سوئیچ لایه دو چیست؟ چگونه کار می کند و چه کاربردی دارد؟

سوئیچ شبکه یکی از مهم‌ترین تجهیزات شبکه است که عمکلرد آن تاثیر به‌سزایی روی عملکرد کلی شبکه دارد. سوئیچ‌ها انواع مختلفی دارند. در این مقاله به این سوال پاسخ می‌دهیم که سوئیچ لایه دو چیست؟ چه کاربردی دارد و چگونه کار می‌کند؟ در ادامه با فالنیک همراه باشید. برای مشاهده محصولات سوئیچ سیسکو می‌توانید روی لینک کلیک کرده و از فروشگاه فالنیک دیدن کنید.

سوییچ‌ لایه 2 چیست؟ | آشنایی با  عملکرد و کاربردهای آن

سوییچ لایه 2 (Layer 2 Switch) نوعی سوییچ شبکه است که در لایه دو مدل مدل مرجعOSI  عمل می‌کند. وظیفه اصلی سوییچ لایه 2، رساندن بسته‌های داده درون شبکه محلی (LAN) از مبدا به مقصد است. سوییچ لایه 2 بر اساس آدرس فیزیکی (MAC)، دستگاه‌ها را به یکدیگر معرفی کرده و فریم‌ها را برای آن‌ها ارسال می‌کند. مک آدرس هر دستگاه شبکه، یک شناسه یکتا برای آن دستگاه است که بر اساس آن سوییچ می‌تواند بسته‌های داده را به دستگاه مقصد مورد نظر هدایت کند. سوییچ لایه 2 می‌تواند برخی ویژگی‌های اضافی نیز داشته باشد؛ مانند قابلیت VLAN که امکان تقسیم شبکه محلی به بخش‌های جداگانه را فراهم می‌کند؛ و یا ویژگی‌های امنیتی مانند استفاده از پروتکل‌های STP (سرنامSpanning Tree Protocol ) را برای جلوگیری از بروز حلقه‌های بسته در شبکه.

جدول مک آدرس چیست؟

سوییچ لایه 2 با استفاده از جدول مک آدرس (MAC address table) می‌تواند به شکل هوشمندانه فریم‌های داده را دریافت کند و آن‌ها را به پورت مقصد مناسب ارسال کند. جدول مک آدرس، یک پایگاه داده حاوی مک آدرس‌های دستگاه‌ها و پورت‌های سوییچ است.

سوییچ لایه 2 برای هدایت بسته‌های داده به دستگاه مقصد مورد نظر از جدول مک آدرس استفاده می‌کند. بنابراین، سوییچ لایه 2 قابلیت جداسازی ترافیک و افزایش عملکرد شبکه را فراهم می‌کند.

عملکرد سوییچ لایه 2 شبیه به یک هاب است با این تفاوت که در سوییچ لایه 2، بسته‌های داده تنها به دستگاه مقصد ارسال می‌شوند و به سایر پورت‌ها ارسال نمی‌شوند. این ویژگی باعث می‌شود سوییچ لایه 2 امنیت و عملکرد بهتری نسبت به هاب داشته باشد.

چرا شرکت‌ها از سوئیچ لایه دو استفاده می‌کنند؟

سوئیچ‌های لایه 2 در شبکه‌های محلی (LANs) نقش بسیار مهمی دارند و تقریبا یکی از گزینه‌های اصلی شرکت‌ها هستند. برخی از دلایلی که باعث می‌شوند شرکت‌ها سراغ خرید سوییچ‌های فوق بروند به شرح زیر است:

• اتصال دستگاه‌های درون شبکه: سوئیچ‌های لایه 2 نقش واسط را برای اتصال تجهیزات و کلاینت‌ها به شبکه‌های محلی ایفا می‌کنند. آن‌ها بسته‌ها را به پورت‌های مقصد درون شبکه هدایت می‌کنند، بنابراین این امکان وجود دارد که دستگاه‌ها اطلاعات را به‌طور مستقیم با یکدیگر مبادله کنند.
• فراهم کردن بستری برای ارسال بسته‌ها: سوئیچ‌های لایه 2 به عنوان یک نقطه تبادل ترافیک در شبکه عمل می‌کنند و فریم‌ها را بر اساس مک هدایت می‌کنند. آن‌ها قادر هستند با استفاده از جدول مک، فریم‌ها را به پورت‌های مقصد مناسب توزیع کنند. این امر باعث می‌شود فریم‌ها به شکل دقیق‌تر و با سرعت بالاتری به دستگاه مورد نظر برسند.
• افزایش عملکرد شبکه: با استفاده از سوئیچ‌های لایه 2، ترافیک در شبکه محلی تقسیم می‌شود و فریم‌ها به صورت موازی بین دستگاه‌ها ارسال می‌شوند. این ویژگی بهبود عملکرد شبکه و کاهش تداخل و افزایش پهنای باند را به همراه دارد. به عنوان مثال، در یک شبکه محلی با سوئیچ‌های لایه 2، فریم‌ها به صورت مستقیم بین دستگاه‌ها ارسال می‌شوند، در حالی که در شبکه‌هایی که از هاب (Hub) استفاده می‌کنند، فریم‌ها به صورت پخشی به تمام دستگاه‌ها ارسال می‌شود که باعث ایجاد تداخل و کاهش عملکرد شبکه می‌شود.
• امنیت شبکه: سوئیچ‌های لایه 2 قابلیت‌های امنیتی مختلفی را برای شبکه‌ها فراهم می‌کنند. آن‌ها می‌توانند با استفاده از فیلترها و لیست‌های کنترل دسترسی (ACL)، ترافیک مورد نظر را محدود کنند و به دستگاه‌ها و کاربران مجوز دسترسی به شبکه را بدهند. همچنین، سوئیچ‌های لایه 2 قابلیت شناسایی و پیشگیری از بروز حملات سایبری رایج را دارند، البته به شرطی که به درستی پیکربندی شوند.
• مدیریت شبکه: سوئیچ‌های لایه 2 امکانات مدیریتی متنوعی را برای شبکه‌ها فراهم می‌کنند. آن‌ها قابلیت مانیتورینگ ترافیک، پیکربندی پورت‌ها، تنظیم VLAN‌ها مخفف (Virtual Local Area Networks) و بسیاری دیگر از ویژگی‌های مدیریتی را دارند. این ویژگی‌ها به مدیران شبکه اجازه می‌دهد تا عملکرد شبکه را بهبود داده و مشکلات را رفع کنند.

سوئیچ لایه دو چگونه کار می‌کند؟ | عملکرد سوییچ لایه 2 در ارسال فریم‌های داده

سوییچ لایه 2 با استفاده از جدول مک آدرس، هر بسته را به دستگاه مقصد مورد نظر هدایت کند. وقتی سوییچ بسته‌ای را دریافت می‌کند، مک آدرس مبدا و مقصد در سرآیند بسته را بررسی می‌کند. سپس، سوییچ با استفاده از جدول مک آدرس مشخص می‌کند که آیا مک آدرس مقصد در جدول وجود دارد یا خیر. با توجه به اطلاعات موجود در جدول مک آدرس، تصمیم می‌گیرد که بسته را به کدام پورت خروجی ارسال کند.

در صورتی که مک آدرس مقصد در جدول وجود داشته باشد، سوییچ بسته را به پورت مربوط به مک آدرس مقصد ارسال می‌کند. این عملکرد به عنوان «ارسال به پورت مقصد» شناخته می‌شود. بنابراین، بسته‌های داده تنها به دستگاه مقصد می‌رسند و به سایر پورت‌ها ارسال نمی‌شوند. به عنوان مثال، اگر سوییچ در جدول مک آدرس داشته باشد که مک آدرس مقصد در پورت 1 قرار دارد، بسته را به پورت 1 ارسال می‌کند.

در صورتی که مک آدرس مقصد در جدول وجود نداشته باشد، سوییچ به طور پیش فرض بسته را به تمام پورت‌های خود ارسال می‌کند؛ به جز پورتی که بسته از آن دریافت شده است (پورت ورودی). این فرآیند «ارسال به تمام پورت‌ها» نامیده می‌شود و باعث می‌شود دستگاه مقصد بسته را دریافت کند و مک آدرس آن در جدول سوییچ ثبت شود. در ادامه، بسته‌های داده برای مک آدرس مقصد به پورت مربوطه ارسال می‌شوند.

جدول مک آدرس به طور دوره‌ای به روزرسانی می‌شود و به صورت خودکار مک آدرس‌های جدید را یادداشت می‌کند. سوییچ همیشه دانش کافی در ارتباط با ارسال بسته‌های داده به دستگاه‌های مقصد را در اختیار دارد.

5 کاربرد سوییچ لایه 2 در شبکه چیست؟

سوییچ لایه 2 یکی از مولفه‌های اصلی شبکه‌های محلی (LAN) است و به منظور ارائه عملکرد بهتر و بهینه‌تر در شبکه‌های محلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر، برخی از کاربردهای اصلی سوییچ لایه 2 را بررسی می‌کنیم:

1. جداسازی ترافیک: سوییچ لایه 2 ترافیک شبکه را جدا کرده و بسته‌های داده را تنها به دستگاه مقصد ارسال می‌کند. این ویژگی باعث افزایش کارایی و پهنای باند شبکه می‌شود، زیرا ترافیک شبکه بین دستگاه‌ها تقسیم می‌شود و هر بسته فقط به گره‌های مقصد ارسال می‌شود.
2. امنیت شبکه: سوییچ لایه 2 امنیت شبکه را افزایش می‌دهد، زیرا بسته‌های داده تنها به دستگاه مقصد می‌رسند و به سایر پورت‌ها ارسال نمی‌شوند، بنابراین دستگاه‌ها نمی‌توانند بسته‌های داده را کنترل کنند و اطلاعات مربوط به دستگاه‌های دیگر را مشاهده کنند.
3. شبکه محلی مجازی (VLAN): سوییچ لایه 2 قابلیت ایجاد شبکه‌های محلی مجازی را دارد. با استفاده از VLAN، شبکه محلی به بخش‌های جداگانه تقسیم می‌شود که قادر نیستند به شکل عادی به یکدیگر دسترسی داشته باشند نتیجه اینکه امنیت افزایش یافته و مدیریت شبکه دقیق‌تر و کارآمدتر می‌شود.
4. استفاده از پروتکل‌ درخت پوشا: سوییچ لایه 2 از پروتکل‌ Spanning Tree استفاده می‌کند تا مانع بروز حلقه‌های بسته در شبکه شود. این پروتکل‌ها به صورت خودکار مسیریابی را تنظیم می‌کنند و از ایجاد حلقه‌های بی‌نهایت در شبکه جلوگیری می‌کنند.
5. مدیریت ترافیک: سوییچ لایه 2 قابلیت مدیریت ترافیک را فراهم می‌کند و با استفاده از ویژگی‌های مانند QoS (سرنام Quality of Service) می‌تواند اولویت‌بندی ترافیک را بر اساس نیازهای شبکه تنظیم و منابع شبکه را بهینه کند.

سوییچ لایه 2 و لایه 3 چه تفاوتی دارند؟

سوئیچ‌های لایه 2 و 3 هر دو از دستگاه‌های پر کاربرد شبکه هستند که مسئولیت ارسال فریم‌ها و بسته‌ها در شبکه را بر عهده دارند. با این‌حال، این دو سوییچ تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند که برخی از آن‌ها به شرح زیر است:

• سوئیچ‌های لایه 2 در لایه دوم مدل OSI (پیوند داده) عمل می‌کنند و برای ارسال و دریافت فریم‌ها از مک آدرس استفاده می‌کنند. به بیان دقیق‌تر، آن‌ها بر مبنای مک آدرس تجهیزات، فریم‌ها را به پورت‌های مقصد در شبکه هدایت می‌کنند. در نقطه مقابل، سوییچ‌های لایه 3 در لایه سوم مدل OSI (لایه شبکه) کار می‌کنند و برای ارسال و دریافت بسته‌ها از آدرس آی‌پی استفاده می‌کنند. این سوییچ‌ها قادر هستند بسته‌ها را بین شبکه‌های مختلف محلی در شبکه سازمانی مسیریابی کنند، اما برای ارسال بسته‌ها به خارج از شبکه سازمانی به روتر نیاز دارند.
• سوئیچ‌های لایه 2 برای ایجاد شبکه‌های محلی (LANs) و ارتباط دستگاه‌های درون شبکه با یکدیگر استفاده می‌شوند. به بیان دقیق‌تر، پل ارتباطی بین دستگاه‌ها در شبکه هستند تا گره‌ها بتوانند بسته‌ها را برای پورت‌های مقصد یکدیگر در شبکه ارسال کنند. به عنوان مثال، این سوئیچ‌ها می‌توانند در شبکه‌های LAN و اتاق سرور استفاده ‌شوند. در نقطه مقابل، سوییچ‌هال لایه 3 برای برقراری ارتباط میان شبکه‌های محلی مختلف ساخته شده در یک سازمان استفاده می‌شوند و برای ارسال بسته‌ها از پروتکل‌های مسیریابی زیر استفاده می‌کنند:
• OSPF مخفف (Open Shortest Path First)
• RIP مخفف (Routing Information Protocol)
• BGP مخفف (Border Gateway Protocol)

با استفاده از این پروتکل‌ها بسته‌ها در کوتاه‌ترین زمان بین این شبکه‌ها هدایت می‌شوند. برای این منظور سوییچ‌های لایه 3 سعی می‌کنند بهترین مسیر را که هزینه کمتری دارد، برای ارسال بسته‌ها استفاده کنند تا پهنای باند شبکه بیهوده هدر نرود.

• سوئیچ‌های لایه 2 بر مبنای مک آدرس دستگاه‌ها کار می‌کنند تا بتوانند فریم‌ها را ارسال کنند. به همین دلیل به جدول مک آدرس نیاز دارند تا بتوانند مقصد بسته‌ها در شبکه را پیدا کنند. در مقابل، سوییچ‌های لایه 3 بر مبنای آدرس آی‌پی دستگاه‌ها کار می‌کنند و بسته‌ها را بر اساس جدول مسیریابی و آی‌پی ارسال می‌کنند.
• سوئیچ‌های لایه 2 معمولا پهنای باند بالایی را در شبکه‌های محلی (LANs) ارائه می‌دهند. آن‌ها معمولا فریم‌ها را با سرعت بالا انتقال می‌دهند، زیرا تغییری در سرآیند بسته ایجاد نمی‌کنند، از این‌رو زمان ارسال فریم‌ها افزایش پیدا می‌کند. در نقطه مقابل، سوییچ‌های لایه 3 معمولا در زمینه ارسال بسته‌ها سرعت کمتری دارند، زیرا تغییراتی در سرآیند بسته‌ها اعمال می‌شود. همین مسئله باعث می‌شود تا فرآیند مسیریابی و پردازش بسته‌ها در لایه سوم پیچیده‌تر و البته زمان‌برتر شود.

در جدول زیر بخش از تفاوت های این دو نوع سوئیچ را بررسی کرده ایم:

آشنایی با چند سوییچ‌ لایه 2 خوب در فروشگاه فالنیک

اکنون که تا حدودی به عملکرد سوییچ‌های لایه 2 آشنا شدید، اجازه دهید به معرفی برخی از سوییچ‌های لایه 2 بپردازیم که قابلیت‌های کاربردی خوبی در اختیارتان قرار می‌دهند.

سوئیچ 24 پورت گیگابیتی دی لینک DLink DGS-1024C 24-Port Gigabit

این سوییچ رک‌مونت غیر مدیریتی مجهز به 24 پورت گیگابیتی است. این سوییچ با نصب ساده مبتنی بر ویژگی Plug-and-play به کارشناسان شبکه اجازه می‌دهد به ساده‌ترین شکل اقدام به نصب سوییچ در شبکه کنند. سوییچ فوق مجهز به فریم‌ویر هوشمندی است که هر زمان ترافیکی در شبکه وجود نداشته باشدف برق پورت‌ها را قطع می‌کند تا صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در مصرف انرژی به وجود آورد. این سوییچ گزینه مناسبی برای استقرار در شبکه‌های سازمانی کوچک تا متوسط و همچنین شبکه‌های سوهو است. سوییچ فوق توانایی پشتیبانی از استانداردهای زیر را دارد:

• IEEE 802.3 10BASE-T
• IEEE 802.3u 100BASE-TX
• IEEE 802.3x Flow Control
• IEEE 802.1p QoS
• IEEE 802.3az Energy-Efficient Ethernet (EEE)

سوئیچ 16 پورت گیگابیتی دی لینک DLink DGS-1016D 16-Port Gigabit

یکی دیگر از سوییچ‌های خوش‌ساخت غیر مدیریتی شرکت دی‌لینک است که 16 پورت گیگابیتی در اختیار کاربران قرار می‌دهد. این سوییچ از استاندار اترنت گیگابیتی 1000BASE-T پشتیبانی می‌کند و ظرفیت سوییچینگ 48 گیگابیت بر ثانیه را دارد. این سوییچ فاقد فن است، بنابراین امکان استفاده از آن در محیط‌های آرام وجود دارد، دارای گواهینامه D-Link Green به معنای سازگاری با محیط زیست است،  از استاندارد 802.3az Energy-Efficient Ethernet support پشتیبانی می‌کند، مجهز به ویژگی Jumbo frame است، قابلیت تشخیص مشکلات کابل را دارد، دارای جدول مک آدرس 8K است و 4 صف‌ QoS در هر پورت را پشتیبانی می‌کند.

سوییچ شبکه دی لینک DES-1018MPV2 مدل 18 پورت

از سوییچ‌های حرفه‌ای شرکت دی‌لینک است که مجهز به 18 پورت گیگابیتی است که قابلیت پشتیبانی از فناوری PoE را دارند و از استانداردهای IEEE 802.3af/at پشتیبانی می‌کند. بنابراین، گزینه مناسبی برای استقرار در لایه دسترسی است تا انرژی مورد نیاز دستگاه‌هایی که از فناوری PoE استفاده می‌کنند را تامین کند. توان خروجی نهایی این سوییچ برابر با 247 وات است و در لایه دو شبکه کار می‌کند. ظرفیت سوییچینگ آن برابر با 7.2 گیگابیت بر ثانیه است. این سوییچ دارای حالت‌های چندگانه در ارتباط با پورت‌ها مثل EXTEND برای پشتیبانی از ارسال انرژی تا فواصل دورتر و ISOLATION برای دستیابی به بالاترین سطح از امنیت در ارتباط با هر پورت است.

سوییچ شبکه دی لینک 8-Port Multi-Gigabit Unmanaged Switch مدل  DMS-108

یکی از مقرون به صرفه‌ترین سوییچ‌های لایه 2 شرکت دی لینک است که در گروه سوییچ‌های غیر مدیریتی قرار می‌گیرد و مجهز به هشت پورت با سرعت یک گیگابیت بر ثانیه است. از ویزگی‌های شاخص این محصول باید به گواهینامه Green Technology، بدنه فلزی مقاوم، 8 پورت با سرعت 1 گیگابیت بر ثانیه، پشتیبانی از فناوری‌های MDI/MDIX خودکار برای تمام پورت‌ها، انطباق با استاندارهای RoHS، پشتیبانی از وضعیت‌های Full/half-duplex for Ethernet/Fast Ethernet ، نصب و راه‌اندازی آسان، پشتیبانی از فناوری QoS و غیره اشاره کرد.

برای خرید سوئیچ شبکه لایه دو می‌توانید از خدمات مشاوره رایگان متخصصین فالنیک به شماره 02154591963 استفاده کنید.