ما هي الاختلافات بين المفتاح الأساسي والمفتاح العادي؟

المفتاح الأساسي ليس نوعًا من المحولات ، ولكنه مفتاح يتم وضعه في الطبقة الأساسية (العمود الفقري للشبكة).

بشكل عام ، تحتاج شبكات المؤسسات الكبيرة ومقاهي الإنترنت إلى شراء محولات أساسية لتحقيق إمكانات قوية لتوسيع الشبكة لحماية الاستثمار الأصلي. عندما يصل عدد أجهزة الكمبيوتر إلى 50 ، قد تستخدم هذه الأماكن مفاتيح التبديل الأساسية. يكون جهاز التوجيه كافيًا عندما يكون عدد أجهزة الكمبيوتر أقل من 50. والمحول الأساسي المزعوم مخصص لهندسة الشبكة. إذا كانت شبكة محلية صغيرة بها عدة أجهزة كمبيوتر ، فيمكن تسمية مفتاح صغير به 8 منافذ بالمحول الأساسي.

فرقs بين المفتاح الأساسي والمفتاح العادي

• الفرق بين المنافذ

يبلغ عدد منافذ المحول القياسية بشكل عام 24-48 ، ومعظم منافذ الشبكة هي منافذ Gigabit Ethernet أو Fast Ethernet. تتمثل الوظيفة الأساسية في الوصول إلى بيانات المستخدم أو تجميع بعض بيانات التبديل في طبقة الوصول. يمكن لهذا النوع من المحولات تكوين بروتوكول توجيه Vlan البسيط وبعض وظائف SNMP البسيطة ، مع عرض نطاق ترددي لوحة الكترونية معززة صغير نسبيًا.

• • فرقs بين الاتصال أو الوصول إلى الشبكة

عادةً ما يُطلق على جزء الشبكة الذي يتعامل مباشرةً مع اتصال شبكة المستخدمين أو وصولهم اسم طبقة الوصول ، ويسمى الجزء الموجود بين طبقة الوصول والطبقة الأساسية طبقة التوزيع أو طبقة التجميع. الغرض من طبقة الوصول هو السماح للمستخدمين النهائيين بالاتصال بالشبكة ، وبالتالي فإن مفتاح طبقة الوصول يتميز بخصائص التكلفة المنخفضة وكثافة المنفذ العالية.

مفتاح طبقة التجميع هو نقطة التجميع لمفاتيح طبقة الوصول المتعددة ، ويجب أن يكون قادرًا على التعامل مع كل حركة المرور من أجهزة طبقة الوصول وتوفير ارتباطات صاعدة للطبقة الأساسية. لذلك ، تتمتع محولات طبقة التجميع بأداء أعلى وواجهات أقل ومعدلات تحويل أعلى.

الجزء الرئيسي من الشبكة يسمى الطبقة الأساسية. الغرض الرئيسي من الطبقة الأساسية هو توفير هيكل نقل أساسي محسن وموثوق من خلال إعادة توجيه الاتصال عالي السرعة. لذلك ، يتمتع تطبيق تبديل الطبقة الأساسية بموثوقية وأداء وإنتاجية أعلى.

طبقات الشبكة المختلفة

مزايا المحولات الأساسية

بالمقارنة مع المحولات العادية ، يجب أن تتمتع محولات مركز البيانات بالخصائص التالية: ذاكرة تخزين مؤقت كبيرة ، وسعة عالية ، ومحاكاة افتراضية ، وتقنية FCoE ، وتقنية Layer 2 TRILL ، وقابلية التوسع ، وتكرار الوحدة.

• تقنية ذاكرة التخزين المؤقت الكبيرة

قام مفتاح مركز البيانات بتغيير طريقة التخزين المؤقت للمنفذ الصادر للمحول التقليدي. إنها تعتمد بنية ذاكرة التخزين المؤقت الموزعة ، وذاكرة التخزين المؤقت أكبر بكثير من تلك الخاصة بالمفتاح العادي. يمكن أن تصل سعة ذاكرة التخزين المؤقت إلى أكثر من 1G ، في حين أن المفتاح العام يمكن أن يصل إلى 2-4m فقط. لكل منفذ ، يمكن أن تصل سعة ذاكرة التخزين المؤقت لحركة الاندفاع إلى 200 مللي ثانية بشرط سرعة خط كاملة تبلغ 10 جيجابت ، لذلك في حالة حركة المرور المتتالية ، لا يزال بإمكان ذاكرة التخزين المؤقت الكبيرة ضمان فقدان الحزمة في إعادة توجيه الشبكة ، وهو مناسب فقط لـ عدد كبير من الخوادم في مركز البيانات وحركة الاندفاع.

• معدات عالية السعة

تتميز حركة مرور الشبكة في مركز البيانات بخصائص جدولة التطبيقات عالية الكثافة والتخزين المؤقت للاندفاع المفاجئ. ومع ذلك ، لا يمكن للمفاتيح العادية أن تحقق تحديدًا دقيقًا والتحكم في الخدمات بغرض التوصيل البيني. ولا يمكنهم أيضًا تحقيق الاستجابة السريعة وعدم فقدان الحزمة ، لذلك لا يمكن ضمان استمرارية العمل. تعتمد موثوقية النظام بشكل أساسي على موثوقية المعدات.

لذلك ، لا يمكن للمفاتيح العادية تلبية احتياجات مراكز البيانات. مفاتيح مركز البيانات يجب أن تتمتع بخصائص إعادة توجيه عالية السعة ودعم لوحات 10 جيجابت عالية الكثافة ، أي لوحات ذات 48 منفذًا بسرعة 10 جيجابت. لإعادة التوجيه ، يمكن لمحولات مركز البيانات استخدام بنية التحويل الموزعة CLOS فقط.

بالإضافة إلى ذلك ، مع شعبية 40G و 100G ، أصبحت لوحات 40G التي تدعم 8 منافذ ولوحات 100G التي تدعم 4 منافذ متاحة تجارياً تدريجياً. إلى جانب ذلك ، دخلت لوحات 40G و 100G لمفاتيح مركز البيانات السوق بالفعل ، وبالتالي تلبية الطلب على التطبيقات عالية الكثافة في مراكز البيانات.

• التقنية الافتراضية

يجب أن تتمتع معدات الشبكة في مركز البيانات بخصائص الإدارة العالية والأمان العالي والموثوقية. لذلك ، تحتاج المحولات الموجودة في مركز البيانات أيضًا إلى دعم المحاكاة الافتراضية. الافتراضية هي تحويل الموارد المادية إلى موارد يمكن إدارتها منطقيًا لكسر حواجز البنية المادية.

باستخدام تقنية المحاكاة الافتراضية ، يمكن إدارة العديد من أجهزة الشبكة بطريقة موحدة. يمكن عزل الخدمات على جهاز واحد تمامًا ، مما يقلل من تكاليف إدارة مركز البيانات بنسبة 40٪ ويزيد استخدام تكنولوجيا المعلومات بنسبة 25٪ تقريبًا.

التقنية الافتراضية

• تقنية TRILL

فيما يتعلق ببناء شبكة من الطبقة الثانية في مركز البيانات ، فإن المعيار الأصلي هو بروتوكول FTP. لكن بها العيوب التالية:

- تعمل STP من خلال حظر المنفذ ، ولا تقوم جميع الروابط المتكررة بإعادة توجيه البيانات ، مما يؤدي إلى إهدار موارد النطاق العريض.

- تحتوي الشبكة على شجرة ممتدة واحدة فقط ، ويجب أن تمر حزم البيانات عبر جسر الجذر ، مما يؤثر على كفاءة إعادة التوجيه للشبكة بأكملها.

لذلك ، لن يكون STP مناسبًا لتوسيع مراكز البيانات الفائقة الضخامة. يأتي TRILL إلى حيز الوجود للتعويض عن هذه العيوب في STP. يجمع بروتوكول TRILL بشكل فعال بين تكوين الطبقة 2 والمرونة مع تقارب الطبقة 3 وحجمها. يمكن إعادة توجيه الشبكة بالكامل بدون حلقات دون الحاجة إلى التكوين في الطبقة الثانية. تقنية TRILL هي ميزة أساسية من الطبقة الثانية لمفاتيح تبديل مركز البيانات ، وهي غير متوفرة في المحولات العادية.

• تقنية FCoE

غالبًا ما تحتوي مراكز البيانات التقليدية على شبكة بيانات وشبكة تخزين. ظهور تقنية FCOE يجعل تقارب الشبكة ممكنًا. FCoE هي تقنية تغلف إطارات البيانات لشبكة التخزين في إطارات Ethernet لإعادة التوجيه. يجب أن يتم تحقيق تقنية الاندماج هذه على مفاتيح مركز البيانات ، ولا تحتوي المفاتيح العادية عمومًا على هذه الوظائف.

تعتبر الوظائف مثل تجميع الروابط ، والتكرار ، والتكديس ، والنسخ الاحتياطي السريع مهمة جدًا أيضًا ، والتي تحدد أداء وكفاءة واستقرار مفاتيح التبديل الأساسية في التطبيقات العملية.

تجميع الارتباط

تجميع الارتباط هو مزيج من قناتين أو أكثر من قنوات البيانات في قناة واحدة تظهر كارتباط منطقي ذي نطاق ترددي أعلى. يتم استخدام تجميع الارتباطات بشكل عام لتوصيل جهاز واحد أو أكثر بمتطلبات النطاق الترددي العالي ، مثل الخوادم أو مجموعات الخوادم المتصلة بشبكة أساسية. يمكن استخدامه لتوسيع النطاق الترددي للارتباط وتوفير موثوقية اتصال أعلى.

على سبيل المثال ، تتكون الشركة من طابقين يديران أعمالًا مختلفة. كانت الشبكات الموجودة في الطابقين منفصلة في الأصل ، ولكن لا مفر من تفاعل نفس الشركة. في هذا الوقت ، يمكننا فتح الشبكة بين الطابقين ، بحيث يمكن للأقسام التي لديها اتصال متبادل التواصل مع بعضها البعض بسرعة عالية. كما هو مبين أدناه:

واجهة Eth-Trunk لتوصيل المحول A والمحول B

كما هو موضح في الشكل أعلاه ، فإن SwitchA و SwitchB متصلان بشبكات VLAN10 و VLAN20 على التوالي من خلال روابط Ethernet ، وهناك قدر كبير من حركة البيانات بين SwitchA و SwitchB.

يتوقع المستخدم أنه يمكن توفير نطاق ترددي أكبر للارتباط بين SwitchA و SwitchB حتى تتمكن نفس شبكات VLAN من التواصل مع بعضها البعض. وفي الوقت نفسه ، يأمل المستخدمون أيضًا في توفير درجة معينة من التكرار لضمان موثوقية نقل البيانات والروابط.

قم بإنشاء واجهة Eth-Trunk وأضف واجهات أعضاء لزيادة عرض النطاق الترددي للرابط. يتم تكوين محولين مع Eth-Trunk1 ، ثم تتم إضافة منافذ الخطوط الثلاثة التي تحتاج إلى الاتصال إلى Eth-Trunk1 ، ويتم تعيين منفذ الاتصال للسماح لشبكة VLAN المقابلة بالمرور. بهذه الطريقة ، يمكن للشبكة الموجودة في الطابقين التواصل بشكل طبيعي.

ارتباط التكرار

من أجل الحفاظ على استقرار الشبكة ، في بيئة شبكة تتكون من محولات متعددة ، يتم استخدام بعض الاتصالات الاحتياطية لتحسين كفاءة واستقرار الشبكة. تسمى اتصالات النسخ الاحتياطي هنا أيضًا روابط النسخ الاحتياطي أو الروابط المتكررة.

تكديس المفاتيح

متصلة عبر كبلات التراص المسجلة الملكية ، يمكن تكديس العديد من المفاتيح في مفتاح منطقي واحد. تشترك جميع المحولات الموجودة في هذا المحول المنطقي في نفس معلومات التكوين والتوجيه. لن يتأثر أداء المحول المنطقي عند إضافة مفتاح فردي وإزالته.

تشمل أنواع منافذ التبديل البصرية SFP و 10G SFP + و 25G SFP28، 40G QSFP + ، 100G QSFP28 ، إلخ. نحتاج إلى اختيار الوحدة البصرية المناسبة لإدخالها في المحول للاستخدام العادي. على سبيل المثال ، يمكن إدخال منافذ SFP في الوحدات البصرية SFP ، ومنافذ 10G SFP + للوحدات البصرية 10G. 100G QSFP28 يجب إدخال المنفذ في الوحدات البصرية 100G QSFP28.

إذا أردنا ربط مفتاح بمنفذ كهربائي ومفتاح بمنفذ بصري ، فيمكننا استخدامه النحاس SFP. يتم استخدامه لتحويل المنفذ البصري إلى منفذ كهربائي حتى نتمكن من استخدام كبل شبكة لتوصيل المحولين.

يتم توصيل المفاتيح المكدسة بواسطة حلقتين. جهاز المحول مسؤول عن موازنة تحميل حزم البيانات على الحلقات المزدوجة. تعمل الحلقة بمثابة لوحة معززة لهذا المفتاح المنطقي الكبير. عندما تعمل كلتا الحلقتين بشكل طبيعي ، يكون معدل نقل حزم البيانات على هذا المحول المنطقي 32 جيجابت في الثانية.

عندما يحتاج إطار البيانات إلى الإرسال ، سيحسب برنامج المحول الحلقة الأكثر توفرًا ، ثم يتم إرسال إطار البيانات إلى تلك الحلقة. في حالة فشل كبل التراص ، ستكتشف المفاتيح الموجودة على طرفي الكبل الفاشل الفشل وتفصل الحلقة المتأثرة ، بينما لا يزال بإمكان المحول المنطقي العمل في حالة حلقة واحدة بمعدل نقل للحزم يبلغ 16 جيجابت في الثانية. المفاتيح مكدسة بطريقة سلسلة ديزي. راجع الشكل التالي للتعرف على طريقة التوصيل.

 المفاتيح مكدسة بطريقة سلسلة ديزي

يزيد التكديس من استقرار منافذ المحول وعرض النطاق الترددي.

النسخ الاحتياطي السريع (HSRP)

المفتاح الأساسي هو جوهر وقلب الشبكة بأكملها. في حالة حدوث عطل فادح في المحول الأساسي ، ستصاب الشبكة المحلية بالشلل ، مما يتسبب في خسارة لا تقدر بثمن. لذلك ، عندما نختار المفاتيح الأساسية ، غالبًا ما نرى أن بعض المفاتيح الأساسية مجهزة بوظائف مثل التكديس أو النسخ الاحتياطي السريع.

يعد استخدام النسخ الاحتياطي السريع للمفاتيح الأساسية خيارًا لا مفر منه لتحسين موثوقية الشبكة. عندما لا يعمل المحول الأساسي على الإطلاق ، يتم الاستيلاء على جميع وظائفه بواسطة جهاز توجيه احتياطي آخر في النظام حتى يعود جهاز التوجيه المعني إلى طبيعته. هذا هو بروتوكول Hot Standby Router (HSRP).

الشرط لتحقيق HSRP هو أن هناك العديد من المفاتيح الأساسية في النظام ، وتشكل "مجموعة النسخ الاحتياطي السريع" ، والتي تشكل جهاز توجيه افتراضي. في أي وقت ، يكون جهاز توجيه واحد فقط في المجموعة نشطًا ، ويقوم بإعادة توجيه حزم البيانات. إذا فشل جهاز التوجيه النشط ، فسيتم تحديد جهاز توجيه احتياطي ليحل محل الموجّه النشط ، لكن المضيف في الشبكة يعامل جهاز التوجيه على أنه لم يتغير. لذلك ، يظل المضيف متصلاً ولا يتأثر بالفشل ، مما يحل بشكل أفضل مشكلة تبديل المفتاح الأساسي.

لتقليل حركة بيانات الشبكة ، بعد تعيين مفتاح التبديل النشط ومفتاح التبديل الأساسي الاحتياطي ، يرسلون حزم HSRP بانتظام. في حالة فشل مفتاح التبديل الأساسي النشط ، يتولى مفتاح التبديل الاحتياطي الأساسي دور مفتاح التبديل الأساسي النشط. إذا فشل مفتاح النسخ الاحتياطي الأساسي أو أصبح مفتاح التبديل الأساسي النشط ، فسيتم تحديد مفتاح تبديل أساسي آخر ليكون مفتاح التبديل الاحتياطي.

عندما يفشل الخط من طبقة الوصول إلى مفتاح التبديل الأساسي الرئيسي ، فإنه يتحول إلى جهاز الاستعداد.

 

 السيناريو الأول لفشل ارتباط البيانات

عندما يفشل ارتباط البيانات الخاص بمفتاح طبقة الوصول 1 المتصل بالمفتاح الأساسي A ، يتم تبديل ارتباط البيانات الخاص بمفتاح طبقة الوصول 1 إلى المفتاح الأساسي B ، ولكن خلال فترة التبديل ، يفقد مفتاح طبقة الوصول 1 ست حزم بيانات ، كما هو موضح أعلاه.

 

السيناريو الثاني لفشل ارتباط البيانات

عندما يفشل الارتباط الرئيسي بين الخادم والمحول الأساسي A (مثل الخط ، وبطاقة الشبكة ، وما إلى ذلك) ، وعندما يتم تحويل بطاقة الشبكة الرئيسية للخادم إلى بطاقة الشبكة الاحتياطية ، ستفقد ست حزم بيانات. ولكن عند استعادة الارتباط الرئيسي ، سيتحول الخادم تلقائيًا من بطاقة الشبكة الاحتياطية إلى بطاقة الشبكة الرئيسية ، ولن تفقد حزم البيانات أثناء هذا التبديل.