پیدایش شبکه های کامپیوتریجامع‌ترین آموزش درس شبکه های کامپیوتری
درس شبکه های کامپیوتری یکی از مهم‌ترین و بنیادیترین دروس رشته کامپیوتر است، با توجه به اینکه اینترنت امروزی بزرگترین سیستم مهندسی ساخت دست بشر در تمام طول تاریخ است، آشنایی با شبکههای کامپیوتری برای تمامی علاقه‌مندان و دانشجویان رشته کامپیوتر الزامی است، در این راستا در این صفحه به معرفی شبکههای کامپیوتری پرداخته شده است در دهه 60 میلادی و حضور اولین روترها و سوییچ ها در عرصه اینترنت، یک جهش بزرگ برای زندگی مدرن بشریت تلقی میشود؛ اما با وجود سیر پیشرفت مؤلفه‌های شبکه‌ای، همچنان دو عبارت روتر و سوییچ گاهی به اشتباه به جای یکدیگر به‌کار می‌روند. علی‌رغم مشابهت ظاهری این دو دستگاه، باید بدانید که تفاوت های کلیدی و اساسی بین آنها و نحوه مدیریت هریک برقرار است. در این مقاله قصد داریم به بررسی روتر و سوییچ و تفاوت این دو بپردازیم.
تفاوت سوییچ و روتر چیست؟
قبل از پرداختن به مبحث تفاوت روتر و سوییچ، بایستی در ابتدا هر یک از این دستگاههای ارتباطی شبکه را به‌خوبی بشناسیم و نحوه کارکرد آن به همراه ویژگی‌های شاخص هر یک را دریابیم. سپس می‌توانیم به این پرسش که تفاوت روتر و سوییچ چیست، صراحتاً و بدون ابهام پاسخ دهیم.
روتر چیست؟
روتر یک دستگاه ارتباطی در شبکه محسوب میشود که دو یا چند شبکه را به همدیگر متصل میکند. این دستگاه همواره کوتاه‌ترین مسیری را که یک بسته بایستی به مقصد خود برسد، تعیین (Route) میکند.
طرز کار روتر
- در قدم اول یک روتر بایستی خود را به مودم و از مودم به سایر دستگاههای خانه یا دفترمان مانند کامپیوترکامپیوتر چیست؟ ⚡️ کامپیوتر چیست به زبان ساده
این مقاله عالی توضیح داده که کامپیوتر چیست و چه کاربردی دارد و همه چیز درباره کامپیوتر از جمله فواید کامپیوتر و تعریف کامپیوتر و اجزای آن را بیان کرده است های شخصی و پرینتر متصل کند. بدین طریق دستگاههای موجود در شبکه قادرند با همدیگر ارتباط داشته باشند. - در گام بعدی، به محض رسیدن یک بسته حاوی داده، روتر با نگاه کردن به آدرس IP آن که از پیش تعیین شده، تصمیم به هدایت بسته از طریق بستر اینترنت می‌گیرد.
- سپس با استفاده از جدول هدایت تعبیه شده در روتر و سیاست‌های مربوطه، بهترین و کوتاه‌ترین مسیر انتقال بسته مشخص شده و بسته ارسال می‌گردد.
انواع روتر
دو مدل روتر رایج داریم:
- روتر بی سیم یا Wireless: پرکاربردترین نوع روتر استفاده شده در خانه و اداره هاست که یک ارتباط امن را میان کاربرانی که احراز هویت شده‌اند، برقرار میکند.
- روتر سیمی یا Broadband: از طریق کابل فیزیکی به مودم ADSL متصل میشود تا دادهها را از مودم گرفته و به شبکه دیگری منتقل کند. این دسته از روترها در مدارس و دفاتر اداری کوچک به وضوح قابل مشاهده می‌باشند.
مزایای روتر
- اتصال طیف گسترده‌ای از تجهیزات شبکه با استفاده از معماری‌های مختلفی همچون اترنت، وای-فای و WLAN
- مهیا کردن بستری امن در شبکه از طریق رمز عبور
- کاهش ترافیک شبکه به لطف سیاست‌های ضد تصادم تعبیه شده
معایب روتر
- در مقایسه با سوییچ گران‌تر هستند.
- نیاز به آنالیز دیتاها دارند و از این رو کندتر هستند.
- پهنای باند کم
سوییچ چیست؟
سوییچ مسئول تحویل دادن بسته‌ها به تجهیزات مختلفی مثل روترها و سرور در داخل یک شبکه است. از سوییچ به‌عنوان پل دارای چند پورت نیز یاد میشود، چرا که از چندین پورت مختلف دادهها را می‌گیرد و از آنجا به سمت مقصد نهایی ارسال میکند.
طرز کار سوییچ
- در گام نخست، زمانی که یک کامپیوتر مبدأ، بسته‌ای را روانه کامپیوتر دیگری میکند، سوییچ این بسته را به همراه آدرس MAC مبدأ و مقصد در قالب فریم میپیچد و به‌اصطلاح کپسوله کرده و از آنجا به مقصد می‌فرستد.
- در سمت گیرنده، سوییچ این بسته را تجزیه کرده و با نگاه کردن به آدرس IP آن، فقط به کامپیوتری که آدرس MAC آن با محتوای موجود در بسته مطابقت داشته باشد، می‌فرستد.
انواع سوییچ
- سوییچ Unmanaged یا مدیریت نشده: بیشترین کاربرد را در شبکههای خانگی، آزمایشگاه و سالن کنفرانس و به‌طور کلی مکان‌های کوچک دارند. آنها، بدون نیاز به پیکربندی به‌راحتی قابل استفاده هستند.
- سوییچ Managed یا مدیریت شده: این سوییچ‌ها قابل پیکربندی و شخصی‌سازی هستند و از این حیث دارای امنیت بالاتری می‌باشند.
مزایای سوییچ
- پهنای باند بیشتر در مقایسه با روتر
- احتمال کمتر تصادم به دلیل خاصیت سوییچ در توزیع یکسان دامنه تصادم در شبکه
- عملکرد بالاتر و بهتر شبکه
معایب سوییچ
- نیاز به برنامه‌ریزی مناسب در بسته‌های مربوط به چندپخشی
- هنگام همه‌پخشی (Broadcast) احتمال رخ دادن مشکلات متعددی وجود دارد.
تفاوت روتر با سوییچ
اصولاً تفاوت‌های عمده‌ای میان یک روتر و سوییچ وجود دارد که در بالا به بعضی از این موارد اشاره شد. در ادامه به بررسی تفاوت اساسی این دو دستگاه بر روی پارامترهای مختلفی خواهیم پرداخت.
عملکرد هر دستگاه
- روتر: هدف اصلی روتر، متصل کردن همزمان چندین شبکه با استفاده از مسیریابی سازگار و غیرسازگار میباشد. به‌عبارتی، حین اتصال به حداقل دو شبکه مختلف، روتر تصمیم می‌گیرد با توجه به اطلاعاتی که یک بسته از وضعیت کنونی شبکه دارد، چگونه آن را به مقصدش برساند. روتر این کار را از طریق جدول هدایت انجام میدهد.
- سوییچ: دستگاههای زیادی را در داخل یک شبکه به هم متصل میکند؛ همچنین مدیریت تنظیمات امنیتی پورتها و VLAN برعهده سوییچ میباشد. یک سوییچ عموماً سه فاز را دنبال میکند؛ اول پروسه جمع‌آوری مک آدرس از دستگاههای متصل، دوم هدایت ترافیک شبکه از یک پورت به دستگاه متصل در پورت دیگر سوییچ، سوم در یک شبکه محلی، اتصالات اضافی برای جلوگیری از خرابی کل شبکه در صورت از کار افتادن یک لینک تعبیه شده است؛ اما از طرفی حلقه‌های سوییچینگ لایه 2 و طوفان‌های Broadcast می‌توانند به‌دلیل همین اتصالات اضافی ایجاد شوند. وظیفه سوییچ شبکه، جلوگیری از مشکلاتی از این قبیل میباشد.
کاربرد هر دستگاه
- روتر: اکثراً در شبکههای محلی (LAN) و شبکههای شهری (WAN) مورد استفاده قرار می‌گیرند. همانطور که قبلاً هم قید شد، یک روتر ترافیک شبکه را با هدایت بسته‌ها به سمت آدرس IP متناسب خود، مدیریت میکند. این دستگاه همواره بهترین مسیر را جهت فرستادن بسته، انتخاب میکند.
- سوییچ: تفاوتی که با روتر دارد این است که از سوییچ تنها در شبکههای محلی استفاده میشود. بر روی هر پورت، سوئیچ مانند یک پل با منطق فیلتر کردن و انتقال عمل میکند. به زبان ساده، هنگامی که یک سوییچ یا حتی یک میزبان در شبکه پیامی را به گره دیگری در همان شبکه ارسال میکند، سوییچ فریم‌ها را دریافت کرده و آنها را رمزگشایی می کند تا جزء آدرس فیزیکی (MAC) محموله را بخواند. علاوه بر آن، یک سوییچ مانند جعبه تقسیم، دامنه یک شبکه LAN را به محدوده‌های کوچک‌تری تقسیم میکند؛ با این کار پهنای باند LAN را به‌طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.
حالت های انتقال داده
در کل ما سه حالت انتقال دیتا (جهتی که یک بسته از مبدأ به مقصد طی میکند) داریم:
- یک طرفه (Simplex Mode)
- نیمه دوطرفه (Half Duplex Mode)
- دوطرفه کامل (Full Duplex Mode)
در این مورد یک روتر با سوییچ، هیچ تفاوتی ندارد و هردو از انتقال دوطرفه کامل پشتیبانی می‌کنند بنابراین، دسته‌ای از کامپیوترها می توانند دادهها را به‌طور همزمان ارسال کنند.
آدرس مورد استفاده
سوییچ برای انتقال داده، آدرس MAC میزبان را ذخیره کرده و از آن بهره می‌برد. اما تفاوتی که روتر دارد این است که از آدرس IP برای انتقال داده بین شبکه‌ها استفاده میکند.
قالب ارسال داده
تفاوت دیگر روتر با سوییچ در فرمت و قالب بسته‌ها است. روتر دادهها را به شکل بسته (Packet) از یک شبکه به شبکه دیگر ارسال میکند؛ در حالی که سوییچ دیتاها را در قالب فریم از یک دستگاه به دستگاه مجاور در یک شبکه می‌فرستد.
تفاوت در حداکثر نرخ بیت
روتر و سوییچ در سرعت ارسال بسته‌ها تفاوت اندکی دارند. این تفاوت به‌گونه‌ای است که در روترها چیزی به حدود 1/100Mbps می‌رسد و در سوییچ، حداکثر به 10/100Mbps می‌رسد.
تفاوت جایگاه در شبکه
تفاوت روتر و سوییچ به این موارد ختم نمی‌شود. روتر در لایه شبکه عمل میکند اما سوییچ در لایه پیوند کار میکند. لایه پیوند مختص رسانه‌ای است که بسته از آن عبور میکند. آدرس اترنت و مک بخشی از این لایه هستند.
مقایسه روتر با سوییچ
جدول زیر با هایلایت کردن یک‌سری از مشخصه‌های کلیدی، سعی در نشان دادن تفاوت‌های اساسی میان یک روتر با سوییچ به‌صورت خلاصه دارد:
| پارامتر | روتر | سوییچ |
|---|---|---|
| هدف | هدف اولیه روتر، اتصال شبکه‌ها به همدیگر میباشد. | تنها هدف اصلی سوییچ، متصل کردن تعدادی دستگاه در داخل یک شبکه واحد به همدیگر است. |
| لایه | حوزه عملکرد روتر در لایه شبکه است. | سوییچ در لایه پیوند عمل میکند. |
| کاربرد | روترها در شبکههای LAN و MAN کاربرد دارند. | سوییچ‌ها تنها در شبکه LAN کاربرد دارند. |
| انواع | دو نوع مسیریابی برای یک روتر وجود دارد: سازگار و ناسازگار | سوییچینگ به 3 روش مختلف می‌تواند انجام شود: سوییچینگ مداری، سوییچینگ بسته‌ای و سوییچینگ پیامی |
| قالب دیتا | روتر دادهها را در قالب بسته‌ها ارسال میکند. | سوییچ دیتا را به شکل بسته و فریم می‌فرستد. |
| مود انتقال | دوطرفه یا Full Duplex | دوطرفه یا Full Duplex |
| تصادم | احتمال کم تصادم در داخل روترها | در یک سوییچ Full Duplex، هیچ گونه تصادمی وجود ندارد. |
| قابلیت NAT | سازگار با NAT | ناسازگار با NAT |
جمع‌بندی
در این مقاله ابتدا ما به‌طور مفصل سوئیچ و روتر را به تفکیک بررسی کردیم؛ سپس با نشان دادن عملکرد و کاربردهای این دو دستگاه مهم شبکه، تعدادی از تفاوت‌های کلیدی سوئیچ و روتر را به‌طور خلاصه بررسی کردیم.
فرق بین یک روتر با سوییچ در چیست؟
اصولاً از یک روتر به منظور اتصال همزمان تعدادی شبکه مختلف به همدیگر استفاده میشود. از آن سو، هدف اصلی یک سوییچ در شبکه، اتصال تمامی دستگاههای تحت پوشش یک شبکه واحد به همدیگر میباشد.
فرق روتر و سوییچ در ارسال بسته ها چیست؟
روتر، دادهها را در قالب بسته با استفاده از آدرس IP رد و بدل میکند. این دستگاه همواره بهترین مسیر شبکه را برای هدایت بسته از مبدأ به مقصد برمیگزیند. در مقابل، یک سوییچ این کار را با استفاده از مک آدرس انجام میدهد و دادهها را در قالب فریم میپیچد و به پورتهای خروجی خود ارسال میکند.
چه موقع از یک روتر استفاده کنیم؟ چه موقع استفاده از سوییچ بهتر است؟
همانطور که در این مقاله بررسی شد، روتر و سوییچ هر کدام تفاوتهایی در کاربرد، عملکرد، مزایا و معایبی اعم از هزینه، محدودیت پهنای باند و... دارند. از نگاهی دیگر، در شبکههای LAN و MAN اکثراً از روترها استفاده میشود و از یک سوییچ تنها در شبکه LAN میتوان بهره برد پس پاسخ به این سوال را باید در تفاوت کارکرد این دو دستگاه یافت.
