تحقیق بررسی کاربرد سوئیچ در شبکه و اینترنت

تحقیق بررسی کاربرد سوئیچ در شبکه و اینترنت در 21 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	کامپیوتر و IT
فرمت فایل	doc
حجم فایل	21 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	21

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 6017

تمام فایل ها

تحقیق بررسی کاربرد سوئیچ در شبکه و اینترنت در 21 صفحه ورد قابل ویرایش

سوئیچ های LAN چطور کار می کنند؟

اگر مقالاتی راجع به شبکه یا اینترنت خواند ه باشید، می دانید که یک شبکه شامل گرها ( کامپیوترها ) یک رسانه اتصال ( باسیم یا بی سیم) و تجهیزات اختصاصی شبکه نظیر مسیر یاب ها (Routers ) و هاب ها می گردد.

در مورد اینترنت تمام این بخش ها با هم کار می کنند تا به کامپیوترتان اجازه دهند که اطلاعات را به کامپیوتر دیگری که می تواند در طرف دیگر دنیا باشد بفرستد.

سوئیچ ها بخش بنیادی اغلب شبکه های می باشند. آنها ارسال اطلاعات روی یک شبکه برای چندین کاربر در آن واحد بدون پایین آوردن سرعت همدیگر را ممکن می سازند.درست شبیه روترها که اجازه می دهند شبکه های مختلف با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، سوئیچ ها اجازه می دهند گره های مختلف ( یک نقطه اتصال شبکه، نوعاً یک کامپیوتر ) از یک شبیکه مستقیماً با دیگری به طریقی مؤثر و خالی از اشکال ارتباط برقرار کنند.

انواع بسیار متفاوتی از سوئیچ ها وشبکه وجود دارد. سوئیچ هایی که یک اتصال مجزا برای هرگروه در شبکه داخلی یک شرکت فراهم می کنند، سوئیچ های LAN نامیده می شوند.

اساساً یک سوئیچ یکسری از شبکه های لحظه ای ایجاد می کند که شامل فقط دو وسیله در ارتباط با یکدیگر در آن لحظه خاص می باشند. د راین مقاله ما روی شبکه های اترنت( Ethernet ) که از سوئیچ های LAN استفاده می کنند متمرکز خواهیم شد.

شما خواهید آموخت که یک سوئیچ LAN چیست وچطور transparent bridging کار می کند، علاوه بر این در مورد VLAN ها، trunking و spanning خواهید آموخت.

مبانی شبکه

دراینجا بعضی از بخش های بنیادی شبکه را ملاحظه می نمائید:

شبکه( Netawork ): یک شبکه، گروهی از کامپیوترهای متصل بهم می باشد به طوری که اجازه تبادل اطلاعات مابین کامپیوترها را می دهد

گره( Node): هر چیزی که به شبکه متصل می گردد، یک گره می باشد در حالیکه گره نوعاً یک کامپیوتر است، می تواند چیزهایی شبیه یک چاپگر یا CD-ROM tower هم باشد.

قطعه ( segment ) هر بخش از شبکه که بوسیله سوئیچ، bridge یا router از بخش های دیگر شبکه مجزا گردد، یک قطعه می باشد.

ستون فقرات ( Backbone ): کابل کشی اصلی یک شبکه که تمام قطعات به آن متصل می گردد، ستون فقرات شبکه می باشد. نوعاً ستون فقرات قابلیت حمل اطلاعات بیشتری را از قطعات مجزا دارد. به عنوان مثال هر قطعه ممکن است نرخ انتقال (transfer rate )Mbps 10 داشته باشد، در حالیکه ستون فقرات ممکن است در Mbps 100 عمل کند.

توپولوژی: توپولوژی روشی است که هر گره بطور فیزیکی به شبکه متصل می گردد. توپولوژی های متداول عبارتند از:

BUS : هر گره به صورت زنجیروار( daisy - chained ) و متصل شده درست یکی بعد از دیگری در امتداد ستون فقرات شبیه به چراغ های کریسمس می باشد. اطلاعات فرستاده شده از یک گره در طول ستون فقرات حرکت می کند تا به گره مقصد برسد. هر انتهای شبکه bus باید جهت جلوگیری از پس جهیدن سیگنال فرستاده شده و به وسیله یک گره در شبکه هنگامیکه به انتهای کابل می رسد، با یک مقاومت ختم شود.

حلقوی( ring ) : مشابه با شبکه bus، شبکه های ring هم دارای گره های زنجیروار هستند. با این تفاوت که انتهای شبکه به سمت اولین گره بر میگردد و یک مدار کامل را تشکیل می دهد. دریک شبکه حلقوی هر گره ارسال و دریافت اطلاعات را بوسیله یک علامت ( token ) انجام می دهد. token همراه با هر گونه اطلاعات از اولین گره به دومین گره فرستاده می شود که اطلاعات آدرس شده به آن گره استخراج و هر اطلاعاتی را که می خواهد بفرستد به آن اضافه می کند.سپس دومین گره token و اطلاعات را به سومین گره پاس می دهد و همین طور تا دوباره به اولین گره برگردد. فقط گره با token مجاز به ارسال اطلاعات می باشد. تمام گره های دریگر باید صبر کنند تا token به آنها برسد.

ستاره ای (Star ): در یک شبکه ستاره ای هر گره به یک دستگاه مرگزی به نام Hub متصل می شود. هاب سیگنالی را که از هر گره می آید می گیرد و آن را به تمام گره های دیگر شبکه می فرستد. یک هاب هیچ نوع فیلترینگ و مسیر یابی( routing ) اطلاعات را انجام نمی دهد. هاب فقط یک نقطه اتصال است که تمام گره های مختلف را به هم وصل می کند.

توپولوژی شبکه Star

Star bus : متداول ترین توپولوژی شبکه مورد استفاده امروزی یعنی star bus اصول توپولوژی های star و bus را برای ایجاد یک محیط شبکه همه منظوره ترکیب می کند. گره ها در نواخی خاص به هاب ها ( برای ایجاد star ) متصل می شوند و هاب ها در امتداد ستون فقرات شبکه ( شبیه به یک شبکه bus ) بهم متصل می گردند. اغلب اوقات همچنانکه در مثال زیر دیده می شود ستاره ها در ستاره ها به شکل تودرتو هستند:

شبکه محلی ( Local Area Network-LAN ): یک LAN شبکه ای از کامپیوترهایی است که در مکان فیزیکی عمومی یکسان، معمولاً در یک ساختمان یا یک فضای باز واقع شده اند. اگر کامپیوترها بسیار پراکنده و دور از هم ( در میان شهر یا در شهرهای مختلف ) باشند، در آن صورت نوعاً یک شبکه گسترده ( Wide Area Network-WAN ) مورد استفاده قرار می گیرد.

( NIC ) Network Interface Card : هر کامپیوتر ( اغلب دستگاه های دیگر)از طریق یک NIC به شبکه متصل می گردد. در اغلب کامپیوترهای رومیزی NIC یک کارت اترنت ( 10یا 100 Mbps ) است که داخل یکی از شکاف های مادر برد کامپیوتر قرار می گیرد.

Media Access Control (MAC) address : آدرس فیزیکی هر دستگاه در شبکه می باشد ( مثل آدرس NIC در یک کامپیوتر). آدرس MAC دو قسمت دارد که طول هر کدام 3 بایت است. اولین 3 بایت معرف شرکت سازنده NIC می باشد دومین 3 بایت شماره سریال NIC است.

Unicast : انتقال از یک گره یک بسته ( packet ) را به آدرس یک گروه خاص می فرستد. دستگاه های ذی نفع در این گروه بسته های آدرس شده به گروه را دریافت می کنند. مثالی از این مورد می تواند یک روتر Cisco باشد که یک update را به تمام روترهای دیگر Cisco می فرستد.

Broadcast: در یک broadcast، یک گره بسته را به قصد ارسال به تمام گره های دیگر شبکه می فرستد

برخورد و همچنین نیاز به فیلترینگ را برطرف خواهد کرد.

افزونگی و طوفان داده پراکنی Redundancy and Broadcast Stroms))

وقتی پیشتر راجع به شبکه های باس و رینگ صحبت کردیم، یک نتیجه بحث، احتمال وجود یک نقطه خراب بود. در شبکه star یا star-bus بیشترین پتانسیل برای از کار انداختن بخشی یا تمام شبکه، سوئیچ یا هاب است. به مثال زیرنگاهی بیاندازید:

در این مثال اگر سوئیچ A یاC خراب شود، گره های متصل به آن سوئیچ خاص تحت تأثیر قرار خواهند گرفت، اما گره ها در دو سوئیچ دیگر هنوز می توانند تبادل اطلاعات نمایند. با این حال اگر سوئیچ B خراب شو کل شبکه از کار خواهد افتاد. چه اتفاقی خواهد افتاد اگر قطعه دیگری را به شبکه مان جهت اتصال سوئیچ های A وC اضافه کنیم؟

در این مورد حتی اگر یکی از سوئیچ ها خراب شود، شبکه بکار خود ادامه خواهد داد. این کار افزونگی ( redundancy ) را فراهم می آورد که بطور مؤثری نقطه واحد خرابی را برطرف می کند. اما حالاا ما یک مشکل جدید داریم. در آخرین بخش شما پی بردید که چگونه سوئیچ هایی که حالا دریک حلقه متصل شده اند، کاملاً امکان پذیر است که یک بسته از یکگره به سوئیچ از دو قطعه مختلف وارد شود به عنوان مثال فرض کنید که گره B به سوئیچ A متصل باشد و احتیاج به تبادل اطلاعات با گره A در قطعه B داشته باشد. سوئیچ A نمی داند چه کسی گره A می باشد بنابراین بسته را پخش سیل آسا می کند.

بسته از طریق قطعه A یا قطعه C به دو سوئیچ دیگر (B و C) نقل مکان می کند. سوئیچ B گره B را به lookup table که برای قطعه A نگهداری می کند اضافه خواهد کرد، در حالیکه سوئیچ C آن را به lookup table برای قطعه C اضافه می کند. اگر هیچ یک از این دو سوئیچ هنوز آدرس گره A را یاد نگرفته باشد، آنها قطعه B را در جستجوی گره A پخش سیل آسا خواهند کرد. هر سوئیچ بسته فرستاده شده بوسیله سوئیچ دیگر را خواهد گرفت و دوباره فوراً آن را پخش سیل آسا خواهند کرد چون هنوز نمی دانند چه کسی گره A است سوئیچ A بسته را از هر قطعه دریافت و آن را به قطعه دیگر پخش سیل آسا خواهد کرد. این امر باعث بوجود آمدن یک طوفان داده پراکنی (brouadcast storm) خواهد شد، بطوری که بسته ها توسط هر سوئیچ پراکنده شده، دریافت و دوباره پراکنده می شوند که نهایتاً منجر به تراکم شبکه بالقوه شدید خواهد گردید. که این هم مارا به درخت های پوشا ( spanning trees) می رساند...

درخت های پوشا ( spanning trees)

جهت جلو گیری از طوفان های داده پراکنی و دیگر تأثیرات جانبی ناخواسته حلقه زدن، شرکت Digital Equipment Corporation پروتکل درخت پوشا ( spanning -tree protocoi-STP) را که تحت عنوان مشخصات d1،802 توسط مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک ) IEEE) استاندارد شده بود، اساساً یک درخت پوشا از الگوریتم درخت پوشا ( spanning-tree algorithm-STA) استفاده می کند که در می یابد که سوئیچ بیش از یک مسیر برای تبادل اطلاعات با یک گره دارد، تعیین می کند کدام مسیر بهترین است و بقیه مسیر ها را می بندد. جالب اینکه رد مسیر(های) دیگر را نگه می دارد، فقط در مورد مسیر اولیه خارج از دسترس می باشد.

در اینجا می پردازیم به اینکه STP چطور کار می کند:

به هر سوئیچ یک گره ID اختصاص داده می شود، یکی برای خود سوئیچ و یکی برای هر پورت در سوئیچ شناسه سوئیچ، به نام شناسه پل ( BridgeID-BID) ، 8 بایت طول دارد و شامل یک تقدم پل (2بایت)همراه با یکی از آدرس های MAC سوئیچ(6بایت) می باشد. هر شناسه پورت ( port ID) ، 16 بیت بوده و دو قسمت دارد: یک قسمت تنظیم تقدم که 6 بیتی بوده و قسمت دیگر شماره پورت که 10 بیتی می باشد.

برای هر پورت یک مقدار هزینه مسیر ( pathwost) فرض می شود. این هزینه نوعاً بر اساس راهنمایی که به عنوان بخشی از استاندارد d1،802 بنا نهاده شده می باشد. مطابق با مشخصات اصلی، مقدار هزینه برابر با Mbps 1000 ( یک گیگابیت در ثانیه) تقسیم بر پهنای باند قطعه متصل به پورت است. بنابراین یک اتصال Mbps 10 هزینه برابر با 100 ( 10/1000) خواهد داشت. برای جبران افزایش سرعت شبکه ها به آن سوی محدوده گیگابیت، هزینه استاندارد کمی اصلاح شد ه است. مقادیر هزینه جدید عبارتند از:

روترها و سوئیچینگ لایه 3

درحالیکه اغلب سوئیچ ها در لایه اطلاعات ( لایه 2) از مدل مرجع OST عمل می نمایند، بعضی از انها ویژگی های یک روتر را ترکیب و در لایه شبکه ( لایه 3) هم عمل می کنند. در حقیقت یک سوئیچ لایه 3 بطور باور نکردنی مشابه با یک روتر می باشد.

هنگامی که یک روتر بسته ای را دریافت می کند، در آدرس های مبدأ و مقصد لایه 3 برای تعیین مسیری که بسته باید بپیماید، نگاه می کند. یک سوئیچ استاندارد به آدرس هی MAC برای تعیین مبدأ و مقصد یک بسته تکیه می نماید، که شبکه گذاری لایه 2 (اطلاعات ) می باشد.

تفاوت اساسی بین یک روتر و سوئیچ لایه 3 اینست که سوئیچ های لایه 3 دارای سخت افزار بهینه شده برای عبور اطلاعات با سرعت سوئیچ های لایه 2 و در عین حال تصمیم گیری در مورد اینکه چطور ترافیک در لایه 3 درست شبیه به یک روتر منتقل شود، می باشد. در محیط LAN یک سوئیچ لایه 3 معمولاً سریع تر از یک روتر می باشد زیرا برمبنای سخت افزار سوئیچینگ ساخته می شود. در حقیقت خیلی از سوئیچ های لایه 3 سیسکو ( Cisco) عملاً روترهایی هستند که سریعتر عمل می کنند زیرا بر اساس سخت افزار سوئیچینگ با تراشه های سفارشی داخل جعبه ساخته می شوند. تطبیق الگو و cache کردت در سوئیچ های لایه 3 مشابه با یک روتر است.

هر دو از یک پروتکل مسیریابی و جدول مسیر یابی برای تعیین بهترین مسیر استفاده می نمایند. با این حال یک سوئیچ لایه 3 قابلیت برنامه ریزی مجدد سخت افزار با اطلاعات مسیریابی لایه 3 را بصورت پویا دارد. این آن چیزی است که اجازه پردازش سریع تر بسته را می دهد. در سوئیچ های لایه 3 فعلی اطلاعات دریافت شده از پروتکل های مسیر یابی حهت به روز آوری جداول caching سخت افزار استفاده می گردند.

LAN های مجازی( VLANS)

همچنانکه شبکه ها در اندازه و پیچیدگی رشد می کنند، خیلی شرکت ها به شبکه های محلی مجازی ( Virtual Local Area Networks-VLANs) برای فراهم کردن برخی روش های ساختار دهی این رشد بطور منطقی روی می آورند. اساساً یک VLAN مجموعه‌ای از گره‌هاست که در یک دامنه داده پراکنی (broadcast domain) واحد که بر مبنای چیزی غیر از محل فیزیکی می‌باشد، با هم گروه‌بندی شده‌اند. شما قبلاً در مورد broadcast ها و اینکه چطور یک روتر broadcast ها را عبور نمی‌دهد، آموختید. یک دامنه broadcast ، یک شبکه ( یا بخسی از یک شبکه ) است که بسته broadcast را از هر گروه در شبکه دریافت خواهد کرد. در یک شبکه، هر چیز در هر طرف از ورتر تمام دامنه broadcast آن طرف می‌باشد. یک سوئیچ که شما VLAN ها را روی آن بکار برده‌اید، چندین دامنه broadcast مشابه با یک روتر دارد. اما شما هنوز نیاز به روتر ( یا موتور مسیریابی لایه 3 ) برای مسیریابی از یک VLAN به VLAN دیگر دارید سوئیچ نمی تواند به تنهایی چنین کاری را انجام دهد. در اینجا برخی از دلایل متعارف که چرا یک شرکت ممکن است VLAN ها را داشته باشد آورده شده است:

امنیت (Security ): جداسازی سیستم‌هایی که اطلاعات حساس دارند از بقیه شبکه، شانس دسترسی افراد به اطلاعاتی را که مجاز به دیدن آن نیستند، کاهش می‌دهد.

تحقیق بررسی کاربرد سوئیچ در شبکه و اینترنتپژوهش بررسی کاربرد سوئیچ در شبکه و اینترنتمقاله بررسی کاربرد سوئیچ در شبکه و اینترنتدانلود تحقیق بررسی کاربرد سوئیچ در شبکه و اینترنتبررسی کاربرد سوئیچ در شبکه و اینترنتکاربرد سوئیچشبکه و اینترنت