تفاوت بین روتر، سوئیچ و هاب

در مباحث شبکه، بعضا اصطلاحات سوئیچ، هاب و روتر به جای یکدیگر استفاده می شوند که اشتباه است.

با وجود اشتراکات بین آنهاف ولی تفاوت هایی آشکاری با هم دارند. این سه کامپوننت ممکن است در یک دستگاه واحد با هم ادغام شوند و تمایز بین آنها برای دانشجو سخت شود.

در این مطلب قصد داریم به بررسی هر دستگاه و عملکرد آن در یک شبکه بپردازیم.

در ادامه مطلب شما با اصطلاحاتی نظیر سوئیچ، روتر، هاب، Broadcast، Collision Domain و ... برخورد خواهید کرد که اگر به این اصطاحات شبکه ای آشنا نیستید، باید در دوره نتورک پلاس به دنبال درک آنها باشید. از این رو پیشنهاد می کنم دوره نتورک پلاس را به صورت رایگان در لینک زیر مشاهده کنید:

دوره آموزشی رایگان Network Plus

What is a Switch?

سوئیچ شبکه ای چیست؟

سوئیچ یک دستگاه شبکه multicast است که در لایه Datalink مدل OSI کار می کند و دسته ای از سیستم ها یا دستگاه ها را در یک شبکه به هم متصل می کند. یک سوئیچ به راحتی می تواند تشخیص دهد که کدام دستگاه به کدام پورتش وصل شده است و با استفاده از یک MAC Address می تواند پیام را به یک دستگاه خاص برساند.

مزایای استفاده از سوئیچ در شبکه های کامپیوتری:

سوئیچ می تواند امن باشد چرا که داده را به node مشخص تحویل می دهد.
collisions domain ها را کاهش می دهد.
سوئیچ می تواند bandwidth یا پهنای باند شبک هرا افزایش دهد.
تعداد پورت های مورد نیاز برای اتصال نودهای موجود در شبکه را می توانید افزایش دهید.
سوئیچ در حالت full-duplex کار می کند.

ضمن اینکه سوئیچ های manageable می توانند امکانات بسیار بیشتری را در جهت مدیریت بهتر شبکه به ادمین ها ارائه دهند که در شبکه های متوسط و بزرگ واقعا به آنها نیاز داریم.

معایب استفاده از سوئیچ در شبکه های کامپیوتری:

سوئیچ در مقایسه با hub ها و سایر دستگاه های مورد استفاده در یک شبکه گران تر هستند.
برای مقابله با بسته های multicast، نیاز به تنظیمات مناسب دارید.

اما با وجود همه اینها کف ترازو به نفع مزایای سوئیچ بسیار سنگین تر است و همین کافیست که ما را ترغیب به استفاده از سوئیچ کند.

What is a Hub?

Hub چیست؟

Hub یک دستگاه شبکه ساده و ارزان است که لایه physical یا لایه 1 مدل OSI کار می کند و دسته ای از کامپیوترها را در یک شبکه لوکال (LAN) به هم متصل می کند. Hub را به عنوان دیوایس خنگ و فاقد شعور در شبکه می شناسند چون مانند سه راهی برق عمل می کند. هر سیگنالی که به دستش می رسد، آن را به سایر پورت ها propagate می کند که این اصلا خوب نیست. پس تمام اطلاعات ارسال شده به هاب به طور خودکار به تمام پورت های دستگاه های متصل به آن ارسال می شود. همین امر منجر به هدر رفتن پهنای باند می شود.

مزایای استفاده از هاب ها

Hub قابلیت اتصال به شبکه را با استفاده از رسانه های فیزیکی مختلف دارند.
از Hub می توان برای افزایش فاصله استفاده کرد. یعنی جاهایی که فاصله زیاد است، از هاب می توانیم استفاده کنیم که تا بتوانیم انتقال اطلاعات و ارتباطات با مسیرهای با فاصله بیشتر داشته باشیم.
هاب ها در مقایسه با سوئیچ ها و سایر دستگاه های موجود در شبکه نسبتاً ارزان هستند.

معایب استفاده از هاب

احتمال collision domain بین بسته ها را هنگام انتقال از یک دستگاه به دستگاه دیگر افزایش می دهد.
هاب بصورت half-duplex کار می کند. فقط یک دستگاه در آنِ واحد می‌تواند داده‌ها را ارسال یا دریافت کند.
هاب ها داده ها را با تمام دستگاه های یک شبکه به اشتراک می گذارند و در نتیجه شبکه را ناامن می کنند.
هاب ها در هنگام انتقال داده ها پهنای باند زیادی را هدر می دهند.

همین معایب منجر می شود که هاب ها در شبکه های کامپیوتری امروزه اقبالی نداشته باشند.

Switch vs Hub

Hub یک دستگاه broadcast ای است که داده ها را از یک node به همه node ها ارسال می کند، اما سوئیچ یک دستگاه multicast است که می تواند داده ها را به یک node خاص ارسال کند.
یک هاب از half-duplex پشتیبانی می کند یعنی فقط یک دستگاه می تواند داده ها را در یک زمان ارسال یا دریافت کند، در حالی که یک سوئیچ از حالت full-duplex پشتیبانی کند. یعنی هر دو دستگاه می توانند همزمان داده ارسال و دریافت کنند.
یک سوئیچ در لایه دوم مدل OSI قرار دارد در حالی که یک Hub در لایه اول قرار دارد.

What is a Router?

روتر یک دستگاه شبکه است که تحت لایه network مدل OSI کار می کند(لایه 3) و برای اتصال دو یا چند شبکه به هم استفاده می شود.

مزایای استفاده از روتر در شبکه های کامپیوتری

با کمک dynamic routing Protocol ها، می تواند بهترین مسیر را انتخاب کند.
یکی از وظایف مهم روتر Broadcast Killer است و بدین ترتیب ما می توانیم شبکه های خود را با کمک این دیوایس خرد کرده و Performance بهتری داشته باشیم.

معایب استفاده از روتر:
روتر در مقایسه با روتر و سوئیچ گران تر است که این گرانی هم بی دلیل نیست.
داده هایی که به دست روتر می رسند باید روی آنها پردازش صورت بگیرد که همین امر در زمان بسیار کوتاهی یک وقفه ایجاد می کند که البته برای مسیریابی باید این پردازش صورت بگیرد.

مدل Open Systems Interconnection Model یا مدل OSI یک مدل 7 لایه است که برای تشریح کردن بصری ارتباط سیستم های کامپیوتری استفاده می شود. یک سوئیچ، یک روتر و یک هاب هر کدام در لایه متفاوتی کار می کنند.
یک switch در لایه Data Link یا لایه دو از مدل OSI قرار گرفته و کار می کند. آدرس اترنت و مک بخشی از این لایه هستند.
یک روتر در لایه network مدل OSI یعنی لایه سوم قرار دارد.
یک هاب در لایه Physical مدل OSI یعنی لایه اول قرار دارد.

در سوئیچ ها:

در سوئیچ(البته بستگی به نوع سوئیچ هم دارد) اجازه می دهد تا اتصالات مختلف بسیاری از دستگاه ها را در یک شبکه و مدیریت پورت و تنظیمات امنیتی VLAN انجام دهید.
Learning: فرآیند Learning در واقع به جمع آوری MAC address های لینک های متصل شده به پورت های سوئیچ مرتبط است.
Forwarding: این فرآیند انتقال ترافیک شبکه از یک دستگاه متصل به یک پورت سوئیچ به دستگاه دیگری متصل به پورت دیگر است.
جلوگیری کردن از حلقه در لایه دو: در یک شبکه لوکال، اتصالات اضافی(redundant) برای جلوگیری از خرابی کل شبکه در صورت خرابی یک لینک ایجاد می شوند. حلقه های سوئیچینگ لایه 2 و broadcast می توانند به دلیل همین اتصالات اضافی ایجاد شوند. سوئیچ می تواند از این مشکلات جلوگیری کند و البته باز هم عرض می کنم که اینها از عهده هر سوئیچی بر نمی آید و حتما سوئیچ باید این قابلیت ها را داشته باشد.

در روترها:

یکی از اهداف اصلی روترها، متصل کردن شبکه ها به یکدیگر است در عین حال که از عبور ترافیک های broadcast جلوگیری به عمل می آورند.

روتر حداقل به دو شبکه متصل است و بسته به دانش فعلی خود از وضعیت شبکه تصمیم می گیرد که چگونه هر بسته داده را تحویل دهد.

روترها همگی دارای routing table هستند و بر اساس این جدول مسیریابی ارتباطات بین مسیرها را میسر می کنند.

وظیفه دیگر روترها broadcast Killer است.

در Hub ها

هاب یک دستگاه شبکه ای ساده و ارزان است که به تعدادی از سیستم ها اجازه می دهد تا به یک شبکه واحد متصل شوند.

هنگامی که یک هاب یک Ethernet frame یا data packet را از یک دستگاه شبکه در یکی از پورت های خود دریافت می کند، بسته را به همه پورت های خود، یعنی به تمام دستگاه های شبکه دیگر، broadcast می کند (repeat می کند) و همین دقیقا منطق سه راهی برق است. collision زمانی رخ می دهد که دو دستگاه در شبکه بصورت همزمان بسته ارسال کنند و اینجا شروع فاجعه است.

سوئیچ ها امروزه در شبکه ها برای اتصال دستگاه ها به هم استفاده می شوند.
در هر پورت، یک سوئیچ، مانند یک bridge، از همان منطق ارسال یا فیلتر کردن استفاده می کند. هنگامی که یک هاست یا سوئیچ در شبکه پیامی را به هاست یا سوئیچ دیگری ارسال می کند یا در همان شبکه به هاست دیگری ارسال می کند، سوئیچ فریم ها را دریافت کرده و آنها را رمزگشایی می کند تا physical address یا MAC address پیام را بخواند.
سوئیچ باعث تقسیم collision domains ها می شود یا به عباارتی سوئیچ به تعداد پورت های خود دارای collision domains است. همین امر منجر به افزایش چشمگیر پهنای باند شبکه LAN خواهد شد.

روتر در شبکه ها بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. روتر در صورتی که با پروتکل های مسیریابی داینامیک پیکربندی شده باشد، همیشه بهترین مسیر را برای ارسال بسته های شبکه ها به یکدیگر انتخاب می کند.

سه نوع transmission mode یا حالت انتقال در شبکه های کامپیوتری وجود دارد:
Simplex - در این حالت transmission، داده ها فقط می توانند به یک جهت حرکت کنند، یعنی یک دستگاه فقط می تواند داده ارسال کند اما نمی تواند دریافت کند و گیرنده فقط می تواند دریافت کند اما نمی تواند داده ها را ارسال کند.
Half-Duplex - در این حالت، فقط یک دستگاه می تواند داده ها را در یک زمان ارسال یا دریافت کند. هر دستگاه نمی توانند همزمان هم ارسال کننده و هم دریافت کننده باشند.
Full-Duplex - در این حالت، یک دستگاه می تواند داده ها را به طور همزمان ارسال و دریافت کند.

هم روتر و هم سوئیچ، هر دو از full-duplex پشتیبانی می کنند. بنابراین، گروهی از کامپیوترها می توانند داده ها را به طور همزمان ارسال کنند. هاب ها از انتقال half-duplex پشتیبانی می کنند. بنابراین، تنها یک node می تواند داده ها را در یک زمان ارسال کند.

آدرس های استفاده شده در هر دستگاه:

سوئیچ MAC Address دستگاه را برای انتقال داده ذخیره می کند و از آن استفاده می کند در حالی که روتر از IP دستگاه برای انتقال داده ها بین شبکه ها استفاده می کند.
از طرف دیگر یک هاب هیچ آدرس MAC/IP را برای انتقال داده ذخیره نمی کند.

Transmission of data یا انتقال داده

سوئیچ داده ها را از یک دستگاه به دستگاه دیگر در قالب frame منتقل می کند در حالی که یک روتر داده ها را از یک شبکه به شبکه دیگر به شکل بسته ها یا Packet منتقل می کند. هاب داده ها را به صورت بیت های باینری از یک دستگاه به دستگاه دیگر منتقل می کند.

شما می توانید بصورت رایگان، دوره CISCO CCNA را در وب سایت خوش آموز بگذرانید. برای ملاحظه دوره به لینک زیر وارد شوید(مدرس دوره: حسین محمدی مهر):

دوره آموزشی رایگان سیسکو CCNA