آموزش شبکه

آموزش شبکه

شبکه چیست؟

تعریف شبکه
یک شبکه از دو یا چند رایانه تشکیل شده است که به منظور اشتراک منابع (مانند چاپگرها و CDها)، تبادل فایل‌ها و برنامه‌ها با استفاده از ارتباطات الکترونیکی به یکدیگر متصل شده‌اند.
رایانه‌های موجود در یک شبکه ممکن است از طریق کابل‌ها، خطوط تلفن، امواج رادیویی، ماهواره‌ها یا پرتوهای نور مادون قرمز با هم ارتباط برقرار کنند.

دو نوع شبکه بسیار رایج عبارتند از:

  • شبکه محلی (LAN)
  • شبکه گسترده (WAN)

ناگفته نماند که شبکه‌های دیگری مانند شبکه‌های متروپولیتن (MAN)، شبکه‌های بی‌سیم (WLAN) یا شبکه بی‌سیم (WWAN) نیز وجود دارند که در برخی سازمان‌های خاص بکار گرفته میشوند. اما همانطور که گفتیم LAN و WAN پرکاربردترین شبکه‌های کنونی هستند.

 

شبکه محلی (LAN یا Local Area Network)

شبکه محلی (LAN) شبکه‌ای ست که محدود به یک منطقه نسبتاً کوچک می‌باشد. به طور کلی شبکه‌ی موجود در یک منطقه جغرافیایی خاص مانند آزمایشگاه، مدرسه یا شرکت از نوع محلی ست.

رایانه‌های متصل به شبکه به طور کلی در دسته سرورها یا ایستگاه‌های کاری دسته بندی می‌شوند. سرورها توسط انسان بطور مستقیم استفاده نمی‌شوند بلکه به طور مداوم برای ارائه خدمات به سایر رایانه‌ها و کاربران انسانی آنها در شبکه کار می‌کنند. خدمات ارائه شده می‌تواند شامل چاپ و فکس، هاست نرم افزار، ذخیره‌سازی و اشتراک گذاری فایل، پیام رسانی، ذخیره و بازیابی اطلاعات، کنترل دسترسی کامل در جهت تامین امنیت برای منابع شبکه و موارد دیگری باشد.

ایستگاه‌های کاری یا  workstationمعمولاً یک کاربر انسانی دارند که از طریق آنها با شبکه ارتباط برقرار می‌کنند. ایستگاه‎های کاری سنتی از یک میز کار متشکل از رایانه، کیبورد، نمایشگر و ماوس یا یک لپ تاپ با صفحه کلید، صفحه نمایش و صفحه لمسی یکپارچه در نظر گرفته می‌شدند. با ظهور تبلت‌ها و دستگاه‌های صفحه لمسی مانند iPad و iPhone، تعریف ما از ایستگاه کاری فرق کرده و این هم به دلیل توانایی این دستگاه‌های لمسی در تعامل با شبکه است.

با اینکه سرورها قدرت بیشتری نسبت به ایستگاه‌های کاری دارند اما هزینه بردارترند. به عنوان مثال، گروهی از سرورها ممکن است در یک منطقه امن، به دور از انسان قرار بگیرند و فقط از طریق شبکه به آنها دسترسی پیدا کنند. در چنین مواردی کارکرد سرورها بدون نمایشگر اختصاصی یا کیبورد امری معمول خواهد بود. با این حال اندازه و سرعت پردازنده‌ی سرور، هارد دیسک و حافظه اصلی ممکن است به طرز چشمگیری به هزینه سیستم بیفزاید. از طرف دیگر، یک ایستگاه کاری ممکن است به فضای ذخیره سازی یا حافظه کاری چندانی احتیاج نداشته باشد اما برای تأمین نیازهای کاربر به یک نمایشگر گران قیمت نیاز داشته باشد.

در یک شبکه محلی (LAN)، رایانه‌ها و سرورها ممکن است توسط کابل یا بی‌سیم به هم متصل شوند. دسترسی بی‌سیم به یک شبکه کابلی توسط نقاط دسترسی بی‌سیم (WAP) امکان پذیر است. این دستگاه‌های WAP پلی بین رایانه‌ها و شبکه‌ها ایجاد می‌کنند. یک WAP معمولی ممکن است ظرفیت نظری برای اتصال صدها یا حتی هزاران کاربر بی‌سیم به یک شبکه را داشته باشد، اگرچه ظرفیت عملی ممکن است بسیار کمتر از این تعداد باشد.

در اکثر مواقع سرورها توسط کابل‌ها به شبکه متصل میشوند، زیرا اتصالات کابلی سریعترین راه ارتباطی هستند. ایستگاه‌های کاری ثابت (دسک تاپ) نیز معمولاً از طریق کابل به شبکه متصل میشوند، گرچه هزینه آداپتورهای بی‌سیم تا حدی کاهش یافته است.

شبکه گسترده (WAN یا Wide Area Network)

شبکه های گسترده (WAN) محدود به یک مکان نیستند بلکه شبکه‌ها را در مناطق بزرگتر جغرافیایی مانند کشورها و ایالت‌ها به هم متصل می‌کنند. برای اتصال این نوع شبکه جهانی ممکن است از یک خط تلفن، کابل فیبر نوری یا لینک‌های ماهواره‌ای استفاده شود.

با استفاده از WAN ، مدارس تهران می‌توانند در عرض چند ثانیه با مدارس انگلیس ارتباط برقرار کنند، بدون اینکه قبض‌های تلفنی زیادی پرداخت کنند. دو کاربر حتی اگر کیلومترها از هم فاصله داشته باشند با یک ایستگاه کاری مجهز به میکروفون و یک وب کم می‌توانند با هم در ارتیاط باشند.

اینترنت بزرگترین WAN در جهان است.

ساختار WAN پیچیده است. برای اتصال شبکه‌های محلی و شهری به شبکه‌های جهانی از طریق اینترنت از مالتی پلکسر، پل و روتر استفاده میشود. با این حال به نظر نمی‌رسد WAN تفاوت زیادی با LAN داشته باشد.

مزایا و معایب شبکه‌ی LAN

  • هزینه آن کمتر است زیرا با سخت افزار ارزان قیمت مانند هاب ، آداپتورهای شبکه و کابل های اترنت ساخته می شود
  • داده ها با سرعت بسیار سریع تری در شبکه محلی (Local Area Network) منتقل می شوند.
  • شبکه محلی امنیت بالاتری را ایجاد می کند
  • حداقل تاخیر را در انتشار داده‌ها و اطلاعات دارد
  • درصد خطای کمی دارد
  • به راحتی مقیاس پذیر است به این معنا که به راحتی می‌توان کامپیوترهایی به شبکه افزود و یا از آن کم کرد
  • تجهیزات و پشتیبانی ممکن است هزینه بر باشد
  • برخی از دستگاه های سخت افزاری ممکن است به درستی کار نکنند

 مزایا و معایب شبکه‌ی WAN

  • WAN یک شبکه‌ی وسیع را در جهان فراهم می‌کند
  • در شبکه WAN، داده‌ها متمرکز هستند. بنابراین نیازی به خرید ایمیل، پرونده یا پشتیبان گیری از سرورها نیست
  • شرکت‌های تولید کننده نرم افزار روی سرور فعال کار می‌کنند. بنابراین برنامه نویسان فایل‌های آپدیت شده را در عرض چند ثانیه دریافت می‌کنند
  • در شبکه WAN، می‌توان نرم افزار و سایر منابع را مانند یک hard یا RAM به اشتراک بگذاریم
  • با WAN میتوان تجارت را از طریق اینترنت در سطح جهانی انجام داد
  • اگر از خطوط اجاره شده برای شرکت خود استفاده کنیم ، این امر پهنای باند بالایی را به همراه دارد. پهنای باند بالا سرعت انتقال داده را افزایش می دهد که به نوبه خود بهره وری شرکت ما را افزایش می دهد
  • تأخیر انتشار در WAN بیشتر است
  • میزان انتشار داده کم است
  • میزان خطا زیاد است
  • طراحی WAN بسیار پیچیده است

 

توپولوژی شبکه و انواع آن

تعریف توپولوژی

توپولوژی فیزیکی یک شبکه به نحوه‌ی پیکربندی کابل‌ها، رایانه‌ها و سایر وسایل جانبی اشاره دارد.
توپولوژی فیزیکی را نباید با توپولوژی منطقی اشتباه گرفت. توپولوژی منطقی روشی است که برای انتقال اطلاعات بین ایستگاه‌های کاری از آن استفاده میشود.

انواع اصلی توپولوژی‌های فیزیکی

در شبکه‌های رایانه‌ای پنج نوع توپولوژی وجود دارد:

  1. توپولوژی مِش (Mesh)
  2. توپولوژی ستاره (Star)
  3. توپولوژی اتوبوس (Bus)
  4. توپولوژی حلقه Ring))
  5. توپولوژی ترکیبی (Hybrid)
  • توپولوژی مِش

در توپولوژی مش، هر دستگاه از طریق اتصال اختصاصی نقطه به نقطه به هر دستگاه دیگری در شبکه متصل است. وقتی می‌گوییم اختصاصی به این معنی است که اتصال فقط داده‌هایی را برای دو دستگاه متصل حمل می‌کند.

 

مزایای توپولوژی مشمعایب توپولوژی مش
هیچ مشکلی در ترافیک داده وجود ندارد زیرا یک اتصال اختصاصی بین دو دستگاه وجود دارد که بدان معنی است که اتصال فقط برای آن دو دستگاه موجود است. مقدار سیم مورد نیاز برای اتصال هر سیستم خسته کننده و سردرد است.
توپولوژی مش قابل اعتماد و محکم است زیرا خرابی یک لینک بر اتصال‌های دیگر و ارتباط بین دستگاه‌های دیگر شبکه تأثیر نمی‌گذارد. از آنجا که هر دستگاه نیاز به اتصال به دستگاه‌های دیگر دارد، تعداد پورت‌های ورودی/خروجی مورد نیاز باید زیاد باشد.
توپولوژی مش ایمن است زیرا اتصال نقطه به نقطه وجود دارد بنابراین دسترسی غیر مجاز به آن امکان پذیر نیست. دارای مشکلات مقیاس پذیری بوده زیرا یک دستگاه نمی‌تواند با تعداد زیادی دستگاه با یک لینک اختصاصی متصل شود.
۴. تشخیص خطا آسان است.
  • توپولوژی ستاره

در توپولوژی ستاره، هر دستگاه در شبکه به دستگاه مرکزی به نام hub متصل است. برخلاف توپولوژی مش، توپولوژی ستاره اجازه ارتباط مستقیم بین دستگاه‌ها را نمی‌دهد بلکه دستگاه‌ها باید از طریق هاب ارتباط برقرار کنند. مثلا اگر یک دستگاه بخواهد داده را به دستگاه دیگر ارسال کند، باید ابتدا داده را به مرکز ارسال کند و سپس هاب آن داده را به دستگاه تعیین شده منتقل کند.

star

مزایای توپولوژی ستارهمعایب توپولوژی ستاره
ارزان‌تر است زیرا هر دستگاه فقط به یک درگاه ورودی/خروجی نیاز دارد و باید با یک لینک با هاب متصل شود.اگر عملکرد هاب پایین بیاید، همه چیز خراب میشود زیرا هیچ یک از دستگاه‌ها نمی‌توانند بدون هاب کار کنند.
نصب آن آسان‌تر است.هاب به منابع بیشتر و نگهداری منظم نیاز دارد زیرا سیستم مرکزی توپولوژی ستاره است.
مقدار کمتری از کابل مورد نیاز است زیرا هر دستگاه باید فقط به هاب متصل شود.
اگر یک پیوند یا اتصال خراب شود، اختلالی در سایر پیوندها ایجاد نمیشود.
تشخیص عیب آسان است زیرا پیوندها به راحتی قابل شناسایی‌اند.
  • توپولوژی باس

در توپولوژی اتوبوس یک کابل اصلی وجود دارد و تمام دستگاه‌ها از طریق دراپ لاین به این کابل اصلی متصل میشوند. دستگاهی به نام tap وجود دارد که دراپ لاین را به کابل اصلی متصل می‌کند. از آنجا که تمام داده‌ها از طریق کابل اصلی منتقل میشوند، محدودیتی برای دراپ لاین و فاصله کابل اصلی وجود دارد.

مزایای توپولوژی باسمعایب توپولوژی باس
نصب آن آسان است، هر کابل باید با کابل ستون فقرات متصل شود. تشخیص خطا به سختی صورت می‌گیرد.
کابل‌های مورد نیاز در توپولوژی باس کمتر از توپولوژی ستاره و مش است.مقیاس پذیر نیست زیرا در تعداد گره‌هایی که می‌توانید با کابل ستون فقرات متصل کنید محدودیت وجود دارد.
  • توپولوژی حلقه

در توپولوژی حلقه، هر دستگاه با دو دستگاه در دو طرف آن متصل است. دو اتصال اختصاصی نقطه به نقطه وجود دارد که یک دستگاه با دستگاه‌های طرفین آن دارد. این ساختار یک حلقه را تشکیل می‌دهد بنابراین به عنوان توپولوژی حلقه شناخته میشود. اگر دستگاهی بخواهد داده‌ها را به دستگاه دیگری ارسال کند، دادهها را در یک جهت انتقال می‌دهد. هر دستگاه در توپولوژی حلقه دارای یک تکرارکننده است، اگر هدف این باشد که داده‌ها برای دستگاه X منتقل شود، دستگاه داده‌ها را به جلو میفرستد تا اینکه دستگاه مورد نظر آنها را دریافت کند.

مزایای توپولوژی حلقهمعایب توپولوژی حلقه
نصب آسان دارد. خرابی یک اتصال می‌تواند کل شبکه را از کار بیاندازد زیرا سیگنال به دلیل خرابی به جلو حرکت نمی‌کند.
مدیریت آن آسان تر است زیرا برای اضافه کردن یا حذف یک دستگاه از توپولوژی، تنها دو لینک برای تغییر مورد نیاز است. مسائل مربوط به ترافیک داده‌ها مشکل ساز است، زیرا همه داده‌ها به صورت حلقه‌ای در گردش هستند.
  • توپولوژی ترکیبی

ترکیبی از دو یا چند توپولوژی به عنوان توپولوژی ترکیبی شناخته میشود. به عنوان مثال ترکیبی از توپولوژی ستاره و مش یک توپولوژی ترکیبی است.

مزایای توپولوژی ترکیبیمعایب توپولوژی ترکیبی
با این روش ما میتوان توپولوژی را بر اساس نیاز انتخاب کرد، به عنوان مثال اگر از بابت مقیاس پذیری نگران هستید، می‌توانید به جای فناوری اتوبوس از توپولوژی ستاره استفاده کنید. تشخیص خطا دشوار است.
مقیاس پذیر است چراکه میتوان شبکه‌های رایانه‌ای را با توپولوژی‌های مختلف به هم متصل کرد. نصب آن دشوار است.
طراحی پیچیده‌ای دارد، از این رو هزینه‌ی تعمیر و نگهداری آن نیز بالا است.

انواع مختلف کابل در شبکه

کابل در شبکه مانند یک رسانه عمل می‌کند که از طریق آن اطلاعات از یک دستگاه شبکه به دیگری منتقل می‌شوند. نوع کابل انتخاب شده برای شبکه به اندازه‌ی توپولوژی شبکه اهمیت دارد. در واقع کابل‌های شبکه به عنوان ستون فقرات زیرساخت شبکه عمل می‌کنند.
انتخاب نوع صحیح کابل در شبکه عملکردهای مختلف تجاری را به شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد زیرا اغلب مدیران شبکه سازمانی از فناوری‌های جدید استفاده می‌کنند. نوع کابل شبکه مورد استفاده در هر زیرساخت شبکه یکی از حیاتی‌ترین جنبه‌های شبکه در صنایع مختلف است.

چهار نوع کابل کشی شبکه

  • کابل هم محور Coaxial Cable))

کابل کواکسیال در برابر انسداد سیگنال بسیار مقاوم است، اگرچه نصب آن پیچیده است. این می‌تواند طول کابل‌های طویل بین دستگاه‌های شبکه را نسبت به کابل‌های جفت کنترل کند. دو نوع کابل کواکسیال وجود دارد که به صورت نازک و ضخیم هستند.

  • کابل زوج به هم تابیده‌ی روکش‌دار (STP)
    نوع خاصی از سیم کشی تلفن مسی است که در تأسیسات تجاری استفاده میشود. یک محافظ خارجی به سیم‌های تلفن جفت پیچ خورده طبیعی اضافه میشود. کابل STP ترکیبی از تکنیک های محافظت ، خنثی سازی، و سیم های به هم تابیده است. هر زوج از سیم ها در فویل فلزی پیچیده شده. سپس چهار زوج سیم به طور کلی با فویل یا فلز به هم تابیده پوشانده می شوند.
  • کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری از یک هسته شیشه‌ای مرکزی تشکیل شده است که توسط لایه‌های زیادی از مواد محافظ احاطه شده است. این مشکل انسداد الکتریکی را با انتقال نور به جای سیگنال‌های الکترونیکی برطرف می‌کند و باعث میشود برای جوهای خاصی که شامل تداخل الکتریکی هستند مناسب باشد.

  • کابل زوج به هم تابیده‌ی بدون روکش‌ (UTP)
    تحسین برانگیزترین نوع کابل شبکه در جهان است. کابل UTP هم برای شبکه‌های تلفنی معمولی و هم برای رایانه استفاده میشود. در یک کابل UTP هر هشت سیم مسی جداگانه توسط مواد عایق پوشیده شده اند. علاوه بر این، سیم ها در هر جفت دور یکدیگر پیچ خورده‌اند. کابل UTP چهار زوج سیم دارد، با ۲۲ یا ۲۴ گیج سیم مسی و با امپدانس ۱۰۰ اهم در شبکه به کار گرفته می شود. این تفاوت ها به دلیل تنوع زوج سیم های به هم تابیده است.