معرفی مقدماتی شبکه

در تعریف یک شبکه به زبان ساده می توان گفت مجموعه ایی از کامپیوترهایی به هم متصل شده را یک شبکه (Network) می نامند،یک شبکه از کامپیوترها می تواند در یک اتاق، یک ساختمان، یک شهر و یا در چند کشور قرار داشته باشد ،بنابراین لزوماً مفهوم شبکه بر اساس میزان بزرگی و یا کوچکی نخواهد بود و از متصل شدن دو کامپیوتر به یکدیگر یک شبکه ابتدایی ایجاد می گردد، این شبکه ابتدایی را می توان گسترش (Extended) نمود و از این بابت نیز محدودیتی برای بزرگ نمودن ساختار یک شبکه وجود ندارد. قبل از آنکه به توضیح اجزای ساختاری یک شبکه بپردازیم، لازم است نگاهی داشته باشیم به دلایل به وجود آمدن شبکه های کامپیوتری و اینکه اصولاً بنابر چه دلایلی نیاز به کامپیوترهایی وجود دارد که به همدیگر متصل شده باشند!!!

دلایل به وجود آمدن شبکه:

دلایل بسیاری را می توان نام برد که بر اساس آن نیاز به ایجاد کامپیوترهایی که به همدیگر متصل هستند به وجود آمده است:

بعنوان نخستین دلیل:

از یک شبکه می توان برای به اشتراک گذاری منابع (Shared Resources)استفاده نمود، با ایجاد و برپایی یک شبکه، تمامی منابع نرم افزاری و سخت افزاری مورد نیاز برای کاربران و استفاده کنندگان از آن شبکه در دسترس یکدیگر قرار می گیرد.

مثال یک:

به جای آنکه به صورت مجزا برای هر کاربر یک پرینتر خریداری گردد می توانیک دستگاه پرینتر را به اشتراک گذاشت تا تمامی افراد درخواست های چاپ خود را به آن ارسال نمایند.

مثال دو:

کاربران برای دسترسی به دیتاها موجود بر روی کامپیوترهای یکدیگر، نیاز به وسایلی از قبیل: USB Flash Disk, CD or DVD Writer, …)) نخواهندداشت و به راحتی و با استفاده از بستر شبکه می توانند به دیتاهای موجود بر روی کامپیوترهای یکدیگر دسترسی داشته باشند.

مثال سه:

برنامه های مختلفی از جمله: (حسابداری، اتوماسیون، …) همگی برای استفاده تعداد بسیاری کاربر و به صورت همزمان طراحی شده اند، در این شرایط اگر شبکه ایی از کامپیوترهای متصل به هم وجود داشته باشد،به راحتی امکان استفاده از تمامی برنامه های فوق برای تمامی کاربران وجود خواهد داشت.

مثال هایی که مورد بررسی قرار گرفت همگی در قالب دلایل برپایی شبکه های کامپیوتری می باشد.

از سوی دیگر همان طور که در مثال شماره یک عنوان شد، در صورت موجود بودن یک شبکه کامپیوتری عملاً هزینه های موجود نیز به پایین ترین سطح خود خواهد رسید چرا که به جای هزینه نمودن مجزا برای هر کاربر فقط هزینه یک و یا چند مورد را پرداخت کرده و با استفاده از قابلیت Sharing)) آنها را به اشتراک می گذاریم.

فرض نماید:

می خواهید پورت USBتمامی کامپیوترها را مسدود نماید در این حالتنیز با استفاده از امکاناتی که یک شبکه در اختیار شما قرار می دهد می توانید این عمل رابه سادگی و بدون نیازبه حضور فیزیکی در کامپیوترهای کاربران انجام دهد، به این ترتیب با سومین دلیل برپایی شبکه های کامپیوتری آشنا شده و لزوم کاربرد استفادهاز یک شبکه تا حدودی برای شما مشخص شده است.

انواع شبکه های کامپیوتری:

شبکه های کامپیوتری را بر اساس مفهومی از ابعادجغرافیایی (Geographic Area) به دسته بندی های زیر تقسیم می نمایند:

LAN) Local Area Network)

MAN) Metropolitan Area Network)

WAN Wide Area Network

شبکه های LAN

از اتصال حداقل دو کامپیوتر به یکدیگر یک شبکه LANایجاد می گردد، در ساختار یک شبکه LANمحدودیتی از لحاظ تعداد کامپیوتر وجود ندارد و کامپیوترهایی که در یک اتاق، یک ساختمان، و یا چندین ساختمان قرار دارند می توانند تشکیل یک شبکه LANرا بدهند، محدودیتی که در تعریف این نوع از شبکه ها در نظر گرفته می شود مختص است به محدودیت جغرافیایی است که شبکه های فوق از آن برخوردار می باشند.

به این ترتیب که در نهایت هر تعداد کامپیوتر که در یک شبکه LANقرار داشته باشند باز هم در یک محدوده مشخص قرار دارند.

شبکه های MAN

از اتصال چندین شبکه LANبه یکدیگر شبکه هایی ایجاد می شوند که تحت مفهوم MANمی باشند، شبکه های MANمعمولاً در قالب چندین شهر قرار می گیرند، که با استفاده از تجهیزات از قبیل Routerبه یکدیگر متصل شده اند.

شبکه های WAN

در صورتی که شبکه های LANبه صورت سراسری به یکدیگر متصل شوند محدودیت های مکانی برداشته می شود و یک شبکه از نوع WANرا تشکیل می دهد.

مثلاً:

شبکه های LANچندین کشور که می توانند شعبه هایی (Branch) از یک سازمان و کمپانی را تشکیل دهند در صورت اتصال به یکدیگر یک شبکه گسترده WANرا تشکیل می دهند.

یکی از مثال های بسیار کامل برای درک بهتر از این نوع شبکه ها را می توان Internetنام برد، شبکه جهانی اینترنت شامل بسیاری شبکه های کوچک تر می باشدکه همگی در یک بستر کلی به یکدیگر متصل شده اند، معمولاً برای اتصال و به وجود آوردن شبکه های WANدو راه کلی وجود دارد:

1. استفاده از بستر و سرویس های مخابراتی

2. استفاده از بستر موجود بر روی شبکه جهانی اینترنت

معرفی Topology

به چگونگی چیدمان و آرایش فیزیکی شبکه ها اصطلاحاً Topologyگفته می شود، مشخص نمودن اینکه کامپیوترها به چه طریق به صورت فیزیکی به یکدیگر متصل می شوند براساس نوع توپولوژی مورد استفاده مشخص می گردد.

بر همین اساس انواع متفاوتی از توپولوژی های شبکه وجود دارد که عبارتند از:

  • BUS
  • Star
  • Ring
  • Mesh

در این مقاله که شامل آموزش مباحث ضروری Network+)) می باشدفقط به معرفی مدل Star Topology)) خواهیم پرداخت.

Star Topology

در این توپولوژی که امروزه نزدیک به 100% ساختار فیزیکی شبکه های محلی را تشکیل می دهد از وسیله ایی بنام Hubو یا Switchاستفاده می گردد، مکانیسم عملکرد به این ترتیب می باشد که تمامی کامپیوترهای موجود در یک شبکه را به یک Deviceمرکزی بنام Switchمتصل می نمایم، با اتصال تمامی کامپیوترها به این سویچ مرکزی عملاً همگی آنان به یکدیگر از همین طریق متصل می شوند.

استفاده از این نوع Topologyدارای یکسری محاسن مختلف می باشد:

اضافه نمودن کامپیوترهای جدید بسیار ساده می باشد و نیازی به تجهیزات خاصی نمی باشد، برای این منظور فقط می بایست یک کابل از کامپیوتر جدید به سویچ متصل نمایم تا ارتباط وی با سایر کامپیوترها برقرار گردد.

تحمل خطا (Fault Tolerance) در این نوع از توپولوژی بسیار بالا می باشد، چرا که هر کدام از کامپیوترها توسط یک کابل مجزا به سویچ متصل می شوند، اگر یک کابل یا کانکتور دچار مشکل شود فقط آن کامپیوتر که دچار مشکل شده است تحت تاثیر قرار می گیرد و در این حالت به کل شبکه صدمه ایی وارد نمی گردد.

در واقع برخلاف سایر توپولوژی های دیگر(از قبیل Bus) که با قطع یک کامپیوتر کل شبکه دچار مشکل از کارافتادگی می گردد در Starاین مشکل وجود ندارد، تنها عیب بزرگ این نوع ساختار فیزیکی را می توان در خود دستگاه سویچ مرکزی دانست، به این صورت که در صورت وجود مشکلی برای سویچ مرکزی کل شبکه و یا آن قسمتی از شبکه که سویچ قرار دارد به طور کامل از کار خواهد افتاد.

معمولاً مشکل فوق با استفاده از Switchهایی که به صورت backupمی باشند برطرف می گردد، توجه داشته باشید که پیش از ارائه Switchها به دنیای شبکه Hubها عهده دار مسئولیت فوق بودند، امروزه برای برپایی یک شبکه بسیار ساده نیاز خواهید داشت که یک Switchتهیه نماید.

در شکل زیر نمایی از یک شبکه بر مبنای معماری Starرا مشاهده می نماید،در شکل فوق سه کامپیوتر به یک Switchمرکزی متصل شده اند:

معرفی کارت شبکه:

برای آنکه کامپیوترها بتوانند به یک شبکه متصل شوند نیاز به قطعه ایی فیزیکی بنام کارت شبکه خواهند داشت:

Network Interface Card NIC

انواع کارت شبکه به صورت داخلی و خارجی در حال حاظر موجود می باشد، معمولاً انواع داخلی آن همراه با Main boardو اصطلاحاً Onboardدر دسترس می باشد و انواع خارجی آن نیز به صورت USB Network Adapterو در اندازه کوچک نیز در دسترس می باشد،همچنین می توانید از انواع Wirelessکارت شبکه نیز استفاده نماید، کارت شبکه های وایرلس نیز در انواع ((Internal & Externalدر دسترس می باشند،حتی امروزه انواع Externalکه با استفاده از USBبه کامپیوتر متصل می شوندنیز بسیار رایج شده اند.

بعضی اوقات بر روی مادربرد های پیشرفته و گرانقیمت دو عدد کارت شبکه Onboard قرار گرفته است.

در شکل زیر نمایی از یک کارت شبکه وایرلس از نوع Internalرا مشاهده می نماید:

در شکل فوق نمایی از یک کارت شبکه USBرا مشاهده می نماید، که به پورت USBمتصل می گردد: (کارت شبکه فوق کابلی می باشد)

در شکل های زیر نیز نمایی از چند کارت شبکه وایرلس از نوع USBرا مشاهده می نماید، کارت های شبکه فوق بدون سیم و بر اساس امواج رادیویی عمل می نمایند.

در شکل زیر نمایی از یک Switchساده که برای به وجود آمدن یک LANبا تعداد کامپیوتر محدود کاربرد دارد را مشاهده می نماید:

در شکل های زیر نمایی از دو Switchکه دارای 16 & 24 Portمی باشد را مشاهده می نماید:

سرعت کارت های شبکه به صورت های زیر می باشد:

  • 10Mbps
  • 100Mbps
  • 1000Mbps

Switchها نیز دارای سرعت های مشابه ایی می باشد و در زمان خرید می بایست به سرعت مورد نظر توجه نماید،همچنین کابل های شبکه نیز بر اساس Categoryهایی که دارند سرعت هایی مشابه دارند، در صورتی که می خواهید یک شبکه با سرعت مثلاً 1000Mbpsداشته باشید می بایست هر سه قطعه شما نیز از این سرعت پشتیبانی نماید:

  • Network Card
  • Cable
  • Switch

در صورتی که حتی یکی از سه آیتم فوق توانایی پشتیبانی از سرعت 1Gbps را نداشته باشد در اینصورت سرعت به یک Level پایین تر یعنی 100Mbps کاهش پیدا می نماید.

همچنین کابل های فوق بر اساس عملکرد و سرعتی که دارا می باشند در دسته بندی هایی تحت عنوان Categoryقرار گرفته اند:

Category

سرعت ارتباطی

1

1 Mbps

5

100 Mbps

5e

1000 Mbps

6

1000 Mbps

کابل های سری 5e & 6)) امروزه استفاده بسیار گسترده ایی در شبکه های LAN دارند.

از سوکت RJ45 برای کابل های Twisted Pairاستفاده می گردد، در شکل زیر نمایی از این Socket را مشاهده می نماید:

بر اساس کاربردی که مورد نظر است نوع رنگ بندی کابل نیز مشخص می گردد.

نویسنده: استاد شیرخدایی