پردازش سوئیچ شامل دو بخش Learning و Forwarding است:
Switch Forwarding
سوئیچ عمل Forwarding را بر اساس جدولی به نام MAC-Address Table و یا CAM Table انجام میدهد در این جدول همه MACهای شبکه و مسیر خروجی (پورت) هر وجود دارد. لذا وقتی سوئیچ فریمی را دریافت میکند MAC مقصد فریم را در جدول MAC جستجو و پورت (مسیر) خروجی را پیدا می.کند در صورتی که سوئیچ نتواند MAC مورد نظر را در سوئیچ پیدا کند و یا اگر آدرس مقصد فریم ff.ff. ff.ff.ff.ff Broadcast ،باشد در هر دو صورت فریم را روی همه پورتها ارسال مینماید (Broadcast).
مکانیزم forwarding در سوئیچ:
Unicast (MAC1-MAC2):Forward On e2
unknown Unicast MAC1→MAC5): Broadcast On All porst
Broadcast (MAC1-ff.ff.ff.ff.ff.ff): Broadcast On All Ports
عملکرد سوئیچ را با فرض داشتن MAC-Table میتوان به صورت زیر خلاصه نمود.
وقتی فریمی روی هر پورت سوئیچ دریافت میشود، در یکی از ۳ حالت زیر قرار میگیرد: ۱. سوئیچ، پورت خروجی (مسیر) آدرس مقصد فریم را پیشتر یادگرفته است known Unicast Frame که در آن صورت فریم را روی پورت خروجی ارسال مینماید. ۲ سوئیچ، پورت خروجی (مسیر) آدرس مقصد فریم را نمیداند که در این صورت فریم را روی همه پورتها Broadcast میکند.
سوئیچ فریمی را دریافت میکند که آدرس مقصد فریم Broadcast است که در آن صورت نیز فریم را روی همه پورتها ارسال میکند.
اما پرسش اساسی اینجاست که سوئیچ چگونه MAC-Table را یاد میگیرد؟
پیش از پاسخ به این پرسش تاکید میشود که سوئیچ دستگاه Transparent است (transparnet Switch / Bridge) بدین معنا که وقتی کامپیوتری را به سوئیچ متصل میکنید بدون هیچگونه تنظیمات اضافی روی سوئیچ و یا کامپیوتر این کامپیوتر قادر است با بقیه کامپیوترهای شبکه ارتباط برقرار کند. این بدان معناست که سوئیچ MAC-Table را به صورت اتوماتیک یاد میگیرد و نیازی به تنظیمات دستی و یا اجرای هیچ پروتکلی برای یادگیری وجود ندارد.
اما این پرسش پیش میآید که چگونه سوئیچ مسیر خروجی (پورت) برای رسیدن به هر مقصد (MAC) را یاد میگیرد؟ پاسخ آن بسیار ساده است وقتی سوئیچ فریمی را روی پورتی دریافت می کند آدرس MAC مبدأ فریم را بازرسی می.کند سپس آن MAC را بر اساس پورت دریافتی در جدول MAC اضافه می.کند وقتی فریم با آدرس MAC X روی پورت ۳ دریافت شود، این دقیقاً بدان معناست که MAC X روی پورت e3 وجود دارد.
بنابراین می توان گفت سوئیچ با بازرسی آدرس مبدأ فریمهای دریافتی MAC-Table خود را کامل
می کند.
با نخستین فریمی که هر کامپیوتر شبکه ارسال میکند سوئیچ، MAC آن کامپیوتر را بر اساس شماره پورت دریافتی در جدول MAC اضافه مینماید از این پس تمام فریمهای به مقصد این کامپیوتر تنها روی پورت مورد نظر ارسال میگردند
هر دستگاهی که وظیفه Forwarding را به عهده دارد از دو بخش کنترلی Control Plane داده و Data Plane تشکیل می.شود بخش کنترلی یادگیری مسیر برای رسیدن به مقصدهای مختلف است. بخش ،داده چگونگی ارسال دادههای دریافتی بعد از پروسه یادگیری .است چگونگی این دو پروسه در سوئیچ Ethernet تشریح شده است.
پرسش اگر سوئیچ MAC-Table نداشته باشد و یا اینکه نتواند پورت خروجی MACهای شبکه را یاد بگیرد چه اتفاقی می افتد؟
بدیهی است که تمامی فریمهای دریافتی حکم unknown Unicast را دارند و لذا همه فریمها Broadcast می.شوند در چنین شرایطی سوئیچ دقیقاً همانند Hub عمل میکند. دلیل مطرح کردن
این پرسش تاکید بر اهمیت مکانیزم یادگیری و ایجاد جدول MAC در سوئیچ است.
پرسش) چرا سوئیچ فریمهای unknown Unicast را Broadcast میکند؟ زیرا ارتباطات شبکه LAN مبتنی بر سوئیچ اترنت Transparent است. این بدان معناست که همه ارتباطات باید بدون اشکال برقرار شود. فرض کنید فرض تقریباً محال کامپیوتری یا دستگاهی با اینترفیس Ethernet در شبکه اضافه شود به طوری که هیچ فریمی از این دستگاه خارج .نشود هیچگاه سوئیچ MAC این دستگاه را یاد نمیگیرد همه کامپیوترهای شبکه باید قادر باشند با این دستگاه ارتباط برقرار کنند. لذا سوئیچ حتی فریمهایی که مسیر آنها را نمیداند Discard نمی.کند بلکه روی همه پورتها Broadcast میکند بر خلاف روتر که اگر Packetی را دریافت کند که مسیر خروجی آن را نمیداند
Discard میکند
تاکنون تمام مباحث مطرح شده مبتنی بر تنها یک سوئیچ بوده است. اگر چندین سوئیچ در شبکه وجود داشته باشد آیا در عملکرد سوئیچ و یا در کارائی شبکه LAN تاثیر میگذارد؟ در پاسخ به این پرسش به شکل زیر توجه کنید تاکنون هیچ یک از سوئیچ ها مسیر هیچ یک از MACها را یاد نگرفته اند و لذا MAC-Table سوئیچ ها کاملا خالی است.
فرض میکنیم MAC1 فریمی را به مقصد MAC17 ارسال نماید SW2 فریمی را به مقصد unknown Unicast دریافت می.کند پیش از هر چیز سوئیچ SW2 با بازرسی آدرس مبدأ فریم دریافتی پورت خروجی MACI را استخراج و در جدول MAC اضافه میکند.
از آنجایی که سوئیچ مسیر خروجی این فریم را نمیداند فریم را روی همه پورتها ارسال مینماید. فریمی با مقصد unknown Unicast روی پورت el در SW1 دریافت میشود. SW1 با بازرسی
آدرس مبدأ فریم دریافتی مسیر پورت خروجی را در جدول MAC اضافه می نماید.
SW1 نیز فریم را روی همه پورتها غیر از پورتی که از روی آن فریم را دریافت نموده است ارسال را با آدرس مقصد unknown Unicast روی پورت el دریافت میکند.
سپسSW3 فریمی SW3 نیز با بازرسی آدرس مبدأ فریم دریافتی جدول MAC خود را تکمیل مینماید.
سپس سوئیچ SW3 فریم را روی همه پورتها ارسال میکند و لذا فریم در مقصد نهایی که MAC17 است دریافت میشود.
البته بدیهی است که این فریم در همه کامپیوترهای شبکه دریافت شده است. دقت کنید که همه سوئیچهای شبکه مسیر MACI را یاد گرفته اند و از این پس هر فریمی به آدرس مقصد MAC1 تنها روی مسیر واقعی ارسال میشود و Broadcast نمی گردد. در صورتی که MAC17 پاسخ MAC1 را ارسال نماید همه سوئیچ های شبکه مسیر خروجی MAC17 را یاد میگیرند با ادامه ارسال اولین فریم توسط هر یک از کامپیوترهای شبکه هر یک از سوئیچ های شبکه مسیر خروجی همه کامپیوترهای شبکه را یاد میگیرند
بنابراین در شبکه LAN هر سوئیچ نه تنها مسیر مقصد کامپیوترهای متصل به خود، بلکه مسیر خروجی همه کامپیوترهای شبکه را یاد میگیرد بدین ترتیب یک ارتباط کاملاً Transparent و
در عین حال کارا بین کامپیوترهای شبکه ایجاد میگردد
شکل زیر جدول MAC-Table هر یک از سوتی های شبکه را که در نرم افزار شبیه ساز Packet tracer اجرا شده است نشان میدهد ۰/۱ F0/1= FastEthernet).
خروجی جدول mac سوئیچ های شبکه بعد از ارتباط بین کامپیوترها
بدون دیدگاه