سویچینگ در شبکه های محلی

[arenanoc]

در فصل اول کتاب سوئیچینگ در شبکه های محلی به بررسی مفاهیم اولیه سوئیچینگ در شبکه پرداخته شده است. مفاهیمی همچون Collision Domain , Broad Cast و چگونگی عملکرد سوئیچ , روتر و هاب را خواهیم آموخت. 

با دانلود کتاب سوئیچینگ در شبکه های محلی با انواع روش های سوئیچینگ از جمله Store & Forward , Cat-through , Fragment-Free آشنا می شوید. عملکردهای سوئیچ از جمله Learn , Forward Remove loop از جمله مواردی است

 که در کتاب سوئیچینگ در شبکه های محلی مطرح شده است. در انتها با ساختار سه لایه سوئیچ در سیسکو آشنا می شوید و لایه های Core , Distribute و Access مورد بررسی قرار گرفته می شود.

سرفصل ها برای دانلود جزوه سوئیچینگ

Collision Domain

به محدوده‌ای از کامپیوترها که اگر در آن محدوده دو کامپیوتر همزمان اقدام به ارسال کنند تصادم رخ دهد، Collision Domain می‌گویند. شما با دانلود کتاب سوئیچینگ در شبکه های محلی این مفهوم را کاملا درک میکنید.

Broadcast Domain

به محدوده‌ای گفته می‌شود که اگر در آن یک کامپیوتر اقدام به ارسال بسته Broadcast کند بسته او به تمام کامپیوترهای درون آن محدوده می‌رسد.

تقسیم Broadcast Domain

Domain در شبکه نباید خیلی بزرگ باشد چراکه باعث افزایش بسته‌های Broadcast و بروز ازدحام در شبکه می‌شود. فرض کنید شبکه دارای Broadcast Domain با تعداد ۴۰۰ کامپیوتر و دستگاه باشد، برای اینکه ازدحام بسته‌های Broadcast را درک کنید

 کافی است که بسته‌های DHCP Discover که کامپیوتر‌ها برای دریافت آدرس IP ارسال می‌کنند را در‌نظر بگیرید که فوق العاده بار زیادی را برروی شبکه تحمیل می‌کند و باعث کندی سرعت کلاینت‌ها در شبکه می‌شود. 

این سرفصل ها فقط یک فصل از جزوه درس سوئیچینگ و مسیریابی در شبکه های محلی می باشد.

روش‌های سوئیچینگ

درواقع به شیوه پردازش و هدایت فریم ورودی سوئیچینگ گفته می‌شود. یکی از تفاوت‌های اصلی بین سوئیچ و پل چگونگی سوئیچ کردن، پردازش و هدایت فریم‌های ورودی است.

Cut-Through

در این روش دستگاه در حین دریافت فریم، فیلدهای Preamble و Dest MAC را می‌خواند و عملیات هدایت فریم را انجام می­دهد (درحالی‌که فریم از یک پورت وارد می‌شود، در همان لحظه فریم را از پورت خروجی موردنظر خارج می‌کند).

روش Dynamic Switching

دراین روش ابتدا سوئیچ به‌صورت Cut-through عمل می‌کند، اما در لحظه‌ای که فریم‌ها در حال ارسال می‌باشند CRC چک می‌شود.
توضیح عملکرد سوئیچ در جزوه درس سوئیچینگ و مسیریابی در شبکه های محلی سه عمل اصلی که سوئیچ هاانجام می‌دهند شامل:

• آموزش یا Learn
  
• هدایت یا Forward
  
• حذف حلقه یا Remove Loop
  
• آموزش یا Learn
  

درواقع در این مرحله سوئیچ متوجه می‌شود که چه دستگاهی و با چه آدرسی (یا همان MAC) به کدام پورت متصل است. برای این کار نیاز است تا سوئیچ از اطلاعاتی که به آن وارد می‌شود استفاده کرده و آموزش ببیند. برای دانلود جزوه سوئیچینگ به لینک زیر مراجعه کنید یا کتاب را کامل دریافت کنید.

عملیات Learn

زمانی که فریم به سوئیچ می‌رسد سوئیچ آدرس MAC مبدأ را برداشته و ممکن است که یکی از حالت‌های زیر پیش آید:

اگر در جدول CAM چنین فیلدی در جدول وجود نداشت، آدرس MAC و پورتی که فریم از آن واردشده است به جدول اضافه می‌شود.

اگر چنین فیلدی وجود داشت اما قبلاً از پورت دیگری آمده بود مقدار آن را به‌روز می‌کند.

اگر دقیقاً چنین فیلدی با همین آدرس MAC و همین پورت در جدول وجود داشت تایمر مربوط به آن را Reset می‌کند (نشان­دهنده این است که کامپیوتر هنوز به پورت متصل است و در شبکه کار می‌کند).

هدایت (Forwarding)

زمانی که فریم به سوئیچ یا پل می‌رسد ابتدا آدرس MAC مبدأ را برداشته و عملیات Learn انجام می‌شود. در مرحله بعد آدرس MAC مقصد را برداشته و با توجه به جدول CAM سوئیچ یا پل متوجه می‌شود 

برای اینکه بسته به مقصد برسد باید از کدام پورت خارج شود. به این عملیات هدایت یا Forwarding گفته می‌شود.

یکی از قسمت های مهم کتاب سویچینگ در شبکه های محلی پیکربندی VLAN می باشد که در این قسمت به بررسی آن پرداخته شده است . در ابتدای کاربا چگونگی تقسیم broad cast domath بوسیله سوییچ پرداخته شده است . 

همچنین مفهوم مسیریابی بین VLAN ها یا inter Vlan Routing از مباحث این فصل می باشد.  برای دیدن مطالب دیگر در مورد جزوه سویچینگ در شبکه های محلی کلیک کنید.

روش های ایجاد VLAN به صورت ایستا یا پویا را بررسی کرده ایم . اتصال های trank ، access و چگونگی پیکربندی آشنا و همچنین چگونگی tag گذاری بسته ها در VLAN و Native VALN مباحث مهم کتاب سویچینگ در شبکه محلی می باشد .

استفاده از سوئیچ برای تقسیم Broadcast Domain

راه‌حل دیگر برای اینکه بتوان Broadcast Domain را به قسمت­های کوچک­تری شکست، استفاده از VLAN است. با استفاده از VLAN می‌توان برروی سوئیچ یا سوئیچ‌های خود تعدادی VLAN را تعریف کرد

 و Broadcast Domainهای مختلفی را ایجاد کرد؛ درواقع هر VLAN یک Broadcast Domain است .

مسیریابی بین VLANها

برای اینکه دو VLAN بتوانند با یک­دیگر ارتباط داشته باشند باید از روتر استفاده کرده و بین آن‌ها عملیات مسیریابی را انجام داد. توجه داشته باشید که ارتباط بین روتر و سوئیچ باید از نوع Trunk باشد .

روش‌های ایجاد VLAN

برای ایجاد VLAN ابتدا باید VLANها را برروی سوئیچ ایجاد کرد و سپس پورت‌های سوئیچ را در عضویت VLANها قرار داد.

هریک از پورت‌های مربوط به سوئیچ را می‌توان در VLANهای متفاوتی قرار داد که برای انجام این کار دو روش وجود دارد:

• ایستا (Static)
  
• پویا (Dynamic)
  

حالت‌های پورت در VLAN

همانطور که قبلا نیز اشاره کردیم، پورت‌های سوئیچ هنگامی‌که در VLAN شرکت می‌کنند دو نوع اتصال را می‌توانند ایجاد کنند .

پروتکل‌های VLAN

استفاده از پورت Trunk برای تبادل داده‌های مربوط به VLANها استفاده می‌شود که عملیات Tagging را با استفاده از پروتکل‌های خاصی می‌توان پیاده کرد. این پروتکل ها به صورت کامل در جزوه سویچینگ در شبکه های محلی توضیح داده شده است.

انواع پروتکل‌هایی که برای انجام عملیات Tagging استفاده می‌شود شامل:

ISL (InterSwitch Link): پروتکلی اختصاصی مربوط به سیسکو بوده که تنها می‌توان از آن برای ایجاد Trunk مابین دستگاه‌های سیسکو در اترنت و توکن رینگ استفاده کرد.

IEEE 802.I Q (Dot1 Q): پروتکلی است که استاندارد آن مربوط به IEEE بوده و نسبت به سایر پروتکل‌ها در اترنت استفاده می‌شود.

LANE: پروتکلی است که برای شبکه‌های ATM مورداستفاده قرار می‌گیرد.

۱۰: پروتکل اختصاصی برای دستگاه‌های سیسکو بوده و برای FDDI استفاده می‌شود.

 ISL :ISL توسط سیسکو ارائه‌شده است و در شبکه‌های اترنت و Token Ring و تنها برروی سوئیچ‌های سیسکو قابل استفاده می­باشد.

۸۰۲.۱Q یا Dot1Q

یکی دیگر از پروتکل‌هایی که در VLAN وجود دارد ۸۰۲.۱Q  است که به آن Dot1Q نیز گفته می‌شود. تفاوت این پروتکل با ISL در این است که فریم به­صورت کپسوله شده در قالب جدیدی قرار نمی­گیرد.

 انواع فریم‌ها در Dot1Q:

بدون برچسب یا Untagged: فریمی است که شماره VLAN به آن اضافه نشده اس. به این معنی که در فریم اترنت هیچ­گونه فیلدی به­منظور تشخیص شماره VLAN اضاف نمی­شود (درواقع یک فریم اترنت ساده است).

با برچسب Tagged: فریمی است که یک شماره VLAN به آن اضافه می‌شود (یعنی فریم مربوط به VLAN خاصی است).

VLAN بومی یا Native VLAN

زمانی از Dot1Q استفاده می‌کنید با مفهومی به نام Native VLAN مواجه خواهید شد. در زمان تعریف VLANها برروی سوئیچ باید یک VLAN را به عنوان VLAN بومی (یا Native VLAN) تعریف کنید