سوئیچ شبکه چیست و کاربرد آن در دوربین مداربسته

سوئیچ شبکه چیست و کاربرد آن در دوربین مداربسته

یک مرکز ارتباطی در شبکه با قابلیت های بسیار کاربردی

سوئیچ شبکه سخت افزار شبکه ای است که دستگاه‌های موجود در شبکه رایانه‌ای را به هم با استفاده از، سوئیچینگ بسته‌های داده جهت دریافت و ارسال به دستگاه مقصد، متصل می کند (همچنین با نام مرکز یا هاب سوئیچینگ (Switching Hub)، پل ارتباطی (Bridging Hub) نیز شناخته می‌شود).

سوئیچ شبکه یک پل شبکه چند پورت است که از آدرس MAC برای انتقال داده‌ها در لایه پیوند داده (لایه 2) مدل OSI استفاده می کند. برخی از سوئیچ ها همچنین می‌توانند داده‌ها را در لایه شبکه با قابلیت مسیریابی (Routing)، هدایت کنند. چنین سوئیچ هایی معمولاً به عنوان سوئیچ های لایه 3 یا سوئیچ های چند لایه شناخته می‌شوند.

سوئیچ های اترنت رایج ترین شکل سوئیچ شبکه هستند. اولین سوئیچ اترنت توسط Kalpana در سال 1990 ارائه شد. همچنین سوئیچ ها برای انواع دیگر شبکه ها از جمله کانال فیبر نوری، حالت انتقال ناهمزمان و InfiniBand وجود دارد.

برخلاف هاب های تکرار شونده معمولی، که داده‌ها را از هر پورت به صورت یکسانی پخش می‌کنند و به دستگاه‌ها اجازه می دهند از چه داده مورد نیازی استفاده کنند، یک سوئیچ شبکه داده‌ها را فقط به دستگاه‌هایی که می خواهند داده مورد نیاز را دریافت کنند، هدایت می کند.

 

 

بررسی اجمالی

سوئیچ 8 پورتسوئیچ وسیله‌ای در شبکه رایانه‌ای است که سایر دستگاه‌ها را به یکدیگر متصل می کند. چندین کابل شبکه به سوئیچ متصل می‌شوند تا ارتباط بین دستگاه‌های مختلف شبکه را برقرار کنند. سوئیچ ها با انتقال یک بسته شبکه دریافتی فقط به یک یا چند دستگاهی که بسته برای آنها در نظر گرفته شده است، جریان داده‌ها را از طریق شبکه مدیریت می‌کنند. هر دستگاه شبکه متصل به یک سوئیچ را می توان با آدرس شبکه آن شناسایی کرد. حداقل و حداکثر جریان ترافیک، افزایش امنیت و کارآیی شبکه زیر نظر سوئیچ، هم به صورت سخت افزاری و هم نرم افزاری (پروتکل ها) انجام می‌شود.

یک سوئیچ، هوشمندتر از یک هاب اترنت است. هاب اترنت به سادگی بسته‌ها را از هر درگاه (پورت)، به جز درگاهی که بسته بر روی آن دریافت شده است، دوباره انتقال می دهد؛ زیرا قادر به تشخیص گیرنده‌های مختلف نیست و به طور کلی بازده کمتری در شبکه دارد.

یک سوئیچ اترنت در لایه پیوند داده (لایه 2) مدل OSI کار می کند تا یک دامنه برخورد (Collision Domain) جداگانه برای هر پورت سوئیچ ایجاد کند. سوئیچ شبکه به خودی خود پردازشی بروی محتوای داده‌ها ندارد و فقط برای انتقال داده‌ها بین سوئیچ ها و یا دستگاه‌های متصل به سوئیچ مانند رایانه، لپتاپ، دی وی ار، ان وی ار، اکسس پوینت ها، تلفن VOIP، پرینتر شبکه، مودم شبکه، کنسول‌های بازی و هر دستگاهی که با پورت شبکه بتواند به یک سوئیچ متصل شود، مدیریت و بهترین مسیریابی را پردازش می کند. هر دستگاهی که به پورت سوئیچ متصل است می تواند در هر زمان داده را به هر پورت دیگر منتقل کند و انتقال ها تداخلی در کار یکدیگر ایجاد نمی‌کنند.

تقسیم بندی ارتباطات شامل استفاده از یک سوئیچ برای تقسیم دامنه برخورد (Collision Domain) بزرگتر به قسمتهای کوچکتر به منظور کاهش احتمال برخورد و بهبود عملکرد کلی شبکه است که هر دستگاه روی یک درگاه اختصاصی سوئیچ قرار دارد. برخلاف هاب اترنت، در هر یک از درگاه های سوئیچ یک دامنه برخورد جداگانه وجود دارد. این ویژگی اجازه می دهد تا رایانه‌ها پهنای باند اختصاصی را روی اتصالات نقطه به نقطه (Point-to-Point) شبکه و همچنین در حالت دو طرفه کامل (Full-duplex) اجرا کنند. حالت Full-duplex در هر دامنه برخورد فقط یک فرستنده و یک گیرنده دارد که برخورد را غیرممکن می کند.

سوئیچ شبکه در اکثر شبکه های محلی اترنت (LAN) نقش اساسی دارد. شبکه های محلی با اندازه متوسط تا بزرگ حاوی تعدادی سوئیچ مدیریت شده مرتبط هستند. شبکه های کوچک اداری و خانگی معمولاً از یک سوئیچ یا یک وسیله چند منظوره مانند یک Getway محلی برای دسترسی به اینترنت ADSL فعال در یک شبکه مجتمع مسکونی و یا اداری استفاده می‌کنند.

یک سوئیچ پیشرفته ممکن است برق را روی اترنت (PoE) پیاده سازی کند، که از نیاز دستگاه‌هایی به آداپتور، مانند دوربین مداربسته تحت شبکه، تلفن VoIP یا اکسس پوینت برای داشتن منبع تغذیه جداگانه جلوگیری می کند. از آنجا که سوئیچ ها می‌توانند متصل به منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) شوند، دستگاه متصل می تواند حتی در صورت قطع برق عادی دفتر، کار خود را ادامه دهد.

 

انواع سوئیچ شبکه

 

از لحاظ شکل ظاهری

سوئیچ ها به شکل های مختلفی در دسترس هستند، از جمله سوئیچ های معمولی رومیزی (Desktop) که معمولاً برای استفاده در یک خانه یا محل کار خارج از محفظه یا رک تجهیزات در نظر گرفته شده اند. حالت دیگر سوئیچ های قابل نصب در رک (Rack Mount) است و برای استفاده در رک تجهیزات یا محفظه ریل DIN نصب شده برای استفاده در محیط های صنعتی کاربرد دارد. سوئیچ هایی با اندازه کوچک (فقط 4 پورت)، قابل نصب در داخل داکت کابل است و براحتی می توان با یک جانمایی صحیح، سوئیچ را از دسترس افراد حاظر در محیط، خارج کرد.

سوئیچ های نصب شده روی رک ممکن است در ابعاد مختلف که با واحد یونیت (Unit) شناخته می‌شود، بسته به نیاز شبکه و تعداد گره های شبکه (کاربران) متفاوت باشد.

تفاوت سوئیچ رومیزی و رک

 

از لحاظ گزینه های پیکربندی

Unmanaged switches : سوئیچ های غیر مدیریتی یا همان معمولی هیچ قابلیتی برای پیکربندی ندارند. آنها پس از فعال شدن در شبکه، بدون هیچ گونه تنظیمات نرم افزاری آماده به کار هستند که اصطلاحاً به این گونه دستگاه‌ها Plug and Play می گویند. آنها به طور معمول کم هزینه‌ترین و ارزانترین سوئیچ ها هستند و به همین دلیل اغلب در یک محیط کوچک دفتر کار / خانه استفاده می‌شوند. سوئیچ های غیر مدیریتی می‌توانند به طور مستقل یا داخل رک نصب شوند.

Managed switches : سوئیچ های مدیریتی دارای یک یا چند روش برای تغییر عملکرد سوئیچ هستند. روشهای معمول مدیریت عبارتند از : یک رابط خط فرمان (CLI) که از طریق serial console و هچنین telnet یا Secure Shell قابل دسترسی است، یک پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP) تعبیه شده در سوئیچ، امکان مدیریت از یک ریموت کنسول یا ایستگاه مدیریتی یا یک رابط وب (مدیریت از طریق یک مرورگر)، را ارائه می دهد. نمونه هایی از تغییرات پیکربندی که می توان از طریق سوئیچ مدیریتی انجام داد عبارتند از: فعال کردن امکاناتی مانند Spanning Tree Protocol یا Port Mirroring، تنظیم پهنای باند پورت، ایجاد یا تغییر شبکه های محلی مجازی (VLAN) و غیره. دو زیر مجموعه سوئیچ مدیریتی با نام های Smart و Enterprise است.

Smart switches : سوئیچ های هوشمند (معروف به Intelligent Switches) سوئیچ های مدیریت شده‌ای با مجموعه محدودی از ویژگی‌های مدیریتی هستند. به همین ترتیب، سوئیچ های "web-managed" سوئیچ هایی هستند که در بازار بین غیر مدیریتی و مدیریتی قرار می‌گیرند. با قیمتی بسیار کمتر از یک سوئیچ کاملاً مدیریتی، که این سوئیچ ها یک رابط وب (و معمولاً فاقد دسترسی به CLI) فراهم می‌کنند و امکان پیکربندی تنظیمات پایه مانند VLAN، پهنای باند پورت و duplex را فراهم می‌کنند.

Enterprise managed switches : سوئیچ های مدیریتی Enterprise (معروف به Managed Switches) دارای مجموعه کاملی از ویژگی‌های مدیریتی، از جمله CLI، پروتکل SNMP و رابط وب (Web Interface) هستند. آنها ممکن است دارای ویژگیهای دیگری برای تغییر تنظیمات باشند مانند امکان نمایش، اصلاح، پشتیبان‌گیری و بازیابی تنظیمات. در مقایسه با سوئیچ های هوشمند، سوئیچ های Enterprice دارای ویژگی‌های بیشتری هستند که می‌توانند سفارشی یا بهینه شوند و به طور کلی گرانتر از سوئیچ های Smart هستند. سوئیچ های Enterprice معمولاً در شبکه هایی با تعداد زیادی از سوئیچ ها و کانکشن ها یافت می‌شوند، جایی که مدیریت متمرکز، صرفه جویی قابل توجهی در وقت و تلاش ادمین شبکه فراهم می آورند. سوئیچ های Stackable نمونه‌ای از یک سوئیچ Enterprise-Managed است.


تعدادی از ویژگی‌های سوئیچ مدیریتی

 

از لحاظ تعدا پورت

تمامی برندهای سوئیچ شبکه از یکسری استانداردها برای تعیین تعداد پورت سوئیچ، پیروی می‌کنند. در سوئیچ از لحاظ فیزیکی دو نوع پورت وجود دارد: اترنت و فیبر نوری؛ و از نظر ورود/خروج داده به دو نوع ورودی و Uplink دسته بندی می‌شوند.

حال در بخش پورت های ورودی بسته به نوع سوئیچ از پورت اترنت یا فیبر نوری (SFP) استفاده می‌شود و در بخش خروجی سوئیچ یا پورت Uplink از اترنت یا فیبر نوری و یا ترکیبی از این دو پورت استفاده می‌شود.

از لحاظ تعداد پورت ورودی به 4 پورت، 8 پورت، 16 پورت و 24 پورت دسته بندی شده و از لحاظ تعداد پورت Uplink به صورت تک پورت، دو پورت و چهار پورت برای خروجی داده‌های دریافتی سوئیچ می‌باشد.

میزان تعداد پورت های Uplink در یک سوئیچ بستگی به تعداد ورودی پورت ها دارد. به عنوان مثال یک سوئیچ 4 پورت اترنت دارای یک و یا دو پورت اترنت برای Uplink است و نیازی به چهار پورت Uplink ندارد. در نتیجه تعداد پورت های Uplink متناسب با تعداد پورت های ورودی است. در زیر نمونه هایی از سوئیچ ها با تعداد پورت ورودی/خروجی مشخص شده است:

  • سوئیچ 4 پورت با یک پورت Uplink
  • سوئیچ 4 پورت با دو پورت Uplink
  • سوئیچ 8 پورت با دو پورت Uplink
  • سوئیچ 16 پورت با دو پورت Uplink
  • سوئیچ 24 پورت با دو پورت Uplink
  • سوئیچ 24 پورت با چهار پورت Uplink

 

از لحاظ سرعت

ارسال داده در سوئیچ به صورت ارسال فریم در لایه Data link انجام می‌شود. سرعت ارسال داده براساس نرخ حجم فریم ها دسته بندی می‌شود؛ که از 3 ظرفیت 10Mbps و 100Mbps و 1000Mbps به صورت یک استاندارد ثابت برای تعیین سرعت انتقال داده بین سوئیچ و دستگاه متصل از طریق پورت های ورودی و Uplink، استفاده می‌شود.

در نسل های اولیه سرعت 10 مگابیت بر ثانیه در سوئیچ، مبنای ارسال داده بود ولی امروزه از استاندارد 10/100 مگابیت بر ثانیه در سوئیچ ها و برای دستیابی به سرعت بالاتر جهت ارسال حجم بیشتر داده از سرعت 1000 مگابیت بر ثانیه که معادل ارسال یک میلیون بیت در ثانیه است، استفاده می‌شود.

سوئیچ های 10/100Mbps که به عنوان سوئیچ های معمولی نام برده می‌شوند از 4 پورت تا 24 پورت و همچنین سوئیچ های 10/100/1000Mbps که با نام سوئیچ های گیگ شناخته می‌شوند از 4 پورت تا 24 پورت پشتیبانی می‌کنند. در نظر داشته باشید در سوئیچ های شبکه گیگ بدلیل اینکه ورودی پورت ها تا سقف 1000مگابایت می‌باشد، خروجی یا همان Uplink هم می بایست گیگ باشد؛ چون پورت Uplink خروجی معادل کل پورت های ورودی است و این حجم بالای داده، نیازمند ظرفیت حداکثری برای ارسال داده است. اما این وضعیت در سوئیچ های 10/100Mbps شبکه، چون حداکثر ظرفیت ورودی 100 مگابایت است، پس نیازی به Uplink گیگ در سوئیچ های 4 پورت و 8 پورت نمی‌باشد. سوئیچ های 16 پورت و 24 پورت هم به صورت مجزا، هم از Uplink گیگ و هم از خروجی 10/100Mbps پشتیبانی می‌کنند.


کاربرد سوئیچ (در دوربین مداربسته)

یک قطعه سخت افزاری در تمامی دستگاه‌های الکترونیکی اگر وجود داشته باشد، آن دستگاه می تواند به یک شبکه متصل شود و آن قطعه کارت شبکه است. کارت شبکه قطعه ای کوچک است و بروی بورد اصلی سوار و دارای یک پورت RJ45 برای اتصال کابل شبکه می‌باشد.

سوئیچ شبکه همانطور که گفته شد پردازشی بروی اطلاعات ندارد و صرفاً یک پل ارتباطی یا مرکز سوئیچینگ، جهت اتصال دستگاه‌های مختلف به یک شبکه است. سوئیچ شبکه محدودیتی در پذیرش نوع دستگاه‌ها ندارد مثلاً به یک سوئیچ 8 پورت می تواند چهار لپ تاپ، یک تلفن شبکه VOIP، یک دستگاه DVR، یک سیستم دزدگیر و یک مودم اینترنت ADSL متصل شود و پورت Uplink این سوئیچ به یک سرور متصل باشد.

دوربین های مداربسته دارای قابلیت نظارت و مدیریت از راه دور بروی شبکه هستند و برای ارتباط بین کاربر و دستگاه DVR یا NVR، دستگاه ضبط باید به شبکه داخلی دارای اینترنت متصل باشد و این ارتباط با سوئیچ امکان پذیر است؛ پس سوئیچ شبکه در سیستم های نظارتی نقش بسیار مهمی دارد و انتخاب مناسب آن با نیاز پروژه، کارآیی و فعال بودن 24 ساعته نظارت را ضمانت می‌کند. دوربین های مداربسته آنالوگ HD و دوربین های مداربسته تحت شبکه هر دو از قابلیت اتصال به سوئیچ شبکه پشتیبانی می‌کنند، اما دوربین مداربسته تحت شبکه برای راه اندازی نیاز به سوئیچ شبکه دارد.

هر دوربین مداربسته تحت شبکه بر خلاف دوربین های AHD، TVI، CVI که دارای کابل کواکسیال با فیش BNC است، از کابل شبکه با سوکت RJ45 برای خروجی تصویر هر دوربین مداربسته استفاده می‌کند. عملکرد سوئیچ شبکه اترنت در این سری از دوربین ها به این صورت است که هر دوربین مداربسته تحت شبکه به یک پورت سوئیچ متصل شده و از پورت Uplink سوئیچ اترنت یک کابل شبکه مستقیماً به پورت شبکه دستگاه ضبط NVR متصل می‌شود، و ارتباط صوتی/تصویری بین دوربین ها و دستگاه NVR برقرار می‌شود.

 

سوئیچ POE چیست و چه کاربردی در دوربین مداربسته دارد؟

سوئیچ PoE قابلیت این را دارد که برق مورد نیاز دستگاه متصل به سوئیچ را از طریق کابل شبکه فراهم کند و نیاز آن دستگاه را به منبع تغذیه (آداپتور) برطرف نماید. دستگاه‌هایی مانند دوربین مداربسته IP، اکسس پوینت ها (AP) و تلفن های VOIP نمونه دستگاه‌هایی هستند که از ویژگی PoE پشتیبانی می‌کنند. پس قابلیت PoE باید هم در سوئیچ و هم در دستگاه پشتیبانی شود. مسافتی که یک سوئیچ می تواند برق مورد نیاز یک دوربین مداربسته را تامین کند تا متراژ 100 متر می‌باشد اما در سری سوئیچ های PoE برند HRUI این مسافت تا 250 متر بهینه شده است.

 

سوئیچ poe مدیریتی 24 پورت

 

نظارت بر ترافیک شبکه

نظارت بر ترافیکی که با استفاده از یک سوئیچ انجام می‌شود دشوار است زیرا فقط پورت های ارسال و دریافت می‌توانند ترافیک را مشاهده کنند.

روشهایی که بطور خاص برای نظارت بر ترافیک به تحلیلگر شبکه طراحی شده اند، شامل موارد زیر است:

  • Port mirroring : سوئیچ یک کپی از بسته‌های شبکه را به یک کانکشن مانتورینگ شبکه می فرستد.
  • SMON : که مخفف "Switch Monitoring" است، یک پروتکل برای کنترل قابلیت هایی مانند Port mirroring است.
  • RMON
  • sFlow

این ویژگی‌های نظارت به ندرت در سوئیچ های در سطح مصرف کننده وجود دارد.

هیچ فایلی در این قسمت ثبت نشده است
تماس با ما ۰۲۱ ۷۸۴۱۸