کاربرد و تفاوت‌های هاب، سوئیچ، مسیریاب، مودم، اکسس‌پوینت و گیت‌وی در شبکه‌های رایانه‌ای

تفاوت سوئیچ و هاب شبکه

امروزه هاب‌ وسیله‌ قدیمی و مهجوری به شمار می‌آید. ظاهرش شبیه سوئیچ است اما نحوه کار آن فرق می‌کند. تجهیزات مختلف از طریق کابل اترنت به هاب متصل می‌شوند. هرگاه یکی از دستگاه‌های متصل به هاب برای دستگاه دیگری که به همان هاب متصل است، سیگنالی بفرستد، آن سیگنال تکثیر و برای تمام دیگر پورت‌های متصل به هاب نیز ارسال می‌شود. این شیوه، روی پورت‌های هاب ترافیک سنگینی ایجاد می‌کند و سبب بروز پدیده‌ای می‌شود که به آن برخورد یا تصادف (collision) می‌گویند. برخورد زمانی رخ می‌دهد که دو کامپیوتر یا دو وسیله، هم‌زمان داده می‌فرستند و سیگنال‌ها پیش از رسیدن به مقصد با هم برخورد می‌کنند. این اتفاق در هاب زیاد روی می‌دهد، زیرا همه ترافیک دریافتی از یک پورت به تمام دیگر پورت‌ها ارسال می‌شود. هرچه تجهیزات بیشتری به هاب متصل باشد، برخورد بیشتری روی می‌دهد.

اما سوئیچ برخلاف هاب، به‌جای ارسال کورکورانه فریم‌های دریافتی از یک پورت به تمام پورت‌های دیگر، جدولی پدید می‌آورد که آدرس مک (MAC) مبدا در آن درج شده است. درنتیجه، فریم‌ها را به پورتی می‌فرستد که آدرسش با آدرس مندرج در جدول مطابقت دارد. با این کار، حجم ترافیک شبکه به‌طرز چشمگیری کاهش می‌یابد، زیرا بین دو وسیله متصل به شبکه ارتباط مستقیم ایجاد می‌شود و پورت‌های دیگر بیهوده درگیر نمی‌شوند. لذا در سوییچ‌ تقریبا هیچ برخوردی رخ نمی‌دهد و لازم نیست ‌که سوییچ پهنای باند خود را با پورت‌های دیگر به اشتراک بگذارد. هاب دستگاهی نیمه‌دوطرفه (half-duplex) و سوئیچ دستگاه کاملا دوطرفه (full-duplex) است. در سامانه‌های نیمه‌دوطرفه، هر دو طرف می‌توانند با هم ارتباط داشته باشند اما ارتباط‌شان هم‌زمان نیست و وقتی یکی از آن‌ها سیگنال می‌فرستد، دیگری فقط گیرنده است و بالعکس. اما در سامانه‌های کاملا دوطرفه ، هر دو طرف می‌توانند در هر لحظه هم فرستنده و هم گیرنده باشند. هر چه تجهیزات بیشتری به هاب متصل شود، هاب ناچار است پهنای باند بیشتری به اشتراک بگذارد و نتیجتا شبکه کندتر می‌شود. اما در سوئیچ‌، چون هیچ پهنای باندی به اشتراک گذاشته نمی‌شود، همه پورت‌ها با تمام سرعت‌‌شان کار می‌کنند.

نکته 1: در مدل هفت‌لایه اُ اس‌آی (OSI)، هاب جزو دستگاه‌های لایه 1 (لایه فیزیکی) و سوئیچ جزو دستگاه‌های لایه 2 (پیوند داده) به شمار می‌رود. تفاوت سوئیچ و هاب همین است. لایه پیوند داده با آدرس‌های مک سروکار دارد و سوئیچ‌ها هنگام پردازش فریمی (frame) که از یک پورت دریافت شده است، به آدرس‌های مک آن مراجعه می‌کنند.   
هر فریم، در واقع ظرفی است که یک بسته داده (packet) درون آن جای می‌گیرد و از مبدا به مقصد منتقل می‌شود. نشانی مک مبدا و مقصد در «فریم»، و نشانی آی‌پی مبدا و مقصد در «بسته» ثبت شده است.

هفت لایه مدل اُ اس آی عبارتند از:
1.    لایه فیزیکی (Physical layer)
2.    لایه پیوند داده (Data link layer)
3.    لایه شبکه (Network layer)
4.    لایه انتقال (Transport layer)
5.    لایه نشست (Session layer)
6.    لایه نمایش (Presentation layer)
7.    لایه کاربرد (Application layer)

تفاوت مسیریاب شبکه و مودم

مسیریاب (روتر) وسیله‌ای است که شبکه‌ها را به هم متصل و ترافیک شبکه را بین آن‌ها ره‌یابی یا هدایت می‌کند. در شبکه‌های خانگی، مسیریاب، شبکه محلی داخلی شما را به شبکه آی‌اس‌پی متصل می‌کند. این کار به چند شکل امکان‌پذیر است: مسیریاب شبکه در یک‌سو به مودم شما (آی‌اس‌پی) متصل می‌شود و در سوی دیگر به یک سوئیچ (شبکه محلی). اگر یک مودم/مسیریاب ترکیبی داشته باشید، از یک‌سو به شبکه آی‌اس‌پی و از سوی دیگر به یک سوئیچ (اگر از اترنت استفاده می‌کنید) و یا به وای‌فای متصل می‌شود.

آنچه در شکل فوق می‌بینید یک مسیریاب معمولی (بی‌سیم) است. پورت اینترنت این مسیریاب به مودم متصل می‌شود. باقی، پورت‌های سوییچ هستند. مسیریاب‌های شبکه معمولا همیشه یک سوییچ داخلی (توکار) نیز دارند. مودم‌ نیز از طریق خط تلفن (برای خطوط دی‌اس‌ال)، یا کابل یا فیبرنوری به آی‌اس‌پی شما متصل می‌شود.

آنچه در شکل فوق می‌بینید یک مودم کابلی معمولی است. این مودم یک پورت مختص کابل هم‌محور (کوآکسیال) دارد که برای اتصال با آی‌اس‌پی‌تان به کار می‌رود. یک پورت اترنت نیز روی مودم تعبیه شده است که می‌توانید با آن به پورت اینترنت موجود روی مسیریاب‌تان متصل شوید. حتی‌الامکان بهتر است مودم و مسیریاب همیشه دو دستگاه مجزا باشند.

با مسیریاب (روتر) بی‌سیم می‌توانید، اتصال سیمی را با دیگر تجهیزات بی‌سیم به اشتراک بگذارید. امروزه اکثر مسیریاب‌ها بی‌سیم هستند و چند پورت نیز برای اتصال سیمی روی آن‌ها تعبیه شده است.

نکته 2: در مدل «اُ اس آی»، مسیریاب‌ها در لایه 3 (لایه شبکه) جای می‌گیرند که با آدرس‌های آی‌پی سروکار دارد. آدرس‌های مک برای انتقال فریم‌ها بین دو دستگاه که مستقیما به هم متصل شده‌اند به کار می‌روند و آدرس‌های آی‌پی برای مسیریابی بسته‌های داده در اینترنت.

تفاوت مسیریاب بی‌سیم و اکسس‌پوینت بی‌سیم

حالا باید دید که مسیریاب‌ بی‌سیم با اکسس‌پوینت‌ بی‌سیم چه تفاوتی دارد؟ اکسس‌پوینت بی‌سیم دستگاهی است که با تجمیع (بریجینگ) ترافیک بین دو شبکه، به تجهیزات بی‌سیم اجازه می‌دهد به شبکه سیمی متصل شوند. مسیریاب بی‌سیم در اصل مسیریابی است که با یک اکسس‌پوینت بی‌سیم ترکیب شده است. اما عکس آن ممکن نیست، یعنی یک اکسس‌پوینت بی‌سیم نمی‌تواند یک مسیریاب بی‌سیم هم باشد. اکسس‌پوینت بی‌سیم مستقل، یک کابل اترنت دارد که به مسیریاب می‌رود و سیگنال سیمی را به سیگنال بی‌سیم تبدیل می‌کند. چنین وسیله‌ای برخلاف مسیریاب معمولی، بسته‌های داده را از شبکه محلی به شبکه‌ای دیگر یا به اینترنت هدایت نمی‌کند. اکسس‌پوینت بی‌سیم معمولا در محیط‌های کاری یا در فضاهای عمومی بزرگ به کار می‌رود؛ یعنی فضاهایی که ایستگاه‌های بی‌سیم زیادی دارند که همه به هم متصل شده‌اند تا یک شبکه تشکیل دهند. مسیریاب‌های بی‌سیم معمولا به فایروال داخلی نیز مجهز هستند اما اکسس‌پوینت‌های بی‌سیم نه.

دروازه یا گیت‌وی پیش‌فرض چیست؟

دروازه یا گیت‌وی پیش‌فرض (default gateway) از دیگر اصطلاحات بسیار رایج شبکه است. گیت‌وی پیش‌فرض در اصل وسیله‌ای است که شبکه محلی شما را به دنیای خارج متصل می‌کند. معمولا گیت‌وی پیش‌فرض آخرین (لب مرزترین) مسیریاب شبکه محلی شماست.

در یک شبکه خانگی، گیت‌وی پیش‌فرض اغلب همان مسیریاب بی‌سیم است. هر گاه که لازم شد با وسیله‌ای در خارج از شبکه‌تان مرتبط شوید، این مسیریاب به مودم شما متصل می‌شود. توجه داشته باشید که برای ارتباط با دیگر دستگاه‌ها روی شبکه محلی‌تان به گیت‌وی پیش‌فرض نیاز ندارید. گیت‌وی پیش‌فرض فقط زمانی لازم است که می‌خواهید با شبکه‌های راه دور (مثل اینترنت) مرتبط شوید.

امید است که توضیحات فوق، بخشی از ابهامات موجود درباره کاربرد و تفاوت هاب، سوئیچ، مسیریاب شبکه، اکسس‌پوینت و گیت‌وی را رفع کرده باشد.