السويتش switch.. ما هو وكيف يعمل؟

السويتش (Switch)، أو بما معناه المحول، في عالم الشبكات هو جهاز صغير يقوم مقام مركز الاتصالات بين الأجهزة في شبكة (LAN) المحلّية الواحدة.

سويتش Switch كلمة انجليزية تعني التبديل أو التحويل وهو عبارة عن جهاز تشبيك أو ربط يربط أجزاء الشبكة مع بعضها بواسطة استخدام حزم المبدلات لإرسال ومعالجة وايصال البيانات إلى جهاز الاستقبال عكس الراوتر أو الموجه فالمبدلات توصل البيانات فقط إلى جهاز أو أكثر التي تحتاج ايصال البيانات اليها بعكس إيصالها إلى جميع مستخدمي الشبكة أي جميع المتصلين بنفس المبدل حيث تصلهم البيانات المرسلة وتم إنتاج أول محول من قبل شركة كالبانا في عام 1990.

قبل عدّة سنوات، كانت محوّلات Ethernet هي الأجهزة الأكثر شيوعًا بالنسبة للشبكات المنزلية، وذلك قبل أن تصبح أجهزة التوجيه (Routers) رائجةً كما هو الحال اليوم، حيث تشتمل أجهزة التوجيه المنزلية الحديثة على محوّلات Ethernet كواحدة من وظائفها الأساسية، كما وتُستخدم محوّلات الشبكة عالية الأداء على نطاق واسع في شبكات الشركات، ومراكز البيانات.

في حين أنّ إمكانات المحوّلات متاحة لعدة أنواع من الشبكات بما في ذلك ATM وFiber Channel وToken Ring، فإن محولات Ethernet هي النوع الأكثر شيوعًا.

تدعم محولات Ethernet العادية مثل تلك الموجودة داخل أجهزة توجيه النطاق العريض (broadband routers) سرعات Gigabit Ethernet لكل ارتباط فردي، ولكن عادةً ما تدعم المحولات عالية الأداء مثل تلك الموجودة في مراكز البيانات 10 Gbps لكل ارتباط.

تدعم النماذج المختلفة من محولات الشبكة أرقامًا متعدّدة من الأجهزة المتصلة، إذ توفرالاستهلاكية منها أربعة، أو ثمانية منافذ Ethernet، بينما تدعم محولات الشركات عادةً ما بين 32 و128 توصيلًا.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن توصيل المحولات ببعضها البعض، بطريقة سلسلة الأقحوان (daisy-chaining) مثلًا، لإضافة عدد أكبر من الأجهزة إلى شبكة (LAN) بشكل تدريجي.

تشكّل المحولات ـ الماديّة منها والافتراضية ـ الغالبيةَ العظمى من أجهزة الشبكة في شبكات البيانات الحديثة، وهي توفر التوصيلات السلكية لأجهزة الكمبيوتر المكتبية، ولنقاط الوصول اللاسلكية، وللآلات الصناعية، وبعض أجهزة إنترنت الأشياء (IoT)؛ مثل أنظمة دخول البطاقة.

يتلقى السويتش (switch) المعلومات من كل كمبيوتر على الشبكة في شكل حزم (packets) من البيانات التي تبثها جميع الأجهزة المتصلة، وبمجرد استلام السويتش للحزمة، فإنه يقرر أين يجب إرسال البيانات، ومن ثمّ يقوم بإعادة تحويلها إلى الوجهة الصحيحة.

باختصار، فإن السويتش هو جهاز ذاتيّ التعلّم؛ فهو يبني جدول عناوين الشبكة لجميع أجهزة الكمبيوتر والأجهزة التي تستخدم النظام، لذلك يمكن أن يحدّد بشكلٍ سريع من أين تأتي المعلومات، وما وجهتها الصحيحة، كما ويرفض أيضًا إعادة توجيه الحزم السيئة، ما يمنعها من إحباط أو غلق موارد الشبكة.

يعمل المحوّل (switch) على تسريع الشبكة المزدحمة بشكل كبير من خلال التصرف كشرطيّ مروري ذكي، عن طريق فرز البيانات التي سيتم إرسالها، ومنع حدوث التصادمات غير الضرورية بين جميع حزم البيانات التي تتقاطع مع الشبكة، كما ويسمح أيضًا بتوصيل أجهزة متعددة يمكن الوصول إليها من قبل جميع المستخدمين.

تتميز المحولات المتقدمة المستخدمة بشكل أساسي للشركات بمزايا إضافية، مثل كونها قابلة للبرمجة لتمييز بعض أنواع حركة البيانات (مثل الألعاب) الأقل أهمّية من الأنواع الأخرى (مثل تطبيقات الأعمال)، وتخصيص منافذ لمستخدمين محددين، أو تقسيم الشبكات إلى شبكات افتراضية لزيادة السرعة والكفاءة بشكل أكبر، وربط أنواع مختلفة من الشبكات (مثل شبكتَي 100 ميغابت و1 جيجابت) معًا.

إن ال Hub عبارة عن جهاز يستخدم لربط عدة أجهزة مع بعضها البعض في شبكة داخلية ويحتوي على عدة منافذ لربط الاجهزة.

الـ Hub لا يجتهد ليعرف ماذا يوجد داخل البيانات المرسلة إليه حيث انه فقط يقوم باستقبال هذه الإشارات الكهربائية ويقوم بتكرارها وإعادة إرسالها عبر جميع المنافذ الاخرى بخلاف المنفذ الذي اتت منه هذه البيانات يمكن تشبيه الهب بتوصيلة الكهرباء التي توصل اكثر من جهاز بفيش كهرباء واحد حيث يقوم بتكرير الإشارة التي تصله عبر منفذ ما ثم يقوم بإعادة إرسالها عبر جميع المنافذ الاخرى المتصلة به ما عدا المنفذ الذي أتت منه هذه البيانات دون التدقيق في محتواها.

أما ال Bridge أو الجسر. يستخدم لتقسيم شبكة محلية كبيرة الى قسمين يربط بين اثنين من الـ Hub وتم اختراعه لإضافة سعة إضافية للشبكة لكل جهاز كرت شبكة ويوجد عنوان خاص بهذا الكرت يسمى MAC Address ويكون هذا العنوان محفوظاً داخل الكرت من المصنع وكل كرت له عنوان لا يتواجد في أي كرت آخر مثل بصمة اليد لكي يتم تمييز الجهاز عن غيره يقوم الجسر بتقسيم الشبكة منطقياً إلى أكثر من قسم.

أما السويتش فيستخدم نفس المنطق الذي يستخدمه الجسر ويكون نفس الجدول كي يحدد بأي عنوان يرتبط كل منفذ.
الفرق بين السويتش والجسر هو عدد المنافذ حيث يقتصر عددها إلى منفذين في حالة الجسر بينما يزيد عددها عن ذلك بكثير في حالة السويتش ويصل إلى 32 منفذاً كما أنه يمتلك امتيازات أخرى تتعلق بالأمان والسرعة.

غالبًا ما يستخدم هذا النوع في الشبكات المنزلية، والشركات الصغيرة، وهو يسمح للأجهزة الأخرى الموجودة على الشبكة بالاتصال فيما بينها؛ على سبيل المثال؛ اتصال حاسوبين ببعضهما، أو مع جهاز طباعة، وكما يوحي اسمها؛ لا يحتاج هذا النوع من الأجهزة إلى المراقبة باستمرار، ويتطلّب عملية تثبيت سهلة وبسيطة.

بخلاف النوع الأوّل، فإنّ هذه الأجهزة قابلة للتخصيص؛ حيث بالإمكان تحسين الوظائف الخاصّة بأنواع معينة من الشبكات؛ إذ ينطوي هذا النوع على صنفين من الأجهزة؛ المحوّلات الذكيّة (Smart Switches)، والمحوّلات المؤسّساتيّة (Enterprise Switches).

تحتوي المحولات الذكية على ميزات محدودة، ولكنها توفر واجهة ويب، وتقبل تكوينات الإعدادات الأساسية، وهي مثالية لشبكات LAN السريعة والدائمة، والتي تدعم نقل البيانات وتوزيعها بالجيجابت.

تحتوي محولات المؤسسة على مجموعة كبيرة من ميزات الإدارة، والقدرة على إصلاح تكوينات الشبكة ونسخها وتحويلها وعرضها، وتتواجد عادة في الشركات الضخمة التي تحتوي على أعداد كبيرة من الاتصالات والعقد والمحوّلات والمنافذ، ونظرًا لامتلاكها ميزاتٍ أكثر مقارنة بالذكية، عادةً ما تكون محوّلات Enterprise أكثر تكلفة.

إنّ السويتش أو محول الشبكة (Switch) يشبه موزّع الاتصال (Hub) من الناحية المادّية؛ ولكن على العكس منه، فإن مفاتيح الشبكة (Switches) قادرة على فحص وضبط الرسائل الواردة عند استلامها، وتوجيهها إلى منفذ اتصالات محدد، بتقنية تحويل الحزم المذكورة سابقًا.

يقوم المحول (switch) بتحديد وتفصيل عناوين المصدر والوجهة لكل حزمة، ويعيد توجيه البيانات إلى الأجهزة المحددة فقط، بينما تنقل الموزّعات (Hubs) الحزم إلى كل منفذ باستثناء الذي استقبل حركة المرور، وإنّ تلك الطريقة تساهم في الحفاظ على النطاق الترددي للشبكة، وتحسين الأداء بشكل عام مقارنة بما تقوم به الموزّعات (Hubs).

تتشابه المحوّلات (Switches) أيضًا مع أجهزة توجيه الشبكة (Routers)؛ ففي الوقت الذي يقوم فيه كلاهما بربط اتصالات الأجهزة المحلية بشكل مركزي، فإن أجهزة التوجيه (Routers) هي فقط التي تحتوي على دعم للتواصل مع الشبكات الخارجية، سواء الشبكات المحلية أو الإنترنت.