سوئیچ سیسکو در دیتاسنتر

کمپانی سیسکو (Cisco) بزرگ ترین تولید کننده تجهیزات شبکه در انواع مقیاس ها و ارائه کننده راهکارهای تخصصی در پیاده سازی زیرساخت مراکز داده می باشد. سیسکو بازار تولید و فروش تجهیزات اکتیو شبکه را در زمینه سوئیچ شبکه، روتر، سرور، اکسس پوینت و دیتاسنتر را در دست دارد، به طوری که این کمپانی با تولید محصولات با پایداری بسیار بالا، کیفیت ساخت عالی و استفاده از قطعات قدرتمند، پردازنده های خاص و سیستم عامل منحصر بفرد خود، به بزرگ ترین کمپانی تولید تجهیزات شبکه تبدیل شده است.

تجهیزات سیسکو خصوصا سوئیچ های سیسکو یکی از اصلی ترین و محبوب ترین تجهیزات موجود در دیتاسنترها و شرکت ها بوده و برای نصب و راه اندازی آن به کارشناس متخصص احتیاج است ما در این مقاله قصد داریم تا در رابطه با سوئیچ های سیسکو مناسب در دیتا سنتر و انواع آن ها اطلاعاتی را به کاربران ارائه دهیم.

دیتا سنتر چیست؟

واژه دیتاسنتر (Datacenter) یا مرکز داده به یک محل مرکزی اشاره دارد که در آن همه تجهیزات پردازشی، شبکه ای و ذخیره سازی مانند: سرور، سوئیچ، روتر، استوریج، فایروال و … در یکجا متمرکز شده اند تا کار پردازش، ذخیره سازی دیتا و ارائه سرویس به کاربران نهایی را آسان نماید. به لحاظ تنوع سرویس ها و تعداد تجهیزات موجود در دیتاسنتر ابعاد و اندازه دیتاسنترها میتواند متفاوت باشد.

بعضی دیتاسنترها در حد یک اتاق و بعضی در حد گروهی از چندین ساختمان مجاور هم میباشند. از بزرگ ترین دیتاسنترهای دنیا میتوان به دیتاسنتر گوگل و آمازون اشاره کرد. سرویس های ارائه شده در دیتاسنتر میتواند از وب سرویس گرفته تا سرویس ایمیل، پرتال سازمانی، کلود اختصاصی، دیتابیس و خیلی از موارد دیگر باشد.

تاریخچه کمپانی سیسکو:

نام cisco از شهر san francisco گرفته شده است. شرکت سیسکو کار خود را با تولید روتر (مسیریاب) و تکنولوژی های مربوط به مسیریابی (Routing) شروع نمود و اتفاقا در همان ابتدا نیز از فروش روترها سود عالی داشته و البته کار مهمی که سیسکو در آن زمان انجام داد ساخت روترهایی بود که برای مسیریابی بین شبکه های با پروتکل های مختلف مورد استفاده قرار میگرفت.

قبل از سیسکو روتر و تکنولوژی روتینگ وجود داشته ولی قابلیت روتینگ بین پروتکل های مختلف در آن وجود نداشت. با ایجاد و رشد شبکه اینترنت و پذیرش پروتکل IP به عنوان پروتکل اصلی مسیریابی در اینترنت و شبکه های کامپیوتری، روترهای سیسکو پیشرفته تر شدند و نقش بسزایی را در ایجاد و توسعه زیرساخت ارتباطی شبکه ها ایفا نمودند.

این ابتدای راه بود و به مرور سیسکو با خرید شرکت های صاحب تکنولوژی و توسعه و پیشرفت آنها و سرمایه گذاری داخلی، در حوزه دیگر محصولات شبکه مانند: سوئیچ، فایروال، اکسس پوینت، تلفن اینرنتی ویپ و … ورود کرده و موفق نیز داشته است.

شرکت سیسکو با خرید شرکت کالپانا ( مخترع سوئیچینگ اترنت ) در سال 1994 پیشرفت خوبی را در زمینه تولید و فروش سوئیچ های اترنت داشت تا اینکه در سال 1999 یکی از قوی ترین سوئیچ های اترنت شاسی سری کاتالیست که سری 6500 نام داشت را روانه بازار کرد. در سال 2004 روترهای سری ISR سیسکو معرفی و ارائه شد و امکانات و قابلیت های قدرتمندی را در خود داشت.

سری روترهای 1900، 2900 و 3900 جزو روترهای ISR به حساب می آیند. پشتیبانی از تانل IPSEC و SSL VPN، اکانتینگ یا AAA، تانلینگ از نوع DMVPN و برخورداری از چندین جدول مسیریابی به صورت همزمان یا VRF از ویژگی های روتر سری ISR میباشد.

شرکت سیسکو فقط یک تولید کننده تجهیزات و سخت افزار نمیباشد. سیسکو یک شرکت high tech بوده که دارای دپارتمان های فوق تخصصی در بخش های مختلف شبکه ( امنیت، وایرلس، دیتاسنتر، مجازی سازی، سرو، کلود، ویپ، شبکه های اترنت و … ) بوده و علاوه بر ساخت تجهیزات تخصصی شبکه اقدام به ارائه نرم افزارها و راهکارهای تخصصی در حوزه های یادشده نموده است.

از جمله زمینه هایی که سیسکو در آن اقدام به تولید تکنولوژی و تجهیزات تخصصی نموده است میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• انواع سوئیچ شبکه لایه 2 و لایه 3
• انواع روترهای سیسکو
• اکسس پوینت های indoor و outdoor
• تجهیزات مربوط به مجازی سازی شبکه
• Software-Defined Networking و معرفی تکنولوژی ACI
• تجهیزات شبکه SAN
• سوئیچ های کاتالیست سری 9000
• سوییچ نکسوس سیسکو برای ساخت دیتاسنترهای قدرتمند
• سرورهای قدرتمند شاسی سیسکو با نام Cisco UCS Server
• فایروال سیسکو با نام ASA و Firepower
• نرم افزار و راهکارهای مربوط به Collaboration و ویپ

بیشتر بخوانید: سوئیچ سیسکو Meraki چیست؟

انواع سوئیچ سیسکو در دیتاسنتر چیست:

سوئیچ ها به جهت اتصال به کامپیوترها، روترها، مودم ها، چاپگرها، دوربین های مداربسته، انواع اکسس پوینت و تلفن های تحت شبکه مورد استفاده قرار میگیرند و عملکرد مشابه هاب های USB را دارند. در هر سوئیچ سیسکو یک سری پورت وجود دارد که برای هر یک از آنها آدرس مک تعریف شده است. یعنی برعکس هاب های معمولی شبکه، میتوانید تبادلات یک شبکه را بررسی و کنترل کنید. وظیفه سوئیچ ها در دیتا سنتر این است که دیتا ها را به درستی از مبدا دریافت کرده و به مقصد بفرستد.

همانطور که گفتیم سوئیچ سیسکو در شبکه مانند یک هاب هوشمند عمل میکند و به طبع در سازمان های بزرگ شرکت ها کسب و کار و مخصوصا دیتاسنتر ها استفاده می شود و برای تکثیر ارتباطات شبکه مناسب ترین گزینه استفاده از سوئیچ های سیکو می باشند.

سوئیچ شبکه دستگاهی میباشد که نودها و دیوایس های تحت شبکه ( سرور، دستگاه کامپیوتر، دوربین مداربسته و … ) را از طریق پروسه ای به نام packet switching بهم متصل می کند. به طور کلی سوئیچ سیسکو در دیتا سنتر وظیفه دارد فریم های دریافتی را دریافت و پردازش کرده و سپس برای ارسال به مقصد، تصمیم گیری میکند که از کدام پورت خود ارسال کند.

مکانیزم کار سوئیچ های سیسکو بر اساس آدرس های مک یا MAC Address سیستم های تحت شبکه بوده و براساس MAC Address تصمیم گیری میکند. در حقیقت سوئیچ میداند که کدام پورت سوئیچ به کدام آدرس مک تعلق دارد و روی همین موضوع جدولی بنام mac addres table ایجاد کرده و براساس آن تصمیم گیری میکند.

بیشتر بخوانید: مک آدرس چیست و چه کاربردی دارد؟ به همراه ویدئو

پس نتیجه میگیریم سوئیچ های شبکه سیسکو در لایه دو از مدل OSI کار میکنند که لایه data link نام دارد. بدون شک قدرتمندترین و محبوب ترین سوئیچ های شبکه در دیتاسنتر ها متعلق به شرکت سیسکو بوده و طبق آمار موجود سوئیچ سیسکو سری 2960X پرفروش ترین سوئیچ سیسکو بشمار میرود که در لایه access از مدل سه لایه ای سیسکو بکار میرود.

آخرین مدل تولید شده از سوئیچ 2960 سری X و XR بوده و مدل های قبل تر از آن دیگر تولید نمیشوند. سوئیچ پرکاربرد دیگر سیسکو سوئیچ 3750 بوده که دیگر تولید نشده و سری جدید آن Cisco 3850 میباشد. این سوئیچ در لایه سه کار میکند و قابلیت های روتینگ و مسیریابی را به شبکه اضافه میکند.

با توجه به تغییر کردن نیازها در صنایع مختلف و بوجود آمدن تکنولوژی هایی مانند IoT یا اینترنت اشیاء و کلود و استفاده از ابزارهای پرتابل و همراه، سیسکو نسل جدیدی از محصولات خود را معرفی نموده است. Cisco Catalyst 9000 سبد جدید سوئیچ های سیسکو میباشد که enterprise-class میباشد. قابلیتهای جدید سیسکو کاتالیست 9000 درون سیستم عامل IOS XE پیاده سازی شده برای هر 3 لایه core و Distribution و Access سوئیچ معرفی نموده است.

انواع سوئیچ سیسکو در دیتاسنتر:

از انواع سوئیچ سیسکو در دیتاسنتر میتوانیم به دسته بندی های زیر اشاره کنیم که عبارتند از:

-سوئیچ های نکسوس مخصوص دیتاسنتر و مراکز داده:

• سوئیچ نکسوس 9000 (Cisco Nexus 9000)
• سوئیچ نکسوس 7000 (Cisco Nexus 7000)
• سوئیچ نکسوس 5000 (Cisco Nexus 5000)
• سوئیچ نکسوس 3000 (Cisco Nexus 3000)
• سوئیچ نکسوس 2000 یا FEX

سوئیچ‌های نکسوس (Nexus switches) یک خانواده از سوئیچ‌های شبکه هستند که به طور اصلی برای استفاده در مراکز داده و محیط‌های دیتاسنتر طراحی شده‌اند. این سوئیچ‌ها توسط شرکت سیسکو تولید می‌شوند و ویژگی‌ها و قابلیت‌های خاصی برای پشتیبانی از نیازهای بالقوه محیط‌های دیتاسنتر دارند.

سوئیچ‌های نکسوس معمولاً در شبکه‌های بزرگ و پیچیده و محیط‌هایی که برای ارائه خدمات بالا، اطمینان بالا و عملکرد بالا طراحی شده‌اند استفاده می‌شوند. برخی از ویژگی‌ها و قابلیت‌های مهم سوئیچ‌های نکسوس عبارتند از:

• بالاترین عملکرد: سوئیچ‌های نکسوس با سرعت‌های بالا و قابلیت پردازش بالا طراحی شده‌اند، که منجر به ارائه عملکرد بسیار بالا و پاسخگویی سریع در محیط‌های دیتاسنتر می‌شود.
• مقیاس‌پذیری: این سوئیچ‌ها امکان مقیاس‌پذیری بالا را فراهم می‌کنند، به طوری که می‌توانند تعداد زیادی پورت را پشتیبانی کنند و با شبکه‌های بزرگ در حال توسعه سازگار باشند.
• پشتیبانی از فناوری‌های شبکه مجازی: سوئیچ‌های نکسوس از فناوری‌های مجازی‌سازی شبکه مانند شبکه‌های ترکیبی (Virtual Port Channels) و شبکه‌های تجزیه‌پذیر (FabricPath) پشتیبانی می‌کنند. این فناوری‌ها به مدیران شبکه امکان می‌دهند تا راه‌حل‌هایی با عملکرد بالا و قابلیت گسترش پذیری را پیاده‌سازی کنند.
• امنیت بالا: سوئیچ‌های نکسوس دارای ویژگی‌ها و قابلیت‌های امنیتی قوی برای محیط‌های دیتاسنتر هستند. آنها از قابلیت‌هایی مانند تشخیص و جلوگیری از تهدیدها، رمزنگاری داده‌ها و کنترل دسترسی پیشرفته برخوردارند.
• مدیریت مرکزی: سوئیچ‌های نکسوس قابلیت‌های مدیریت مرکزی و مراقبت از مرکز داده را فراهم می کنند. این شامل استفاده از نرم افزارهای مدیریت مرکزی، امکانات شبکه مبتنی بر وب و استانداردهای مدیریتی مانند SNMP (Simple Network Management Protocol) است.

بیشتر بخوانید: پروتکل SNMP یا پروتکل مدیریت شبکه چیست؟

سوئیچ های نکسوس، نسل جدید سوئیچ های دیتاسنتری سیسکو بوده که معماری و سیستم عامل آن با سوئیچ های سنتی کاتالیست فرق داشته و برای استفاده در شبکه های بزرگ و سازمانی که با حجم بسیار بالایی از دیتا سروکار دارند طراحی شده است.

بالاترین ویژگی که در این سوییچ ها شاهد آن هستیم این است که پروتوکل STP یا Spanning Tree Protocol حذف شده و میتوان از ظرفیت تمام لینک ها در بین سوئیچ ها استفاده نمود. STP پروتکل و تکنولوژی است که با بلاک کردن تعدادی از لینکها بین سوئیچ های شبکه، از بوجود آمدن loop در شبکه جلوگیری میکنند در حالی که ما در این حالت تعدادی از لینک های با ارزش بین سوئیچ ها را از دست میدهیم.

سیستم عامل این سری از سوئیچ های سیسکو NX-OS بوده و با سیستم عامل های قبلی سیسکو که IOS نام دارد متفاوت میباشد. مفاهیم و تکنولوژی های جدیدی در این سری از سوئیچ ها معرفی شده اند که میتوان به VXLAN ،vPC ،vDC و FEX اشاره کرد. سوئیچ های سری 2000 نکسوس که به سوئیچ های FEX معروف هستند همانند line card ها در سوئیچ 6500 سیسکو بوده و عملکردی شبیه آن دارند.

بیشتر بخوانید: نحوه آپدیت IOS سوئیچ سیسکو

با این تفاوت که این سوئیچ ها در بالای رک شبکه نصب شده و وظیفه اتصال سرورها، تجهیزات ذخیره سازی و … را دارد و سپس ارتباط بین سوئیچ های fex و سوئیچ های parent که نکسوس 5000 یا 7000 میتواند باشد از طریق لینک های پرسرعت 10G یا 40G برقرار میشود.

سوئیچ های سری fex نکسوس سیسکو با توجه به پارت نامبر و مدل های مختلف توانایی ارائه پورتهای با سرعت 10G ،40G را داشته که در صورت نیاز به سرعت های بیشتر برای ارتباط بین این سوییچ و سوئیچ سری 5000 یا 7000 از etherchannel استفاده میکنیم.

سوئیچ های سری 3000 نکسوس سیسکو نیز برای نصب بصورت top of rack طراحی شده اند و توانایی ارائه 24 تا 128 پورت شبکه را دارند. از قابلیت های این سوئیچ که هم در لایه 2 و هم لایه 3 میتواند مورد استفاده قرار بگیرد را میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

• پشتیبانی از ابزارهای automation مانند Ansible و Puppet در مدیریت و اتوماتیک کردن فرایندها در زیرساخت شبکه و SDN که از قابلیتهای NX-OS بحساب می آید
• پشتیبانی از NX-API در دسترسی به خط فرمان سوئیچ از طریق پروتکل http و https که از JSON و XML نیز در ساختار آن پشتیبانی میگردد.
• پشتیبانی از VXLAN

بیشتر بخوانید: بررسی طراحی دیتاسنتر ToR و EoR

ویژگی های سوئیچ سیسکو نکسوس 9000 (Cisco Nexus 9000 ) سیسکو:

• سری 9500 نکسوس سیسکو به صورت ماژولار بوده و دارای شاسی بیس هستند.
• سری 9300 نکسوس سیسکو سوئیچ های fix بوده ماژولار نمیباشند.
•  از ACI یا Application Centric Infrastructure در ساخت شبکه های مبتنی بر SDN  یا شبکه مبتنی بر نرم افزار پشتبانی میکنند.
•  از سرعت های 1 ،10، 25 ،50 ،100 و 400G
• قابلیت کار در دو حالت NX-OS یا ACI-Mode
• عدم پشتیبانی از تکنولوژی VDC یا Virtual Device Context
• عدم پشتیبانی از پروتکل های ذخیره سازی شبکه SAN مانند: FC

ویژگی های سوئیچ سیسکو نکسوس 7000 (Cisco Nexus 7000):

• بصورت شاسی بیس و ماژولار بوده و بعنوان سوئیچ core یا aggregation میتواند مورد استفاده قرار بگیرد.
• پشتیبانی از پروتکل ذخیره سازیFCOE
• پشتیبانی از سرعت های10G,40G,100G
• پشتیبانی ازVDC که برای تقسیم سوئیچ به چندین سوئیچ منطقی بکار میرود.
• پشتیبانی ازVPC یا Virtual Port-Channel جهت link aggregation و افزایش پهنای باند ارتباطی بین لینکها
• پشتیبانی از قابلیتهای روتینگ لایه 3 مانند VRF و MPLS و Fabricpath
• پشتیبانی از تکنولوژی های DCI یا multi-DC interconnect در اتصال چندین دیتاسنتر بهم از طریق پروتکل های OTV و LISP بطوری که بین آنها روت صورت نگیرد و در یک سگمنت قرار بگیرند.

– سوئیچ های سری MDS سیسکو (مخصوص تجهیزات ذخیره سازی SAN):

• سوئیچ سیسکو مدل MDS 9700 Series سری دایرکتور
• سوئیچ سیسکو مدل MDS 9300 Series
• سوئیچ سیسکو مدل MDS 9200 Series
• سوئیچ سیسکو مدل MDS 9100 Series

سوئیچ های سری MDS سیسکو مخصوص استفاده در شبکه های SAN بوده و تجهیزات ذخیره سازی شبکه که تحت پروتکل FC کار میکنند از این طریق به شبکه SAN  متصل میشوند. این سری از سوئیچ های سیسکو دارای پورتهای مخصوص فیبرنوری بوده و جهت ارتباط با تجهیزات ذخیره سازی SAN  و کارت HBA سرورها از آن استفاده میشود.

سری دایرکتور سوئیچ های MDS  مخصوص دیتاسنترهای با وسعت بزرگ میباشد. این سوئیچ ها ماژولار بوده، شاسی بیس میباشند و از پروتکل های FC ،FCOE و FCIP  پشتیبانی میکنند. در شبکه SAN که مخفف Storage Area Network میباشد یک شبکه جدا و مجزا برای ارتباطات بین سرورها و تجهیزات ذخیره سازی یا استوریج ها شاهد هستیم که جدا و ایزوله از شبکه اترنت میباشد.

شبکه SAN دارای ارتباطات فیبر نوری بوده و داده های مربوط سرورها و ماشین های مجازی با سرعت بسیار بالا در این شبکه منتقل شده و روی تجهیزات ذخیره سازی، ذخیره شده و از همان جا قابل دستیابی میباشد.

• دارای سیستم عامل NX-OS
• پشتیبانی از N-Port virtualization یا NPV در محیط های مجازی سازی سرور
• قابلیت مدیریت دستگاه بوسیله  Cisco Prime DCNM یا خط فرمان CLI
• استفاده از مفهوم virtual SAN (VSAN) در ایجاد fabric های مجزا و ایزوله
• مدیریت ترافیک استوریج و دستگاه های ذخیره ساز توسط QoS و Inter-VSAN Routing (IVR)
• قابلیت Smart zoning که زمان لازم برای طراحی zoning را کم میکند و کار zoning توسط مدیر شبکه san راحت تر انجام میشود.
• پشتیبانی از portchannel جهت افزایش پهنای باند لینک ارتباطی بین دو سوئیچ

– سوئیچ های سیسکو مختص لایه Access:

• سوئیچ Cisco Catalyst 2960-L
• سوئیچ Cisco Catalyst 2960-X
• سوئیچ Cisco Catalyst 2960-XR
• سوئیچ Cisco Catalyst 9300
• سوئیچ Cisco Catalyst 9400
• سوئیچ Cisco Catalyst 4500E
• سوئیچ Cisco Catalyst 3850
• سوئیچ Cisco Catalyst 3650

این سوئیچ ها پرکاربردترین سوییچ های سیسکو بوده مخصوصا سوییچ های سری 2960 و 3750 و همچنین سوئیچ های سری 3850 که در اکثر شرکت ها و سازمانها از این سوئیچ ها برای عملیات روتینگ و سوییچنگ در شبکه های خود استفاده میکنند. سوئیچهای سری 2960 سیسکو مخصوص اتصال کلاینتها و سرورها بوده و به اصطلاح سوئیچ لایه اکسس در شبکه میباشد.

این سری از سوئیچ ها نقطه اتصال دیوایسهای تحت شبکه به شبکه سازمان بوده و معمولا بیشتر ویژگی های امنیتی در این سوئیچ ها اعمال میشود . از قابلیت های امنیتی که روی این سوئیچ ها استفاده میشود میشود میتوان به bpdu gaurd ،Arp inspection و port security نام برد.

یک سری پالیسی های qos نیز جهت اولویت دادن به انواع ترافیک های عبوری در شبکه در این لایه و این سوئیچ ها استفاده میشود. از کاربرد پالیسی های qos میتوان به شبکه هایی که در آنها از ویپ voip استفاده میشود نام برد. سری X و XR آخرین مدل و پیشرفته ترین سوئیچ های سری 2960 سیسکو به حساب می آیند.

این دو مدل از سوئیچ 2960 جایگزین سوئیچ های سری S شدند. از قابلیت های سوئیچ سری 2960X و سوئیچ سیسکو سری 2960XR میتوان به قابلیت FlexStack-Plus با تروپوت 80 گیگابیت و توانایی اتصال 8 سوئیچ به یکدیگر و قابلیت های سوئیچ لایه 3 در مدل XR اشاره کرد.

– سوئیچ های سیسکو مختص لایه Core و Distribution:

• سوییچ Cisco Catalyst 9500
• سوییچ Cisco Catalyst 9400
• سوییچ Cisco Catalyst 6800
• سوییچ Cisco Catalyst 6500
• سوییچ Cisco Catalyst 4500
• سوییچ Cisco Catalyst 3850 سری فیبر نوری

سوئیچ های سیسکو سری 9500 سوئیچ هایی با پشتیبانی از اتصالات فیبر پرسرعت با سرعت های 40 و 100 گیگابیت در ثانیه میباشد.این سوئیچ ها مخصوص دیتاسنترهای بزرگ بوده و برای مصارف تخصصی امنیت، کلود و IoT مناسب میباشد. این سوئیچ  قدرتمند به پردازشگر چهار هسته ای با سرعت 2.4 گیگاهرتز ، 16 گیگابایت رم و 16 گیگابایت حافظه داخلی مجهز شده است.

پورتهای سوئیچ قابلیت نصب ماژول های SFP/SFP+/SFP28 را داشته بطوری که QSFP28 برای سرعت 100 گیگ، QSFP+ برای سرعت 40 گیگ و SFP28 برای سرعت 25 گیگ طراحی و بهینه شده است. از قابلیتهای پیشرفته دیگر این سوئیچ قابلیت روتینگ MPLS در لایه دو و سه، Multicast VPN و Multicast VPN میباشد.