از بیرون، هاب و سوئیچ و روتر شبیه هم‌اند: یک جعبه با چند پورت. فرقشان در این است که با بسته‌ای که می‌رسد چه کار می‌کنند. اگر این را بدانید، طراحی شبکه و عیب‌یابی خیلی ساده‌تر می‌شود.
هاب: لایهٔ ۱، همه چیز برای همه
هاب هیچ آدرسی نمی‌فهمد. هر سیگنالی که از یک پورت بیاید، به همهٔ پورت‌های دیگر می‌فرستد. نتیجه:
- همه در یک Collision Domain هستند و فقط یک نفر در هر لحظه می‌تواند حرف بزند.
- کار به صورت Half-Duplex است و با زیاد شدن دستگاه‌ها شبکه کند می‌شود.
- هر کسی ترافیک بقیه را می‌بیند.
هاب امروز تقریباً از بازار جمع شده، ولی در امتحان هنوز درباره‌اش می‌پرسند.
سوئیچ: لایهٔ ۲، بر اساس آدرس MAC
هر کارت شبکه یک آدرس MAC شش بایتی دارد، مثل 00:1A:2B:3C:4D:5E. سوئیچ یاد می‌گیرد هر MAC پشت کدام پورت است و فریم را فقط به همان پورت می‌فرستد:
- فریم از پورت ۳ می‌رسد؛ سوئیچ MAC مبدأ را با پورت ۳ در جدول MAC ثبت می‌کند.
- اگر MAC مقصد را می‌شناسد، فریم را فقط به همان پورت می‌دهد.
- اگر نمی‌شناسد، این یک بار را به همه می‌فرستد (Flooding) و جواب را یاد می‌گیرد.
هر پورت سوئیچ Collision Domain جدای خودش را دارد و Full-Duplex کار می‌کند. ولی همهٔ پورت‌ها هنوز در یک Broadcast Domain هستند؛ یعنی Broadcast به همه می‌رسد.
روی سوئیچ سیسکو جدول MAC را این‌طور می‌بینید:
show mac address-table
show mac address-table interface GigabitEthernet1/0/5ARP؛ پل بین IP و MAC
کامپیوتر برای فرستادن بسته در شبکهٔ محلی، باید MAC مقصد را بداند. پروتکل ARP با یک Broadcast می‌پرسد «IP فلان مال کیست؟» و صاحب آن آدرس، MAC خودش را می‌گوید. جدول ARP ویندوز را با arp -a ببینید.
VLAN؛ چند شبکه روی یک سوئیچ
با VLAN یک سوئیچ فیزیکی را به چند شبکهٔ منطقی جدا تقسیم می‌کنید؛ مثلاً دوربین‌ها، تلفن‌ها و کاربران هر کدام VLAN خودشان را دارند. هر VLAN یک Broadcast Domain جداست، پس Broadcast دوربین‌ها به کامپیوترها نمی‌رسد و امنیت هم بیشتر می‌شود.
- پورت Access فقط عضو یک VLAN است و به کامپیوتر یا دوربین وصل می‌شود.
- پورت Trunk چند VLAN را با برچسب 802.1Q بین سوئیچ‌ها یا تا روتر می‌برد.
روتر: لایهٔ ۳، بر اساس آدرس IP
روتر شبکه‌های مختلف را به هم وصل می‌کند؛ مثلاً شبکهٔ داخلی را به اینترنت، یا VLAN مالی را به VLAN سرورها. بر اساس IP مقصد و جدول مسیریابی تصمیم می‌گیرد بسته را به کدام طرف بفرستد. روتر Broadcast را رد نمی‌کند، پس هر پورتش یک Broadcast Domain جداست.
بیشتر روترها کارهای دیگری هم دارند: NAT برای اشتراک اینترنت، فایروال، DHCP و VPN. میکروتیک نمونهٔ آشنایش در شبکه‌های ایران است.
سوئیچ لایهٔ ۳ چیست؟
سوئیچ لایهٔ ۳ سوئیچی است که مسیریابی بین VLANها را هم انجام می‌دهد، آن هم با سخت‌افزار و با سرعت خیلی بیشتر از روتر. در شبکه‌های سازمانی معمولاً مسیریابی داخلی بین VLANها با سوئیچ هسته است و روتر یا فایروال فقط برای اتصال به اینترنت می‌ماند.
جمع‌بندی در یک جدول
| تجهیز | لایه | بر اساس | Collision Domain | Broadcast Domain |
|---|---|---|---|---|
| هاب | ۱ | هیچ؛ به همه می‌فرستد | یکی برای همه | یکی |
| سوئیچ | ۲ | آدرس MAC | هر پورت جدا | یکی (یا هر VLAN جدا) |
| روتر | ۳ | آدرس IP | هر پورت جدا | هر پورت جدا |
