شبکه از مجموعه اي کامپيوتر ( گره ) که توسط يک محيط انتقال ( کابلي بدون کابل ) بيکديگر متصل مي گردند ، تشکيل شده است. در شبکه از تجهيزات خاصي نظير هاب و روتر نيز استفاده مي گردد. سوئيچ يکي از عناصر اصلي و مهم در شبکه هاي کامپيوتري است . با استفاده از سوئيچ ، چندين کاربرقادربه ارسال اطلاعات از طريق شبکه در يک لحظه خواهند بود. سرعت ارسال اطلاعات هر يک از کاربران بر سرعت دستيابي ساير کاربران شبکه تاثير نخواهد گذاشت . سوئيچ همانند روتر که امکان ارتباط بين چندين شبکه را فراهم مي نمايد ، امکان ارتباط گره هاي متفاوت ( معمولا" کامپيوتر ) يک شبکه را مستقيما" با يکديگر فراهم مي نمايد. شبکه ها و سوئيچ ها داراي انواع متفاوتي مي باشند.. سوئيچ هائي که براي هر يک از اتصالات موجود در يک شبکه داخلي استفاده مي گردند ، سوئيچ هاي LANناميده مي شوند. اين نوع سوئيچ ها مجموعه اي از ارتباطات شبکه را بين صرفا" دو دستگاه که قصد ارتباط با يکديگر را دارند ، در زمان مورد نظر ايجاد مي نمايد.
مباني شبکه
عناصر اصلي در يکشبکه کامپيوتري بشرح زير مي باشند:
شبکه . شبکه شامل مجموعه اي از کامپيوترهاي متصل شده (با يک روش خاص )، به منظور تبادل اطلاعات است . گره . گره ، شامل هر چيزي که به شبکه متصل مي گردد ، خواهد بود.( کامپيوتر ، چاپگر و ... ) سگمنت. سگمنت يک بخش خاص از شبکه بوده که توسط يک سوئيچ ، روتر و يا Bridgeاز ساير بخش ها جدا شده است . ستون فقرات . کابل اصلي که تمام سگمنت ها به آن متصل مي گردند. معمولا" ستون فقرات يک شبکه داراي سرعت بمراتب بيشتري نسبت به هر يک از سگمنت هاي شبکه است . مثلا" ممکن است نرخ انتقال اطلاعات ستون فقرات شبکه 100 مگابيت در ثانيه بوده در صورتي که نرخ انتقال اطلاعات هر سگمنت 10 مگابيت در ثانيه باشد. توپولوژي . روشي که هر يک از گره ها به يکديگر متصل مي گردند را گويند. کارت شبکه . هر کامپيوتر از طريق يک کارت شبکه به شبکه متصل مي گردد.در اکثر کامپيوترهاي شخصي ، کارت فوق از نوع اترنت بوده ( داراي سرعت 10 و يا 100 مگابيت در ثانيه ) و در يکي از اسلات هاي موجود روي برد اصلي سيستم ، نصب خواهد شد. آدرس MAC . آدرس فيزيکي هر دستگاه ( کارت شبکه ) در شبکه است. آدرس فوق يک عدد شش بايتي بوده که سه بايت اول آن مشخص کننده سازنده کارت شبکه و سه بايت دوم ، شماره سريال کارت شبکه است . Unicast . ارسال اطلاعات توسط يک گره با آدرس خاص و دريافت اطلاعات توسط گره ديگر است . Multicast . يک گره ، اطلاعاتي را براي يک گروه خاص ( با آدرس مشخص ) ارسال مي دارد.دستگاههاي موجود در گروه ، اطلاعات ارسالي را دريافت خواهند کرد. Broadcast . يک گره اطلاعاتي را براي تمام گره هاي موجود در شبکه ارسال مي نمايد. استفاده از سوئيچ
در اکثر شبکه هاي متداول ، به منظور اتصال گره ها از هاب استفاده مي شود. همزمان با رشد شبکه ( تعداد کاربران ، تنوع نيازها ، کاربردهاي جديد شبکه و ...) مشکلاتي در شبکه هاي فوق بوجود مي آيد :
Scalability . در يک شبکه مبتني بر هاب ، پهناي باند بصورت مشترک توسط کاربران استفاده مي گردد. با توجه به محدود بودن پهناي باند ، همزمان با توسعه، کارآئي شبکه بشدت تحت تاثير قرار خواهد گرفت . برنامه هاي کامپيوتر که امروزه به منظور اجراء بر روي محيط شبکه ، طراحي مي گردنند به پهناي باند مناسبي نياز خواهند داشت . عدم تامين پهناي باند مورد نيازبرنامه ها ، تاثير منفي در عملکرد آنها را بدنبال خواهد داشت . Latency . به مدت زماني که طول خواهد کشيد تا بسته اطلاعاتي به مقصد مورد نظر خود برسد ، اطلاق مي گردد. با توجه به اينکه هر گره در شبکه هاي مبتني بر هاب مي بايست مدت زماني را در انتظار سپري کرده ( ممانعت از تصادم اطلاعات ) ، بموازات افزايش تعداد گره ها در شبکه ، مدت زمان فوق افزايش خواهد يافت . در اين نوع شبکه ها در صورتي که يکي از کاربران فايل با ظرفيت بالائي را براي کاربر ديگر ارسال نمايد ، تمام کاربران ديگر مي بايست در انتظاز آزاد شدن محيط انتقال به منظور ارسال اطلاعات باشند. بهرحال افزايش مدت زماني که يک بسته اطلاعاتي به مقصد خود برسد ، هرگز مورد نظر کاربران يک شبکه نخواهد بود. Network Failure . در شبکه هاي مبتني بر هاب ، يکي از دستگاههاي متصل شده به هاب قادر به ايجاد مسائل و مشکلاتي براي ساير دستگاههاي موجود در شبکه خواهد بود. عامل بروز اشکال مي تواند عدم تنظيم مناسب سرعت ( مثلا" تنظيم سرعت يک هاب با قابليت 10 مگابيت در ثانيه به 100 مگابيت در ثانيه ) و يا ارسال بيش از حد بسته هاي اطلاعاتي از نوع Broadcast، باشد. Collisions. در شبکه هاي مبتني بر تکنولوژي اترنت از فرآينده خاصي با نام CSMA/CD به منظور ارتباط در شبکه استفاده مي گردد. فرآيند فوق نحوه استفاده از محيط انتقال به منظور ارسال اطلاعات را قانونمند مي نمايد. در چنين شبکه هائي تا زمانيکه بر روي محيط انتقال ترافيک اطلاعاتي باشد ، گره اي ديگر قادر به ارسال اطلاعات نخواهد بود. در صورتي که دو گره در يک لحظه اقدام به ارسال اطلاعات نمايند ، يک تصادم اطلاعاتي ايجاد و عملا" بسته هاي اطلاعاتي ارسالي توسط هر يک از گره ها نيز از بين خواهند رفت . هر يک از گره هاي مربوطه ( تصادم کننده ) مي بايست بمدت زمان کاملا" تصادفي در انتظار باقي مانده و پس از فراهم شدن شرايط ارسال ، اقدام به ارسال اطلاعات مورد نظر خود نمايند. هاب مسير ارسال اطلاعات از يک گره به گره ديگر را به حداقل مقدار خود مي رساند ولي عملا" شبکه را به سگمنت هاي گسسته تقسيم نمي نمايد. سوئيچ به منظور تحقق خواسته فوق عرضه شده است . يکي از مهمترين تفاوت هاي موجود بين هاب و سوئيچ ، تفسير هر يک از پهناي باند است . تمام دستگاههاي متصل شده به هاب ، پهناي باند موجود را بين خود به اشتراک مي گذارند.در صورتي که يک دستگاه متصل شده به سوئيچ ، داراي تمام پهناي باند مختص خود است. مثلا" در صورتي که ده گره به هاب متصل شده باشند ، ( در يک شبکه ده مگابيت درثانيه) هر گره موجود در شبکه بخشي از تمام پهناي باند موجود ( ده مگابيت در ثانيه ) را اشغال خواهد کرد. ( در صورتي که ساير گره ها نيز قصد ارتباط را داشته باشند) . در سوئيچ ، هر يک از گره ها قادر به برقراري ارتباط با ساير گره ها با سرعت ده مگابيت در ثانيه خواهد بود.
در يک شبکه مبتني بر سوئيچ ، براي هر گره يک سگمنت اختصاصي ايجاد خواهد شد. سگمنت هاي فوق به يک سوئيچ متصل خواهند شد. در حقيقت سوئيچ امکان حمايت از چندين ( در برخي حالات صدها ) سگمنت اختصاصي را دارا است . با توجه به اينکه تنها دستگاه هاي موجود در هر سگمنت سوئيچ و گره مي باشند ، سوئيچ قادر به انتخاب اطلاعات ، قبل از رسيدن به ساير گره ها خواهد بود. در ادامه سوئيچ، فريم هاي اطلاعاتي را به سگمنت مورد نظر هدايت خواهد کرد. با توجه به اينکه هر سگمنت داراي صرفا" يک گره مي باشد ، اطلاعات مورد نظر به مقصد مورد نظر ارسال خواهند شد. بدين ترتيب در شبکه هاي مبتني بر سوئيچ امکان چندين مبادله اطلاعاتي بصورت همزمان وجود خواهد داشت .
با استفاده از سوئيچ ، شبکه هاي اترنت بصورت full-duplexخواهند بود. قبل از مطرح شدن سوئيچ ، اترنت بصورت half-duplexبود. در چنين حالتي داده ها در هر لحظه امکان ارسال در يک جهت را دارا مي باشند . در يک شبکه مبتني بر سوئيچ ، هر گره صرفا" با سوئيچ ارتباط برقرار مي نمايد ( گره ها مستقيما" با يکديگر ارتباط برقرار نمي نمايند) . در چنين حالتي اطلاعات از گره به سوئيچ و از سوئيچ به گره مقصد بصورت همزمان منتقل مي گردند.
در شبکه هاي مبتني بر سوئيچ امکان استفاده از کابل هاي بهم تابيده و يا فيبر نوري وجود خواهد داشت . هر يک از کابل هاي فوق داراي کانکتورهاي مربوط به خود براي ارسال و دريافت اطلاعات مي باشند. با استفاده از سوئيچ ، شبکه اي عاري از تصادم اطلاعاتي بوجود خواهد آمد. انتقال دو سويه اطلاعات در شبکه هاي مبتني بر سوئيچ ، سرعت ارسال و دريافت اطلاعات افزايش مي يابد.
اکثر شبکه هاي مبتني بر سوئيچ بدليل قيمت بالاي سوئيچ ، صرفا" از سوئيچ به تنهائي استفاده نمي نمايند. در اين نوع شبکه ها از ترکيب هاب و سوئيچ استفاده مي گردد. مثلا" يک سازمان مي تواند از چندين هاب به منظور اتصال کامپيوترهاي موجود در هر يک از دپارتمانهاي خود استفاده و در ادامه با استفاده از يک سوئيچ تمام هاب ها(مربوط به هر يک از دپارتمانها) بيکديگر متصل مي گردد.
تکنولوژي سوئيچ ها
سوئيچ ها داراي پتانسيل هاي لازم به منظور تغيير روش ارتباط هر يک از گره ها با يکديگر مي باشند. تفاوت سوئيچ با روتر چيست ؟ سوئيچ ها معمولا" در لايه دوم (Data layer ) مدل OSI فعاليت مي نمايند.در لايه فوق امکان استفاده از آدرس هاي MAC( آدرس ها ي فيزيکي ) وجود دارد. روتر در لايه سوم (Network) مدل OSIفعاليت مي نمايند. در لايه فوق از آدرس هاي IPر IPXو يا Appeltalkاستفاده مي شود. ( آدرس ها ي منطقي ) . الگوريتم استفاده شده توسط سوئيچ به منظور اتخاذ تصميم در رابطه با مقصد يک بسته اطلاعاتي با الگوريتم استفاده شده توسط روتر ، متفاوت است .
يکي از موارد اختلاف الگوريتم هاي سوئيچ و هاب ، نحوه برخورد آنان با Broadcastاست . مفهوم بسته هاي اطلاعاتي از نوع Broadcastدر تمام شبکه ها مشابه مي باشد. در چنين مواردي ، دستگاهي نياز به ارسال اطلاعات داشته ولي نمي داند که اطلاعات را براي چه کسي مي بايست ارسال نمايد. بدليل عدم آگاهي و دانش نسبت به هويت دريافت کننده اطلاعات ، دستگاه مورد نظر اقدام به ارسال اطلاعات بصورت broadcastمي نمايد. مثلا" هر زمان که کامپيوتر جديد ويا يکدستگاه به شبکه وارد مي شود ، يک بسته اطلاعاتي از نوع Broadcastبراي معرفي و حضور خود در شبکه ارسال مي دارد. ساير گره ها قادر به افزودن کامپيوتر مورد نظر در ليست خود و برقراري ارتباط با آن خواهند بود. بنابراين بسته هاي اطلاعاتي از نوع Broadcastدر موارديکه يک دستگاه نياز به معرفي خود به ساير بخش هاي شبکه را داشته و يا نسبت به هويت دريافت کننده اطلاعات شناخت لازم وجود نداشته باشند ، استفاده مي گردند.
هاب و يا سوئيچ ها قادر به ارسال بسته اي اطلاعاتي از نوع Broadcastبراي ساير سگمنت هاي موجود در حوزه Broadcastمي باشند. روتر عمليات فوق را انجام نمي دهد. در صورتي که آدرس يکدستگاه مشخص نگردد ، روتر قادر به مسيريابي بسته اطلاعاتي مورد نظر نخواهد بود. ويژگي فوق در موارديکه قصد جداسازي شبکه ها از يکديگر مد نظر باشد ، بسيار ايده آل خواهد بود. ولي زمانيکه هدف مبادله اطلاعاتي بين بخش هاي متفاوت يک شبکه باشد ، مطلوب بنظر نمي آيد. سوئيچ ها با هدف برخورد با مشکل فوق عرضه شده اند.
سوئيچ هاي LANبر اساس تکنولوژي packet-switchingفعاليت مي نمايند. سوئيچ يک ارتباط بين دو سگمنت ايجاد مي نمايد. بسته هاي اطلاعاتي اوليه در يک محل موقت ( بافر) ذخيره مي گردند ، آدرس فيزيکي (MAC) موجود در هدر خوانده شده و در ادامه با ليستي از آدرس هاي موجود در جدول Lookup( جستجو) مقايسه مي گردد. در شبکه هاي LANمبتني بر اترنت ، هر فريم اترنت شامل يک بسته اطلاعاتي خاص است . بسته اطلاعاتي فوق شامل يک عنوان (هدر) خاص و شامل اطلاعات مربوط به آدرس فرستنده و گيرنده بسته اطلاعاتي است .
سوئيچ هاي مبتني بر بسته هاي اطلاعاتي به منظور مسيريابي ترافيک موجود در شبکه از سه روش زير استفاده مي نمايند.
Cut-Through Store-and-forward Fragment-free سوئيچ هاي Cut-through، بلافاصله پس از تشخيص بسته اطلاعاتي توسط سوئيچ ، آدرس MAC خوانده مي شود. پس از ذخيره سازي شش بايت اطلاعات که شامل آدرس مي باشند ، بلافاصله عمليات ارسال بسته هاي اطلاعاتي به گره مقصد آغاز مي گردد. ( همزمان با دريافت ساير بسته هاي اطلاعاتي توسط سوئيچ ) . با توجه به عدم وجود کنترل هاي لازم در صورت بروز خطاء در روش فوق ، سوئيچ هاي زيادي از روش فوق استفاده نمي نمايند.
سوئيچ هاي store-and-forward، تمام بسته اطلاعاتي را در بافر مربوطه ذخيره و عمليات مربوط به بررسي خطاء ( CRC) و ساير مسائل مربوطه را قبل از ارسال اطلاعات انجام خواهند داد. در صورتي که بسته اطلاعاتي داراي خطاء باشد ، بسته اطلاعاتي دور انداخته خواهد شد. .در غيراينصورت ، سوئيچ با استفاده از آدرس MAC، بسته اطلاعاتي را براي گره مقصد ارسال مي نمايد. اغلب سوئيچ ها از ترکيب دو روش گفته شده استفاده مي نمايند. در اين نوع سوئيچ ها از روش cut-throughاستفاده شده و بمحض بروز خطاء از روش store-and-forwardاستفاده مي نمايند.
يکي ديگر از روش هاي مسيريابي ترافيک در سوئيچ ها که کمتر استفاده مي گردد ، fragment-freeاست . روش فوق مشابه cut-throughبوده با اين تفاوت که قبل از ارسال بسته اطلاعاتي 64 بايت آن ذخيره مي گردد.
سوئيچ هاي LANداراي مدل هاي متفاوت از نقطه نظر طراحي فيزيکي مي باشند. سه مدل رايج در حال حاضر بشرح زير مي باشند:
Shared memory . اين نوع از سوئيچ ها تمام بسته هاي اطلاعاتي اوليه در بافر مربوط به خود را ذخيره مي نمايند. بافر فوق بصورت مشترک توسط تمام پورت هاي سوئيچ ( اتصالات ورودي و خروجي ) استفاده مي گردد. در ادامه اطلاعات مورد نظر بکمک پورت مربوطه براي گره مقصد ارسال خواهند شد. Matrix . اين نوع از سوئيچ ها داراي يک شبکه( تور) داخلي ماتريس مانند بوده که پورت هاي ورودي و خروجي همديگر را قطع مي نمايند. زمانيکه يک بسته اطلاعاتي بر روي پورت ورودي تشخيص داده شد ، آدرس MACآن با جدول lookupمقايسه تا پورت مورد نظر خروجي آن مشخص گردد. در ادامه سوئيچ يک ارتباط را از طريق شبکه و در محلي که پورت ها همديگر را قطع مي کنند ، برقرار مي گردد. Bus Architecture . در اين نوع از سوئيچ ها بجاي استفاده از يک شبکه ( تور) ، از يک مسير انتقال داخلي ( Bus) استفاده و مسير فوق با استفاده از TDMA توسط تمام پورت ها به اشتراک گذاشته مي شود. سوئيچ هاي فوق براي هر يک از پورت ها داراي يک حافظه اختصاصي مي باشند. Transparent Bridging
اکثر سوئيچ هاي LANمبتني بر اترنت از سيستم ي با نام transparent bridgingبراي ايجاد جداول آدرس lookupاستفاده مي نمايند. تکنولوژي فوق امکان يادگيري هر چيزي در رابطه با محل گره هاي موجود در شبکه ، بدون حمايت مديريت شبکه را فراهم مي نمايد. تکنولوژي فوق داري پنج بخش متفاوت است :
Learning Flooding Filtering Forwarding Aging 
نحوه عملکرد تکنولوژي فوق بشرح زير است :
سوئيچ به شبکه اضافه شده و تمام سگمنت ها به پورت هاي سوئيچ متصل خواهند شد. گره Aبر روي اولين سگمنت ( سگمنت A) ، اطلاعاتي را براي کامپيوتر ديگر ( گره B) در سگمنت ديگر ( سگمنت C) ارسال مي دارد. سوئيچ اولين بسته اطلاعاتي را از گره Aدريافت مي نمايد. آدرس MACآن خوانده شده و آن را در جدول Lookupسگمنت Aذخيره مي نمايد. بدين ترتيب سوئيچ از نحوه يافتن گره A آگاهي پيدا کرده و اگر در آينده گره اي قصد ارسال اطلاعات براي گره Aرا داشته باشد ، سوئيچ در رابطه با آدرس آن مشکلي نخواهد داشت . فرآيند فوق را Learningمي گويند. با توجه به اينکه سوئيچ دانشي نسبت به محل گره Bندارد ، يک بسته اطلاعاتي را براي تمام سگمنت هاي موجود در شبکه ( بجز سگمنت Aکه اخيرا" يکي از گره هاي موجود در آن اقدام به ارسال اطلاعات نموده است . ) فرآيند ارسال يک بسته اطلاعاتي توسط سوئيچ ، به منظور يافتن يک گره خاص براي تمام سگمنت ها ، Floodingناميده مي شود. گره Bبسته اطلاعاتي را دريافت و يک بسته اطلاعاتي را به عنوان Acknowledgementبراي گره Aارسال خواهد کرد. بسته اطلاعاتي ارسالي توسط گره Bبه سوئيچ مي رسد. در اين زمان ، سوئيچ قادر به ذخيره کردن آدرس MACگره Bدر جدول Lookupسگمنت Cمي باشد. با توجه به اينکه سوئيچ از آدرس گره Aآگاهي دارد ، بسته اطلاعاتي را مستقيما" براي آن ارسال خواهد کرد. گره Aدر سگمنتي متفاوت نسبت به گره Bقرار دارد ، بنابراين سوئيج مي بايست به منظور ارسال بسته اطلاعاتي دو سگمنت را به يکديگر متصل نمائيد. فرآيند فوق Forwardingناميده مي شود. در ادامه بسته اطلاعاتي بعدي از گره Aبه منظور ارسال براي گره B به سوئيچ مي رسد ، با توجه به اينکه سوئيج از آدرس گره Bآگاهي دارد ، بسته اطلاعاتي فوق مستقيما" براي گره Bارسال خواهد شد. گره Cاطلاعاتي را از طريق سوئيچ براي گره Aارسال مي دارد. سوئيچ آدرس MACگره Cرا در جدول Lookupسگمنت Aذخيره مي نمايد ، سوئيچ آدرس گره Aرا دانسته و مشخص مي گردد که دو گره Aو Cدر يک سگمنت قرار دارند. بنابراين نيازي به ارتباط سگمنت Aبا سگمنت ديگر به منظور ارسال اطلاعات گره Cنخواهد بود. بدين ترتيب سوئيچ از حرکت بسته هاي اطلاعاتي بين گره هاي موجود در يک سگمنت ممانعت مي نمايد. فرآيند فوق را Filtering مي گويند. Learning و Floodingادامه يافته و بموازات آن سوئيچ ، آدرس هاي MACمربوط به گره ها را در جداول Lookupذخيره مي نمايد. اکثر سوئيچ ها داراي حافظه کافي به منظور ذخيره سازي جداول Lookupمي باشند. به منظور بهينه سازي حافظه فوق ، اطلاعات قديمي تر از جداول فوق حذف تا فرآيند جستجو و يافتن آدرس ها در يک زمان معقول و سريعتر انجام پذيرد. بذين منظور سوئيج ها از روشي با نام agingاستفاده مي نمايند. زمانيکه يک Entryبراي يک گره در جدول Lookup اضافه مي گردد ، به آن يک زمان خاص نسبت داده مي شود. هر زمان که بسته اي اطلاعاتي از طريق يک گره دريافت مي گردد ، زمان مورد نظر بهنگام مي گردد. سوئيچ داراي يک يک تايمر قابل پيکربندي بوده که با عث مي شود، Entryهاي موجود در جدول Lookupکه مدت زمان خاصي از آنها استفاده نشده و يا به آنها مراجعه اي نشده است ، حذف گردند . با حذف Entryهاي غيرضروري ، حافظه قابل استفاده براي ساير Entryها بيشتر مي گردد. در مثال فوق ، دو گره سگمنت Aرا به اشتراک گذاشته و سگمنت هاي Aو Dبصورت مستقل مي باشند. در شبکه هاي ايده آل مبتني بر سوئيچ ، هر گره داراي سگمنت اختصاصي مربوط بخود است . بدين ترتيب امکان تصادم حذف و نيازي به عمليات Filteringنخواهد بود.
فراواني و آشفتگي انتشار
در شبکه هاي با توپولوژي ستاره (Star) و يا ترکيب Busو وStarيکي از عناصر اصلي شبکه که مي تواند باعث از کار افتادن شبکه گردد ، هاب و يا سوئيچ است . فرض کنيد شبکه اي با ساختار زير را داشته باشيم :
در مثال فوق ، در صورتي که سوئيچ Aو يا Cبا مشکل مواجه گردند، تمام گره هاي متصل به هر يک از سوئيچ هاي فوق نيز تحت تاثير اشکال فوق قرار خواهند گرفت . گره هاي متصل به سوئيچ ديگر (B) کماکن قادر به ارائه خدمات خود خواهد بود. در صورتي که سوئيچ C با اشکال مواجه گردد ، تمام شبکه از کار خواهد افتاد . در صورت اضافه کردن سگمنت ديگر براي ارتباط سوئيچ Aو Cچه اتفاقي خواهد افتاد .
در حالت فوق ، در صورتي که يکي از سوئيچ ها با اشکال مواجه گردد ، شبکه کماکن قادر به ارائه خدمات خود خواهد بود. با افزدون سگمنت فوق ، شبکه از حالت وابستگي به يک نقطه خارج و يک نوع " فراواني " ايجاد شده است .
با حل مشکل وابستگي عملياتي شبکه به يک نقطه ، مشکل ديگري بوجود مي آيد. همانگونه که قبلا" اشاره گرديد ، سوئيچ ها بصورت هوشمندانه ازآدرس و محل هر يک از گره هاي موجود در شبکه آگاه مي گردند. با توجه به شرايط ايجاد شده ، تمام سوئيج ها در يک Loopبه يکديگر متصل مي گردند. در چنين حالتي يک بسته اطلاعاتي ارسال شده توسط يک گره ، ممکن است توسط سوئيچي از سگمنت ديگر آمده باشد.
مثلا" فرض نمائيد که گره Bبه سوئيچ Aمتصل و قصد ارسال اطلاعات براي گره Bموجود در سگمنت Bرا داشته باشد . سوئيچ Aشناختي نسبت به گره Aندارد ، بنابراين بسته اطلاعاتي را براي ساير گره هاي موجود در سگمنت هاي ديگر ارسال خواهد کرد. بسته اطلاعاتي مورد نظر از طريق سگمنت هاي Aو يا C براي ساير سوئيچ ها (Bو يا C) حرکت خواهد کرد. سوئيچ B، گره Bرا به جدول Lookupخود اضافه مي نمايد. ( براي سگمنت A) . سوئيچ Cآدرس گره Bرا به منظور پشتيباني سگمنت Cدر جدول Lookupخود ذخيره خواهد کرد. با توجه به اينکه هيچکدام از سوئيچ ها تاکنون شناختي نسبت به آدرس گره Aبدست نياورده اند ، سگمنت Bبراي پيدا کردن گره Aمورد بررسي قرار خواهد گرفت . هر سوئيج بسته اطلاعاتي ارسال شده را دريافت و مجددا" آن را براي ساير سگمنت ها ارسال خواهد کرد. ( چون هيچکدام هنوز دانشي نسبت به محل گره Aرا کسب نکرده اند) سوئيج Aبسته اطلاعاتي ارسالي توسط هر يک از سوئيچ ها را دريافت و مجددا" آن را براي ساير سگمنت ها ارسال مي نمايد. در جنين شرايطي يک نوع " آشفتگي انتشار " ايجاد شده است . شرايط فوق باعث ايجاد مشکل ترافيکي در شبکه خواهد شد. به منظور حل مشکل فوق از تکنولوژي با نام Spanning treesاستفاده مي شود.
Spanning tress
به منظوري پيشگيري از مسئله " آشفتگي انتشار" و ساير اثرات جانبي در رابطه با Loopingشرکت DECپروتکلي با نام STP)Spanning-tree Protocol) را ايجاد نموده است . پروتکل فوق با مشخصه 802.1dتوسط موسسه IEEE استاندارد شده است . Spanningtreeاز الگوريتم STA(Spanning-tree algoritm) استفاده مي نمايد. الگوريتم فوق بررسي خواهد کرد آيا يک سوئيچ داراي بيش از يک مسير براي دستيابي به يک گره خاص است . در صورت وجود مسيرهاي متعدد ، بهترين مسير نسبت به ساير مسيرها کدام است ؟ نحوه عمليات STPبشرح زير است :
به هر سوئيج ، مجموعه اي از مشخصه ها (ID) نسبت داده مي شود. يکي از مشخصه ها براي سوئيچ و ساير مشخصه ها براي هر يک از پورت ها استفاده مي گردد. مشخصه سوئيچ ، BID)Bridge ID) ناميده شده و داراي هشت بايت است . دو بايت به منظور مشخص نمودن اولويت و شش بايت براي مشخص کردن آدرس MACاستفاده مي گردد. مشخصه پورت ها ، شانزده بيتي است . شش بيت به منظور تنظيمات مربوط به اولويت و ده بيت ديگر براي اختصاص يک شماره برا ي پورت مورد نظر است . براي هر مسير يک Path Costمحاسبه مي گردد. نحوه محاسبه پارامتر فوق بر اساس استانداردهاي ارائه شده توسط موسسه IEEEاست . به منظور محاسبه مقادر فوق ، 1.000 مگابيت در ثانيه ( يک گيگابيت در ثانيه ) را بر پهناي باند سگمنت متصل شده به پورت ، تقسيم مي نمايند. بنابراين يک اتصال 10 مگابيت در ثانيه ، داراي Costبه ميزان 100 است (1.000 تفسيم بر 10 ) . به منظور هماهنگ شدن با افزايش سرعت شبکه هاي کامپيوتري استاندارد Costنيز اصلاح مي گردد. جدول زير مقادير جديد STP Costرا نشان مي دهد. ( مقدار Pathcostمي تواند يک مقدار دلخواه بوده که توسط مديريت شبکه تعريف و مشخص مي گردد ) Bandwidth | STP Cost Value |
4 Mbps | 250 |
10 Mbps | 100 |
16 Mbps | 62 |
45 Mbps | 39 |
100 Mbps | 19 |
155 Mbps | 14 |
622 Mbps | 6 |
1 Gbps | 4 |
10 Gbps | 2 |