Switch Nedir, Ne İşe Yarar? Çeşitleri ve Router Farkı

Switch, Türkçesiyle ağ anahtarı, aynı yerel ağdaki cihazları birbirine bağlayan ve gelen her çerçeveyi yalnız hedef cihaza giden porta gönderen cihazdır. Hangi cihazın hangi portun arkasında olduğunu, cihazların MAC adreslerini bir tabloya yazarak kendisi öğrenir. Bu yazıda lab switch’imin bu tablosunu okuyorum, silip yeniden dolmasını ölçüyorum ve switch’i hub’dan, router’dan ve kendi çeşitlerinden ayıran farkları anlatıyorum.

Bir süpermarket şubesinin deposuna gün boyu koli gelir. Deponun görevlisi her kolinin üstündeki barkoda bakar ve koliyi yalnız o ürünün rafına götürür. Hangi barkodun hangi rafa ait olduğunu da başkasından öğrenmez; raflardan depoya gelen her fişte barkodu ve fişin geldiği rafı görür ve listesine yazar. Bu yazıda switch şubedir, çerçeveler koliler, MAC adresleri barkodlar, portlar da raflardır.

Bu yazı Kurumsal Network Kurulumu hizmetimizin switch kümesinin giriş kapısıdır. Aynı işi müşterilerimizin ağında nasıl yürüttüğümüzü switch kurulumu ve VLAN yapılandırma hizmeti sayfamızda anlattık. Yeni bir switch’i kutudan çıkarıp canlıya alma sırası ise switch yapılandırma rehberimizde duruyor.

Switch Nedir? MAC Adres Tablosuyla Çalışan Cihaz

Switch, yerel ağda her çerçevenin hangi porttan çıkacağına hedef MAC adresine bakarak karar veren cihazdır. Ağdaki her cihazın ağ kartında fabrikada yazılmış bir donanım adresi vardır, buna MAC adresi denir. Bir cihaz yerel ağa bir şey gönderdiğinde veriyi bir çerçeveye koyar ve çerçevenin üstüne kendi MAC adresini ve hedefin MAC adresini yazar. Switch’in bütün işi bu iki adrese bakmaktır. Kaynak adresten cihazın hangi portun arkasında durduğunu öğrenir, hedef adresten de çerçeveyi hangi porta göndereceğine karar verir.

MAC adresi ile IP adresinin neden iki ayrı adres olduğunu ve birinin diğerine nasıl çevrildiğini ARP makalemizde anlattık.

Switch’in öğrendiklerini görmek için adres tablosunu okuyorum:

gmsw01#show mac address-table

Aging time is 300 Sec

Vlan     Mac Address           Type        Port
-------- --------------------- ----------- ---------------------
1        F48E.381B.184D        Management  Vl1
5        60D8.A4A7.2E99        Dynamic     Gi1/0/1
5        62D1.A4A7.2E99        Dynamic     Gi1/0/1
5        62D8.A4A7.8EA2        Dynamic     Gi1/0/1
5        7EDA.0F28.D798        Dynamic     Gi1/0/1
5        EC75.0C9F.45EA        Dynamic     Gi1/0/1
5        F48E.381B.184D        Management  Vl5

Total MAC Addresses in use: 7

Tablonun dört sütunu vardır: adresin bulunduğu VLAN, MAC adresi, adresin nasıl öğrenildiği ve portu. Management satırları switch’in kendi adresidir. Dynamic satırları ise switch’in trafikten öğrendiği adreslerdir.

Bu tabloda öğretici bir ayrıntı var. Beş dinamik adresin beşi de aynı portta, Gi1/0/1’de duruyor. O port lab switch’imden modeme giden kablodur (switch’te bağlı tek port o). Bilgisayarımın ARP tablosuna bakınca 60D8.A4A7.2E99’un modem, EC75.0C9F.45EA’nın da bu yazıyı yazdığım bilgisayarın Wi-Fi kartı olduğu çıkıyor. Bilgisayarım switch’e hiç takılı değil, modeme kablosuz bağlı. Yine de switch onu Gi1/0/1’de görüyor, çünkü switch bir cihazın nerede durduğunu bilmez. Bildiği tek şey o cihazdan gelen çerçevenin hangi porttan içeri girdiğidir.

Şubenin yükleme rampası da böyledir: dışarıdan gelen her koli rampadan girer ve depo görevlisi için o kolilerin hepsi “rampadan gelenler”dir. Bir portta birden çok adres görmenin bir kurum ağında neye işaret ettiğini ARP makalemizde lab’da ölçtüm.

Switch MAC Adreslerini Nasıl Öğrenir?

Tablo elle yazılmaz, switch onu trafikten kendisi doldurur. Bunu görmek için tablonun dinamik kısmını silip hemen yeniden okudum. Tablo silindiğinde switch’in bir süre kimin nerede olduğunu bilmeyeceğini beklemek doğaldır:

gmsw01#clear mac address-table dynamic
gmsw01#show mac address-table

Aging time is 300 Sec

Vlan     Mac Address           Type        Port
-------- --------------------- ----------- ---------------------
1        F48E.381B.184D        Management  Vl1
5        EC75.0C9F.45EA        Dynamic     Gi1/0/1
5        F48E.381B.184D        Management  Vl5

Total MAC Addresses in use: 3

Silme komutundan yaklaşık bir saniye sonra bilgisayarımın adresi tabloya geri dönmüştü. Nedeni komutun kendisi. Silme komutunu da, ardından gelen okuma komutunu da switch’e bilgisayarımdaki SSH oturumu taşıyordu. O oturumun ilk çerçevesi Gi1/0/1’den girdiği anda switch kaynak adresi yeniden tabloya yazdı. On saniye sonra bir kez daha baktığımda modemin adresi de dönmüştü, çünkü modem de o arada bir çerçeve göndermişti.

Öğrenmenin kuralı budur: switch her çerçevenin kaynak adresini, çerçevenin girdiği portla birlikte tabloya yazar. Tablonun başındaki Aging time is 300 Sec satırı da unutmanın kuralıdır. 300 saniye boyunca kendisinden hiç çerçeve gelmeyen bir adres tablodan silinir.

Benzetme burada kopuyor. Raftaki ürün yerinden kıpırdamaz; ağdaki bir cihaz ise kablosu çekilip başka bir porta takılabilir. Switch o cihazın yeni yerini de ilk çerçevesinden öğrenir ve tablodaki satırı yeni portla günceller.

Hedef adres tabloda yoksa switch çerçeveyi, geldiği port dışındaki bütün portlara gönderir. Bu davranışı lab’da ölçmedim; mekanizmasını ve tablonun ne kadar süre hatırladığını ARP makalemizin MAC tablosu bölümünde anlattık. Depo görevlisi de barkodunu ilk kez gördüğü koliyi her rafın önüne birer kez götürür, sahibi çıkınca o barkodun yerini öğrenmiş olur.

Tablonun bir de kapasitesi vardır:

gmsw01#show mac address-table count

Capacity: 16896
Used: 7
...

Lab switch’im 16.896 adres tutabiliyor ve şu an yedisini kullanıyor. Küçük bir ağda bu sınıra yaklaşılmaz. Tablonun dolduğu ender durumda switch, tabloda yeri olmayan hedefler için çerçeveyi bütün portlara göndermeye başlar.

Switch Ne İşe Yarar? Hub ile Farkı

Switch’in ne işe yaradığını en iyi, yerini aldığı cihaz anlatır. Hub da cihazları birbirine bağlar, ama hiçbir adrese bakmaz. Bir porttan gelen her sinyali bütün öbür portlara aynen tekrarlar. Eski usul bir depo gibidir: gelen her koliyi her rafa birer kopya gönderir, raf sahibi kendi kolisini alır, gerisini atar.

Bu farkın üç sonucu var:

1. Hub’da trafik herkese gider. Bir hub’a bağlı her cihaz öbürlerinin trafiğini de alır. Switch’te bir çerçeve, hedef tabloda olduğu sürece yalnız hedefin portundan çıkar.
2. Hub’da hat paylaşılır. Hub’daki bütün cihazlar aynı anda konuşamaz; iki cihaz aynı anda gönderirse çerçeveleri çarpışır ve ikisi de yeniden dener. Switch’te her port kendi hattıdır ve cihaz aynı anda hem gönderip hem alabilir. Lab switch’imin modem portu Full (tam çift yönlü) ve 1000 Mbps çalışıyor.
3. Hub’da hiçbir şey kayıt altına alınmaz. Switch’in tablosu, hangi cihazın hangi portta olduğunu soran yöneticiye cevap verir. Yönetilebilir switch’te bu cevap bir komut uzaklığındadır.

Hub’ı bugün bir kurum ağında görmeniz beklenmez. Farkı bilmek ise switch’in hub gibi davrandığı anı tanımayı sağlar. Hedefi bilinmeyen çerçeve bütün portlara gider ve o an switch, kısa bir süre için hub gibi davranır.

Buradaki “port” kelimesini TCP ve UDP portuyla karıştırmayın. Switch portu kablonun takıldığı fiziksel yuvadır. TCP ve UDP portu ise bir cihazın içindeki uygulamalardan hangisinin konuşacağını belirleyen numaradır.

Switch ile Router Arasındaki Fark

Switch aynı ağın içindeki cihazları birbirine bağlar. Router (yönlendirici) ise ayrı ağları birbirine bağlar. Switch MAC adresine, router IP adresine bakar. Bu yüzden switch OSI modelinin 2. katmanında, router ise 3. katmanında çalışır.

Lab switch’imin tablosu bunu kendi diliyle söylüyor. Yukarıdaki tabloda VLAN, MAC adresi ve port var, IP adresi yok. Switch’in bir IP adresi olsa bile o adres yalnız onu yönetmek içindir ve trafik taşımakla ilgisi yoktur. Bu adresin nasıl verildiğini yönetilebilir switch ayarları yazımızda anlattık.

Şube benzetmesinde başka bir şubeye gidecek koliyi depo görevlisi rafa değil, sevkiyat rampasına götürür. Şubeler arasındaki taşımayı rampanın ötesindeki lojistik yapar. Ağda o lojistik router’dır, rampa da cihazın ayarlarındaki varsayılan ağ geçidi.

Evdeki ve küçük ofisteki modem bu ayrımı bulanıklaştırır, çünkü aynı kutuda bir router, birkaç portluk bir switch ve bir kablosuz erişim noktası taşır. Kurum ağında ise bu roller ayrı cihazlara dağılır. Bir switch’te birden çok VLAN açıldığında VLAN’lar arasındaki geçişi de bir router yapar; nedenini VLAN makalemizde anlattık. Bu işi kendi içinde yapabilen switch’lere Layer 3 switch denir.

Switch Çeşitleri: Yönetilebilir, Yönetilemeyen ve Aradakiler

Switch’ler en çok yönetilebilirliklerine göre ayrılır. Aşağıdaki üç sınıfın üçü de adresleri öğrenir ve çerçeveyi doğru porta gönderir; aralarındaki fark, size ne kadar söz hakkı verdikleridir.

• Yönetilemeyen switch (unmanaged): takıldığı anda çalışır ve hiçbir ayarı yoktur. IP adresi, VLAN, log ve izleme yoktur. Tablosu vardır ama siz okuyamazsınız.
• Akıllı switch (smart ya da web yönetimli): VLAN gibi temel ayarları sunar, ama yönetilebilir bir switch’in bütün özelliklerini taşımaz. Ürüne göre kapsamı çok değişir; almadan önce ihtiyacınız olan özelliğin listede olduğunu doğrulayın.
• Yönetilebilir switch (managed): komut satırı ya da web arayüzüyle bütün ayarlarına erişilir. VLAN, merkezi log, SNMP ile izleme, erişim kontrolü ve port bazlı kimlik doğrulama bu sınıftadır. Lab switch’im bu sınıftan, 48 gigabit bakır port ve 4 adet 10 gigabit SFP+ yuvası taşıyor.

Yönetilebilirliğin dışında üç özellik daha seçimi belirler:

• Katman: Layer 2 switch yalnız aynı ağ içinde çalışır, Layer 3 switch ağlar arası yönlendirme de yapar. Layer 3 switch’in VLAN’lar arası yönlendirmeyi nasıl yaptığını Layer 3 switch nedir yazımızda ölçtük.
• PoE (Power over Ethernet): switch, IP telefon, kamera ve kablosuz erişim noktası gibi cihazlara veri kablosu üzerinden elektrik de verir.
• Port hızı ve uplink: kullanıcı portlarının hızı (bugün gigabit) ve switch’i üst katmana bağlayan daha hızlı portlar (SFP ya da SFP+ yuvası).

Yönetilebilir Switch Gerekli mi?

Tek bir odada birkaç cihazı modeme bağlamak için yönetilemeyen bir switch yeterlidir. Ağı bölmeye, kaydını tutmaya ya da izlemeye ihtiyacınız yoksa yönetilebilirliğin size kattığı bir şey olmaz.

Aşağıdaki ihtiyaçlardan biri varsa yönetilebilir switch gerekir:

• Ağı bölmek. Misafirleri, kameraları ve personeli ayrı tutmak VLAN ister; VLAN yalnız yönetilebilir ve akıllı switch’lerde vardır. Nasıl kurulduğunu VLAN makalemizde anlattık.
• Kayıt tutmak. Bir portun ne zaman koptuğunu ya da bir cihazın ne zaman takıldığını ancak log gönderen bir switch söyler. Merkezi log’u syslog makalemizde anlattık.
• İzlemek. Portların doluluğunu ve hatalarını SNMP ile izlemek ancak yönetilebilir switch’te mümkündür; SNMP makalemiz oradan devam ediyor.
• Arıza aramak. Bir MAC adresinin hangi portta olduğunu soracağınız yer switch’in tablosudur. Yönetilemeyen switch’in bu soruya cevap veremediğini ve bunun teşhisi nasıl körleştirdiğini ARP makalemizde gösterdik.

Kurum ağında yönetilemeyen switch’in asıl riski, planlanmadan takılmasıdır. Bir yüklenicinin port yetmedi diye masanın altına koyduğu küçük switch, ağın haritasında görünmez. Bu kaçak cihazların nasıl biriktiğini Shadow IT makalemizde anlattık.

Switch Modeme Nasıl Bağlanır?

Modemin portları yetmediğinde switch, modemin boştaki bir portuna tek bir kabloyla bağlanır. Kablonun öbür ucu switch’in herhangi bir portuna takılabilir. Yönetilemeyen switch’te iş burada biter; switch’e bağlanan her cihaz modemin ağına katılır ve adresini modemden alır.

Modemin internet hattının girdiği port (WAN) bu iş için değildir. Switch, modemin yerel ağ portlarından (LAN) birine takılır.

Yönetilebilir switch’te bir ayrıntı daha var: modeme giden portun VLAN’ı, modemin ağının taşındığı VLAN ile aynı olmalıdır. Lab switch’imde bu port şöyle görünüyor:

gmsw01#show interfaces status | include Up
Gi1/0/1   UPLINK-MODEM    Full   1000    Auto Up     On    A  5

Gi1/0/1 bağlı (Up), tam çift yönlü, 1000 Mbps çalışıyor ve VLAN 5’te duruyor. UPLINK-MODEM ise porta benim verdiğim açıklamadır. Bir yıl sonra switch’e bakan kişi hangi kablonun modeme gittiğini bu satırdan okur. Portlara ve VLAN’lara nasıl ad verdiğimizi yönetilebilir switch ayarları yazımızda anlattık.

Sonuç: Switch Adresleri Öğrenir, Siz de Ona Sorabilmelisiniz

Switch, aynı ağdaki cihazları birbirine bağlayan ve her çerçeveyi yalnız hedefin portuna gönderen cihazdır. Hangi cihazın nerede olduğunu kaynak adreslerden öğrenir. Lab’da tablosunu sildiğimde, silme komutunu taşıyan kendi oturumum bile ona bir saniye içinde yeniden öğretti.

Yönetilebilir ile yönetilemeyen switch arasındaki fark, bu bilgiye sizin erişip erişemediğinizdir. Kurum ağında switch’in tablosunu okuyabilmek, arızada ilk bakılacak yeri elinizde tutmak demektir. Depo görevlisinin listesi de ancak ona sorabildiğinizde işe yarar.

Yeni bir yönetilebilir switch’i kurulumdan üretime taşıyan sıra switch yapılandırma rehberimizde duruyor. İlk adımı olan ad, adres ve VLAN planını yönetilebilir switch ayarları yazımızda anlattık.

Yazan İlker Pehlivan

BT Danışmanı | Ağ, Sistem ve Güvenlik Yönetimi

İlker Pehlivan, karmaşık BT altyapılarını ölçeklenebilir ve güvenli sistemlere dönüştürür. Buradaki rehberleri kendi laboratuvarında kurup ölçerek yazar.

LinkedIn