Switch

Network switch หรือ switching hub, bridging hub switch คืออะไร  switch เป็นอุปกรณ์ในระบบ computer network เช่นเเดียวกับ Hub ทำหน้าที่เชื่อมต่ออุปกรณ์อื่น ๆ เข้าด้วยกันในระบบ โดยอาศัยการทำ packet switching ซึ่งจะ รับ, ประมวลผล และส่งข้อมูลต่อไปยังปลายทาง เพียงแค่หนึ่ง หรือ หลาย port ไม่ใช่การ broadcast ไปทุก port เหมือนกับ hub

เป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาการต่อจาก Hub อีกทีหนึ่งมีความสามารถมากกว่า Hub โดยการทำงานของสวิตซ์จะส่งข้อมูลออกไปเฉพาะพอร์ตที่ใช้ในการติดต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์พีซีปลายทางเท่านั้น ไม่ส่งกระจายข้อมูลไปยังทุกพอร์ตเหมือนอย่าง hub  ทำให้ในสวิตซ์ไม่มีปัญหาการชนของข้อมูล สวิตซ์จะทำงานอยู่ในชั้น Data Link Layer คือจะรับผิดชอบในการเชื่อมโยงของข้อมูล ตรวจสอบความถูกต้องของการติดต่อจากโหนดหนึ่งไปอีกโหนดหนึ่งและความสมบูรณ์ของการรับส่งข้อมูล สำหรับในชั้นเชื่อมโยงข้อมูลนั่นจะทำการแบ่งข้อมูลระดับบิตที่ได้รับจากชั้น Physical Layer เป็นข้อมูลชนิดที่เรียกว่า เฟรม ก่อนจะส่งไปยังชั้นถัดไป ก็คือ Network Layer
Switch จะมีด้วยกันหลาย port มีการระบุที่อยู่ (address) ประมวลผลก่อนที่จะ ส่งข้อมูลต่อไปในระดับ     data link layer (layer 2) ใน OSI model บาง switch สามารถประมวลผลในระดับ network layer (layer 3) ซึ่งจะเป็นความสามารถในการทำ routing ซึ่งมักจะใช้งานกับ IP address เพื่อทำ packet forwarding เรามันจะเรียกว่า L3-Switch หรือ multilater switch

คุณสมบัติของ Switch
เป็นอุปกรณ์ อิเล็คทรอนิค ที่เชื่อมอุปกรณ์ network เข้าด้วยกัน โดยอาศัยสาย cable ต่อเข้ากับ port แต่ละอุปกรณ์ และยังสามารถจัดการเชื่อมต่อระหว่าง network ได้ อุปกรณ์แต่ละตัวที่ต่อเข้ากับ switch จะได้รับ network address เป็นตัวบอกตัวตนของแต่ละอุปกรณ์ เพื่อให้การส่งข้อมูล packet ไปถึงได้ถูกต้องและเจาะจง อีกทั้งยังเป็นการเพิ่มความปลอดภัยให้กับ network
1. การทำงานของ switch
Switch ทำงานในระดับ data link layer (layer 2) มีการแบ่ง collision domain ของแต่ละ port เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลหากันได้ในเวลาเดียวกันโดยไม่ชนกันได้ แต่ด้วยคุณสมบัติ half duplex mode ทำให้ port เดียวกันทำหน้าที่ ส่ง หรือ รับ ข้อมูลได้อย่างใดอย่างนึงเท่านั้นในช่วงเวลานั้น แต่ถ้าอุปกรณ์ที่ต่อรองรับ full duplex mode ก็จะสามารถส่งและรับข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน
จะเห็นได้ว่าถ้าเทียบกับ repeater hub แล้ว การส่งข้อมูลทำได้เพียงแต่ port เดียวในช่วงเวลานั้น จากคุณสมบัติที่ต้อง broadcast รวมถึงทำงานแบบ half duplex ทำให้ bandwidth ที่ได้ค่อนข้างต่ำ จากการชนกันของ packet และต้อง retransmit บ่อยครั้ง
2. การใช้งาน switch
Network switch มีบทบาทใน Ethernet local area networks (LANs) อย่างมาก ตั้งแต่ระบบ ขนาดกลางจนถึงขนาดใหญ่ LAN จะประกอบด้วย switch จำนวนหนึ่ง ที่ทำหน้าที่จัดการระบบ network เช่น Small office/home office (SOHO) อาจจะใช้ switch เพียงตัวเดียว รวมถึง office ขนาดเล็ก หรือ ที่พักอาศัย ซึ่งสุดท้ายแล้วอาจจะนำไปเชื่อมต่อกับ router เพื่อใช้ในการเชื่อมต่อ ineternet หรือ ทำ Voice over IP (VoIP)
3. Microsegmentation
การแบ่ง segment ที่ใช้ใน bridge หรือ switch (router) เพื่อแบ่ง collision domain ขนาดใหญ่ออกเป็นขนาดเล็ก เพื่อลดการชนกันของ packet รวมถึงเพิ่ม throughput ให้กับ network ในการทำงานขั้นสูง อุปกรณ์แต่ละตัวจะได้รับการเชื่อมต่อ port ของตัวเอง ซึ่งแต่ละ port จะแยก collision domain เป็นของตัวเอง ซึ่งทำให้แต่ละ อุปกรณ์สามารถใช้งาน bandwidth ต่างกันตามการรองรับได้อีกทั้งยังทำ Full-duplex mode ได้
ประเภทของ Switch

*** สัญลักษณ์ Switch ในระบบ Network***

รูปแสดงลักษณะของ Switch ยี่ห้อ 3COM

หลักการทำางานของ Switch
หลักการทำงานของ Switch เหมือนการทำงานขอ Hub เพียงแต่ว่าทำงานได้เร็วกว่าและยังมีจำนวนพอร์ตที่มากกว่า

Hub กับ SWITCH แตกต่างกันอย่างไร
HUB กับ SWITCH นั้นจะทำหน้าที่คล้าย กันเพียงแต่ HUB นั้นเวลาส่งข้อมูลนั้นจะเป็นแบบ broadcast กระจายไปทุกเครื่องแต่ถ้าเป็น switch นั้น จะดูว่าข้อมูลนี่เป็น ของเครื่องไหนแล้วค่อยส่งไปยังเครื่องนั้น ดังนั้นHUB จึงสามารถ LAN ได้มากกว่านอกจากนี้ความเร็วในการส่งข้อมูลก็ต่างกันคือ speed HUB คือspeed / N เครื่องเช่น LAN 100 Mbps 10 เครื่อง ทุกเครื่องได้แค่ 10 Mpbsส่วน speed switch นั้น Lan 100 mpbs ทุกเครื่องได้ 100 mbps

ส่วนประกอบการทางานที่สำคัญของ Switch  สามารถแบ่งส่วนประกอบที่สำคัญของ Switch ได้ดังนี้
– Input Controller
– Control Process
– Switching Element
– Output Controller

Input Controller
Input Controller จะควบคุมดูแลให้ข้อมูลข่าวสารที่ถูกส่งเข้ามายัง Switches สามารถดำเนินต่อไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ หน้าที่หลักของ Input Controller ได้แก่การรับข้อมูลในรูปของแพ็กเก็ตเข้ามาจากนั้นจึงนำส่งไปยังที่Control Process สำหรับการใช้ Switch แบบ Cut – Through ตัว Input Controller จะทำหน้าที่ Forward หรือส่งผ่านข้อมูลไปที่ Control Process โดยเร็วที่สุดหลังจากตรวจสอบพบ MAC Address ปลายทางที่มีขนาด 6 ไบต์ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของ Switch และ Output Controller        

หมายเหตุ
Mac Address คือ MAC Address เป็นรหัส HEX (เลขฐาน16) มี 12 ดิจิต ซึ่งมีมาตรฐานการออกตัว
ติดมากับอุปกรณ์เน็ตเวิร์ค  ได้แก่  NIC (Network Interface Card) จะไม่ซ้ำกันนะครับเพื่อน  ๆ
Control Process คือ บล็อคควบคุมการทำงาน

รูป แสดงโครงสร้างและส่วนประกอบภายใน Switches

***Input Controller คือ บล็อกควบคุมการทำงานของข้อมูลเข้า***

Control Process
Control Process เป็นกระบวนการควบคุมการรับและส่งแพ็กเก็ต รวมทั้งการจัดการของ Switchประกอบด้วยชิ้นงานต่าง ๆ ที่น่าสนใจดังนี้
– Transmission Process
– Learning Process
– Forwarding Process
– Flow Control Process

Transmission Process
หลังจากที่ Switch ได้รับแพ็กเก็ตเข้ามา และได้เห็น MAC Address ปลายทางที่มีขนาด 6 ไบต์แล้วอุปกรณ์ซึ่งทำหน้าที่ส่งกระจายข้อมูลของ Switch จะทาการตรวจสอบตาราง Address เพื่อดูว่าเพ็กเก็ตมาจากที่ใด และจะต้องเดินทางไปที่ใด โดย Switch จะใช้ตารางนี้เพื่อดูว่าแพ็กเก็ตนี้จะต้องส่งออกไปที่พอร์ตใดซึ่งเป็นปลายทางหาก Switch ตรวจสอบไม่พบแอดเดรสปลายทา Switches ก็จะส่งแพ็กเก็ตนี้ไปยังทุก ๆ พอร์ตที่มีอยู่ทั้งหมดของ Switch ซึ่งเราเรียกว่า Flooding

Learning Process
Switch จะคอยตรวจสอบกิจกรรมการทำงาน รวมทั้งแพ็กเก็ตที่วิ่งเข้าอกไปมาระหว่างพอร์ตต่าง ๆ ของ Switch ซึ่งทาให้ Switch สามารถล่วงรู้ความมีตัวตนของคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ที่ติดตั้งบนเครือข่าย

Forwarding Process
หลังจาก Transmission Process จัดตั้งพอร์ตที่จะส่งแพ็กเก็ตไปที่ปลายทางเรียบร้อยแล้ว กระบวนการ Forwarding จะทาการส่งข้อมูลออกไปทาง Back Plane ของ Switch ลักษณะการส่งข้อมูลจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีของ Back Plane ที่จะใช้เพื่อเป็นกลไกการส่งข้อมูลออกไป ซึ่งข้อมูลข่าวสารที่ได้รับจะถูกส่งไปที่ Output Process และเป็นข้อมูลที่สมบูรณ์

Element Switch Set 
ปุ่มสวิตซ์ Mechanical เสริม สำหรับใช้ในการปรับเปลี่ยนปุ่มของคีย์บอร์ด Element ประกอบด้วย สวิตซ์ Black, Red, และ Brown อย่างละ 5 ปุ่ม 
คุณสมบัติ

            ลักษณะของแต่ละสวิตซ์

รูป Element Modular Swicth

Output Controller
หน้าที่ ของ Output Controller ที่ Port ของปลายทาง ทำหน้าที่รับเอา Packet จากระบบ Switches ภายในนำส่งไปที่เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ปลายทาง โดยจะอาศัยกระบวนการรับ Packet บน Switches ที่ทำการอ่านข้อมูลข่าวสารจาก Header ของ Packet เพื่อดูว่า address ปลายทางอยู่ที่ Port ใด จากนั้นก็นำส่งมาที่ Output Port ที่อาจประกอบด้วย Buffer จำนวนหนึ่ง สำหรับระบบ Switches ที่ส่งข้อมูลในรูปแบบของ Frame ข้อมูลที่ส่งออกมาเป็นข้อมูลที่สมบูรณ์ แต่หากเป็น Switches แบบ Cell Switching จะต้องผ่านขั้นตอนการประกอบข้อมูลในรูปแบบของ Cell ให้เป็น Packet ที่สมบูรณ์เสียก่อน ซึ่งขั้นตอนนี้ กระทำโดย Output Controller