Bir Switch Çerçeveleri Nasıl İletir

Anahtar, bir LAN içindeki cihazları birbirine bağlayan modern cihazdır ve hub'dan çok daha akıllıdır. Bir anahtar, verileri ayrım yapmadan tekrarlamak yerine adresleri okur ve her çerçeveyi yalnızca hedefin bulunduğu bağlantı noktasına iletir. Bu tek değişiklik hızı, verimliliği ve güvenliği büyük ölçüde artırır. Bu derste, bir anahtarın bu iletim kararlarını tam olarak nasıl verdiği açıklanmaktadır.

Bir anahtar veri bağlantı katmanında çalışır (OSI modelinin 2. Katmanı). Bu katmanda veriler çerçeveler hâlinde düzenlenir ve her cihazın ağ kartına işlenmiş benzersiz bir MAC adresi (Ortam Erişim Denetimi adresi) vardır. Anahtar, çerçevelerin içindeki MAC adreslerini okuyarak bunları nereye göndereceğine karar verir; bu nedenle Katman 2 cihazı olarak adlandırılır.

Her Ethernet çerçevesi iki MAC adresi taşır: bir kaynak (gönderen) ve bir hedef (alması gereken). Anahtar her çerçevedeki bu adresleri inceler. Hangi MAC adresinin hangi bağlantı noktasında bulunduğunu izleyen anahtar, hub'ın yaptığı gibi çerçeveleri her yere yaymak yerine onları doğru biçimde teslim edebilir.

Bir anahtar, bilgilerini öğrenerek oluşturur. Bir çerçeve geldiğinde anahtar, kaynak MAC adresini ve çerçevenin geldiği bağlantı noktasını kaydeder; bu ikiliyi MAC adresi tablosunda saklar. Cihazlar zaman içinde trafik gönderdikçe anahtar her cihazın nerede olduğunu öğrenir. Bu otomatik öğrenme için yapılandırma gerekmez ve işlem sürekli gerçekleşir.

Bir çerçeveyi iletmek için anahtar, hedef MAC adresini tablosuyla karşılaştırır:

• Bilinen adres — çerçeveyi yalnızca eşleşen bağlantı noktasından gönderir.
• Bilinmeyen adres — çerçeveyi, geldiği bağlantı noktası dışındaki tüm bağlantı noktalarına yayar.

Hedef yanıt verdiğinde anahtar onun konumunu da öğrenir; böylece sonraki çerçeveler doğrudan oraya gider.

Bir anahtar henüz hedef MAC adresinin nerede bulunduğunu bilmiyorsa, çerçeveyi kaynak bağlantı noktası dışındaki tüm bağlantı noktalarına yayar; bu açıdan hub'a benzer. Ancak bu geçici bir işlemdir: hedef yanıt verir vermez anahtar onun bağlantı noktasını öğrenir ve bu adres için yaymayı durdurur. Dolayısıyla yayma, normal davranış değil bir geri dönüş yöntemidir ve tablo hızla doldurulur.

Her anahtar bağlantı noktası tam çift yönlü çalışır; aynı anda gönderip alır ve bağlı cihaza paylaşılan bir hat yerine kendisine ayrılmış bant genişliği sağlar. Bu, hub'ların başına bela olan çakışmaları ortadan kaldırır ve her cihazın aynı anda tam hızda çalışmasına olanak tanır. Anahtarlamalı ağların hub tabanlı ağlardan çok daha iyi performans göstermesinin temel nedenlerinden biri budur.

MAC tablosu sonsuza kadar büyümez. Her girişin bir eskime zamanlayıcısı vardır; anahtar belirli bir süre boyunca bir MAC adresinden başka veri duymazsa bu girişi kaldırır. Bu işlem, cihazlar taşındığında veya bağlantısı kesildiğinde tablonun güncel kalmasını sağlar. Bir cihaz daha sonra yeniden gönderim yaparsa anahtar konumunu yeniden öğrenir ve iletimin doğruluğunu korur.

Anahtarlar çerçeve türlerini farklı biçimlerde işler:

• Tek noktaya iletim — tek bir cihaza; biliniyorsa yalnızca o bağlantı noktasına iletilir.
• Yayın — tüm cihazlara; her bağlantı noktasına gönderilir.
• Çok noktaya iletim — bir gruba; yayılır veya ek özelliklerle seçili noktalara gönderilir.

Yayınlar her zaman anahtarın tamamına yayılır; bu nokta, ileride ele alınacak yayın alanları açısından önemlidir.

Anahtarlar çerçeveleri farklı yöntemlerle iletebilir. Depola ve ilet yöntemi çerçevenin tamamını alır, hataları denetler ve ardından iletir; doğrudur ancak biraz daha yavaştır. Keserek ilet yöntemi hedef adresini okur okumaz iletime başlar; daha hızlıdır ancak hataları yakalayamaz. Günümüzdeki anahtarların çoğu güvenilirlik için depola ve ilet yöntemini kullanır. Bu iki yöntemi ve hız ile doğruluk arasındaki ödünleşimi bilmek sınav açısından yararlıdır.

Anahtarlar akıllı iletim sayesinde hub'lara göre üç büyük avantaj sunar: ayrılmış tam çift yönlü bağlantı noktaları sayesinde daha iyi performans, her bağlantı noktasının kendi çakışma alanı olması sayesinde daha az çakışma ve çerçevelerin her cihaza gönderilmemesi sayesinde gelişmiş güvenlik. Anahtarların her yerde hub'ların yerini almasının ve tüm modern LAN'ların temelini oluşturmasının nedeni tam olarak bu avantajlardır.

Anahtarlama konusundaki bilginizi test edin.

Anahtar'ın, çerçevelerdeki MAC adreslerini okuyarak bunları akıllı biçimde ileten bir Katman 2 cihazı olduğunu öğrendiniz. Anahtar, kaynak MAC adreslerini ve bunların bağlantı noktalarını bir MAC adresi tablosuna öğrenir; ardından bilinen hedefleri tek bir bağlantı noktasından iletir ve bilinmeyenleri geçici olarak yayar. Her bağlantı noktası, ayrılmış bant genişliğiyle tam çift yönlü çalışır ve çakışmaları ortadan kaldırır. Tablo girişleri güncel kalmak için eskir. Anahtarlar hız, çakışma ve güvenlik açısından hub'lardan daha iyi performans göstererek tüm modern LAN'lara güç verir.