स्विच फ्रेम को कैसे अग्रेषित करता है

स्विच आधुनिक उपकरण है, जो LAN में उपकरणों को जोड़ता है और हब से कहीं अधिक बुद्धिमान होता है। डेटा को बिना जाँच किए दोहराने के बजाय, स्विच पते पढ़ता है और हर फ़्रेम को केवल उस पोर्ट पर अग्रेषित करता है जहाँ उसका गंतव्य वास्तव में मौजूद होता है। इस एक बदलाव से गति, दक्षता और सुरक्षा में बहुत सुधार होता है। यह पाठ विस्तार से समझाता है कि स्विच ये अग्रेषण निर्णय कैसे लेता है।

स्विच डेटा लिंक स्तर (OSI मॉडल के स्तर 2) पर कार्य करता है। इस स्तर पर डेटा को फ़्रेम में व्यवस्थित किया जाता है और प्रत्येक उपकरण के नेटवर्क कार्ड में एक विशिष्ट MAC पता (मीडिया एक्सेस कंट्रोल पता) स्थायी रूप से दर्ज होता है। स्विच फ़्रेम के भीतर मौजूद MAC पते पढ़कर तय करता है कि उन्हें कहाँ भेजना है, इसी कारण इसे स्तर 2 का उपकरण कहा जाता है।

हर ईथरनेट फ़्रेम में दो MAC पते होते हैं: एक स्रोत (जिसने इसे भेजा) और एक गंतव्य (जिसे इसे प्राप्त करना चाहिए)। स्विच प्रत्येक फ़्रेम में इन पतों की जाँच करता है। कौन-सा MAC पता किस पोर्ट पर मौजूद है, इसका पता रखकर स्विच फ़्रेम को ठीक उसी जगह पहुँचा सकता है, बजाय इसके कि हब की तरह उन्हें हर जगह भेजे।

स्विच अपनी जानकारी सीखने की प्रक्रिया से बनाता है। जब कोई फ़्रेम आता है, तो स्विच स्रोत MAC पता और वह किस पोर्ट से आया था, इसे दर्ज करके उस जोड़ी को अपनी MAC पता तालिका में संग्रहीत करता है। समय के साथ, उपकरणों के ट्रैफ़िक भेजने पर स्विच सीख लेता है कि हर उपकरण कहाँ मौजूद है। इस स्वचालित सीखने के लिए किसी विन्यास की आवश्यकता नहीं होती और यह लगातार चलता रहता है।

फ़्रेम अग्रेषित करने के लिए स्विच गंतव्य MAC की अपनी तालिका से तुलना करता है:

• ज्ञात पता — फ़्रेम केवल मेल खाते पोर्ट से बाहर भेजिए।
• अज्ञात पता — जिस पोर्ट से फ़्रेम आया है उसे छोड़कर सभी पोर्ट से बाहर भेजिए।

गंतव्य के उत्तर देने के बाद स्विच उसका स्थान भी सीख लेता है, इसलिए आगे के फ़्रेम सीधे वहीं जाते हैं।

जब स्विच को अभी यह पता नहीं होता कि गंतव्य MAC किस पोर्ट पर है, तो वह स्रोत पोर्ट को छोड़कर हर पोर्ट से फ़्रेम सभी ओर भेजता है, लगभग हब की तरह। लेकिन यह अस्थायी होता है: गंतव्य के उत्तर देते ही स्विच उसका पोर्ट सीख लेता है और उस पते के लिए ऐसा करना बंद कर देता है। इसलिए सभी ओर भेजना सामान्य व्यवहार नहीं, बल्कि वैकल्पिक उपाय है और तालिका जल्दी भर जाती है।

प्रत्येक स्विच पोर्ट फुल-डुप्लेक्स में कार्य करता है, अर्थात एक ही समय में भेजता और प्राप्त करता है, और जुड़े हुए उपकरण को साझा पाइप के बजाय अपनी समर्पित बैंडविड्थ देता है। इससे हब को परेशान करने वाले टकराव समाप्त हो जाते हैं और हर उपकरण एक साथ पूरी गति से चल सकता है। यही एक प्रमुख कारण है कि स्विच किए गए नेटवर्क हब-आधारित नेटवर्क से बहुत बेहतर प्रदर्शन करते हैं।

MAC तालिका हमेशा बढ़ती नहीं रहती। प्रत्येक प्रविष्टि में समय-समाप्ति टाइमर होता है; यदि निर्धारित अवधि तक स्विच को किसी MAC पते से कोई और संकेत नहीं मिलता, तो वह उस प्रविष्टि को हटा देता है। इससे उपकरणों के स्थान बदलने या डिस्कनेक्ट होने पर तालिका अद्यतन रहती है। यदि कोई उपकरण बाद में फिर भेजता है, तो स्विच उसका स्थान दोबारा सीख लेता है और अग्रेषण सटीक बना रहता है।

स्विच विभिन्न प्रकार के फ़्रेमों को अलग-अलग ढंग से संभालते हैं:

• यूनिकास्ट — एक उपकरण को; पता ज्ञात होने पर केवल उसी पोर्ट पर अग्रेषित किया जाता है।
• प्रसारण — सभी उपकरणों को; हर पोर्ट से बाहर भेजा जाता है।
• मल्टीकास्ट — किसी समूह को; सभी ओर भेजा जाता है या अतिरिक्त सुविधाओं के साथ चुनिंदा रूप से भेजा जाता है।

प्रसारण हमेशा पूरे स्विच में फैलते हैं; आगे आने वाले प्रसारण डोमेन के लिए यह बात महत्वपूर्ण है।

स्विच फ़्रेमों को अलग-अलग तरीकों से अग्रेषित कर सकते हैं। स्टोर-एंड-फ़ॉरवर्ड में पूरा फ़्रेम प्राप्त किया जाता है, उसमें त्रुटियों की जाँच की जाती है और फिर उसे अग्रेषित किया जाता है—यह सटीक, लेकिन थोड़ा धीमा होता है। कट-थ्रू में गंतव्य पता पढ़ते ही अग्रेषण शुरू हो जाता है—यह तेज़ होता है, लेकिन त्रुटियों को पकड़ नहीं सकता। अधिकांश आधुनिक स्विच विश्वसनीयता के लिए स्टोर-एंड-फ़ॉरवर्ड का उपयोग करते हैं। इन दोनों विधियों और उनकी गति-बनाम-सटीकता की अदला-बदली को जानना परीक्षा के लिए उपयोगी है।

बुद्धिमानी से अग्रेषित करके स्विच हब की तुलना में तीन बड़े लाभ देते हैं: समर्पित फुल-डुप्लेक्स पोर्ट से बेहतर प्रदर्शन, प्रत्येक पोर्ट का अपना टकराव डोमेन होने के कारण कम टकराव, और फ़्रेमों को हर उपकरण तक न भेजने के कारण बेहतर सुरक्षा। इन्हीं लाभों के कारण स्विच ने हर जगह हब का स्थान ले लिया और वे हर आधुनिक LAN की आधारभूत संरचना बन गए।

आपने सीखा कि स्विच स्तर 2 का उपकरण है, जो फ़्रेमों में मौजूद MAC पते पढ़कर उन्हें बुद्धिमानी से अग्रेषित करता है। यह स्रोत MAC पतों और उनके पोर्ट को सीखकर MAC पता तालिका में दर्ज करता है, फिर ज्ञात गंतव्यों को एक ही पोर्ट से अग्रेषित करता है और अज्ञात गंतव्यों को अस्थायी रूप से सभी ओर भेजता है। प्रत्येक पोर्ट फुल-डुप्लेक्स और समर्पित बैंडविड्थ वाला होता है, जिससे टकराव समाप्त हो जाते हैं। तालिका की प्रविष्टियाँ वर्तमान स्थिति बनाए रखने के लिए समय के साथ समाप्त हो जाती हैं। गति, टकराव और सुरक्षा के मामले में स्विच हब से बेहतर होते हैं और हर आधुनिक LAN को संचालित करते हैं।