** ساختار بسته Bpdu **... سیستم سوئیچینگ

 

ساختار بسته Bpdu

یک بسته bpdu از فیلد های زیر تشکیل شده است.

• Bridge id (Root Bridge)
• Mac Sender Bridge
• Root Patch Cost
• Port id (Sender Port)

اما گزینه های بالا چی هستند؟

• Bridge id

هر سوئیچ یک شماره آیدی دارد. سوئیچی که کمترین مقدار را داشته باشد ملاکی است برای انتخاب سوئیچ اصلی یا Root Switch

• Mac Sender Bridge

هر سوئیچ یک آدرس مک دارد.

• Root Patch Cost

هر سوئیچ بنا بر سرعت پورت خود دارای عددی است که Cost یا هزینه نام دارد. سوئیچی که کمترین هزینه را داشته باشد ملاکی است برای سوئیچ اصلی بودن.

• پورتی با سرعت 10 Mbps برابر Cost ی با مقدار 100 است.
• پورتی با سرعت 100 Mbps برابر Cost ی با مقدار 19 است.
• پورتی با سرعت 1 Gbps برابر Cost ی با مقدار 4 است.
• پورتی با سرعت 10 Gbps برابر Cost ی با مقدار 2 است.

• Port id

برابر شماره پورت سوئیچ است.

منبع: bia2store.com

** روش های به کار رفته در سوئیچ در جهت ارسال پکت ها **... سیستم سوئیچینگ

روش های به کار رفته در سوئیچ در جهت ارسال پکت ها

1.      Store and Forward

2.      Cut-through

3.      Fragment-Free

• Store and Forward

در این روش بسته های ارسالی از طرف فرستنده بافر می شوند سپس کد crc چک می شود در صورتی که خطایی نبود بسته به مقصد هدایت می شود. در صورتی که در crc خطایی مشاهده شود بسته کنار گذاشته می شود.

• Cut-through

در این روش سوئیچ بسته های ارسالی از نود فرستنده را دریافت کرده، آدرس مک فرستنده را ذخیره می کند و بدون چک کردن crc و خطاهای احتمالی اقدام به ارسال بسته به سمت نود گیرنده می کند.

• Fragment-Free

در این روش 64 بایت اول از بسته ارسالی چک می شود اگر خطایی در این 64 بایت مشاهده نشد بسته به سمت مقصد ارسال می شود. دلیل این کار هم این است که بیشتر خطاها در 64 بایت اول اتفاق می افتد.

 

منبع: bia2store.com

** Switch **... سیستم سوئیچینگ

 

Switch

• روش کار Switch 

از دو جدول برای ذخیره سازی مک آدرس متناظر با پورت استفاده می کند.

1.      Content addressable memory (CAM)

2.      Ternary conetent addressable memory (TCAM)

با استفاده از جدول CAM و TCAM کار خود را انجام می دهد. این جدول یا به صورت دستی تنظیم و کانفیگ می شود یا بصورت اتوماتیک کانفیگ می شود. در این جدول آدرس هر مک به شماره پورت نظیر می شود.

• Learn  در switch 

اول اینکه learn کردن یعنی چی؟ وقتی ماشین فرستنده بسته ای را به یکی از پورت های سوئیچ ارسال می کند قبل از اینکه بسته را به مقصد ارسال کند آدرس مک فرستنده را در جدول خود ذخیره می کند یعنی اینکه آدرس مک ماشین فرستنده را یاد می گیرد یا learn می کند.

 Switch از تکنیکی transparent bridge برای learn کردن استفاده می کند.

این تکنیک شامل 5 مرحله است.

1.      Learining

2.      Flooding

3.      Forwarding

4.      Filtering

5.      Aging

 

 

 

 

 

شکل زیر را در نظر بگیرید.

                 

می خواهیم روند ارسال بسته ای را از کامپیوتر A در سگمنت A به کامپیوتر B در سگمنت C ارسال کنیم.

• Learning

در ابتدا یک بسته از کامپیوتر A به سوئیچ ارسال می شود. سوئیچ اطلاعات مک آدرس ماشین فرستنده و شماره پورت را به جدول اضافه می کند. یک زمان سنج به نام Time stamp به این اطلاعات می افزاید. وظیفه Time stamp به روز نگه داشتن این اطلاعات است و با پایان یافتن این محدوده زمانی (300 ثانیه) این اطلاعات پاک می شود.

• Flooding

اگر آدرس مک کامپیوتر B در جدول وجود نداشت آنگاه سوئیچ یک بسته را بصورت broadcast در شبکه (به جز پورتی که متصل به کامپیوتر A است) ارسال می کند و منتظر پاسخ ماشین B می ماند. به این عمل flooding می گویند.

 

• Forwarding

کامپیوتر B بسته را دریافت کرده و بسته ای را به سمت کامپیوتر A ارسال می کند. آدرس مک کامپیوتر B به همراه یک Time stamp در cam table ذخیره می شود. سوئیچ آدرس مک کامپیوتر A را می داند. ارتباط بین کامپیوتر B و A را برقرار می کند. سپس عملیات ارسال بسته از A به B انجام می شود. به این عملیات Forwarding می گویند. یعنی سوئیچ بسته ارسالی از کامپیوتر A را از یک پورت خود به پورتی که کامپیوتر B به آن متصل است  Forward می کند.

• Filternig

برای مثال دو کامپیوتر A و C را در نظر بگبربد. این دو کامپیوتر به یک Hub اتصال دارند و Hub به سوئیچ متصل است. اگر کامپیوتر A بسته ای را به سمت کامپیوتر C ارسال کند. این بسته توسط Hub روی همه پورت های آن ارسال می شود. بسته به سوئیچ می رسد. سوئیچ به جدول خود نگاهی می اندازدو متوجه می شود که هر دو کامپیوتر روی یک پورت هستند و متعلق به یک سگمنت. در اینجا سوئیچ بسته ها را filter می کند و عملیات Forward منتفی است. بسته به کامپیوتر گیرنده یعنی C ارسال می شود.

• Aging

تکنیکی است که اطلاعات مربوط به مک آدرس های قدیمی که Time stamp آن به روز نمی شود را پاک می کند. در اینصورت فضای قابل توجهی از حافظه آزاد می شود.

نکته

1.      اگر یک Host از یک پورت سوئیچ به پورت دیگر جابجا شود اطلاعات مک در host از پورت قبلی پاک شده و در پورت جدید آدرس مک و Time stamp ذخیره می شود.

2.      اگر مک آدرس یک Host روی یک پورت ثبت شده باشد و بنا به دلایلی دوباره به همین پورت باز گردد تنها  time stamp آپدیت می شود.

 

 

 

 

 

• جدول CAM 

در این جدول آدرس های مک و پورت ها و Time stamp ها ذخیره می شوند.

• جدول TCAM 
  

در این جدول علاوه بر مک آدرس و پورت با پارامتر سومی به اسم Vlan سروکار داریم.

در این جدول با acl سروکار داریم. Acl یا access control list یک لیست از قوانینی است که برای کنترل ورود و خروج ترافیک به روتر یا سوئیچ استفاده می شود.

روی هر اینترفیس از سوئیچ می توان acl را تنظیم کنیم. برای ترافیک های ورودی یا inbound و ترافیک های خروجی outbound .

می توان یک لیست acl از آیپی تهیه کرد به عنوان مثال به این تعداد آیپی اجازه داده شود که روی یک اینترفیس مشخص بتوانند ترافیک داشته باشند. در حقیقت چیزی شبیه با فایروال روی هر پورت.

 

جدول tcam مانند شکل زیر از 3 قسمت تشکیل شده است.

           

1.      Mask

2.      Value

3.      Result

• Mask و value هر دو 134 بیتی هستند.
• Value اطلاعات مربوط به پروتکل ها و آیپی ها را در خود نگه می دارد.
• Result هم اجازه یا عدم اجازه به اجرای acl روی اینترفیس مربوطه را می دهد. در صورت اجازه دادن برابر permit است در غیر اینصورت deny می شود.

 منبع: bia2store.com

** Bridge **... سیستم سوئیچینگ

Bridge

کار این دستگاه افزایش تعداد collosion domain می باشد در نتیجه collision  کمتری در سگمنت رخ می دهد. در نتیجه پهنای باند بیشتری ایجاد می شود.

  bridge و switch هر دو در لایه 2 کار می کنند. شباهت های بسیاری به هم دارند. در واقع تا این حد که سوئیچ را یک  Bridge با پورت های بیشتر می توان تصور کرد. تعداد پورت های Bridge در مقایسه با سوئیچ (2،3،4،5) کمتر است.

• روش کار Bridge
  

با استفاده از جدولی به نام mac address table کار خود را انجام می دهد. این جدول یا به صورت دستی تنظیم و کانفیگ می شود یا بصورت اتوماتیک کانفیگ می شود. در این جدول آدرس هر مک به شماره پورت نظیر می شود.

•  Learn در bridge 
  

در ابتدا جدول خالی است. کامپیوتر فرستنده بسته ای را به سمت یک پورت  bridge ارسال می کند. وقتی بسته وارد   bridge شد اطلاعات کامپیوتر فرستنده از جمله مک آدرس آن برداشته می شود. یک خط در جدول اضافه می شود و آدرس مک فرستنده همراه با پورت bridge ذخیره می شوند. سپس bridge آدرس مقصد بسته را تجزیه و تحلیل می کند. سه حالت پیش می آید.

- اگر آدرس مک مقصد در جدول وجود نداشت bridge یک بسته broadcast ایجاد کرده و به همه پورت ها ارسال می کند. ماشین مقصد آدرس مک خود را مشاهده می کند و به bridge پاسخ می دهد. سپس آدرس مک مقصد و پورت متناظر با آن در جدول ذخیره می شود.

- اگر آدرس مک مقصد در جدول وجود داشت و بر اساس اطلاعات جدول، ماشین فرستنده و گیرنده در یک سمت از bridge  باشند بسته ارسالی از bridge عبور نکرده و تحویل ماشین مقصد داده می شود (Filter) .

- اگر آدرس مک مقصد در جدول وجود داشت و بر اساس اطلاعات جدول، ماشین گیرنده در سمت دیگری بود bridge بسته را از خود عبور می دهد و تحویل ماشین گیرنده می دهد(Forward) .

 bia2store.com :منبع

** Collision Domain **... سیستم سوئیچینگ

Collision Domain 

به محدوده ای می گویند که یک collision در آن محدوده اتفاق می افتد. کامپیوتر ها و ایستگاه های  موجود در آن دومین در برابر این اتفاق آگاهی لازم را بدست می آورند. هر چه تعدادcollision domain بیشتر باشد بهتر است.

• Hub

تمام کامپیوتر هایی که به hub وصل هستند عضو یک collision domain هستند. قادر به ایجاد collision  domain جداگانه نیست.

• Bridge

قادر به تفکیک collision domain می باشد. هر پورت bridge یک collision domain است.

 

• Switch

هر پورت سوئیچ قادر به شکستن collision هستند یعنی هر پورت سوئیچ یک collision domain است.

• Router

قادر به ایجاد Collision domain جدا گانه است یعنی بسته های collison از اینترفیس روتر ها عبور نمی کند. هر اینترفیس روتر یک collision domain است.

 

در شکل زیر

•  9تا collision domain داریم.
• در سمت چپ روی هر پورت سوئیچ یک collision domain داریم. در سمت چپ 5 collision domain داریم.
• در سمت بالا روی هر پورت bridge یک collision domain داریم. در سمت بالا 3 collision domain داریم.
• در سمت پایین روی هاب یک collision domain داریم.
•  3 تا broadcast domain داریم.
• از آنجایی که 3 تا اینترفیس یا پورت در روتر فعال است پس 3 تا  broadcast domain داریم. روی   switch و hub و bridge هر کدام یک broadcast domain داریم.

منبع: bia2store.com

** Broadcast Domain ** ... سیستم سوئیچینگ

 

 Broadcast Domain

به محدوده ای گفته می شود که در آن کامپیوتر های موجود در آن دومین بسته های broadcast را دریافت می کنند. هر چه تعداد  broadcast domain بیشتر باشد بهتر است. هر چه broadcast در شبکه بیشتر باشد ماشین های موجود در شبکه باید پردازش بیشتری انجام دهند و ترافیک شبکه بالا رفته و پهنای باند شبکه کم می شود.

ماشین ارسال کننده یک فریم با مک آدرس FFFF.FFFF.FFFF برای تمام کامپیوتر های موجود در محدوده    broadcast domain  ارسال می کند.

 

• Switch

تمام کامپیوتر هایی که به سوئیچ متصل هستند عضو یک broadcast domain هستند یعنی سوئیچ قادر به شکستن بسته های broadcast نیست و تمام کامپیوتر های متصل به آن بسته broadcast را دریافت می کنند. قادر به ایجاد   broadcast domain جداگانه نیست. اگر از یکی از اینترفیس های سوئیچ بسته broadcast ارسال شود تمامی کامپیوتر های متصل به آن بسته را دریافت می کنند.

با استفاده از تکنیک هایی مانند vlan می توان گستردگی محدوده broadcast domain را کمتر کرد.

• Bridge

قادر به تفکیک broadcast domain نیست. اگر از یکی از اینترفیس های آن بسته broadcast ارسال شود تمام کامپیوتر های متصل به آن این بسته را دریافت می کنند.

• Hub

مانند سوئیچ لایه 2 قادر به شکستن broadcast نیست. قادر به ایجاد  broadcast domain جداگانه نیست. اگر از یکی از اینترفیس های سوئیچ بسته  broadcast ارسال شود تمامی کامپیوتر های متصل به آن بسته را دریافت می کنند.

• Router

قادر به ایجاد Broadcast domain جدا گانه است یعنی بسته های broadcast از اینترفیس روتر ها عبور نمی کند. هر اینترفیس روتر یک broadcast domain است. یک اینترفیس روتر قادر به دریافت بسته broadcast از دیگر اینترفیس ها نیست.

 bia2store.com :منبع