هاب hub – سوئیچ Switch و روتر Router

هاب hub ، سوئیچ Switch و روتر Router هر سه دستگاه هایی هستند که به شما امکان می دهند یک یا چند کامپیوتر را به کامپیوتر های دیگر و یا دستگاه های شبکه و حتی شبکه های دیگر متصل نمایید. هر کدام دارای دو یا چندین ورودی به نام پورت می باشند که جهت برقراری و اتصال انواع ارتباطات شبکه مسی و فیبر نوری در آنها طراحی گردیده اند.

شبکه اترنت در اواسط دهه 1970 توسط Bob Metcalfe و David Boggs اختراع و معرفی گردید. شبکه اترنت در ابتدا از یک بستر کابل کواکسیال جهت اتصال گره ها استفاده می نمود. توپولوژی اترنت در آن زمان از توپولوژی باس BUS بهره می برد و در حقیقت در دهه 1980 تا اواسط دهه 1990 نیز ادامه داشت. اترنت با توپولوژی باس یک شبکه broadcast می باشد. تمامی فریم های منتقل شده به وسیله تمام آداپتورهای متصل به گذرگاه به سمت آنها حرکت می نمایند و پردازش می شوند.

هاب hub – سوئیچ Switch و روتر Router

فهرست مطالب

1. هاب hub – سوئیچ Switch و روتر Router
   1. 1. هاب
      2. سوئیچ
      3. روتر
      4. DHCP
      5. NAT
2.  مقایسه هاب ، سوئیچ و روتر
3. نتیجه گیری

هاب یا سیستم مرکزی – Hub

در اواخر دهه 1990 ، بسیاری از شرکت ها و دانشگاه ها شبکه های LAN خود را با نصب شبکه اترنت مسی با استفاده از توپولوژی ستاره ای مبتنی بر هاب جایگزین نموده بودند. در این شبکه ها ، هاست ها (و روترها) به شکل مستقیم با کابل های شبکه مسی به یک هاب متصل می شدند. هاب یک دستگاه لایه فیزیکی می باشد که بیشتر با بیت ها به جای فریم ها عمل می نماید. وقتی یک بیت ، نشان دهنده یک صفر یا یک ، از یک اینترفیس (رابط) وارد می شود ، هاب به سادگی بیت را دوباره بازسازی می نماید ، توان آن را افزایش می دهد و بیت را به تمام رابط های دیگر انتقال می دهد، توپولوژی هاب عملکردی مشابه bus دارد البته غیر از پورت ورودی، در واقع هاب هوشمند نمی باشد.

بنابراین ، شبکه اترنت با توپولوژی ستاره ای مبتنی بر هاب hub یک شبکه broadcast می باشد ، بدین معنا که هر زمان که یک هاب از یکی از اینترفیس ها(رابط ها)ی خود بیتی را دریافت نماید ، یک کپی را بر روی سایر اینترفیس ها (رابط ها)ی دیگر ارسال می نماید. به طور خاص ، اگر یک هاب فریم ها را از دو رابط مختلف به طور همزمان دریافت نماید، collision یا برخورد رخ می دهد و گره هایی که فریم ها را ایجاد نموده اند بایستی فرایند ارسال را تکرار نمایند.

در اوایل دهه 2000 ، شبکه اترنت تغییرات گسترده را تجربه نمود. تجهیزات اترنت به استفاده از توپولوژی ستاره ای Star روی آوردند، و HUB ها در شبکه اترنت توسط سوئیچ ها جایگزین شدند.

بین این سه دستگاه ( هاب ، سويئچ و روتر ها) ، هاب hub ها دارای کمترین هزینه، کمترین هوش و پردازش و کمترین پیچیدگی را دارا می باشند. کار هاب بسیار ساده است: هر چیزی که در یک پورت وارد شود برای بقیه اینترفیس ها ارسال می نماید.

اگر پیام 1 برای کامپیوتر “A” ارسال شود ، آن پیام به همه پورت های دیگر نیز ارسال می شود ، صرف نظر از اینکه رایانه “A” کدام است. مطابق شکل زیر:

هنگامی که کامپیوتر “A” پاسخ می دهد ، پاسخ آن نیز به تمامی پورت های دیگر در هاب ارسال می شود.

پاسخ برگشتی که از یک هاب عبور می نماید.

هر کامپیوتری که به هاب متصل می باشد ، هر فرایندی که هر کامپیوتر دیگری در هاب انجام می دهد “می بیند”. این خود کامپیوترها هستند که باید تصمیم بگیرند که آیا پیامی برای آنها می باشد و آیا باید به آن توجه شود یا خیر. خود hub از داده های منتقل شده خوشحال می باشد. سالهاست که استفاده از هاب ها روشهای سریع و آسانی برای اتصال کامپیوتر ها در شبکه های کوچک را فراهم می آورند. در سال های اخیر ، هاب ها چندان رایج نیستند و سوئیچ ها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

سوئیچ Switch

سوئیچ ها همان کاری را که یک هاب انجام می دهد انجام می دهند ، ولی بسیار کارآمدتر. سويئچ با توجه به ترافیکی که در آن جریان دارد، می آموزد که کدام رایانه ها به کدام پورت متصل می باشد. در ابتدا ، یک سوئیچ چیزی نمی داند یا به اصطلاح جدول اطلاعات آن خالی است و به سادگی پیام های ورودی را به همه پورت ها ارسال می نماید.

سوئیچ ها در واقع دستگاه های نیمه هوشمندی می باشند که یاد می گیرند کدام دستگاه ها روی کدام اتصال قرار دارد. سوئیچ ها در لایه دیتا لینک (پیوند * data link یا لایه 2) و گاها لایه نتورک Network (لایه 3) مدلOSI فعالیت می نمایند و از پروتکل بسته داده پشتیبانی می نماید. شبکه هایی که از سوئیچ جهت پیوستن به بخش های مختلف استفاده می نمایند را سوئیچ LAN و در شبکه های اترنت آن را شبکه های اترنت سوئیچ می نامند. در حقیقت در یک شبکه ، سوئیچ وسیله ای است که بسته ها را بین بخش های مختلف شبکه محلی فیلتر و ارسال می نماید.

تنها با عبور اولین پیام، سوئیچ نکته ای می آموزد: اکنون می داند فرستنده پیام بر روی کدام پورت قرار گرفته است. بنابراین ، هنگامی که دستگاه “A” بهپیام پاسخ می دهد ، سوئیچ فقط باید آن پیام را به یک اتصال ارسال نماید.

با پردازش پاسخ ، سوئیچ پورت دیگری را شناسایی نموده است: اکنون می داند که دستگاه اتصال “A” روی کدام پورت قرار دارد. این بدان معناست که پیامهای بعدی که برای دستگاه “A” در نظر گرفته شده اند فقط باید به آن پورت ارسال شوند.

سوئیچ ها موقعیت دستگاه هایی که به آنها متصل می گردند را تقریباً بصورت آنی می آموزند. نتیجه عمکلرد مناسب سوئیچ ها، بهیته بودن جریان ترافیک در شبکه است و. در واقع بیشتر ترافیک شبکه فقط در جایی که نیاز است به پورت مورد نظر امنتثل می شود. در شبکه های های با ترافیک بالا ، استفاده از سوئیچ می تواند سرعت شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

روتر  Router

روتر هوشمندترین و پیچیده ترین دستگاه بین این سه مورد می باشد. روترها در همه اشکال و اندازه ها وجود دارند ، از روترهای پهن باند کوچک چهار پورت گرفته تا دستگاه های بزرگ صنعتی که اینترنت را هدایت می نمایند. همچنین می توان روتر را اینگونه در نظر گرفت که یک روتر در واقع یک کامپیوتر است که می تواند برای درک ، دستکاری و عملکرد بر روی داده های مدیریت شده برنامه ریزی شود.

نکته مهم اینکه یک روتر حداقل به دو شبکه متصل می باشد ، معمولاً دو LAN یا WAN (شبکه های گسترده) یا LAN و شبکه ISP.s (ارائه دهنده خدمات اینترنت). روتر به طور کلی در gateway ها ، محل اتصال دو یا چند شبکه قرار می گیرند. با استفاده از headers ها و جداول ارسال ( forwarding tables, ) ، روتر بهترین مسیر برای ارسال بسته ها را تعیین می نمایند. علاوه بر این، روترها از پروتکل هایی مانند ICMP (Internet Control Message Protocol) برای ارتباط با یکدیگر استفاده می نمایند و بهترین مسیر بین هر دو میزبان را پیکربندی می کنند. در یک کلام ، روتر بسته های داده را در شبکه ها ارسال می نماید.

یک روتر به عنوان یک سوئیچ برای مسیریابی اولیه عمل می نماید: موقعیت و مکان رایانه های ارسال کننده ترافیک را می آموزد و اطلاعات را فقط به پورت ها و یا اتصالات مورد نیاز هدایت می نماید. مهمترین کارهای که روترها انجام می دهند Routing و forwarding می باشد.

DHCP و NAT دو وظیفه مهم در روتر ها می باشد.

DHCP یا Dynamic Host Configuration Protocol پروتکل پیکربندی میزبان پویا – نحوه اختصاص آدرس IP پویا است. هنگامی که دستگاه برای اولین بار به شبکه متصل می شود ، درخواست می نماید که آدرس IP به آن اختصاص داده شود و سرور DHCP با تعیین آدرس IP پاسخ می دهد. روتر متصل به اتصال اینترنتی ارائه شده توسط ISP شما از سرور ISP شما آدرس IP می خواهد. این آدرس IP شما در اینترنت خواهد بود. از طرف دیگر رایانه های محلی شما از روتر آدرس IP می خواهند و این آدرس ها در شبکه شما محلی هستند.

NAT ترجمه آدرس شبکه، روشی است که روتر آدرس IP بسته هایی را که از مرز اینترنت/شبکه محلی عبور می کنند ، ترجمه می نماید. وقتی رایانه “A” یک بسته ارسال می کند ، آدرس IP ای که از آن آمده است “A” – 192.168.0.1 است ، در مثال بالا. وقتی روتر آن را به اینترنت منتقل می نماید ، آدرس IP محلی را با آدرس IP اینترنتی تعیین شده توسط ISP – 1.2.3.4 جایگزین می کند. همچنین پیگیری می شود ، بنابراین اگر پاسخی وجود داشته باشد روتر می داند که ترجمه را به صورت معکوس انجام دهد ، آدرس IP اینترنت را با آدرس IP محلی دستگاه “A” جایگزین نموده و سپس آن بسته پاسخ را به دستگاه “A” ارسال می نماید.
یک مشکل جانبی NAT این است که تجهیزات های موجود در اینترنت نمی توانند ارتباطات خود را با تجهیزات محلی آغاز نمایند. آنها فقط می توانند به ارتباطات ایجاد شده توسط آنها پاسخ دهند. این بدان معناست که روتر به عنوان یک فایروال موثر نیز عمل می نماید.

بدافزاری که سعی دارد تا از طریق شبکه گسترده WAN جهت اتصال مستقل به رایانه ها دسترسی یابد ، نمی تواند این کار را انجام دهد.

همه روترها دارای نوعی رابط کاربری برای پیکربندی نحوه برخورد روتر با ترافیک می باشند. روترهای پر ظرفیت دارای معادل یک زبان برنامه نویسی تمام عیار برای توصیف نحوه عملکرد آنها ، و همچنین توانایی برقراری ارتباط با سایر روترها برای توصیف یا تعیین بهترین راه برای دریافت ترافیک شبکه از نقطه A به نقطه B می باشند.

مقایسه هاب ، سوئیچ و روتر

در تجهیزات شبکه و دستگاه های فعال ، دیتا معمولا در قالب یک فریم منتقل می شود. هنگامی که یک فریم دریافت می شود ، ابتدا تقویت می گردد و سپس به پورت مقصد ( کامپوتر یا رایانه شخصی) منتقل می شود. تفاوت بزرگ بین هاب و سوئیچ در روشی است که در آن فریم ها ارائه می شوند.

در یک hub ، یک فریم به هر تمامی پورت های آن منتقل می شود یا “پخش. اصطلاحا broadcast” می شود. اهمیتی ندارد که یک فریم تنها برای یک پورت مشخص ارسال شود. هاب به هیچ وجه نمی تواند تشخیص دهد که فریم را به کدام پورت ارسال نماید. علاوه بر این ، یک هاب 10/100 مگابیت بر ثانیه بایستی پهنای باند خود را با تک تک پورت های خود به اشتراک بگذارد.
در مقایسه ، یک سوئیچ آدرس MAC ( Media Access Control کنترل دسترسی به رسانه) همه دستگاه های متصل به خود را ذخیره می نماید. با استفاده از این اطلاعات ، یک سوئیچ شبکه می تواند تشخیص دهد که کدام سیستم روی کدام پورت نشسته است. بنابراین وقتی فریمی دریافت می شود ، دقیقاً می داند که آن را به کدام پورت بایستی ارسال نماید ، بدون اینکه زمان پاسخ دهی شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. علاوه بر این ، بر خلاف یک هاب ، یک سوئیچ 10/100Mbps به هر پورت خود سرعت 10/100Mbps به طورکامل اختصاص می دهد. بنابراین صرف نظر از تعداد رایانه های شخصی که ترافیک در شبکه ارسال می نمایند ، کاربران همیشه به حداکثر میزان پهنای باند دسترسی خواهند داشت.

برخلاف hub و سوئیچ اترنت که فرایند انتقال را با فریم ها پیاده سازی می نمایند، روتر ها بایستی بسته ها را به شبکه های دیگر هدایت نمایند تا آن بسته در نهایت به مقصد مورد نظر برسد. یکی از ویژگی های کلیدی یک بسته این است که نه تنها حاوی داده ها بلکه آدرس مقصد محل مورد نظر نیز می باشد. علاوه بر این ، روتر تنها دستگاهی است که بین این سه به شما امکان می دهد یک آدرس IP (پروتکل اینترنت) را بین چندین سرویس گیرنده شبکه به اشتراک بگذارید.

نتیجه گیری

تفاوت بین هاب ، سوییچ و روتر برای کاربران عموما کمی سردرگمی ایجاد می نماید. درک این تمایزها بین آن ها می تواند برای یافتن مناسب ترین تجهیزات برای شبکه شما مفید باشد. این مقاله به شما کمک می نماید تا درمورد هاب ، سوئیچ و روتر اطلاعات لازم را کسب نمایید تا دستگاه های مورد نیاز خود را انتخاب نمایید.

کابل های فیبر نوری

تجهیزات فیبر نوری

سوکت شبکه استاندارد