اصول سوئیچینگ و سیگنالینگ مخابرات

[samaneh66 10,265]

شکلی از سوئیچنگ بسته‌ای است که در شبکه‌های محلی استفاده می‌شود . تکنولوژی‌های سوئیچینگ در طراحی شبکه یا در اقلیت LAN‌هایی که بیرون از خانه استفاده می‌شوند ، مهم می‌باشند .تاریخچههزینه‌های مربوط به تجهیزات سوئیچینگ لایه 2 در مدل OSI ، در قرن 21 رو به کاهش می‌باشد و این مسئله تائید هزینه‌های خرید سوئیچ برای شبکه محلی را راحت تر نموده‌است . البته این بدین معنا نیست که هر شرکتی می‌تواند پورت‌های سوئیچ را برای تمام کاربران خود مهیا کند ، بلکه این امر یک روش موٌثر را از نظر هزینه ارائه می‌کند سوئیچینگ لایه 2سوئیچینگ لایه 2 مبتنی بر سخت افزار می‌باشد ، یعنی این نوع سوئیچینگ برای تصمیم گیری در مورد اینکه فریم‌ها را به کجا ارسال کند ، آدرس MAC (آدرس کنترل دسترسی رسانه) کارت واسط شبکه (NIC) میزبان را استفاده می‌کند . سوئیچ‌ها ، مدارات مجتمع خاص آن کاربرد (ASIC) را برای ساخت و نگهداری جداول ***** (که تحت عنوان جداول آدرس MAC نیز شناخته می‌شوند) ، استفاده می‌کنند . یک راه برای مورد ملاحظه قرار دادن یک سوئیچ لایه 2 ، ملاحظه به عنوان یک پل چند پورتی می‌باشد .سوئیچینگ لایه 2 موارد زیر را فراهم می‌کند :پل بندی مبتنی بر سخت افزار (MAC) سرعت مخابره سرعت بالا پوشیدگی اندک هزینه کم سوئیچینگ لایه 2 بسیار کارآمد می‌باشد ، چرا که هیچ تغییری در بسته‌های دیتا ایجاد نمی‌شود ، بلکه تغییرات تنها در بسته بندی کردن فریم‌ها و تنها در زمانی که بسته دیتا در حال عبور پاس شدن بین دو رسانه ناهمگون (مثل عبور از اترنت به FDDI) می‌باشد ، اعمال می‌شوند . سوئیچینگ لایه 2برای اتصالات گروه کاری (Workgroup) و تقسیم بندی شبکه استفاده می‌شود . این نوع سوئیچینگ طراحی یک شبکه مسطح با سگمنت‌های بیشتر نسبت به شبکه‌های 10base T shared ، را ممکن می‌سازد . سوئیچینگ لایه 2 به ایجاد اجزاء جدید در زیر ساخت شبکه کمک کرده‌است .Server frame‌ها : سرورها خیلی در مکان‌های فیزیکی توزیع نگردیده‌اند ، چون LAN‌های مجازی می‌توانند برای ایجاد فضاهای (Domain) داده پراکنی در یک شبکه گسترده سوئیچ شده ، ساخته شوند . این بدان معناست که تمامی سرورها می‌توانند در یک مکان مرکزی قرار گیرند و در عین حال آن سرور می‌تواند بخشی از یک گروه کاری در یک شاخه ریموت باشد . اینترانت‌ها : ارتباطات گسترده کلاینت/سروری مبتنی بر یک تکنولوژی وب را ممکن می‌سازند . در جاهایی که کارآیی روتر ممکن است در تنگنا باشد ، این تکنولوژی‌های جدید حجم بیشتری از گردش داده‌ها از یک زیر شبکه محلی به یک شبکه روت شده ، را ممکن می‌سازند .محدودیت هاسوئیچ‌های لایه 2 محدودیت‌هایی مشابه با شبکه‌های پل (Bridge) دارند . به یاد داشته باشید که پل‌ها به شرطی خوب هستند که شبکه با قانون 80/20 طراحی شده باشد : کاربران 80 درصد وقت خود را در سگمنت محلی خود سپری کنند .شبکه‌های پل فضای برخورد را تفکیک می‌کنند اما شبکه همچنان یک فضای داده پراکنی بزرگ باقی می‌ماند . به طور مشابه سوئیچ‌ها (پل‌ها ) ی لایه 2 نمی‌توانند فضای داده پراکنی را که می‌تواند باعث کاهش کارآیی و محدود شدن اندازه شبکه گردد ، را تفکیک کنند . داده پراکنی و مولتی کستینگ علاوه بر همگرایی کند زیرگراف‌ها ، می‌توانند باعث مشکلات عمده در توسعه شبکه گردند . به خاطر این مشکلات ، سوئیچ‌های لایه 2 نمی‌توانند به طور کامل جایگزین روترها در شبکه‌های بزرگ گردند .سوئیچینگ لایه 3تنها تفاوت بین یک سوئیچ لایه 3 و یک روتر ، در روشی است که مدیر شبکه پیاده سازی فیزیکی را ایجاد می‌کند . همچنین روترهای سنتی برای پیشبرد تصمیمات از ریزپردازنده‌ها استفاده می‌کنند ، اما سوئیچ فقط سوئیچینگ بسته‌ها را مبتنی بر سخت افزار انجام می‌دهد . با این حال برخی روترهای سنتی ممکن است برخی قابلیت‌های سخت افزاری هم داشته باشند . سوئیچ‌های لایه 3 می‌توانند همه جا در شبکه قرار گیرند ، چون آنها ترافیک LAN را به صورت کارآمد رسیدگی می‌کنند و می‌توانند با هزینه کم جایگزین روترها گردند . سوئیچینگ لایه 3 بسته‌ها را به صورت کاملاً مبتنی بر سخت افزار هدایت می‌کند و هدایت تمامی بسته توسط سخت افزار ASIC انجام می‌گیرد . سوئیچ‌های لایه 3 از نظر عملکرد ، واقعاً با روترهای سنتی تفاوتی ندارند و عملکردهای مشابه‌ای را ارائه می‌دهند که در زیر لیست شده‌اند :مشخص کردن مسیرها بر مبنای آدرس دهی منطقی اجرای چکیده‌های لایه 3 (فقط بر روی هدر) پردازش و پاسخ دهی به هر گونه اطلاعات اختیاری می‌تواند مدیران SNMP را با اطلاعات MIB‌ به روز کند . امنیت ایجاد می‌کند . مزایای سوئیچینگ لایه 3 شامل موارد زیر می‌باشد :هدایت بسته‌ها مبتنی بر سخت افزار سوئیچینگ بسته‌ها با کارآیی بالا مقیاس پذیری سرعت بالا پوشیدگی اندک هزینه برای هر پورت اندک حسابداری روان امنیت کیفیت سرویس (QoS) سوئیچینگ لایه 4سوئیچینگ لایه 4 ، به عنوان تکنولوژی سوئیچینگ مبتنی بر سخت افزار لایه 3 که می‌تواند برنامه کاربردی را نیز در نظر گیرد ، ملاحظه می‌شود (برای مثال Telnet یا FTP) .سوئیچینگ لایه 4 برای اتخاذ تصمیم در مورد مسیریابی ، از شماره پورت‌های یافت شده در هدر لایه انتقال برای مسیریابی بیشتر بر روی لایه 3 ، استفاده می‌کند .این شماره پورت‌ها در RFC 1700 و مرجع پروتکل لایه بالاتر ، برنامه یا Application یافت می‌شوند . اطلاعات لایه 4 برای کمک به تصمیم گیری در مورد مسیریابی استفاده می‌شوند . برای مثال لیست‌های دستیابی توسعه یافته می‌توانند بسته‌ها را بر اساس شماره پورت‌های لایه 4 ، ***** نمایند . مثال دیگر اطلاعات حسابداری جمع آوری شده توسط سوئیچینگ NetFlow در روترهای پیشرفته تر سیسکو می‌باشد .بزرگترین مزیت سوئیچینگ لایه 4 این است که مدیر شبکه می‌تواند یک سوئیچ لایه 4 را برای اولویت بندی ترافیک داده‌ها توسط برنامه کاربردی ، پیکربندی نماید . این بدان معناست که QoS‌می تواند برای هر کاربر مشخص گردد .برای مثال تعدادی از کاربران می‌توانند به عنوان یک Video-group تعریف گردند و یک اولویت بالا یا پهنای باند ، متناسب با نیاز آنها برای ویدئو کنفرانس ، به آنها اختصاص یابد .با این حال از آنجا که کاربران می‌توانند عضو گروه‌های مختلف باشند و برنامه‌های کاربردی متعددی را اجرا نمایند ، سوئیچ‌های لایه 4 باید بتوانند یک جدول ***** بزرگ را فراهم کنند در غیر اینصورت ، زمان پاسخ دهی تلف خواهد شد . این جدول ***** باید بسیار بزرگتر از آنچه در سوئیچ‌های لایه 2 و 3 وجود دارد ، باشد . یک سوئیچ لایه 2 می‌تواند جدول *****ی تنها به بزرگی تعداد کاربران متصل به شبکه و حتی کمتر (اگر هاب استفاده شده باشد) داشته باشد . با این حال یک سوئیچ لایه 4 می‌تواند 5 یا 6 ورودی برای دستگاهی که به شبکه متصل شده‌است داشته باشد . اگر سوئیچ لایه 4 جدول *****ی که شامل همه اطلاعات باشد را نداشته باشد ، سوئیچ قادر نخواهد بود که نتایج سرعت سیم را تولید کند .سوئیچینگ چند لایه ایسوئیچینگ چند لایه‌ای ، تکنولوژی‌های سوئیچینگ لایه 2 ، 3 و 4 را ترکیب کرده و مقیاس پذیری سرعت بالا با پوشیدگی اندک ، فراهم می‌کند . ترکیب مقیاس پذیری سرعت بالا با پوشیدگی اندک با استفاده از جداول ***** بزرگی حاصل می‌شود که مبتنی بر معیارهای طراحی شده توسط مدیر شبکه هستند .سوئیچینگ چند لایه‌ای می‌تواند ترافیک را با سرعت سیم منتقل کند و مسیریابی لایه 3 ، که می‌تواند تنگناهای روترهای شبکه را رفع نماید ، را نیز فراهم نماید . این تکنولوژی بر اساس ایده یکبار مسیریابی ، چند بار سوئیچ ، عمل می‌کند .سوئیچینگ چند لایه‌ای می‌تواند تصمیمات سوئیچینگ/مسیریابی را بر مبنای زیر انجام دهد :آدرس MAC مبداٌ/ مقصد در یک فریم دیتا لینک آدرس IP مبداٌ/ مقصد درون هدر لایه شبکه فیلد پروتکل درون هدر لایه شبکه شماره پورت مبداٌ/ مقصد درون هدر لایه انتقال از لحاظ کارآیی تفاوتی بین سوئیچ لایه 3 و 4 وجود ندارد چون سوئیچینگ/ مسیریابی تماماٌ بر مبنای سخت افزار می‌باشد