مطالب كلی در مورد شبكه ( از ابتدا تا … )

مطالب كلی در مورد شبكه ( از ابتدا تا … )
مفاهیم كلی شبكه

دانلود فايل pdf

این مطالب از كتابهای
تنن باوم ( ترجمه آقای مهندس ملكیان )
مهندسی اینترنت ( مهندس ملكیان )
مبانی كامپیوتر ( مهندس سعید سعادت )
و …
جمع آوری شده
فهرست مطالب به این شرح می باشد :

مقدمه

کاربرد شبکه های کامپیوتری

سخت افزار شبکه

شبکه محلی

توپولوژی

کابل شبکه

شبکه شهری

شبکه گسترده

شبکه بی سیم

استاندارد های شبکه ها بیسیم

معماری شبکه های بیسیم

آنتن ها

شبکه شبکه ها

نرم افزار شبکه

مدلهای مرجع

مدل مرجع Osi

مدل مرجع Tcp/ip

آدرس Ip

مقایسه مدلهای Osi وtcp/ip

نگاه انتقادی به مدل Osi

نگاه انتقادی به مدل Tcp/ip

کارت شبکه

Mac Address

روتر ها

Proxy Server

استفاده از سوئیچ

هاب

Ipconfig

مفاهیم مورد استفاده در شبکه

جمع بندی

اميدوارم مورد استفاده خواننده هاي گرامي قرار گيرد

مقدمه

در سال 1957 نخستین ماهواره، یعنی اسپوتنیک توسط اتحاد جماهیر شوروی سابق به فضا پرتاب شد. در همین دوران رقابت سختی از نظر تسلیحاتی بین دو ابرقدرت آن زمان جریان داشت و دنیا در دوران جنگ سرد به سرمی برد. وزارت دفاع امریکا در واکنش به این اقدام رقیب نظامی خود، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته یا آرپا را تاسیس کرد. یکی ازپروژه های مهم این آژانس تامین ارتباطات در زمان جنگ جهانی احتمالی تعریف شده بود. در همین سال ها در مراکز تحقیقاتی غیر نظامی که بر امتداد دانشگاه ها بودند، تلاش برای اتصال کامپیوترها به یکدیگر در جریان بود. در آن زمان کامپیوتر های Mainframe از طریق ترمینال ها به کاربران سرویس می دادند. در اثر اهمیت یافتن این موضوع آژانس آرپا منابع مالی پروژه اتصال دو کامپیوتر از راه دور به یکدیگر را در دانشگاه MIT بر عهده گرفت. در اواخر سال 1960 اولین شبکه کامپیوتری بین چهار کامپیوتر که دو تای آنها در MIT، یکی در دانشگاه کالیفرنیا و دیگری در مرکز تحقیقاتی استنفورد قرار داشتند، راه اندازی شد. این شبکه آرپانت نامگذاری شد. در سال 1965 نخستین ارتباط راه دور بین دانشگاه MIT و یک مرکز دیگر نیز برقرار گردید.
در سال 1970 شرکت معتبر زیراکس یک مرکز تحقیقاتی در پالوآلتو تاسیس کرد. این مرکز در طول سال ها مهمترین فناوری های مرتبط با کامپیوتر را معرفی کرده است و از این نظریه به یک مرکز تحقیقاتی افسانه ای بدل گشته است. این مرکز تحقیقاتی که پارک (PARC) نیز نامیده می شود، به تحقیقات در زمینه شبکه های کامپیوتری پیوست. تا این سال ها شبکه آرپانت به امور نظامی اختصاص داشت، اما در سال 1977 به عموم معرفی شد. در این سال شبکه آرپانت مراکز کامپیوتری بسیاری از دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی را به هم متصل کرده بود. در سال 1977 نخستین نامه الکترونیکی از طریق شبکه منتقل گردید.در حقیقت پیوند کامپیوتر و مخابرات اتفاقی بود که هر دو صنعت را دچار تحول عظیم کرد . اکنون دیگر مفهوم اتاقی با یک کامپیوتر بزرگ بنام “مرکزکامپیوتر” که افراد کارهایشان را به آنجا می آورند،بکلی منسوخ شده است. مدل قدیمی کامپیوتر بزرگی که تمام کارهای محاسباتی سازمان را انجام می دهد ، اکنون جای خود را به تعداد زیادی کامپیوتر متصل بهم داده است. به این سیستمها شبکه های کامپیوتری گفته می شود .

شبکه کامپیوتری چیست ؟

اساسا یک شبکه کامپیوتری شامل دو یا بیش از دو کامپیوتر وابزارهای جانبی مثل چاپگرها، اسکنرها ومانند اینها هستند که بطور مستقیم بمنظور استفاده مشترک از سخت افزار ونرم افزار، منابع اطلاعاتی ابزارهای متصل ایجاده شده است توجه داشته باشید که به تمامی تجهیزات سخت افزاری ونرم افزاری موجود در شبکه منبع (Source) گویند. در واقع دو کامپیوتر وقتی بهم متصلند که بتوانند با یکدیگرتبادل اطلاعات کنند.این اتصال از طریق سیمهای مسی، فیبرهای نوری، امواج ماکرویو و مادون قرمزو ماهواره های مخابراتی رد و بدل می شود .
شبکه ها می توانند بسیار متفاوت باشند. باید همین جا متذکر شد که اینترنت یا وب هیچ کدام شبکه نیستند بلکه اینترنت شبکه ای از شبکه ها و وب نیز یک سیستم توزیع شده است که بر پایه اینترنت کار میکند .
یک سیستم توزیع شده مجموعه ای است از چندین کامپیوتر مستقل که کاربر آنرا به شکل یک سیستم واحد و متجانس می بیند . در این سیستم ها معمولا یک لایه نرم افزاری (روی سیستم عامل) بنام میان افزار است ،که مدل مورد نظر را پیاده سازی می نماید. وب نمونه ای از یک سیستم توزیع شده است ، که در آن همه چیز از دیدگاه کاربر یک سند بنظر می رسد .در شبکه کامپیوتری این تجانس ، مدل و نرم افزار وجود ندارد . کاربران به طور مستقیم با کامپیوترها در تماسند،و هیچ کوششی برای ایجاد تجانس بین آنها صورت نمی گیرد کاربر بروشنی تفاوتهای نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر ها را می بیند و اگر بخواهد یک برنامه ای را روی یکی از کامپیوترها اجرا کند باید ابتدا وارد آن شود.در حقیقت یک سیستم توزیع شده نرم افزاری است که روی شبکه کار می کند، تجانس و شفافیت آن توسط این نرم افزار تأمین می شود.شباهت موجود بین شبکه ها و سیستم های توزیع شده این است که هردو به انتقال فایل نیاز دارند و تفاوت در این است که چه کسی این کار را انجام می دهد.

کاربرد شبکه های کامپیوتری

بهتر است قبل از پرداختن به جزئیات اصلی کمی در باره اینکه چرا مردم به شبکه های کامپیوتری اهمیت می دهند و چرا از آنها استفاده می کنند صحبت کنیم (چرا که اگر کسی به شبکه اهمیت نمی داد اصلا شبکه ای ساخته نمی شد) دلایل استفاده از شبکه را می توان موارد ذیل عنوان کرد :

1 – استفاده مشترک از منابع :

استفاده مشترک از یک منبع اطلاعاتی یا امکانات جانبی رایانه ، بدون توجه به محل جغرافیایی هریک از منابع را استفاده از منابع مشترک گویند.

2 – کاهش هزینه :

متمرکز نمودن منابع واستفاده مشترک از آنها وپرهیز از پخش آنها در واحدهای مختلف واستفاده اختصاصی هر کاربر در یک سازمان کاهش هزینه را در پی خواهد داشت .

3 – قابلیت اطمینان :

این ویژگی در شبکه ها بوجود سرویس دهنده های پشتیبان در شبکه اشاره می کند ، یعنی به این معنا که می توان از منابع گوناگون اطلاعاتی وسیستم ها در شبکه نسخه های دوم وپشتیبان تهیه کرد ودر صورت عدم دسترسی به یک از منابع اطلاعاتی در شبکه ” بعلت از کارافتادن سیستم ” از نسخه های پشتیبان استفاده کرد. پشتیبان از سرویس دهنده ها در شبکه کارآیی، فعالیت وآمادگی دائمی سیستم را افزایش می دهد.

4 – کاهش زمان :

یکی دیگر از اهداف ایجاد شبکه های رایانه ای ، ایجاد ارتباط قوی بین کاربران از راه دور است ؛ یعنی بدون محدودیت جغرافیایی تبادل اطلاعات وجود داشته باشد. به این ترتیب زمان تبادل اطلاعات و استفاده از منابع خود بخود کاهش می یابد.

5 – قابلیت توسعه :

یک شبکه محلی می تواند بدون تغییر در ساختار سیستم توسعه یابد وتبدیل به یک شبکه بزرگتر شود. در اینجا هزینه توسعه سیستم هزینه امکانات وتجهیزات مورد نیاز برای گسترش شبکه مد نظر است.

6 – ارتباطات:

کاربران می توانند از طریق نوآوریهای موجود مانند پست الکترونیکی ویا دیگر سیستم های اطلاع رسانی پیغام هایشان را مبادله کنند ؛ حتی امکان انتقال فایل نیز وجود دارد.
حال برای روشن تر شدن موضوع به کاربردهای شبکه می پردازیم:

کاربرد های تجاری

اشتراک منابع مانند چاپگر و اشتراک اطلاعات مهمترین بحث در این نوع کاربردمی باشد ،کاربران می توانند از طرق زیر به اطلاعات موجود دسترسی داشته باشند:
1 – شبکه نظیر به نظیر ” Peer- to- Peer ”
2 – شبکه مبتنی بر سرویس دهنده ” Server- Based ”
3 – شبکه سرویس دهنده / سرویس گیرنده ” Client Server”
• مدل شبکه نظیر به نظیر:
در این شبکه ایستگاه ویژه ای جهت نگهداری فایل های اشتراکی وسیستم عامل شبکه وجود ندارد. هر ایستگاه می تواند به منابع سایر ایستگاه ها در شبکه دسترسی پیدا کند. هر ایستگاه خاص می تواند هم بعنوان سرویس دهنده وهم بعنوان سرویس گیرنده عمل کند. در این مدل هر کاربر خود مسئولیت مدیریت وارتقاء دادن نرم افزارهای ایستگاه خود را بعهده دارد. از آنجایی که یک ایستگاه مرکزی برای مدیریت عملیات شبکه وجود ندارد ، این مدل برای شبکه ای با کمتر از 10 ایستگاه بکار می رود .

• مدل شبکه مبتنی بر سرویس دهنده :

در این مدل شبکه ، یک کامپیوتر بعنوان سرویس دهنده کلیه فایل ها ونرم افزارهای اشتراکی نظیر واژه پرداز ها، کامپایلرها ، بانک های اطلاعاتی وسیستم عامل شبکه را در خود نگهداری می کند. یک کاربر می تواند به سرویس دهنده دسترسی پیدا کرده وفایل های اشتراکی را از روی آن به ایستگاه خود منتقل کند.

• مدل سرویس دهنده / سرویس گیرنده :

در این مدل یک ایستگاه در خواست انجام کارش را به سرویس دهنده ارائه می دهد وسرویس دهنده پس از اجرای وظیفه محوله ، نتایج حاصل را به ایستگاه در خواست کننده عودت می دهد. در این مدل حجم اطلاعات مبادله شده شبکه ، در مقایسه با مدل مبتنی بر سرویس دهنده کمتر است واین مدل دارای کارایی بالاتری می باشد.

کاربرد های خانگی

امروزه اکثر مردم دنیا در خانه خود یک کامپیوتر دارند مهمترین دلایل آن می تواند دسترسی به اطلاعات پراکنده سراسر دنیا،ارتباطات دو جانبه ، سرگرمیهای تعاملی و تجارت الکترونیک که این اعمال از طریق اتصال به اینترنت امکان پذیر می باشد .
در این نوع کاربرد نیزاز امکان ارتباطی موجود در اینترنت ، ارتباط همتا- به – همتا استفاده می شود( دراین سیستم پایگاه داده مرکزی حذف و اطلاعات در کامپیوترهای تک تک افراد ذخیره می شود که هر کدام لیستی از افراد مجاور خود را در اختیار دارند، مانند ایمیل).
آموزش از راه دور، پخش فیلم بر حسب تقاضا و گسترده تراز همه خرید از خانه از دیگر کاربردهای اینترنت در خانه می باشد .

کاربران سیار

کامپیوتر های سیار و دستیاران دیجیتالی یکی از سریعترین رشدها را در صنعت کامپیوتر تجربه می کند. برای ارتباط این کامپیوترها به همدیگر یا کامپیوترهای خانگی ودفتری باید به فکر شبکه های بی سیم بود .
جالبترین کاربرد شبکه های بی سیم ایجاد دفترهای سیار است .شبکه های بی سیم در امور حمل و نقل نیز تحولی بزرگ را ایجاد کرده اند. این شبکه ها از نظر نظامی نیز دارای اهمیت هستند .
باید به این نکته توجه کرد که هر شبکه بی سیمی الزاما سیار نیست . می توان بعنوان مثال به تلفن ها همراه (سیار) و تلفن های بی سیم اشاره کرد .
ادامه دارد…

سخت افزار شبکه

هیچ طبقه بندی پذیرفته شده ای که در بر گیرنده تمامی انواع شبکه های کامپیوتری ، وجود ندارد ، ولی در این میان می توان به دو عامل مهم توجه کرد :

1. تکنولوژی انتقال
2. اندازه شبکه

امروزه دو تکنولوژی انتقال بیش از همه گسترش یافته است :

• ارتباطات پخشی (broadcast)
• ارتباطات همتا به همتا (peer – to – peer )

شبکه های پخشی دارای یک کانال مخابراتی هستند که بین همه کامپیوترهای شبکه به اشتراک گذاشته شده است .هر کامپیوتر می تواند پیام های خود را در بسته های کوچک مخابره کند و تمام کامپیوترهای دیگر این پیامها را دریافت خواهند کرد .
در این نوع شبکه ها می توان با دادن آدرس پیام را به یک کامپیوتر خاص یا چند کامپیوتر ارئه کرد .
در شبکه های همتا به همتا بین تک تک کامپیوترها مسیر ارتباطی مستقل وجود دارد . معمولا در این شبکه ها مسیرهای متعددی بین دو کامپیوتر خاص می توان بر قرار کرد که از نظر طول مسیر با هم تفاوت دارند یافتن کوتاهترین مسیر یکی از مسائل مهم در این گونه شبکه ها است .
روش دیگر طبقه بندی شبکه ها اندازه شبکه هاست .
شبکه های شخصی شبکه هایی که متعلق به یک فردخاص هستند به ارتباط بین ماوس، کی برد ، چاپگر، PDA وکامپیوتر گفته می شود . اما معروفترین شبکه ها از لحاظ مسافت را می توان این گونه معرفی کرد :

شبکه محلی LAN

ارتباط واتصال بیش از دو یا چند رایانه در فضای محدود یک سازمان از طریق کابل شبکه وپروتکل بین رایانه ها وبا مدیریت نرم افزاری موسوم به سیستم عامل شبکه را شبکه محلی گویند. کامپیوتر سرویس گیرنده باید از طریق کامپیوتر سرویس دهنده به اطلاعات وامکانات به اشتراک گذاشته دسترسی یابند. همچنین ارسال ودریافت پیام به یکدیگر از طریق رایانه سرویس دهنده انجام می گیرد. از خصوصیات شبکه های محلی می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• توانائی ارسال اطلاعات با سرعت بالا
• محدودیت فاصله
• قابلیت استفاده از محیط مخابراتی ارزان نظیر خطوط تلفن بمنظور ارسال اطلاعات
• نرخ پایین خطاء در ارسال اطلاعات با توجه به محدود بودن فاصل
• دارای یک ارتباط دایمی بین رایانه ها از طریق کابل شبکه

اما شبکه LAN سه مشخصه اصلی دارد که آنرا از دیگر شبکه ها متمایز می کند :

اندازه ، تکنولوژی اطلاعات و توپولوژی

اندازه LAN بسیار محدود است .

فاصله پردازنده ها محل نسبی پردازنده نمونه
1m روی یک میز شبکه شخصی
10m یک اتاق شبکه محلی
100m یک ساختمان شبکه محلی
1km یک مجتمع شبکه محلی
10km یک شهر شبکه شهری
100km یک کشور شبکه گسترده
1000km یک قاره شبکه گسترده
10000km کره زمین اینترنت

تکنولوژی انتقال اطلاعات در LAN معمولا به کابل متکیست ( و از این نظر بسیار شبیه شبکه های تلفنی است ) سرعت انتقال اطلاعات در LAN بین 10 تا 100 میلیون بیت در ثانیه است ، LAN های جدید تر به سرعت 10 Gbpsنیز دست یافته اند .
ابتدا به توپولوژی شبکه های LAN می پردازیم سپس در مورد کابل شبکه توضیح خواهیم داد .

توپولوژی

الگوی هندسی استفاده شده جهت اتصال کامپیوترها ، توپولوژی نامیده می شود. توپولوژی انتخاب شده برای پیاده سازی شبکه ها، عاملی مهم در جهت کشف و برطرف نمودن خطاء در شبکه خواهد بود. انتخاب یک توپولوژی خاص نمی تواند بدون ارتباط با محیط انتقال و روش های استفاده از خط مطرح گردد. نوع توپولوژی انتخابی جهت اتصال کامپیوترها به یکدیگر ، مستقیما بر نوع محیط انتقال و روش های استفاده از خط تاثیر می گذارد. با توجه به تاثیر مستقیم توپولوژی انتخابی در نوع کابل کشی و هزینه های مربوط به آن ، می بایست با دقت و تامل به انتخاب توپولوژی یک شبکه همت گماشت . عوامل مختلفی جهت انتخاب یک توپولوژی بهینه مطرح می شود. مهمترین این عوامل بشرح ذیل است :

هزینه :

هر نوع محیط انتقال که برای شبکه LAN انتخاب گردد، در نهایت می بایست عملیات نصب شبکه در یک ساختمان پیاده سازی گردد. عملیات فوق فرآیندی طولانی جهت نصب کانال های مربوطه به کابل ها و محل عبور کابل ها در ساختمان است . در حالت ایده آل کابل کشی و ایجاد کانال های مربوطه می بایست قبل از تصرف و بکارگیری ساختمان انجام گرفته باشد. بهرحال می بایست هزینه نصب شبکه بهینه گردد.

انعطاف پذیری :

یکی از مزایای شبکه های LAN ، توانائی پردازش داده ها و گستردگی و توزیع گره ها در یک محیط است . بدین ترتیب توان محاسباتی سیستم و منابع موجود در اختیار تمام استفاده کنندگان قرار خواهد گرفت . در ادارات همه چیز تغییر خواهد کرد.( لوازم اداری، اتاقها و … ) . توپولوژی انتخابی می بایست بسادگی امکان تغییر پیکربندی در شبکه را فراهم نماید. مثلا ایستگاهی را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال و یا قادر به ایجاد یک ایستگاه جدید در شبکه باشیم .

توپولوژی های رایج در شبکه های LAN
• توپولوژی BUS

یکی از رایجترین توپولوژی ها برای پیاده سازی شبکه های LAN است . در مدل فوق از یک کابل بعنوان ستون فقرات اصلی در شبکه استفاده شده و تمام کامپیوترهای موجود در شبکه ( سرویس دهنده ، سرویس گیرنده ) به آن متصل می گردند.
مزایای توپولوژی BUS
کم بودن طول کابل : بدلیل استفاده از یک خط انتقال جهت اتصال تمام کامپیوترها ، در توپولوژی فوق از کابل کمی استفاده می شود.موضوع فوق باعث پایین آمدن هزینه نصب و ایجاد تسهیلات لازم در جهت پشتیبانی شبکه خواهد بود.
ساختار ساده : توپولوژی BUS دارای یک ساختار ساده است . در مدل فوق صرفا از یک کابل برای انتقال اطلاعات استفاده می شود.
توسعه آسان : یک کامپیوتر جدید را می توان براحتی در نقطه ای از شبکه اضافه کرد. در صورت اضافه شدن ایستگاههای بیشتر در یک سگمنت ، می توان از تقویت کننده هائی به نام Repeater استفاده کرد.

معایب توپولوژی BUS
مشکل بودن عیب یابی : با اینکه سادگی موجود در تویولوژی BUS امکان بروز اشتباه را کاهش می دهند، ولی در صورت بروز خطاء کشف آن ساده نخواهد بود. در شبکه هائی که از توپولوژی فوق استفاده می نمایند ، کنترل شبکه در هر گره دارای مرکزیت نبوده و در صورت بروز خطاء می بایست نقاط زیادی بمنظور تشخیص خطاء بازدید و بررسی گردند.
ایزوله کردن خطاء مشکل است : در صورتیکه یک کامپیوتر در توپولوژی فوق دچار مشکل گردد ، می بایست کامپیوتر را در محلی که به شبکه متصل است رفع عیب نمود. در موارد خاص می توان یک گره را از شبکه جدا کرد. درحالتیکه اشکال در محیط انتقال باشد، تمام یک سگمنت می بایست از شبکه خارج گردد.
ماهیت تکرارکننده ها : در مواردیکه برای توسعه شبکه از تکرارکننده ها استفاده می گردد، ممکن است در ساختار شبکه تغییراتی نیز داده شود. موضوع فوق مستلزم بکارگیری کابل بیشتر و اضافه نمودن اتصالات مخصوص شبکه است .

• توپولوژی STAR

در این نوع توپولوژی همانگونه که از نام آن مشخص است ، از مدلی شبیه “ستاره” استفاده می گردد. در این مدل تمام کامپیوترهای موجود در شبکه معمولا به یک گره متصل می شوند. گره ممکن است به یک هاب یا سوئیچ یا یک کامپیوتر مرکزی گفته شود .
مزایای توپولوژی STAR
سادگی سرویس شبکه : توپولوژی STAR شامل تعدادی از نقاط اتصالی در یک نقطه مرکزی است . ویژگی فوق تغییر در ساختار و سرویس شبکه را آسان می نماید.
در هر اتصال یکدستگاه : نقاط اتصالی در شبکه ذاتا مستعد اشکال هستند. در توپولوژی STAR اشکال در یک اتصال ، باعث خروج آن خط از شبکه و سرویس و اشکال زدائی خط مزبور است . عملیات فوق تاثیری در عملکرد سایر کامپیوترهای موجود در شبکه نخواهد گذاشت .
کنترل مرکزی و عیب یابی : با توجه به این مسئله که نقطه مرکزی مستقیما به هر ایستگاه موجود در شبکه متصل است ، اشکالات و ایرادات در شبکه بسادگی تشخیص و مهار خواهند گردید.
روش های ساده دستیابی : هر اتصال در شبکه شامل یک نقطه مرکزی و یک گره جانبی است . در چنین حالتی دستیابی به محیط انتقال جهت ارسال و دریافت اطلاعات دارای الگوریتمی ساده خواهد بود.
معایب توپولوژی STAR
زیاد بودن طول کابل : بدلیل اتصال مستقیم هر گره به نقطه مرکزی ، مقدار زیادی کابل مصرف می شود. با توجه به اینکه هزینه کابل نسبت به تمام شبکه ، کم است ، تراکم در کانال کشی جهت کابل ها و مسائل مربوط به نصب و پشتیبانی آنها بطور قابل توجهی هزینه ها را افزایش خواهد داد.
مشکل بودن توسعه : اضافه نمودن یک گره جدید به شبکه مستلزم یک اتصال از نقطه مرکزی به گره جدید است . با اینکه در زمان کابل کشی پیش بینی های لازم جهت توسعه در نظر گرفته می شود ، ولی در برخی حالات نظیر زمانیکه طول زیادی از کابل مورد نیاز بوده و یا اتصال مجموعه ای از گره های غیر قابل پیش بینی اولیه توسعه شبکه را با مشکل مواجه خواهد کرد.
وابستگی به نقطه مرکزی : در صورتیکه نقطه مرکزی ( گره) در شبکه با مشکل مواجه شود ، تمام شبکه غیرقابل استفاده خواهد بود.

• توپولوژی RING

در این نوع توپولوژی تمام کامپیوترها بصورت یک حلقه به یکدیگر مرتبط می گردند. تمام کامپیوترهای موجود در شبکه ( سرویس دهنده ، سرویس گیرنده ) به یک کابل که بصورت یک دایره بسته است ، متصل می گردند. در مدل فوق هر گره به دو و فقط دو همسایه مجاور خود متصل است . اطلاعات از گره مجاور دریافت و به گره بعدی ارسال می شوند. بنابراین داده ها فقط در یک جهت حرکت کرده و از ایستگاهی به ایستگاه دیگر انتقال پیدا می کنند.
مزایای توپولوژی RING
کم بودن طول کابل : طول کابلی که در این مدل بکار گرفته می شود ، قابل مقایسه با توپولوژی BUS نبوده و طول کمی را در بردارد. ویژگی فوق باعث کاهش تعداد اتصالات ( کانکتور) در شبکه شده و ضریب اعتماد به شبکه را افزایش خواهد داد.
نیاز به فضائی خاص جهت انشعابات در کابل کشی نخواهد بود: بدلیل استفاده از یک کابل جهت اتصال هر گره به گره همسایه اش ، اختصاص محل هائی خاص بمنظور کابل کشی ضرورتی نخواهد داشت .

مناسب جهت فیبر نوری : استفاده از فیبر نوری باعث بالا رفتن نرخ سرعت انتقال اطلاعات در شبکه است. چون در توپولوژی فوق ترافیک داده ها در یک جهت است ، می توان از فیبر نوری بمنظور محیط انتقال استفاده کرد. در صورت تمایل می توان در هر بخش ازشبکه از یک نوع کابل بعنوان محیط انتقال استفاده کرد . مثلا در محیط های ادرای از مدل های مسی و در محیط کارخانه از فیبر نوری استفاده کرد.
معایب توپولوژی RING
اشکال در یک گره باعث اشکال در تمام شبکه می گردد: در صورت بروز اشکال در یک گره ، تمام شبکه با اشکال مواجه خواهد شد. و تا زمانیکه گره معیوب از شبکه خارج نگردد ، هیچگونه ترافیک اطلاعاتی را روی شبکه نمی توان داشت .
اشکال زدائی مشکل است : بروز اشکال در یک گره می تواند روی تمام گره های دیگر تاثیر گذار باشد. بمنظور عیب یابی می بایست چندین گره بررسی تا گره مورد نظر پیدا گردد.
تغییر در ساختار شبکه مشکل است : در زمان گسترش و یا اصلاح حوزه جغرافیائی تحت پوشش شبکه ، بدلیل ماهیت حلقوی شبکه مسائلی بوجود خواهد آمد .
توپولوژی بر روی نوع دستیابی تاثیر می گذارد: هر گره در شبکه دارای مسئولیت عبور دادن داده ای است که از گره مجاور دریافت داشته است . قبل از اینکه یک گره بتواند داده خود را ارسال نماید ، می بایست به این اطمینان برسد که محیط انتقال برای استفاده قابل دستیابی است.

• توپولوژی درختی Tree:

این توپولوژی از یک یا چند هاب فعال یا تکرار کننده برای اتصال ایستگاه ها به یکدیگر استفاده می کند. هاب مهمترین عنصر شبکه مبتنی بر توپولوژی در ختی است : زیرا کلیه ایستگاه ها را به یکدیگر متصل می کند. وظیفه هاب دریافت اطلاعات از یک ایستگاه و تکرار وتقویت آن اطلاعات وسپس ارسال آنها به ایستگاه دیگر می باشد.

• توپولوژی توری Mesh :

در این توپولوژی هر کامپیوتری مستقیما به کلیه کامپیوترهای شبکه متصل می شود. مزیت این توپولوژی آن است که هر کامپیوتر با سایر کامپیوتر ها ارتباطی مجزا دارد. بنابراین ، این توپولوژی دارای بالاترین درجه امنیت واطمینان می باشد. اگر یک کابل ارتباطی در این توپولوژی قطع شود ، شبکه همچنان فعال باقی می ماند.
از نقاط ضعف اساسی این توپولوژی آن است که از تعداد زیادی خطوط ارتباطی استفاده می کند، مخصوصا زمانیکه تعداد ایستگاه ها افزایش یابند. به همین جهت این توپولوژی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. برای مثال ، در یک شبکه با صد ایستگاه کاری ، ایستگاه شماره یک نیازمند به نود ونه می باشد. تعداد کابل های مورد نیاز در این توپولوژی با رابطه N(N-1)/2 محاسبه می شود که در آن N تعداد ایستگاه های شبکه می باشد.

• توپولوژی ترکیبی ” Hybrid”

این توپولوژی ترکیبی است از چند شبکه با توپولوژی متفاوت که توسط یک کابل اصلی بنام استخوان بندی ” Back bone” به یکدیگر مرتبط شده اند . هر شبکه توسط یک پل ارتباطی ” Bridg” به کابل استخوان بندی متصل می شود.
مزایای توپولوژی Hybrid
با توجه به باز بودن سیستم در هر سگمنت از شبکه طراح شبکه می تواند از تمامی توپولوژی های موجود جهت استفاده بهینه از امکانات سیستم استفاده نماید و فقط می بایست استاندارد های موجود به نحو احسن رعایت گردد.

معایت توپولوژی HYBRID
در صورت عدم رعایت استاندار و یا خرابی خطوط ارتباط اصلی ممکن است قسمتی از شبکه با مشکل مواجه گردد.

اترنت :

یکی از نخستین معماری های شبکه های محلی است که در اواخر دهه 1970توسط شرکت زیراکس معرفی گردید . قیمت پایین ، سرعت بالای انتقال و امکان اتصالPC بهMain از امکاناتی بود که باعث گردید طرفداران زیادی پیدا کند . به عنوان استاندارد رسمی IEEE 802.3 معرفی گردید.

یك تكنولوژی مبتنی بر مجادله و درگیری است بدین معنا كه هیچ كنترلی بر روی اینكه كدام كامپیوتر مجاز به ارسال اطلاعات از طریق شبكه است ندارید زمانی كه 2 كامپیوتر همزمان اقدام به ارسال اطلاعات از طریق كابلها میكنند این امر منجر به برخورد داده ها میشود بنابـــراین اطلاعات پس از تأخیر به مقصد میرسند مجادله داده ها میتواند سرعت یك شبكه شلوغ را كاهش دهد . استفاده از تكنولوژی اترنت ارزانتر از تكنولوژی Token Ring است چرا كه تكنولوژی اترنت وسیله ای برای كنترل اینكه یك كامپیوتر چه وقت میتواند انتقال داده ها را شروع كند ندارد اترنت برای دفاتر اداری كوچك و مصارف خانگی ایده آل است .

اترنت

Token Ring :

این شبکه در سال 1985 توسط کمپانی IBM طراحی و سپس به عنوان استاندارد رسمی IEEE 802.5 معرفی گردید .
در تكنولوژی Token Ring انتقال داده ها توسط Token ( یك كاربر الكترونیکی ) كه در حلقه تشكیل دهنده كامپیوترها گردش می كند و كنترل می شود. تنها كامپیوتر دارای Token میتواند داده ها را انتقال دهد Token پس از انتقال و دریافت داده ها به كامپیوتر بعدی حلقه سپرده میشود و هیچ گونه مجادله در یك حلقه Token Ring به وجود نمی آید ، چرا كه هر كامپیوتر نوبت خود را برای انتقال دارد هیچ كامپیوتر دیگری در آن زمان داده ارسال نمی كند.

Token Ring

مفاهیم مربوط به پهنای باند

پهنای باند به تفاوت بین بالاترین و پایین‌ترین فركانسهایی كه یك سیستم ارتباطی می‌تواند ارسال كند گفته می‌شود. به عبارت دیگر منظور از پهنای باند مقدار اطلاعاتی است كه می‌تواند در یك مدت زمان معین ارسال شود. برای وسایل دیجیتال، پهنای باند برحسب بیت در ثانیه و یا بایت در ثانیه بیان می‌شود. برای وسایل آنالوگ، پهنای باند، برحسب سیكل در ثانیه بیان می‌شود.

دو روش برای ارسال اطلاعات از طریق رسانه‌های انتقالی وجود دارد كه عبارتند از:

• روش ارسال باند پایه
• روش ارسال باند پهن

در یك شبكه LAN، كابلی كه كامپیوترها را به هم وصل می‌كند، فقط می‌تواند در یك زمان یك سیگنال را از خود عبور دهد، به این شبكه یك شبكه Baseband می‌گوئیم. به منظور عملی ساختن این روش و امكان استفاده از آن برای همه كامپیوترها، داده‌ای كه توسط هر سیستم انتقال می‌یابد، به واحدهای جداگانه‌ای به نام Packet شكسته می‌شود. در واقع در كابل یك شبكه LAN، توالی Packetهای تولید شده توسط سیستم‌های مختلف را شاهد هستیم كه به سوی مقاصد گوناگونی در حركت‌اند. شكلی كه در ادامه خواهد آمد، این مفهوم را بهتر نشان می‌دهد.

كابل شبكه:

پیش از اینكه در مورد انواع كابل‌ها و پهنای باند مربوط به آنها، به بحث بپردازیم، ذكر این نكته ضروری است كه نوع كابل انتخابی شما بطور مستقیم به توپولوژی شبكه تان وابسته است. در این قسمت سعی گردیده توپولوژی مناسب با هر نوع كابل ذكر شود.

كابل شبكه، رسانه ای است كه از طریق آن، اطلاعات از یك دستگاه موجود در شبكه به دستگاه دیگر انتقال می یابد.انواع مختلفی از كابلها بطور معمول در شبكه های LAN استفاده می شوند. در برخی موارد شبكه تنها از یك نوع كابل استفاده می كند، اما گاه انواعی از كابلها در شبكه به كار گرفته می شود. غیر از عامل توپولوژی، پروتكل و اندازه شبكه نیز در انتخاب كابل شبكه مؤثرند. آگاهی از ویژگیهای انواع مختلف كابلها و ارتباط آنها با دیگر جنبه های شبكه برای توسعه یك شبكه موفق ضروری است.

امروزه سه گروه از كابل‌ها، در ایجاد شبكه مطرح هستند:

انواع کابل ها
•

كابلهای Coaxial:

زمانی بیشترین مصرف را در میان كابلهای موجود در شبكه داشت. چند دلیل اصلی برای استفاده زیاد از این نوع كابل وجود دارد:

1- قیمت ارزان آن.
2- سبكی و انعطاف‌پذیری.
3- این نوع كابل به نسبت زیادی در برابر سیگنالهای مداخله‌گر مقاومت می نماید.
4- مسافت بیشتری را بین دستگاههای موجود در شبكه، نسبت به كابل UTP پشتیبانی می‌نماید.در شكل زیر ساختار كابل Coaxial مشاهده می‌شود:

کابل Coaxial

1. Conducting Core یا هسته مركزی كه معمولاً از یك رشته سیم جامد مسی تشكیل می‌گردد.
2. Insulation یا عایق كه معمولاً از جنس PVC یا تفلون است.
3. Copper Wire Mesh كه از سیم‌های بافته شده تشكیل می‌شود و كار آن جمع‌آوری امواج الكترومغناطیسی است.

4. Jacket كه جنس آن اغلب از پلاستیك بوده و نگهدارنده خارجی سیم در برابر خطرات فیزیكی است.

كابل Coaxial به دو دسته تقسیم می‌شود:

1- Thin net:
كابلی است بسیار سبك، انعطاف‌پذیر و ارزان قیمت، قطر سیم در آن 6 میلیمتر معادل 25/0 اینچ است. مقدار مسیری كه توسط آن پشتیبانی می‌شود 185 متر است.
2- Thick net:
این كابل قطری تقریباً 2 برابر Thin net دارد. كابل مذكور، پوشش محافظی را(علاوه بر محافظ خود) داراست كه از جنس پلاستیك بوده و بخار را از هسته مركزی دور می‌سازد.

رایج‌ترین نوع اتصال دهنده مورد استفاده در كابل coaxial، BNC می‌باشد. انواع مختلفی از سازگار كننده‌ها برایBNCها وجود دارند شامل:Tconnector , Barrel connector وTerminator.
تصویر زیر یك BNC connector را نشان می دهد:

BNC connector

در شبكه هایی با توپولوژی اتوبوسی از كابلcoaxial استفاده می‌شود. شكل زیر نمونه استفاده از این نوع كابل در شبكهbus است:

2-4 استفاده از كابل coaxial در شبكه bus :
باید دانست كه از عبارتهایی مانند “10Base5 ” برای توضیح اینكه چه كابلی در ساخت شبكه بكار رفته استفاده می‌گردد. عبارت مذكور بدان معناست كه از كابل coaxial و از نوع Thicknet استفاده شده، علاوه بر آن روش انتقال در این شبكه، روش Baseband است و نیز سرعت انتقال 10 مگابیت در ثانیه (mbps) می‌باشد. همچنین “10Base2” یعنی اینكه از كابل Thinnet استفاده شده، روش انتقال Baseband و سرعت انتقال 10 مگابیت در ثانیه است.

کابل های Twisted Pair

در طراحی جدید شبكه معمولاً از كابلهای Twisted Pair استفاده می‌گردد. قیمت آن ارزان بوده و از نمونه‌های آن می‌توان به كابل تلفن اشاره كرد. این نوع كابل كه از چهار جفت سیم بهم تابیده تشكیل می‌گردد، خود به دو دسته تقسیم می‌شود:

1- UTP:
كابل ارزان قیمتی است كه نصب آسانی دارد و برای شبكه‌های LAN سیم بسیار مناسبی است، همچنین نسبت به نوع دوم كم‌وزن‌تر و انعطاف‌پذیرتر است. مقدار سرعت دیتای عبوری از آن 4 تا 100 مگابیت در ثانیه می‌باشد. این كابل می‌تواند تا مسافت حدوداً 100 متر یا 328 فوت را بدون افت سیگنال انتقال دهد. كابل مذكور نسبت به تداخل امواج الكترومغناطیس حساسیت بسیار بالایی دارد و در نتیجه در مكانهای دارای امواج الكترومغناطیس، امكان استفاده از آن وجود ندارد.
در سیم تلفن كه خود نوعی از این كابل است از اتصال دهنده RJ11 استفاده می‌شود، اما در كابل شبكه اتصال دهنده‌ای با شماره RJ45 بكار می‌رود كه دارای هشت مكان برای هشت رشته سیم است. در شكل زیر یك connector RJ45 دیده می‌شود.

connector RJ45

كابل UTP دارای پنج طبقه مختلف است (كه البته امروزه CAT6 و CAT7 هم اضافه شده است):

– CAT1 یا نوع اول كابل UTP برای انتقال صدا بكار می‌رود، اما CAT2 تا CAT5 برای انتقال دیتا در شبكه‌های كامپیوتری مورد استفاده قرار می‌گیرند و سرعت انتقال دیتا در آنها به ترتیب عبارتست از: 4 مگابیت در ثانیه، 10مگابیت در ثانیه،‌ 16مگابیت در ثانیه و 100مگابیت در ثانیه.برای شبكه‌های كوچك و خانگی استفاده از كابل CAT3 توصیه می‌شود.

كابل UTP

2- STP :

در این كابل سیم‌های انتقال دیتا مانند UTP هشت سیم و یا چهار جفت دوتایی هستند. باید دانست كه تفاوت آن با UTP در این است كه پوسته‌ای به دور آن پیچیده شده كه از اثرگذاری امواج بر روی دیتا جلوگیری می‌كند. از لحاظ قیمت،‌ این كابل از UTP گرانتر و از فیبر نوری ارزان‌تر است. مقدار مسافتی كه كابل مذكور بدون افت سیگنال طی می كند برابر با 500 متر معادل 1640 فوت است.

در شبكه‌هایی با توپولوژی bus و حلقه‌ای از دو نوع اخیر استفاده می‌شود. گفته شد كه در این نوع كابل ،4 جفت سیم بهم تابیده بكار می‌رود كه از دو جفت آن یكی برای فرستادن اطلاعات و دیگری برای دریافت اطلاعات عمل می‌كنند.

در شبكه‌هایی با نام اترنت سریع دو نوع كابل به چشم می‌خورد:

– 100Base TX: یعنی شبكه‌ای كه در آن از كابل UTP نوع Cat5 استفاده شده و عملاً دو جفت سیم در انتقال دیتا دخالت دارند (دو جفت دیگر بیكار می‌مانند)، سرعت در آن 100 مگابیت در ثانیه و روش انتقال Baseband است.
– 100Base T4: تنها تفاوت آن با نوع بالا این است كه هر چهار جفت سیم در آن بكار گرفته می‌شوند.

كابل فیبر نوری

كابل فیبر نوری كاملاً متفاوت از نوع Coaxial و Twisted Pair عمل می‌كند. به جای اینكه سیگنال الكتریكی در داخل سیم انتقال یابد، پالسهایی از نور در میان پلاستیك یا شیشه انتقال می‌یابد. این كابل در برابر امواج الكترومغناطیس كاملاً مقاومت می‌كند و نیز تأثیر افت سیگنال بر اثر انتقال در مسافت زیاد را بسیار كم در آن می‌توان دید. برخی از انواع كابل فیبر نوری می‌توانند تا 120 كیلومتر انتقال داده انجام دهند. همچنین امكان به تله انداختن اطلاعات در كابل فیبر نوری بسیار كم است. كابل مذكور دو نوع را در بر می‌گیرد:

1- Single Mode:
كه دراین كابل دیتا با كمك لیزر انتقال می‌یابد و بصورت 8.3/125 نشان داده می‌شود كه در آن 8.3 میكرون قطر فیبر نوری و 125 میكرون مجموع قطر فیبر نوری و محافظ آن می‌باشد. این نوع كه خاصیت انعطاف‌پذیری كم و قیمت بالایی دارد برای شبكه‌های تلویزیونی و تلفنی استفاده می‌گردد.

2- Multi Mode:

كه در آن دیتا بصورت پالس نوری انتقال می‌یابد و بصورت 62.5/125 نشان داده می‌شود كه در آن 62.5 میكرون قطر فیبر نوری و 125 میكرون مجموع قطر فیبر نوری و محافظ آن می‌باشد. این نوع مسافت كوتاهتری را نسبت به Single Mode طی می‌كند و قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. قیمت آن نیز ارزان‌تر است و در شبكه‌های كامپیوتری استفاده می‌شود. بطوركلی كابل فیبر نوری نسبت به دو نوع Coaxial و Twisted pair قیمت بالایی دارد و نیز نصب آن نیاز به افراد ماهری دارد. شبكه‌های 100Base FX، شبكه‌هایی هستند كه در آنها از فیبر نوری استفاده می‌شود، سرعت انتقال در آنها 100 مگابیت در ثانیه بوده و روش انتقال Baseband می‌باشد. امروزه با پیشرفت تكنولوژی در شبكه‌های فیبر نوری می‌توان به سرعت 1000 مگابیت در ثانیه دست یافت.

فیبر نوری

دینامیک و استاتیک :

نوع دیگر تقسیم بندی شبکه های پخشی بر حسب نحوه اختصاص کانال است و به استاتیک و دینامیک تقسیم می شود . د راختصاص کانال استاتیک هر کامپیوتر برای مدت زمانی محدود و مشخص کانال را در دست می گیرد و فقط در این برش زمانی است که می تواند اطلاعات را ارسال کند . در این روش پهنای باند کانال بشدت هدر می رود ، چون بسیار پیش می آید که وقتی نوبت به یک کامپیوتر می رسد چیزی برای گفتن ندارد . بهمین دلیل سیستمهای امروزی اغلب پهنای باند را بصورت دینامیک (بر حسب نیاز ) تخصیص می دهند .
تخصیص دینامیک کانال خود بر دو نوع است : متمرکز و غیر متمرکز .
در نوع متمرکز یک موجودیت مشخص (بنام واحد تصمیم گیرنده ) وجود دارد که درخواست ها را دریافت کرده و بر اساس نوعی الگوریتم داخلی نوبت ها را تعیین می کند . درتخصیص کانال غیر متمرکز این موجودیت تصمیم گیرنده وجود ندارد و تصمیم گیری بر عهده تک تک کامپیوترها است اما این نوع تخصیص هرج و مرجی در بر نخواهد داشت .

شبکه های شهری MAN

حوزه جغرافیائی که توسط این نوع شبکه ها پوشش داده می شود ، در حد و اندازه یک شهر و یا شهرستان است . ویژگی های این نوع از شبکه ها بشرح زیر است :

• پیچیدگی بیشتر نسبت به شبکه های محلی
• قابلیت ارسال تصاویر و صدا
• قابلیت ایجاد ارتباط بین چندین شبکه

شبکه های تلویزین نمونه ای از یک شبکه MAN می باشد. اخیرا تحقیقاتی بر روی اینترنت بی سیم پر سرعت انجام شده ، که نتیجه آن نوع دیگری از MAN خواهد بود .

شبکه های گسترده WAN

حوزه جغرافیائی که توسط این نوع شبکه ها پوشش داده می شود ، در حد و اندازه کشور و قاره است . ویژگی این نوع شبکه ها بشرح زیر است :

• قابلیت ارسال اطلاعات بین کشورها و قاره ها
• قابلیت ایجاد ارتباط بین شبکه های LAN
• سرعت پایین ارسال اطلاعات نسبت به شبکه های LAN
• نرخ خطای بالا با توجه به گستردگی محدوده تحت پوشش

در این نوع شبکه کامپیوتر هایی هستند که برنامه های کاربردی روی آنها اجرا می شود ، معمولا به آنها میزبان می گویند . این کامپیوترها توسط زیر شبکه های مخابراتی یا بطور اختصار زیر شبکه بهم متصل می شوند . میزبانها متعلق به افراد هستند و در حالیکه زیر شبکه اغلب به شرکتهای مخابرات تعلق دارد . وظیفه زیر شبکه انتقال پیام از یک میزبان به میزبان دیگر است . جدا کردن این دو بخش (میزبان و زیر شبکه ) طراحی شبکه های WAN را تا حد زیادی ساده می کند .

در اغلب شبکه های گسترده زیر شبکه از دو بخش مجزا تشکیل می شود :

1. خطوط انتقال (transmission lines )
2. تجهیزات سوئیچینگ (swithching element )

خطوط انتقال وظیفه رد و بدل کردن اطلاعات را بر عهده دارند و می توان برای ایجاد آنها از سیم مسی ، فیبر نوری یا حتی امواج رادیویی استفاده کرد .
تجهیزات سوئیچینگ کامپیوترهای خاصی هستند که ارتباط بین خطوط انتقال را بر قرار می کنند .معروفترین کامپیوترهای سوئیچینگ مسیریاب ها . در شبکه سازی فرایند انتقال بسته های اطلاعاتی از یک منبع به مقصد عمل مسیر یابی است که تحت عنوان ابزاری تحت عنوان مسیر یاب انجام می شود. مسیر یابی یک شاخصه کلیدی در اینترنت است زیرا که باعث می شود پیام ها از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل شوند. این عملکرد شامل تجزیه وتحلیل مسیر برای یافتن بهترین مسیر است. مسیر یاب ابزاری است که شبکه های محلی را بهم متصل می کند یا به بیان بهتر بیش از دو شبکه را بهم متصل می کند. مسیر یاب بر حسب عملکردش به دونوع زیر تقسیم می شود:

الف – مسیریاب ایستا : که در این نوع ، جدول مسیر یابی توسط مدیر شبکه که تعیین کننده مسیر می باشد بطور دستی مقدار دهی می شود.

ب – مسیر یاب پویا : که در این نوع ، جدول مسیر یابی خودش را، خود تنظیم می کند وبطور اتوماتیک جدول مسیریابی را روز آمد می کند.