغال خواهد کرد. ( در صورتيکه ساير گره ها نيز قصد ارتباط را داشته باشند) . در سوئيچ ، هر يک از گره ها قادر به برقراري ارتباط با ساير گره ها با سرعت ده مگابيت در ثانيه خواهد بود. در يک شبکه مبتني بر سوئيچ ، براي هر گره يک سگمنت اختصاصي ايجاد خواهد شد. سگمنت هاي فوق به يک سوئيچ متصل خواهند شد. در حقيقت سوئيچ امکان حمايت از چندين ( در برخي حالات صدها ) سگمنت اختصاصي را دارا است . با توجه به اينکه تنها دستگاه هاي موجود در هر سگمنت سوئيچ و گره مي باشند ، سوئيچ قادر به انتخاب اطلاعات ، قبل از رسيدن به ساير گره ها خواهد بود. در ادامه سوئيچ، فريم هاي اطلاعاتي را به سگمنت مورد نظر هدايت خواهد کرد. با توجه به اينکه هر سگمنت داراي صرفا'' يک گره مي باشد ، اطلاعات مورد نظر به مقصد مورد نظر ارسال خواهند شد. بدين ترتيب در شبکه هاي مبتني بر سوئيچ امکان چندين مبادله اطلاعاتي بصورت همزمان وجود خواهد داشت . با استفاده از سوئيچ ، شبکه هاي اترنت بصورت full-duplex خواهند بود. قبل از مطرح شدن سوئيچ ، اترنت بصورت half-duplex بود. در چنين حالتي داده ها در هر لحظه امکان ارسال در يک جهت را دارا مي باشند . در يک شبکه مبتني بر سوئيچ ، هر گره صرفا'' با سوئيچ ارتباط برقرار مي نمايد ( گره ها مستقيما'' با يکديگر ارتباط برقرار نمي نمايند) . در چنين حالتي اطلاعات از گره به سوئيچ و از سوئيچ به گره مقصد بصورت همزمان منتقل مي گردند. در شبکه هاي مبتني بر سوئيچ امکان استفاده از کابل هاي بهم تابيده و يا فيبر نوري وجود خواهد داشت . هر يک از کابل هاي فوق داراي کانکتورهاي مربوط به خود براي ارسال و دريافت اطلاعات مي باشند. با استفاده از سوئيچ ، شبکه اي عاري از تصادم اطلاعاتي بوجود خواهد آمد. انتقال دو سويه اطلاعات در شبکه هاي مبتني بر سوئيچ ، سرعت ارسال و دريافت اطلاعات افزايش مي يابد. اکثر شبکه هاي مبتني بر سوئيچ بدليل قيمت بالاي سوئيچ ، صرفا'' از سوئيچ به تنهائي استفاده نمي نمايند. در اين نوع شبکه ها از ترکيب هاب و سوئيچ استفاده مي گردد. مثلا'' يک سازمان مي تواند از چندين هاب بمنظور اتصال کامپيوترهاي موجود در هر يک از دپارتمانهاي خود استفاده و در ادامه با استفاده از يک سوئيچ تمام هاب ها(مربوط به هر يک از دپارتمانها) بيکديگر متصل مي گردد. تکنولوژي سوئيچ ها سوئيچ ها داراي پتانسيل هاي لازم بمنظور تغيير روش ارتباط هر يک از گره ها با يکديگر مي باشند. تفاوت سوئيچ با روتر چيست ؟ سوئيچ ها معمولا'' در لايه دوم (Data layer) مدل OSI فعاليت مي نمايند.در لايه فوق امکان استفاده از آدرس هاي MAC ( آدرس ها ي فيزيکي ) وجود دارد. روتر در لايه سوم (Network) مدل OSI فعاليت مي نمايند. در لايه فوق از آدرس هاي IP ر IPX و يا Appeltalk استفاده مي شود. ( آدرس ها ي منطقي ) . الگوريتم استفاده شده توسط سوئيچ بمنظور اتخاذ تصميم در رابطه با مقصد يک بسته اطلاعاتي با الگوريتم استفاده شده توسط روتر ، متفاوت است . يکي از موارد اختلاف الگوريتم هاي سوئيچ و هاب ، نحوه برخورد آنان با Broadcast است . مفهوم بسته هاي اطلاعاتي از نوع Broadcast در تمام شبکه ها مشابه مي باشد. در چنين مواردي ، دستگاهي نياز به ارسال اطلاعات داشته ولي نمي داند که اطلاعات را براي چه کسي مي بايست ارسال نمايد. بدليل عدم آگاهي و دانش نسبت به هويت دريافت کننده اطلاعات ، دستگاه مورد نظر اقدام به ارسال اطلاعات بصورت broadcast مي نمايد. مثلا'' هر زمان که کامپيوتر جديد ويا يکدستگاه به شبکه وارد مي شود ، يک بسته اطلاعاتي از نوع Broadcast براي معرفي و حضور خود در شبکه ارسال مي دارد. ساير گره ها قادر به افزودن کامپيوتر مورد نظر در ليست خود و برقراري ارتباط با آن خواهند بود. بنابراين بسته هاي اطلاعاتي از نوع Broadcast در موارديکه يک دستگاه نياز به معرفي خود به ساير بخش هاي شبکه را داشته و يا نسبت به هويت دريافت کننده اطلاعات شناخت لازم وجود نداشته باشند ، استفاده مي گردند. هاب و يا سوئيچ ها قادر به ارسال بسته اي اطلاعاتي از نوع Broadcast براي ساير سگمنت هاي موجود در حوزه Broadcast مي باشند. روتر عمليات فوق را انجام نمي دهد. در صورتيکه آدرس يکدستگاه مشخص نگردد ، روتر قادر به مسيريابي بسته اطلاعاتي مورد نظر نخواهد بود. ويژگي فوق در موارديکه قصد جداسازي شبکه ها از يکديگر مد نظر باشد ، بسيار ايده آل خواهد بود. ولي زمانيکه هدف مبادله اطلاعاتي بين بخش هاي متفاوت يک شبکه باشد ، مطلوب بنظر نمي آيد. سوئيچ ها با هدف برخورد با مشکل فوق عرضه شده اند. سوئيچ هاي LAN بر اساس تکنولوژي packet-switching فعاليت مي نمايند. سوئيچ يک ارتباط بين دو سگمنت ايجاد مي نمايد. بسته هاي اطلاعاتي اوليه در يک محل موقت ( بافر) ذخيره مي گردند ، آدرس فيزيکي (MAC) موجود در هدر خوانده شده و در ادامه با ليستي از آدرس هاي موجود در جدول Lookup ( جستجو) مقايسه مي گردد. در شبکه هاي LAN مبتني بر اترنت ، هر فريم اترنت شامل يک بسته اطلاعاتي خاص است . بسته اطلاعاتي فوق شامل يک عنوان (هدر) خاص و شامل اطلاعات مربوط به آدرس فرستنده و گيرنده بسته اطلاعاتي است . سوئيچ هاي مبتني بر بسته هاي اطلاعاتي بمنظور مسيريابي ترافيک موجود در شبکه از سه روش زير استفاده مي نمايند. Cut-Through Store-and-forward Fragment-free سوئيچ هاي Cut-through ، بلافاصله پس از تشخيص بسته اطلاعاتي توسط سوئيچ ، آدرس MAC خوانده مي شود. پس از ذخيره سازي شش بايت اطلاعات که شامل آدرس مي باشند ، بلافاصله عمليات ارسال بسته هاي اطلاعاتي به گره مقصد آغاز مي گردد. ( همزمان با دريافت ساير بسته هاي اطلاعاتي توسط سوئيچ ) . با توجه به عدم وجود کنترل هاي لازم در صورت بروز خطاء در روش فوق ، سوئيچ هاي زيادي از روش فوق استفاده نمي نمايند. سوئيچ هاي store-and-forward ، تمام بسته اطلاعاتي را در بافر مربوطه ذخيره و عمليات مربوط به بررسي خطاء ( CRC) و ساير مسائل مربوطه را قبل از ارسال اطلاعات انجام خواهند داد. در صورتيکه بسته اطلاعاتي داراي خطاء باشد ، بسته اطلاعاتي دور انداخته خواهد شد. .در غيراينصورت ، سوئيچ با استفاده از آدرس MAC ، بسته اطلاعاتي را براي گره مقصد ارسال مي نمايد. اغلب سوئيچ ها از ترکيب دو روش گفته شده استفاده مي نمايند. در اين نوع سوئيچ ها از روش cut-through استفاده شده و بمحض بروز خطاء از روش store-and-forward استفاده مي نمايند. يکي ديگر از روش هاي مسيريابي ترافيک در سوئيچ ها که کمتر استفاده مي گردد ، fragment-free است . روش فوق مشابه cut-through بوده با اين تفاوت که قبل از ارسال بسته اطلاعاتي 64 بايت آن ذخيره مي گردد. سوئيچ هاي LAN داراي مدل هاي متفاوت از نقطه نظر طراحي فيزيکي مي باشند. سه مدل رايج در حال حاضر بشرح زير مي باشند: - Shared memory . اين نوع از سوئيچ ها تمام بسته هاي اطلاعاتي اوليه در بافر مربوط به خود را ذخيره مي نمايند. بافر فوق بصورت مشترک توسط تمام پورت هاي سوئيچ ( اتصالات ورودي و خروجي ) استفاده مي گردد. در ادامه اطلاعات مورد نظر بکمک پورت مربوطه براي گره مقصد ارسال خواهند شد. -Matrix . اين نوع از سوئيچ ها داراي يک شبکه( تور) داخلي ماتريس مانند بوده که پورت هاي ورودي و خروجي همديگر را قطع مي نمايند. زمانيکه يک بسته اطلاعاتي بر روي پورت ورودي تشخيص داده شد ، آدرس MAC آن با جدول lookup مقايسه تا پورت مورد نظر خروجي آن مشخص گردد. در ادامه سوئيچ يک ارتباط را از طريق شبکه و در محلي که پورت ها همديگر را قطع مي کنند ، برقرار مي گردد. - Bus Architecture . در اين نوع از سوئيچ ها بجاي استفاده از يک شبکه ( تور) ، از يک مسير انتقال داخلي ( Bus) استفاده و مسير فوق با استفاده از TDMA توسط تمام پورت ها به اشتراک گذاشته مي شود. سوئيچ هاي فوق براي هر يک از پورت ها داراي يک حافظه اختصاصي مي باشند. Transparent Bridging اکثر سوئيچ هاي LAN مبتني بر اترنت از سيستم ي با نام transparent bridging براي ايجاد جداول آدرس lookup استفاده مي نمايند. تکنولوژي فوق امکان يادگيري هر چيزي در رابطه با محل گره هاي موجود در شبکه ، بدون حمايت مديريت شبکه را فراهم مي نمايد. تکنولوژي فوق داري پنج بخش متفاوت است : Learning Flooding Filtering Forwarding Aging نحوه عملکرد تکنولوژي فوق بشرح زير است : - سوئيچ به شبکه اضافه شده و تمام سگمنت ها به پورت هاي سوئيچ متصل خواهند شد. - گره A بر روي اولين سگمنت ( سگمنت A) ، اطلاعاتي را براي کامپيوتر ديگر ( گره B) در سگمنت ديگر ( سگمنت C) ارسال مي دارد. - سوئيچ اولين بسته اطلاعاتي را از گره A دريافت مي نمايد. آدرس MAC آن خوانده شده و آن را در جدول Lookup سگمنت A ذخيره مي نمايد. بدين ترتيب سوئيچ از نحوه يافتن گره A آگاهي پيدا کرده و اگر در آينده گره اي قصد ارسال اطلاعات براي گره A را داشته باشد ، سوئيچ در رابطه با آدرس آن مشکلي نخواهد داشت . فرآيند فوق را Learning مي گويند. - با توجه به اينکه سوئيچ دانشي نسبت به محل گره B ندارد ، يک بسته اطلاعاتي را براي تمام سگمنت هاي موجود در شبکه ( بجز سگمنت A که اخيرا'' يکي از گره هاي موجود در آن اقدام به ارسال اطلاعات نموده است . ) فرآيند ارسال يک بسته اطلاعاتي توسط سوئيچ ، بمنظور يافتن يک گره خاص براي تمام سگمنت ها ، Flooding ناميده مي شود. - گره B بسته اطلاعاتي را دريافت و يک بسته اطلاعاتي را بعنوان Acknowledgement براي گره A ارسال خواهد کرد. - بسته اطلاعاتي ارسالي توسط گره B به سوئيچ مي رسد. در اين زمان ، سوئيچ قادر به ذخيره کردن آدرس MAC گره B در جدول Lookup سگمنت C مي باشد. با توجه به اينکه سوئيچ از آدرس گره A آگاهي دارد ، بسته اطلاعاتي را مستقيما'' براي آن ارسال خواهد کرد. گره A در سگمنتي متفاوت نسبت به گره B قرار دارد ، بنابراين سوئيج مي بايست بمنظور ارسال بسته اطلاعاتي دو سگمنت را به يکديگر متصل نمائيد. فرآيند فوق Forwarding ناميده مي شود. - در ادامه بسته اطلاعاتي بعدي از گره A بمنظور ارسال براي گره B به سوئيچ مي رسد ، با توجه به اينکه سوئيج از آدرس گره B آگاهي دارد ، بسته اطلاعاتي فوق مستقيما'' براي گره B ارسال خواهد شد. - گره C اطلاعاتي را از طريق سوئيچ براي گره A ارسال مي دارد. سوئيچ آدرس MAC گره C را در جدول Lookup سگمنت A ذخيره مي نمايد ، سوئيچ آدرس گره A را دانسته و مشخص مي گردد که دو گره A و C در يک سگمنت قرار دارند. بنابراين نيازي به ارتباط سگمنت A با سگمنت ديگر بمنظور ارسال اطلاعات گره C نخواهد بود. بدين ترتيب سوئيچ از حرکت بسته هاي اطلاعاتي بين گره هاي موجود در يک سگمنت ممانعت مي نمايد. فرآيند فوق را Filtering مي گويند. - Learning و Flooding ادامه يافته و بموازات آن سوئيچ ، آدرس هاي MAC مربوط به گره ها را در جداول Lookup ذخيره مي نمايد. اکثر سوئيچ ها داراي حافظه کافي بمنظور ذخيره سازي جداول Lookup مي باشند. بمنظور بهينه سازي حافظه فوق ، اطلاعات قديمي تر از جداول فوق حذف تا فرآيند جستجو و يافتن آدرس ها در يک زمان معقول و سريعتر انجام پذيرد. بذين منظور سوئيج ها از روشي با نام aging استفاده مي نمايند. زمانيکه يک Entry براي يک گره در جدول Lookup اضافه مي گردد ، به آن يک زمان خاص نسبت داده مي شود. هر زمان که بسته اي اطلاعاتي از طريق يک گره دريافت مي گردد ، زمان مورد نظر بهنگام مي گردد. سوئيچ داراي يک يک تايمر قابل پيکربندي بوده که با عث مي شود، Entry هاي موجود در جدول Lookup که مدت زمان خاصي از آنها استفاده نشده و يا به آنها مراجعه اي نشده است ، حذف گردند . با حذف Entry هاي غيرضروري ، حافظه قابل استفاده براي ساير Entry ها بيشتر مي گردد. در مثال فوق ، دو گره سگمنت A را به اشتراک گذاشته و سگمنت هاي A و D بصورت مستقل مي باشند. در شبکه هاي ايده آل مبتني بر سوئيچ ، هر گره داراي سگمنت اختصاصي مربوط بخود است . بدين ترتيب امکان تصادم حذف و نيازي به عمليات Filtering نخواهد بود. فراواني و آشفتگي انتشار در شبکه هاي با توپولوژي ستاره (Star) و يا ترکيب Bus و وStar يکي از عناصر اصلي شبکه که مي تواند باعث از کار افتادن شبکه گردد ، هاب و يا سوئيچ است . Spanning tress بمنظوري پيشگيري از مسئله '' آشفتگي انتشار'' و ساير اثرات جانبي در رابطه با Looping شرکت DEC پروتکلي با نام STP)Spanning-tree Protocol) را ايجاد نموده است . پروتکل فوق با مشخصه 802.1d توسط موسسه IEEE استاندارد شده است . Spanning tree از الگوريتم STA(Spanning-tree algoritm) استفاده مي نمايد. الگوريتم فوق بررسي خواهد کرد آيا يک سوئيچ داراي بيش از يک مسير براي دستيابي به يک گره خاص است . در صورت وجود مسيرهاي متعدد ، بهترين مسير نسبت به ساير مسيرها کدام است ؟ نحوه عمليات STP بشرح زير است : - به هر سوئيج ، مجموعه اي از مشخصه ها (ID) نسبت داده مي شود. يکي از مشخصه ها براي سوئيچ و ساير مشخصه ها براي هر يک از پورت ها استفاده مي گردد. مشخصه سوئيچ ، BID)Bridge ID) ناميده شده و داراي هشت بايت است . دو بايت بمنظور مشخص نمودن اولويت و شش بايت براي مشخص کردن آدرس MAC استفاده مي گردد. مشخصه پورت ها ، شانزده بيتي است . شش بيت بمنظور تنظيمات مربوط به اولويت و ده بيت ديگر براي اختصاص يک شماره برا ي پورت مورد نظر است . - براي هر مسير يک Path Cost محاسبه مي گردد. نحوه محاسبه پارامتر فوق بر اساس استانداردهاي ارائه شده توسط موسسه IEEE است . بمنظور محاسبه مقادر فوق ، 1.000 مگابيت در ثانيه ( يک گيگابيت در ثانيه ) را بر پهناي باند سگمنت متصل شده به پورت ، تقسيم مي نمايند. بنابراين يک اتصال 10 مگابيت در ثانيه ، داراي Cost به ميزان 100 است (1.000 تفسيم بر 10 ) . بمنظور هماهنگ شدن با افزايش سرعت شبکه هاي کامپيوتري استاندارد Cost نيز اصلاح مي گردد. جدول زير مقادير جديد STP Cost را نشان مي دهد. ( مقدار Path cost مي تواند يک مقدار دلخواه بوده که توسط مديريت شبکه تعريف و مشخص مي گردد ) - هر سوئيچ فرآيندي را بمنظور انتخاب مسيرهاي شبکه که مي بايست توسط هر يک از سگمنت ها استفاده گردد ، آغاز مي نمايند. اطلاعات فوق توسط ساير سوئيچ ها و با استفاده از يک پروتکل خاص با نام BPUD)Bridge protocol data units) به اشتراک گذاشته مي شود. ساختار يک BPUDبشرح زير است : ? Root BID . پارامتر فوق BID مربوط به Root Bridge جاري را مشخص مي کند. ? Path Cost to Bridge . مسافت root bridge را مشخص مي نمايد. مثلا'' در صورتيکه داده از طريق طي نمودن سه سگمنت با سرعتي معادل 100 مگابيت در ثانيه براي رسيدن به Root bridge باشد ، مقدار cost بصورت (19+19+0=38) بدست مي آيد. سگمنتي که به Root Bridge متصل است داراي Cost معادل صفر است . ?Sender BID . مشخصه BID سوئيچ ارسال کننده BPDU را مشخص مي کند. ?Port ID . پورت ارسال کننده BPDU مربوط به سوئيچ را مشخص مي نمايد. تمام سوئيج ها بمنظور مشخص نمودن بهترين مسير بين سگمنت هاي متفاوت ، بصورت پيوسته براي يکديگر BPDUارسال مي نمايند. زمانيکه سوئيچي يک BPDU را (از سوئيچ ديگر) دريافت مي دارد که مناسبتر از آن چيزي است که خود براي ارسال اطلاعات در همان سگمنت استفاده کرده است ، BPDU خود را متوقف ( به ساير سگمنت ها اراسال نمي نمايد ) و از BPDU ساير سوئيچ ها بمنظور دستيابي به سگمنت ها استفاده خواهد کرد. - يک Root bridge بر اساس فرآيندهاي BPDU بين سوئيج ها ، انتخاب مي گردد. در ابتدا هر سوئيج خود را بعنوان Root در نظر مي گيرد. زمانيکه يک سوئيچ براي اولين بار به شبکه متصل مي گردد ، يک BPDU را بهمراه BID خود که بعنوان Root BID است ، ارسال مي نمايد. زمانيکه ساير سوئيچ ها BPDU را دريافت مي دارند ، آن را با BID مربوطه اي که بعنوان Root BID ذخيره نموده اند، مقايسه مي نمايند. در صورتيکه Root BID جديد داراي يک مقدار کمتر باشد ، تمام سوئيچ ها آن را با آنچيزي که قبلا'' ذخيره کرده اند، جايگزين مي نمايند. در صورتيکه Root BID ذخيره شده داراي مقدار کمتري باشد ، يک BPDU براي سوئيچ جديد بهمراه BID مربوط به Root BID ارسال مي گردد. زمانيکه سوئيچ جديد BPDU را دريافت مي دارد ، از Root بودن خود صرفنظر و مقدار ارسالي را بعنوان Root BID در جدول مربوط به خود ذخيره خواهد کرد. - با توجه به محل Root Bridge ، ساير سوئيچ ها مشخص خواهند کرد که کداميک از پورت هاي آنها داراي کوتاهترين مسير به Root Bridge است . پورت هاي فوق، Root Ports ناميده شده و هر سوئيج مي بايست داراي يک نمونه باشد. - سوئيچ ها مشخص خواهند کرد که چه کسي داراي پورت هاي designated است . پورت فوق ، اتصالي است که توسط آن بسته هاي اطلاعاتي براي يک سگمنت خاص ارسال و يا از آن دريافت خواهند شد. با داشتن صرفا'' يک نمونه از پورت هاي فوق ، تمام مشکلات مربوط به Looping برطرف خواهد شد. - پورت هاي designated بر اساس کوتاهترتن مسير بين يک سگمنت تا root bridge انتخاب مي گردند. با توجه به اينکه Root bridge داراي مقدار صفر براي path cost است ، هر پورت آن بمنزله يک پورت designated است . ( مشروط به اتصال پورت مورد نظر به سسگمنت ) براي ساير سوئيچ ها، Path Cost براي يک سگمنت بررسي مي گردد. در صورتيکه پورتي داراي پايين ترين path cost باشد ، پورت فوق بمنزله پورت designated سگمنت مورد نظر خواهد بود. در صورتيکه دو و يا بيش از دو پورت داراي مقادير يکسان path cost باشند ، سوئيچ با مقادر کمتر BID اتخاب مي گردد. - پس از انتخاب پورت designatedبراي سگمنت شبکه ، ساير پورت هاي متصل شده به سگمنت مورد نظر بعنوان non -designated port در نظر گرفته خواهند شد. بنابراين با استفاده از پورت هاي designated مي توان به يک سگمنت متصل گرديد. هر سوئيچ داراي جدول BPDU مربوط به خود بوده که بصورت خودکار بهنگام خواهد شد. بدين ترتيب شبکه بصورت يک spanning tree بوده که roor bridge که بمنزله ريشه و ساير سوئيچ ها بمنزله برگ خواهند بود. هر سوئيچ با استفاده از Root Ports قادر به ارتباط با root bridge بوده و با استفاده از پورت هاي designated قادر به ارتباط با هر سگمنت خواهد بود. روترها و سوئيچينگ لايه سوم همانگونه که قبلا'' اشاره گرديد ، اکثر سوئيچ ها در لايه دوم مدل OSI فعاليت مي نمايند (Data Layer) . اخيرا'' برخي از توليدکنندگان سوييچ، مدلي را عرضه نموده اند که قادر به فعاليت در لايه سوم مدل OSI است . (Network Layer) . اين نوع سوئيچ ها داراي شباهت زيادي با روتر مي باشند. زمانيکه روتر يک بسته اطلاعاتي را دريافت مي نمايد ، در لايه سوم بدنبال آدرس هاي مبداء و مقصد گشته تا مسير مربوط به بسته اطلاعاتي را مشخص نمايد. سوئيچ هاي استاندارد از آدرس هاي MAC بمنظور مشخص کردن آدرس مبداء و مقصد استفاده مي نمايند.( از طريق لايه دوم) مهمترين تفاوت بين يک روتر و يک سوئيچ لايه سوم ، استفاده سوئيچ هاي لايه سوم از سخت افزارهاي بهينه بمنظور ارسال داده با سرعت مطلوب نظير سوئيچ هاي لايه دوم است. نحوه تصميم گيري آنها در رابطه با مسيريابي بسته هاي اطلاعاتي مشابه روتر است . در يک محيط شبکه اي LAN ، سوئيچ هاي لايه سوم معمولا'' داراي سرعتي بيشتر از روتر مي باشند. علت اين امر استفاده از سخت افزارهاي سوئيچينگ در اين نوع سوئيچ ها است . اغلب سوئيچ هاي لايه سوم شرکت سيسکو، بمنزله روترهائي مي باشند که بمراتب از روتر ها سريعتر بوده ( با توجه به استفاده از سخت افزارهاي اختصاصي سوئيچينگ ) و داراي قيمت ارزانتري نسبت به روتر مي باشند. نحوه Pattern matching و caching در سوئيچ هاي لايه سوم مشابه يک روتر است . در هر دو دستگاه از يک پروتکل روتينگ و جدول روتينگ، بمنظور مشخص نمودن بهترين مسير استفاده مي گردد. سوئيچ هاي لايه سوم قادر به برنامه ريزي مجدد سخت افزار بصورت پويا و با استفاده از اطلاعات روتينگ لايه سوم مي باشند و همين امر باعث سرعت بالاي پردازش بسته هاي اطلاعاتي مي گردد. سوئيچ هاي لايه سوم ، از اطلاعات دريافت شده توسط پروتکل روتينگ بمنظور بهنگام سازي جداول مربوط به Caching استفاده مي نمايند. همانگونه که ملاحظه گرديد ، در طراحي سوئيچ هاي LAN از تکنولوژي هاي متفاوتي استفاده مي گردد. نوع سوئيچ استفاده شده ، تاثير مستقيم بر سرعت و کيفيت يک شبکه را بدنبال خواهد داشت .

مطلب بعدی :: مطلب قبلی