สวิตช์เครือข่ายคืออะไร?

หากคุณคุ้นเคยกับการกำหนดค่าเครือข่ายในบ้าน คุณจะรู้พื้นฐานของเราเตอร์ เราเตอร์กำหนดเครือข่ายและทำหน้าที่เป็นเกตเวย์ไปยังเครือข่ายอื่น ในเครือข่ายในบ้าน เครือข่ายอื่นๆ เหล่านั้นโดยทั่วไปคืออินเทอร์เน็ต ไม่จำเป็นต้องเป็นอย่างนั้น ในเครือข่ายระดับองค์กร คุณมักจะพบอาร์เรย์ของเครือข่ายที่เชื่อมต่อกันโดยเราเตอร์และพอร์ตต่างๆ บนเราเตอร์เหล่านั้น

คุณมักจะพบว่าเราเตอร์ไม่มีพอร์ตอีเธอร์เน็ตจำนวนมาก เราเตอร์ในบ้านจำนวนมากมีพอร์ตสูงสุดสอง สาม หรือสี่พอร์ต ในขณะที่บางพอร์ตมีพอร์ตเพียงพอร์ตเดียว เราเตอร์ระดับองค์กรจะมีพอร์ตมากกว่าสี่พอร์ตเสมอ แต่โดยทั่วไปจะไม่มีพอร์ตให้เลือกหลายสิบพอร์ต ซึ่งหมายความว่าคุณอาจมีพอร์ตไม่เพียงพอบนเราเตอร์ของคุณเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้งหมดที่จำเป็นต้องเชื่อมต่อ

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ อุปกรณ์เครือข่ายสองเครื่องสามารถช่วยได้ ที่แรกก็คือฮับเครือข่าย ซึ่งมีจำนวนพอร์ตที่มีนัยสำคัญมากกว่า แต่จะส่งต่อการรับส่งข้อมูลขาเข้าไปยังพอร์ตขาออกอื่นๆ ทั้งหมด อุปกรณ์ทั้งหมดใช้แบนด์วิดท์ร่วมกัน ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาได้ โดยเฉพาะในเครือข่ายขนาดใหญ่ อีกทางเลือกหนึ่งคือสวิตช์เครือข่าย สวิตช์ยังมีพอร์ตมากมาย

แต่ตรงกันข้ามกับฮับ มันเพียงส่งต่อทราฟฟิกเครือข่ายไปยังอุปกรณ์ที่ควรจะไป ซึ่งหมายความว่าแบนด์วิดท์ของแต่ละโฮสต์ไม่ขึ้นกับโฮสต์อื่น สวิตช์เครือข่ายได้รับความนิยมมากกว่าฮับอย่างมาก เนื่องจากมีความสามารถด้านแบนด์วิดท์ที่ดีกว่า

พื้นฐานของสวิตช์

สวิตช์เครือข่ายมักจะมีพอร์ตอีเธอร์เน็ตจำนวนมาก สวิตช์สำหรับธุรกิจขนาดเล็ก/โฮมออฟฟิศมีพอร์ตสี่ แปดหรือสิบสองพอร์ต และโดยปกติไม่เกินนั้น เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ออกแบบมาเพื่อนั่งบนหรือใต้โต๊ะ ไม่เหมือนเราเตอร์ เราเตอร์ระดับองค์กรติดตั้งบนชั้นวางเหมือนกับเราเตอร์ระดับองค์กร โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้จะสูงสุดที่พอร์ตมาตรฐาน 48 พอร์ตต่อสวิตช์ 1U อย่างไรก็ตาม พอร์ตเหล่านี้มักจะมีพอร์ตอื่นๆ จำนวนน้อย รวมทั้งพอร์ตอีเทอร์เน็ต โดยทั่วไปได้รับการออกแบบสำหรับการเชื่อมต่อแบนด์วิดธ์ที่สูงขึ้นไปยังเราเตอร์

โดยทั่วไปสวิตช์จะมีพอร์ตอีเทอร์เน็ต แม้ว่าอุปกรณ์ระดับองค์กรบางตัวอาจเสนอตัวเลือกการเชื่อมต่ออื่นๆ สวิตช์ส่วนใหญ่จะมีตัวเลือกการเชื่อมต่อเดียวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม บางส่วนเป็นแบบโมดูลาร์และสามารถให้บริการได้มากกว่าหนึ่งรายการ โดยทั่วไปคืออีเทอร์เน็ตและไฟเบอร์ แม้ว่าจะมีตัวเลือกการเชื่อมต่ออื่นๆ

คุณสมบัติหลัก

คุณสมบัติหลักของสวิตช์คือทำงานที่เลเยอร์ 2 ของโมเดล OSI นั่นคือเลเยอร์ Data Link ซึ่งหมายความว่าจะกำหนดเส้นทางข้อมูลผ่านที่อยู่ MAC มากกว่าผ่านที่อยู่ IP สวิตช์จะรับฟังการรับส่งข้อมูล ARP บนเครือข่ายและสร้างตารางภายในซึ่งมีที่อยู่ MAC ที่พอร์ตจริง ซึ่งหมายความว่าเมื่อการรับส่งข้อมูลถูกกำหนดไว้สำหรับที่อยู่ MAC เฉพาะ สวิตช์จะทราบอย่างแน่ชัดว่าพอร์ตจริงใดที่จะกำหนดเส้นทางการรับส่งข้อมูลเพื่อไปยังโฮสต์ที่ถูกต้อง

สวิตช์บางตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสวิตช์ที่มีสื่อการเชื่อมต่อหลายตัว ทำงานที่ระดับ 2 และระดับ 3 ของรุ่น OSI สวิตช์ที่ไม่อิงตามเลเยอร์ 2 ล้วนเรียกว่าสวิตช์หลายชั้น

สวิตช์พื้นฐานไม่มีตัวเลือกที่กำหนดค่าได้และเรียกว่าไม่มีการจัดการ สวิตช์โฮมออฟฟิศจำนวนมากมีส่วนต่อประสานการจัดการเว็บพร้อมฟังก์ชันพื้นฐาน สวิตช์ระดับองค์กรได้รับการจัดการและให้การกำหนดค่าตาม CLI เป็นหลัก บ่อยครั้งผ่านพอร์ตคอนโซล แม้ว่าการกำหนดค่าเครือข่ายอาจทำได้

ออกอากาศพายุ

โดยทั่วไป การเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เป็นที่ต้องการในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ โทโพโลยีแบบเมชมีความซ้ำซ้อนในกรณีที่ลิงก์หรืออุปกรณ์ล้มเหลว มีปัญหาในการทำเช่นนั้นกับสวิตช์แม้ว่า เนื่องจากสวิตช์อยู่ภายในโดเมนการออกอากาศ สวิตช์จึงส่งแพ็กเก็ตการออกอากาศที่ได้รับจากพอร์ตอื่นๆ ทั้งหมด หากมีตาข่ายอยู่ในตำแหน่ง จะมีการวนซ้ำในระบบที่ทำให้แพ็กเก็ตการออกอากาศเข้าสู่การวนซ้ำแบบไม่มีกำหนด

ลูปการออกอากาศนี้ใช้พื้นที่บัฟเฟอร์ในระยะเวลาอันสั้น ความสามารถของสวิตช์ในการส่งข้อมูลและทำให้เกิดพายุกระจายเสียงอย่างท่วมท้น สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะทำให้เครือข่ายใช้งานไม่ได้ ปริมาณการรับส่งข้อมูลเครือข่ายที่สูงยังอาจทำให้การใช้งาน CPU ของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งอาจส่งผลให้อุปกรณ์เหล่านี้ไม่มีประโยชน์ หากเครือข่ายสามารถเข้าสู่พายุกระจายเสียงได้ วิธีเดียวที่จะแก้ไขได้คือการทำลายลูป โดยทั่วไปโดยการถอดสายเคเบิลอีเทอร์เน็ตที่มีปัญหา

ซอฟต์แวร์นี้มีไว้เพื่อลดความเสี่ยงของพายุกระจายเสียง Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP, ตัวต่อที่เข้ากันได้แบบย้อนหลังกับ Spanning Tree Protocol อนุญาตให้เครือข่ายกำหนดเส้นทางที่ต้องการและปิดใช้เส้นทางที่ไม่ต้องการชั่วคราว เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ กับเครือข่าย เช่น อุปกรณ์ หากหรือลิงก์ล้มเหลว การคำนวณจะดำเนินการใหม่โดยอัตโนมัติ ซึ่งสามารถเปิดใช้งานลิงก์สำรองที่ปิดใช้งานก่อนหน้านี้ได้อีกครั้ง STP เคยใช้เวลาประมาณหนึ่งนาทีเพื่อมาบรรจบกับการกำหนดค่าที่ต้องการ RSTP สามารถดำเนินการให้เสร็จสิ้นภายใน 6 วินาที

สวิตช์ที่มีการจัดการบางตัวมีตัวเลือกในการลดการรับส่งข้อมูลเมื่อใช้แบนด์วิดท์มากกว่าที่กำหนด เทคนิคนี้อนุญาตให้วนซ้ำได้ แต่ทำหมันความเสี่ยงของพายุกระจายเสียง

บทสรุป

สวิตช์เครือข่ายเป็นอุปกรณ์เครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีพอร์ตเชื่อมต่อหลายพอร์ต ซึ่งปกติคือพอร์ตอีเธอร์เน็ต แต่ละพอร์ตสามารถใช้แบนด์วิดท์ทั้งหมดได้โดยไม่ขึ้นกับปริมาณงานของพอร์ตอื่นๆ ทั้งหมด

อุปกรณ์โฮมออฟฟิศที่สามารถวางบนโต๊ะได้ และโดยทั่วไปจะมีพอร์ตมากถึง 12 พอร์ต ในขณะที่มีตัวเลือกการกำหนดค่าพื้นฐานโดยทั่วไป หากมี สวิตช์ระดับองค์กรติดตั้งบนชั้นวาง โดยมีพอร์ตมากถึง 48 พอร์ตในสวิตช์ 1U และมาพร้อมกับตัวเลือกการจัดการเต็มรูปแบบ สวิตช์ทำงานบนเลเยอร์ 2 ของโมเดล OSI โดยกำหนดเส้นทางการรับส่งข้อมูลตามที่อยู่ MAC