مفاهیم پایه ای شبکه

آوریل

سلام دوستان . در این ارسال قصد دارم تا در کنار شما مباحث اصلی شبکه را مروری داشته باشم این مباحث شامل سرفصل های اصلی دوره نتورک میباشد و به طور پیوسته اپدیت خواهد شد و همچنین سعی کرده ام مباحثی که دارای اهمیت بیشتری برای دورهای بعد می باشند را عمیق تر بررسی خواهم کرد
ابتدا قصد دارم به شاخه اصلی شبکه و آینده کاری در آن نگاهی بیندازیم . شبکه دارایه دو بخش سخت افزاری و نرم اقزاری میباشد که از مهم ترین بازیکنان بخش نرم افزار میتوان از سیستم عامل ویندوز و گنو / لینوکس نام برد و از جمله بخش های سخت افزاری هم میتوان به سیسکو و میکروتیک اشاره کرد .

قبل از انتخاب هر گونه گرایشی در شبکه شما باید به دوره نتورک پلاس آشنا باشید در ادامه من قصد دارم تا با هم این دوره رو مرور کنیم باید گفت از این دوره به عنوان مهم ترین دوره شبکه یاد میشود و یاد گیری آن به درک عمبق شما در شبکه کمک شایانی خواهد کرد
مفاهیم ابتدایی :
network : به چند کامپیوتر یا دیواس که برای شیر (share) کردن منابع خود با هم ارتباط دارند نتورک گویند . این منابع شامل دیتا (فایل یا فولدر ) منابع سخت افزاری ( پرینتر) یا سرویسی (اینترنت) در شبکه می باشند .

به هر ابزار متصل به یک شبکه رایانه‌ ای گره (Node) گفته می‌شود که به‌وسیله پیوندها (Link) به همدیگر متصل می‌گردند .

device : هر وسیله که بتوان به آن ip address اختصاص داد و سخت افزاری که میتواند ip بگیرد را کارت شبکه می نامند .

media : به بستر ارتباطی که باعث ارتباط این دیوایس با هم می شود مدیا گویند کابل-کانکتور و تجهیزات ارتباطی

Client : کامپیوتر سرویس گیرنده می باشد که از خدمات شبکه استفاده می کند .

Servers : کامپیوتر سرویس دهنده می باشد که منابع خود را شیر(share) میکند و به درخواست کلاینت ها پاسخ میدهد البته این مفاهیم متغیر میباشد به طور مثال وقتی کامپیوتر دیگر موجود در شبکه از منابع کامپیوتر شما استفاده میکنن کامپیوتر شما تبدیل به سرور میشود .

توپولوژی : به نحوه ی قرا گرفتن هندسی سخت افزار ها در شبکه (topology) گویند .

برای انتخاب یک توپولوژی مناسب عوامل زیر باید در نظر گرفته شود :

الف) هزینه
ب) انعطاف پذیری انواع توپولوژی

سیر تکامل انواع توپولوژی معایب و مزیت های هر کدام در شبکه از آغاز تا به امروز :

توپولوژی (bus) :

در حالت کلی از یک کابل به عنوان ستون اصلی (backbone) استفاده می‌شود و تمام کامپیوترهای موجود در شبکه سرویس دهنده (Server)، سرویس گیرنده (Client) به آن متصل می‌گردند . و سیگنال های اطلاعاتی که در طول مسیر کابل ارسال میشوند را دریافت می نمایند . توپولوژی BUS از متداولترین توپولوژی ها در شبکه های محلی (lan) می باشد . در این متد کلیه کامپیوترهای متصل به کابل اصلی ، اطلاعات ارسال شده را دریافت می‌کنند ولی فقط کامپیوتری که آدرس بسته اطلاعاتی ارسال شده، متعلق به اوست این اطلاعات را ذخیره می‌نماید و بقیه ی کامپیوترها از بسته صرف‌ نظر می‌کنند .

بک بون معمولا از جنس کابل های کواکسیال (coaxial) می باشد . به طور مثال کابل آنتن تلویزیون از نوع کابل کواکسیال است .

در bus از مقاومتی به نام ترمینیتور (terminator) در انتها بک بون استفاده میشود که باعث جلوگیری از برگشت دوباره اطلاعات (signal bounce) در شبکه می شود .

از نقایص شبکه bus این می باشد که هنگامی که به خط اصلی ارتباط آسیبی وارد شود کل نتورک ما از کار می افتد یا به اصطلاح (down ) می شود .

عیب یابی یا به اصطلاح ترابل شوتینگ (troubleshooting) دشوار یکی دیگر از نقایض دیگر این نوع توپولوژی می باشد .

هر يک از node در bus بايد براي ارسال پيام منتظر فرصت برای ارسال اطلاعات باشد به عبارت ديگر در اين توپولوژي در هر لحظه فقط يک کامپيوتر مي تواند پيام ارسال کند در غیر این صورت در شبکه کالیژن (collision) رخ می دهد .

کالیزن یا همان تصادف , زمانی رخ میدهد که دیوایس ها بصورت همزمان داده های خود را در مدیا ارسال کنند

زمانی که برای یکی از دیوایس های داخل شبکه collision رخ دهد , و اگر این خطا روی بقیه اجزای شبکه تاثیر گذار باشد می گویند که شبکه داخل یک (collision domain) قرار گرفته است .

مثالی در مورد چگونگی وقوع کالیژن : وقتی 2 تا host به یک backbone متصل هستند ‍‍‍, زمانی که یکیhost از این دو در حال رد و بدل کردن اطلاعات است hostدیگر نمی تواند اطلاعاتی را رد و بدل کند چرا که در این صورت collision رخ می دهد .

توپولوژی (ring ) یا ( دایره ای) :

در این متد از شبکه node به صورت دایره ای به هم متصل اند مانند این که دو سره کابل را در توپولوژی bus به هم متصل کنیم . در این نوع شبکه ها وظیفه انتقال اطلاعات را بسته ای بنام token بر عهده دارد به همین دلیل به این شبکه token ring نیز گفته می شود . توکن بسته هایه خالی میباشد که توسط کامپیوتری در شبکه تولید میشود . توکن در شبکه به صورت دایره ای درحال گردش است سپس اطلاعات به همراه آدرس فرستنده و گیرنده درون token قرار داده میشود و دوبارهtoken به حرکت خود ادامه میدهد تا به مقصد برسد در مقصد اطلاعات برداشته شده و بسته ای دیگر به token اضافه میشود تا صحت درستی دریافت اطلاعات را برای کامپیوتر فرستنده تایید کند . بسته دوباره در شبکه حرکت کرده تا به مبدا قبلی خود برسد در مبدا بسته بررسی شده و به همراه token حذف می شود و این چرخه با ها و بارها ادامه می یابد .

از جمله نقایص ring این است اگر قسمتی از بستر ارتباطی (کابل) دچار مشکل شود همه شبکه down می شود .

همه ی کامپوتر ها در این نوع از شبکه halfduplex هستند و همه ی آنها داخل یک collision domain قرار می گیرند .

انواع ارتباط :

فقط یه کانال ارتباطی وجود دارد : half-duplex همزمان دو طرف نمی توانند رد و بدل اطلاعات را انجام دهند . به طور مثال (واکی تاکی ) که فقط یه طرف میتواند حرف بزند و در طرف دیگر نفر مقابل گوش میدهد و این خود باعث کاهش کارایی و انعطاف (performance) در این نوع از ارتباط می شود .

simplex : ارتباط یه طرفه مانند ارتباط تلوزیونی که فقط یه نفر دریافت کننده و طرف دیگر ارسال کننده است .

full duplex :دو کانال ارتباطی همزمان وجود دارد و هر دوطرف میتوانند دیتا خود را به طور همزمان ارسال یا دریافت کنند مانند ارتباطات تلفنی

توپولوژی(mesh)یا (تور مانند ) : در این شبکه همه node به یکدیگر متصل اند mesh در واقع برای حذف کردن single point of failure درشبکه ها مورد استفاده قرار میگیرد این نوع از شبکه ها به (reliable)قابل اطمینان معروف اند .
single point of failure :

اگر نقطه ای از شبکه قطع شود و این قطعی بر روی نقاط دیگر شبکه تاثیر گذار باشد در این صورت گفته میشود کهsingle point of failure وجود دارد .

از جمله معایب mesh میتوان به هزینه اقتصادی بالا و هندل کردن دشوار آن اشاره کرد
الیته این توپولوژی در شبکه های محلی(lan ) کمتر استفاده میشود بلکه الگوی پیاده سازی این توپولوژی بیشتر در شبکه های گسترده (wan)مثل اینترنت یا در نقاطی که ارتباط پیوسته (ارتباطات نظامی) که دارایه اهمیت زیادی میباشد مورد استفاده قرار میگرد .

توپولوژی (star)یا(ستاره ای ) :

در این توپولوژی مانند توپولوژیbus دیگرbackbone نداریم بلکه سخت افزار مرکزی وجود دارد که همه اجزایه شبکه به آن متصل می شوند .

اولین نوع سخت افزار استفاده شده در این نوع شبکه ها (hub) نام داشت . نوع کابل یا به عبارت دیگر نوع مدیا در شبکه استار از نوع twisted pair یا زوج های به هم تابیده می باشد .

که در ادامه هر یک از انواع کابل ها و سخت افزار ها را به طور جداگانه بررسی خواهیم کرد

شبکه هایstar که ازhub استفاده می کنند در اصطلاح به آنهاstar bus گفته می شود . زیرا ساختار داخلی hub مانند bus است .

شبکه وایرلس هم نوعی شبکه استار محسوب میشود که برای ارتباط به جای کابل از امواج استفاده میشود . هم چنین به جای hub از وسیله ی دیگری به نام اکسس پوینت (acssec point) استفاده می شود .

از جمله مزایای استارعلاوه بر troubleshooting راحت تر در شبکه (scelable) قابلیت گسترش شبکه را افزایش داد .

به عبارتی دیگر با پرشدن ظرفیت شبکه با اضافه کردن hub هایی دیگر میتوانیم شبکه را گسترش دهیم

این نوع از شبکه متداولترین نوع توپولوژی در دنیا امروز می باشد

توپولوژی ‌(hybrid) یا (چندگانه):

ترکیبی از دو یا چند توپولوژی شبکه های کامپیوتری را توپولوژی hybrid می گویند . این نوع توپولوژی به علت انعطاف بالا از مهمترین و کاربردی ترین شیوه های اتصال در شبکه محسوب می شود