Switch Nedir, Ne İşe Yarar?

Bilgisayar ağlarında kullanılan Switch’ler birden fazla bilgisayarın, yazıcının vb. birbiri ile haberleşebilmelerini sağlayan bir ağ aygıtıdır.

Switch Tanımı ve Özellikleri

Bilgisayar Ağlarında Kullanılan Switch Nedir?

Bilgisayar ağlarında kullanılan Switch veya Switch’ler birden fazla bilgisayarın veya diğer aygıtların haberleşmesine olanak sağlar. Anahtarların en temel çalışma prensibi IP paketlerini hedef bilgisayara filtreler ve iletir.

Switch’ler MAC adres tablosu (CAM tablosu) kullanarak ağ üzerindeki bilgisayarların MAC adresi ve IP adreslerini bu tabloya kaydeder.

İlk defa bir dosya gönderecek bilgisayar, hedef bilgisayarın MAC adresi ve IP adresini IP Paketi içerisine yazması gerekecektir.

Fakat, paket gönderen bilgisayar, hedef bilgisayarın MAC adresini bilmiyorsa, ağ ortamına bir ARP (Address Resolution Protocol – Adres Çözümleme Protokolü) yayını yapar.

Sonuç olarak hedef bilgisayarın MAC adresi bilgisi elde edilir ve MAC adresi tablosuna yazılır. Sonraki yeni paket gönderimlerinde ARP yayını yapmadan hedef bilgisayara direk olarak gönderir.

Anahtarlar ayrıca güç kablosu takıldığı anda çalışmaya başlarlar. Birden fazla portları vardır ve Collision (Çatışma) durumlarını önlemek için CSMA/CD mekanizmasını kullanır.

Switch Hangi Katmanda Çalışır?

Anahtarlar kullanılarak bir LAN oluşturulur, Router’lar ile de bu LAN’lar birbirinden ayrılabilir. Anahtarlar OSI modelinin 2. ve 3. katmanlarında çalışmaktadır.

2. Katman Anahtarlar (Layer 2 Switch)

2. katman anahtarlar donanım tabanlıdır ve anahtar üzerinde bulunan tüm bağlantı noktaları paketleri kablo hızına göre iletir. MAC adresi tablosunu kullanarak IP paketlerini iletir.

2. katman anahtarlar yalnızca aynı IP bloğundaki bilgisayarlara IP paketlerini gönderebilir.

3. Katman Anahtarlar (Layer 3 Switch)

3. katman anahtarlar ise hem donanım tabanlı anahtarlama hem de donanım tabanlı yönlendirme kullanır. 3. katman anahtarlama tümleşik devre ASIC donanımı ile gerçekleşir. Ayrıca Çerçeve iletimi ve Paket iletimi ASIC donanımı kullanılarak iletilir.

3. katman anahtarlar farklı IP bloklarına da paket iletebilir. 3. katman anahtarları bir Router olarak da düşünebiliriz. 3. katman anahtarlar kaynak ve hedef yönlendirme bilgilerini, ilk yönlendirme işleminden sonra önbelleğine kaydeder. Bir sonraki paket gönderimlerinde ise tekrardan yönlendirme aramasına gerek kalmayarak bu bilgiyi önbelleğinden alır ve hızlıca iletir.

3. katman anahtarlar bu önbellek özelliği ile Router’lara göre daha performanslıdırlar.

2. Katman Anahtar (Switch);

Katman 2 Anahtar

3. Katman Anahtar (Switch);

Katman 3 Anahtar

Temel Cisco Anahtar Yapılandırma ⇒ Video

GNS3 ağ simülatör programını kullanarak Cisco 2. Katman Anahtar yapılandırmasını izleyebilir ve ayrıca bize destek olmak için YouTube kanalımıza abone olabilirsiniz!

YouTube'da İzle

Ağın Trafik Polisi: Switch Hakkında SSS

Bilgisayarları birbirine bağlayan bu kutu tam olarak ne iş yapar, internet dağıtıcıdan farkı ne?

Ağ anahtarı, portlarına takılı cihazlar arasında akıllı bir posta memuru gibi çalışır. Gelen veri paketini yalnızca hedef bilgisayarın bağlı olduğu porta iletir, diğer portları meşgul etmez. İnternet dağıtıcı (hub) ise paketi herkese pat diye yollar, ağ hemen kirlenir.

Bu cihaz MAC adres tablosu sayesinde hangi cihazın hangi portta olduğunu ezberler. İlk kez karşılaştığı adresi ARP yayınıyla sorar, cevap gelince not eder. Sonraki paketleri şıp diye doğru adrese gönderir.

Kısacası aynı anda birden fazla konuşmayı yönetir, ağı verimli ve güvenli kılar. O yüzden modern bir ofiste hub göremezsiniz.

Layer 2 ve Layer 3 anahtar diyorlar, ikisi arasındaki fark ne, hangisini ne zaman almalıyım?

Layer 2 cihazlar yalnızca aynı IP bloğundaki cihazları MAC adresine göre anahtarlar, yönlendirme yapamaz. Layer 3 donanımlar ise hem anahtarlama hem de yönlendirme yapar, farklı ağları birleştirir. Mesela ofisinizde muhasebe ve yazılım ekipleri ayrı VLAN’lardaysa Layer 3 şarttır.

Layer 3 modeli, ilk yönlendirme işleminden sonra sonucu önbelleğine alır, sonraki paketleri çok daha hızlı iletir. Bu yüzden yüksek trafikli ortamlarda router’dan bile iyi performans sergiler. Donanım tabanlı çalışması ona kanat takar.

Layer 2 uygun fiyatlıdır, basit dosya paylaşımı yapan küçük bir ağda iş görür. Buna karşın ağlar büyüdükçe Layer 3 kaçınılmaz olur.

Bu alet ilk kez takıldığında hangi bilgisayarın nerede olduğunu nasıl anlıyor?

Cihaz elinde hiçbir adres bilgisi olmadan sıfırdan başlar, bembeyaz bir hafızaya sahiptir. İlk paket geldiğinde hedef MAC adresini bilmez, bu yüzden ARP yayını yapar. Tüm portlara ‘Bu IP kimde?’ diye bağırır, sadece sahibi cevap verir.

Cevap gelince gönderenin MAC adresini, IP’sini ve port numarasını CAM tablosuna yazar, artık unutmaz. Sonraki sefer aynı hedefe paket gelince tabloyu okur, sadece tek porta yollar. Neticede trafik sadece ilgili hatta akar, diğerleri sessiz kalır.

Bu öğrenme süreci ağı sürekli verimli kılar, cihaz yeniden başlayana kadar bilgiler hafızada kalır.

Normal bir router dururken neden Layer 3 switch tercih edeyim, hız farkı abartılıyor mu?

Router yönlendirme kararını yazılımla verir, her paket için işlemciyi çalıştırır. Layer 3 anahtar ise bu işi ASIC denen özel donanımla yapar, saniyede milyonlarca paketi yönetir. Hız farkı kesinlikle abartı değildir, veri merkezlerinde hayat kurtarır.

Önbelleğe aldığı yönlendirme bilgilerini defalarca kullanır, sürekli yeniden hesaplama yapmaz. Hele ki VLAN’lar arası yoğun trafik varsa router darboğaz yaratır. Oysa Layer 3 cihaz bu trafiği tereyağından kıl çeker gibi taşır.

Sonuçta küçük ofiste router yeter, büyük ölçekte Layer 3 şarttır, kazancınız gecikmeyle ölçülür.

Veri paketleri birbirine çarpmaz mı, bu cihaz trafik kazalarını nasıl önlüyor?

Bu donanım, CSMA/CD mekanizmasını kullanır, hattı dinler, boşsa konuşur. Aynı anda iki cihaz veri gönderirse çarpışma olur, ikisi de susar, rastgele süre bekleyip tekrar dener. Halbuki modern anahtarlar full duplex çalışır, artık çarpışma neredeyse tarihe karıştı.

Full duplex modda gönderme ve alma ayrı kanallardan akar, veriler asla birbirine girmez. Her port kendi bağımsız çarpışma alanıdır, yan porttakini etkilemez. Böylece ağda bekleme süreleri sıfıra iner, verim tavan yapar.

Günümüzde yarı duplex sadece çok eski cihazlarda kalma bir anıdır, artık trafik kazası duymazsınız.

Evdeki modemin arkasında zaten dört port var, ayrıca bir anahtar almam ne kazandırır?

Modem portları bittiğinde mecburen anahtar alırsınız, bu en bariz sebep. Ancak asıl kazanç ağ içi trafikte ortaya çıkar, dosya transferi modem işlemcisini yormaz. Örneğin iki bilgisayar arasında büyük yedekleme yaparken internet hızınız etkilenmez.

Modem hem yönlendirme hem WiFi hem NAT yapar, üstüne dahili anahtar da yorulur. Harici bir ağ anahtarı bu yükü sırtlar, modem rahatlar, bağlantı stabil kalır. Açıkçası ev ağına 50 dolarlık bir cihaz eklemek bile gözle görülür ferahlama getirir.

Özellikle IP kamera ve akıllı TV gibi cihazlar çoğaldıysa harici anahtar artık lüks değildir.

Sonuç

2. katman ve 3. katman anahtarlar birbirinden çok ayrı göreve sahiptirler. Günümüzde 3. katman anahtarlar çoğunlukla iş ağlarında kullanılmaktadır. Bir sonraki yazımızda anahtarların çalışma mantığını ve ARP yayını yapıldıktan sonra anahtar üzerinde MAC adresi tablosunu inceleyeceğiz. Bizi takip ettiğiniz için teşekkürler!