آموزش شبکه های کامپیوتری

امروزه ارتباطات بسیار پیشرفته و گسترده شده است و لزوم استفاده از شبکه های کامپیوتری در بسیاری موارد احساس میشود. شبکه های کامپیوتری از خانگی تا اداری و سازمانی همگی بر یک اساس ساخته و راه اندازی میشوند البته در شبکه های گسترده تر باید موارد امنیتی بیشتری را رعایت کرد.

در ادامه مطلب شما را با شبکه های کامپیوتری بیشتر آشنا خواهیم کرد.

انواع شبکه

به طور مرسوم شبکه­ ها را بر اساس وسعت و توپولوژی دسته بندی میکنند.


انواع شبکه از جنبه وسعت

شبکه محلی یا Local Area Network ، LAN

شبکه گسترده یا Wide Area Network ، WAN

شبکه محلی نوعی از شبکه است که از لحاظ محیط ، محدود میباشد. برای نمونه سایت آموزشی یک دانشگاه یک نمونه از شبکه محلی است. شبکه اترنت (Ethernet) یک نمونه آشنا از شبکه محلی است.

در شبکه گسترده، کامپیوترهای موجود در این نوع شبکه محدود به منطقه خاصی نیستند. شبکه­ های بانکی که در کل کشور پراکنده اند یا اینترنت نمونه­ های آشنایی از شبکه گسترده می باشند.


انواع شبکه از جنبه توپولوژی

شبکه خطی یا Bus
شبکه ستاره­ ای یا Star
شبکه حلقه­ ای یا Ring
شبکه سرند یا Mesh


توپولوژی باس یا Bus Topology

در این نوع از اتصال فیزیکی شبکه از کابلهای هم محور یا Coaxial استفاده میشود. کابلهای Coaxial (همان سیم آنتن تلویزیون) که در شبکه باس بکار میرود دو نوع کلی دارد: Thin و Thick که نوع دوم دیگر استفاده نمیشود. برای اتصال این کابل به کارت شبکه از کانکتور های BNC و T connector استفاده میشود.

حداکثر طول کابل در شبکه Thin Net برابر 185 متر و در شبکه Thick net برابر 500 متر است. در صورتی که طول کابل بیشتر از مقدار تعریف شده باشد، به علت مقاومت موجود در کابل، جریان ایجاد شده در آن رفته رفته ضعیف شده به گونه ای که کامپیوتر مقصد قادر به تشخیص جریان نخواهد بود که به این پدیده Attenuation میگویند.

در این شبکه وقتی کامپیوتری شروع به ارسال Data میکند، جریان وارد کابل شده و در هر دو جهت پیش میرود تا به انتهای کابل برسد در این فاصله جریان به تمام کامپیوترها میرسد ولی تنها کامپیوتر مقصد از آن استفاده میکند. وقتی جریان به انتهای کابل برسد برگشت پیدا میکند (Bouncing) و با جریان داخل سیم تداخل پیدا میکند (Collision رخ میدهد). برای جلوگیری از بروز چنین مشکلی در انتهای کابل از Terminator استفاده میکنیم که در واقع مقاومتی است که در Thin Net معادل 50 اهم و در Thick net برابر 75 اهم میباشد.

حداکثر تعداد کامپیوترها در شبکه Bus برابر 30 عدد میباشد. مشکل اصلی این پیکربندی این است که اگر یک مشکل کوچک در یکی از کانکتورها، ترمیناتور یا کابل شبکه وجود بیاید کل شبکه به هم میریزد و شبکه Down میشود.

شبکه ستاره ­ای یا Star

در این نوع Topology از یک وسیله مرکزی برای کابل کشی استفاده میشود که هاب یا تمرکز دهنده (Concentrator) نامیده میشود. در یک شبکه Star هر یک از کامپیوترها توسط یک کابل مجزا به هاب وصل می شوند. اغلب LAN های اینترنتی امروزی از این Topology استفاده میکنند.

اولین مزیت Star Topology این است که به دلیل اینکه هر کامپیوتر با کابل جداگانه ای با هاب متصل میشود، اول اینکه تحمل خطا در چنین شبکه های بالاتر است و دیگر این که اگر یک کابل یا کانکتور دچار مشکل شود فقط آن سیستمی که با آن کابل یا کانکتور دچار مشکل بوده تحت تاثیر قرار میگیرد و دیگر آسیبی به کل شبکه نمیرساند (بر خلاف Bus).

عیب این Topology در نیاز به سخت افزار اظافی یعنی هاب میباشد و اگر هاب دچار مشکل شود کل شبکه Down میشود که البته چنین مشکلی به ندرت پیش می آید.

شبکه حلقه­ ای یا Ring

در این نوع پیکربندی هر کامپیوتر منطقا به کامپیوتر همسایه خود متصل است مانند شبکه­ های Bus . اما با این تفاوت که در این نوع شبکه بجای اینکه دو انتهای کابل شبکه بسته باشد به همدیگر متصل میشوند و یک حلقه را تشکیل میدهند. به اینصورت که سیگنالی که از یک کامپیوتر تولید شده است بعد از گذر از تمام کامپیوترها دوباره به کامپیوتر تولید کننده بر می گردد و خودش آن را از شبکه حذف می کند. البته این پیکربندی حلقه یک ساختار منطقی است نه فیزیکی، به عبارت ساده تر حلقه در سیم کشی شبکه وجود دارد نه کابل کشی آن.

شبکه سرند یا Mesh

در این نوع شبکه تمامی کامپیوترها با یکدیگر رابطه مستقیم دارند.


تجهیزات سخت افزاری شبکه

کارت شبکه
هاب یا سوئیچ (Hub or Switch)
کابل یا محیط انتقال


انواع کارت شبکه

برخی مهمترین مارکهای کارت شبکه عبارتند از: Compex - 3Com - Dlink - Acton - Acorp - Compack

کارتهای شبکه از نظر سرعت 10 و 100 یا 1000 مگابایت بر ثانیه (mg/s) هستند. اکنون همه مادربردهای جدید دارای کارت شبکه Onboard هستند و نیازی به خریداری کارت شبکه نیست.


هاب و سوییچ

هاب گذرگاهی است که پایانه­ ها و سوکت­های هر کامپیوتر عضو شبکه به آن وارد می­شود و زمانی استفاده می­شود که بیش از دو کامپیوتر را شبکه کنیم. سوییچ نیز یک نوع هاب پیشرفته است.


انواع کابل شبکه

کابل کواکسیال یا Coaxial
کابل های زوجی یا هشت سیمی
فیبر نوری

لازم به توضیح است در یک شبکه وایرلس رسانه انتقال هوا است و امواج در هوا پراکنده می شوند.

آموزش اصطلاحات رایج شبکه

شاید برای شما هم پیش آمده باشد که در دنیای اینترنت و شبکه کلماتی شنیده باشید که معنی آن ها را ندانید. در این مطلب سعی میکنیم رایج ترین اصطلاحات در دنیای شبکه را با معنی آن ها معرفی کنیم. اگر علاقمند به داشتن اطلاعات پیرامون شبکه و Network هستید تا انتهای این مطلب همراه ما باشید.

(ISP (Internet Service Provider

معنی لغتی این کلمه تامین کننده خدمات اینترنت است. شرکت های ارائه دهنده اینترنت یک نوع ISP هستند.

(LAN (Local Area Network

به یک شبکه کوچک محلی که تعداد کاربران آن مشخص شده هستند LAN میگویند. برای مثال شما در منزل خود میتوانید یک LAN بسازید و کامپیوتر های منزل را به آن متصل کنید و از اطلاعات دیگر کامپیوتر های موجود در LAN استفاده کنید.

(WAN (Wide Area Network

تقریبا همان LAN است با این تفاوت که در مکان بسیار وسیعی عرضه میشود و محدوده زیادی را در بر میگیرد.

(IP Address (Internet Protocol Address

به قرار گرفتن چند عدد در کنار هم که نشان دهنده آدرس دستگاه استفاده کننده از شبکه است IP میگویند. کار IP اتصال دستگاه ها به شبکه است.

IPv4 و IPv6

نشان دهنده ورژن IP است. IPv4 همان IPهای قدیمی با نسخه 4 هستند و IPv6 دارای ورژن جدید یعنی ورژن 6 هستند.

Router

کار این وسیله رد و بدل کردن ترافیک است و جابجایی اطلاعات توسط این دستگاه صورت میگیرد.

Gateway

دستگاهی که ترافیک و اطلاعات را بین شبکه جابجا میکند Gateway نام دارد.

(DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol

وقتی شما چند دستگاه مختلف را به روتر وصل میکنید وظیفه DHCP تعیین IP جدا برای هر دستگاه به صورت اتوماتیک است. این دستگاه به شما کمک میکند که برای هر دستگاه به صورت دستی IP تعریف نکنید و خودش این کار را انجام میدهد.

Hostnames

هر IP برای خود نامی دارد که این نام را Hostnames مینامند.برای مثال شما میخواهید به دستگاهی وصل شوید که Hostnames این دستگاه WINDOWSXP است. وقتی شما به این دستگاه متصل شوید در حقیقت به IP آن دستگاه وصل شده اید.

Domain Name

به پشتوانه هر وب سایتی Domain میگویند. هر Domain نام خاصی برای خود دارد. اگر بخواهید یک سایت راه اندازی کنید باید به Domain یا دامنه آن هماهنگ کرده و از آن ها تقاضای پشتیبانی کنید.

(DNS (Domain Name System

به سیستم تبدیل کننده Hostnames به IP اصطلاحا DNS میگویند. وظیفه DNS این است که وقتی شما نام وب سایتی را به صورت حروف انگلیسی به مرورگر میدهید آن را تبدیل به IP کرده و به Router ارسال میکند.

Ethernet

اتصال به اینترنت از طریق کابل را Ethernet میگویند. هر زمان که اتصال به کمک کابل انجام گیرد شما به پورت Ethernet متصل هستید. این پورت را میتوانید در کنار لپ تاپ و پشت کامپیوتر مشاهده کنید.

(MAC Address (Media Access Control

در زمان ساخت دستگاه در کارخانه، خود شرکت به هر دستگاه یک شماره منحصر به فرد میدهد که آن را MAC Adress مینامند. این آدرس به دیگر شبکه ها اجازه میدهد تا دستگاه های مختلف را شناسایی کنند. اما روش هایی برای تغییر این شماره وجود دارد. نام دیگر آن Physical Address است.

Port

به محل ورود و خروج داده ها پورت میگویند. پورت شامل اعدادی بین 1 تا 65535 است که هر عدد مخصوص کار خاصی تعبیه شده. برای مثال پورت 25 برای ایمیل است.

Firewall

در زبان فارسی به آن دیوار آتش میگویند که وظیفه آن کنترل اطلاعات رد و بدل شده و مسدود کردن یک سری IPهای خاص است. Firewall به ضورت نرم افزار و سخت افزار وجود دارد.

آشنایی با عملکرد هاب در شبکه های کامپبوتری

قبل از پرداختن به اصل موضوع لازم است در ابتدا با برخی تعاریف مهم که در ادامه بدفعات به آنان مراجعه خواهیم کرد ، بیشتر آشنا شویم .

● Domain : تمامی کامپیوترهای عضوء یک domain هر اتفاق و یا رویدادی را که در domain اتفاق می افتد ، مشاهده و یا خواهند شنید .

● Collision Domain : در صورت بروز یک تصادم ( Collision ) بین دو کامپیوتر، سایر کامپیوترهای موجود در domain آن را شنیده و آگاهی لازم در خصوص آن چیزی که اتفاق افتاده است را پیدا خواهند کرد . کامپیوترهای فوق عضوء یک Collision Domain یکسان می باشند. تمامی کامپیوترهائی که با استفاده از هاب به یکدیگر متصل می شوند ، عضوء یک Collision Domain یکسان خواهند بود ( بر خلاف سوئیچ ) .

● Broadcast Domain : در این نوع domain ، یک پیام broadcast ( یک فریم و یا داده که برای تمامی کامپیوترها ارسال می گردد) برای هر یک از کامپیوترهای موجود در doamin ارسال می گردد . هاب و سوئیچ با موضوع broadcast domain برخورد مناسبی نداشته ( ایجاد حوزه های مجزاء ) و در این رابطه به یک روتر نیاز خواهد بود .

به منظور برخورد مناسب ( ایجاد حوزه های مجزاء ) با collision domain ، broadcast domain و افزایش سرعت و کارائی یک شبکه از تجهیزات سخت افزاری متعددی استفاده می شود . سوئیچ ها collision domain مجزائی را ایجاد می نمایند ولی در خصوص broadcast doamin بدین شکل رفتار نمی نمایند . روترها ، broadcast domain و collision domain مجزائی را ایجاد نموده و در مقابل هاب ، قادر به ایجاد broadcast doamin و Collision domain جداگانه نمی باشد .

● آشنائی با نحوه عملکرد هاب:
هاب ، یکی از تجهیزات متداول در شبکه های کامپیوتری و ارزانترین روش اتصال دو و یا چندین کامپیوتر به یکدیگر است . هاب در اولین لایه مدل مرجع OSI فعالیت می نماید . آنان فریم های داده را نمی خوانند ( کاری که سوئیچ و یا روتر انجام می دهند ) و صرفا" این اطمینان را ایجاد می نمایند که فریم های داده بر روی هر یک از پورت ها ، تکرار خواهد شد.

گره هائی که یک اترنت و یا Fast Ethernet را با استفاده از قوانین CSMA/CD به اشتراک می گذارند ، عضوء یک Collision Domain مشابه می باشند . این بدان معنی است که تمامی گره های متصل شده به هاب بخشی از Collision domain مشابه بوده و زمانی که یک collision اتفاق می افتد ، سایر گره های موجود در domain نیز آن را شنیده و از آن متاثر خواهند شد .

کامپیوترها و یا گره های متصل شده به هاب از کابل های ( UTP (Unshielded Twisted Pair ، استفاده می نمایند. صرفا" یک گره می تواند به هر پورت هاب متصل گردد. مثلا" با استفاده از یک هاب هشت پورت ، امکان اتصال هشت کامپیوتر وجود خواهد داشت .زمانی که هاب ها به متداولی امروز نبودند و قیمت آنان نیز گران بود ، در اکثر شبکه های نصب شده در ادارات و یا منازل از کابل های کواکسیال، استفاده می گردید.

نحوه کار هاب بسیار ساده است . زمانی که یکی از کامپیوترهای متصل شده به هاب اقدام به ارسال داده ئی می نماید ، سایر پورت های هاب نیز آن را دریافت خواهند کرد ( داده ارسالی تکرار و برای سایر پورت های هاب نیز فرستاده می شود ) .

 در هاب گره یک داده ئی را برای گره شش ارسال می نماید ولی تمامی گره های دیگر نیز داده را دریافت خواهند کرد . در ادامه ، بررسی لازم در خصوص داده ارسالی توسط هر یک از گره ها انجام و در صورتی که تشخیص داده شود که داده ارسالی متعلق به آنان نیست ، آن را نادیده خواهند گرفت . عملیات فوق از طریق کارت شبکه موجود بر روی کامپیوتر که آدرس MAC مقصد فریم ارسالی را بررسی می نماید ، انجام می شود .کارت شبکه بررسی لازم را انجام و در صورت عدم مطابقت آدرس MAC موجود در فریم ، با آدرس MAC کارت شبکه ، فریم ارسالی دور انداخته می گردد .

اکثر هاب ها دارای یک پورت خاص می باشند که می تواند به صورت یک پورت معمولی و یا یک پورت uplink رفتار نماید . با استفاده از یک پورت uplink می توان یک هاب دیگر را به هاب موجود، متصل نمود. بدین ترتیب تعداد پورت ها افزایش یافته و امکان اتصال تعداد بیشتری کامپیوتر به شبکه فراهم می گردد .روش فوق گزینه ای ارزان قیمت به منظور افزایش تعداد گره ها در یک شبکه است ولی با انجام این کار شبکه شلوغ تر شده و همواره بر روی آن حجم بالائی داده غیر ضروری در حال جابجائی است. تمامی گره ها ، عضوء یک Broadcast domain و collision domain یکسانی می باشند ، بنابراین تمامی آنان هر نوع collision و یا Broadcast را که اتفاق خواهد افتاد ، می شنوند .

در اکثر هاب ها از یک LED به منظور نشان دادن فعال بودن ارتباط برقرار شده بین هاب و گره و از LED دیگر به منظور نشان دادن بروز یک collision ، استفاده می گردد . ( دو LED مجزاء ) . در برخی از هاب ها دو LED مربوط به فعال بودن لینک ارتباطی بین هاب و گره و فعالیت پورت با یکدیگر ترکیب و زمانی که پورت در حال فعالیت است ، LED مربوطه چشمک زن شده و زمانی که فعالیتی انجام نمی شود، LED فوق به صورت پیوسته روشن خواهد بود .

LED مربوط به Collision موجود بر روی هاب ها زمانی روشن می گردد که یک collision بوجود آید . Collision زمانی بوجود می آید که دو کامپیوتر و یا گره سعی نمایند در یک لحظه بر روی شبکه صحبت نمایند . پس از بروز یک Collision ، فریم های مربوط به هر یک از گره ها با یکدیگر برخورد نموده و خراب می گردند . هاب به منظور تشخیص این نوع تصادم ها به اندازه کافی هوشمند بوده و برای مدت زمان کوتاهی چراغ مربوط به collision روشن می گردد . ( یک دهم ثانیه به ازای هر تصادم ) .

تعداد اندکی از هاب ها دارای یک اتصال خاص از نوع BNC بوده که می توان از آن به منظور اتصال یک کابل کواکسیال ، استفاده نمود . پس از اتصال فوق ، LED مربوط به اتصال BNC روی هاب روشن می گردد.