دانلود مقاله شبکه

منظور از یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای چیست؟
هرگاه بتوانیم بین یک سری از رایانه‌‌ها و وسایل جانبی آنها ارتباط برقرار کنیم، بطوری که همه‌‌ی آنها تحت یک سیستم‌‌عامل و یک قرارداد (پروتکل) کار نمایند آنگاه یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای داریم.

یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای در پایه‌‌ای‌‌ترین سطح خود شامل فقط دو رایانه است که توسط یک کابل به یکدیگر متصل شده‌‌اند ولی می‌‌توانند از داده‌‌ها به طور مشترک استفاده نمایند.

هدف از شبکه کردن رایانه‌‌ها چیست؟
به همان نحوی که استفاده از رایانه‌‌های شخصی بین کاربران رواج پیدا می‌‌کرد، بسیاری از ادارات، سازمان‌‌ها و شرکت‌‌ها احساس کردند که به ارتباط مابین رایانه‌‌ها نیز نیازمند هستند و بر اساس همین نیاز و مزایای شبکه‌‌ها، شبکه‌‌های رایانه‌‌ای پدید آمدند و جای خود را تقریبا در بیشتر مؤسسات، ارگان‌‌ها و ادارات باز نمودند.

مزایای استفاده از شبکه‌‌های رایانه‌‌ای به قرار زیر است:
کاهش هزینه‌‌ها از طریق به اشتراک گذاشتن برنامه‌‌های کاربردی، داده‌‌ها و وسایل جانبی.

دستگاه‌‌ها جانبی که از طریق شبکه می‌‌توانند به اشتراک گذاشته شوند عبارتند از:
چاپگر، مودم، دیسک‌سخت، CD-ROM، رسام(Plotter)، CD-Recorder و...

استفاده مؤثر از زمان و صرفه‌‌جویی در وقت.

ارتباطات مؤثرتر بین کاربران شبکه.

به فرض اگر کاربران یک شبکه بر روی یک پروژه گروهی کار نمایند، می‌‌توانند از اقدامات و پیشرفت‌‌های یکدیگر به طرز قابل ملاحظه‌‌ای سود ببرند.
استفاده همزمان از یک برنامه‌‌ی خاص توسط کاربران متفاوت.

WAN , MAN , LAN
این سه عبارت بر اساس محدوده جغرافیایی که یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای در آن فعالیت می‌‌کند تقسیم‌‌بندی و تعریف شده‌‌اند.
(Local Area Network)LAN: این نوع شبکه به شبکه‌‌ی محلی نیز معروف است و از لحاظ محدوده جغرافیایی، وسعتی در حد یک آپارتمان و یا یک ساختمان چند طبقه را پشتیبانی می‌‌نماید.

بیشتر شبکه‌‌های رایانه‌‌ای که ممکن است ما با آنها برخورد داشته باشیم از نوع شبکه‌‌های محلی می‌‌باشند.
(Metropolitan Area Network)MAN: این نوع از شبکه، که به شبکه‌ی کلان شهری نیز معروف است، محدوده بیشتری را نسبت به نوع قبلی در بر می‌‌گیرد.

فرض کنید یک کارخانه‌‌ی بزرگ دارای مساحتی در حدود چند هکتار می‌‌باشد و چندین ساختمان چند طبقه و دور از هم نیز در وسعت آن پراکنده شده‌‌اند.

اگر بخواهیم تمام رایانه‌‌های موجود در این کارخانه به یکدیگر وصل نموده و یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای واحد داشته باشیم باید از این نوع شبکه بهره بگیریم.
(Wide Area Network)WAN: این نوع از شبکه‌‌های رایانه‌‌ای حتی از نوع قبلی هم وسیع‌‌تر می‌‌باشند و ارتباط بین رایانه‌ها را در سطح شهرها و کشورها و حتی در تمام دنیا میسر می‌‌سازند.

برای مثال باید بدانید که شبکه‌‌ی اینترنت از این نوع می‌‌باشد و به شبکه‌‌ی گسترده موسوم است.

نیازها و اجزای فیزیکی یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای
در اینجا، قصد داریم تا نیازهای یک شبکه‌‌ی محلی را مورد بررسی قرار دهیم.

تمام نیازهای یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای محلی عبارت است از: ایستگاه‌‌های کاری (Work Station)، سرویس دهنده(Server)، بردهای شبکه (LAN Card)، کابل کشی شبکه، سیستم‌‌عامل شبکه و وسایل جانبی (مانند چاپگر...) که قرار است در داخل شبکه مورد استفاده قرار گیرند.
منظور از ایستگاه‌‌های کاری، همان رایانه‌‌های موجود در شبکه(به غیر از سرویس دهنده) می‌‌باشند که از طریق کابل‌‌ها با یکدیگر در ارتباط هستند و از امکانات یکدیگر و سرویس‌‌دهنده برخوردار می‌‌شوند.
سرویس‌‌دهنده که معمولا به آن سرویس‌‌دهنده پرونده(File server) نیز گفته می‌‌شود.

اغلب یک رایانه است که نسبت به بقیه‌‌ی کامپیوترهای شبکه هم از لحاظ سرعت پردازش داده‌‌ها و هم از لحاظ مقدار حافظه‌‌های اصلی و جانبی برتر است و در عمل تمامی رایانه‌‌های شبکه را مدیریت کرده و به نیازهای آنها پاسخ می‌‌دهد.
در شبکه‌‌های محلی، رایانه‌‌های یک شبکه توسط کابل به یکدیگر متصل می‌‌شوند و این در صورتی است که قبلا در هر یک از رایانه‌‌ها بردهای شبکه نصب و تنظیم شده است و کابل‌‌ها به درگاه‌‌های (Port) این بردها متصل می‌‌شوند.
در واقع یک کارت شبکه (برد شبکه) در یک سیستم شبکه‌‌ای نقش‌‌های مهمی را ایفا می‌‌کند.
اول این که، داده‌‌ها را برای انتقال به کابل شبکه آماده می‌‌کند.

دوم، وظیفه‌‌ی ارسال داده‌‌ها به کامپیوتر دیگر را بر عهده دارد.

همچنین کنترل داده‌‌هایی را که بین کامپیوتر و کابل شبکه ارسال و دریافت می‌‌شوند را بر عهده دارد.

در مورد کابل شبکه این توضیح ضروری است که رایانه‌‌ای که در شبکه قرار دارد فقط می‌‌تواند یکی از دو کار، دریافت و ارسال پیام را در یک زمان خاص انجام دهد و این به مفهوم یک طرفه عمل کردن کابل می‌‌باشد.

نکته‌‌ی قابل توجه دیگر این است که پیام‌‌ها و یا همان سیگنال‌‌های الکتریکی تا زمانی که در کابل شبکه هستند یک انتقال سریال دارند، یعنی به صورت هر بیت به دنبال بیت دیگر در طول کابل حرکت می‌‌کنند ولی هنگامی که داخل کارت شبکه هستند به صورت موازی پردازش و ساخت‌‌بندی می‌‌شوند.

کارت‌‌های شبکه نیز مانند کارت‌‌های صدا و یا کارت‌‌های گرافیکی می‌‌توانند
16 بیتی یا 32 بیتی باشند.

کارت‌‌هایی که از نوع ISA می‌‌باشند 16 بیتی و انواعی که از PCI هستند 32 بیتی، داده‌‌ها را پردازش می‌‌نمایند و از مواردی که باعث توانایی یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای می‌‌شوند سرعت انتقال داده‌‌ها توسط شبکه است.
از ملزومات دیگر یک شبکه، کابل‌‌کشی آن می‌‌باشد و همانطور که اشاره شد، رایانه‌‌ها توسط کابل‌‌ها به یکدیگر متصل می‌‌شوند.

قصد بر این است که از کابل‌‌های شبکه اطلاعات بیشتری داشته باشیم، بنابراین:
کابل‌‌های شبکه
سه گروه عمده کابل‌‌های شبکه به قرار زیر می‌‌باشند.
1- کابل‌‌های هم محور یا کواکسیال(Coaxial)
2- کابل‌‌های به هم‌‌تابیده شده: که خود به دونوع حفاظ‌‌دار(STP) و بی‌‌حفاظ(UTP) تقسیم می‌‌شوند.
3- فیبر نوری
کابل‌‌های کواکسیال: قبلا این کابل‌‌ها پر مصرف‌‌ترین کابل‌‌ها برای شبکه‌‌های رایانه‌‌ای بودند.

این نوع کابل‌‌نسبتا ارزان، سبک، قابل انعطاف و کار با آنها ساده است.

و در فرکانس‌‌های بسیار بالا( در حدود گیگاهرتز) قابل استفاده هستند.

دو نوع مختلف کابل کواکسیال وجود دارد
.1- نازک (اترنت نازک)
2- ضخیم (اترنت ضخیم)
نوع نازک می‌‌تواند سیگنال‌‌ها را تا حدود 185 متر بدون تضعیف حمل نماید.

اترنت نازک در گروهی به نام RG-58 قرار می‌‌گیرد و مقاومت ظاهری (امپدانس) آن 150 اهم می‌‌باشد.

نوع نازک می‌‌تواند سیگنال‌‌ها را تا حدود 185 متر بدون تضعیف حمل نماید.

اترنت نازک در گروهی به نـام RG-58 قـرار مـی‌‌گـیرد و مقـاومـت ظاهری (امپدانس) آن 150 اهم می‌‌باشد.

نوع ضخیم آن که گاهی به نام اترنت استاندارد نیز نامیده می‌‌شود، می‌‌تواند سیگنال‌‌ها را تا حدود 500 متر حمل نماید.

معمولا" این نوع کابل‌‌به عنوان کابل اصلی یا ستون فقرات (Back bone) یک شبکه در نظر گرفته می‌‌شود و توسط دستگاهی به نام فرستنده - گیرنده به کابل‌‌های کواکسیال نازک متصل می‌‌شود.

کابل‌‌های به هم تابیده شده: در این نوع کابل‌‌ها، دو رشته سیم روپوش‌‌دار وجود دارند که برای کاهش امواج و سیگنال‌‌های مزاحم (نویزnoise) تعبیه شده‌‌اند.

تعدادی از این جفت‌‌سیم‌‌ها در داخل غلاف پلاستیکی قرار دارند و یک کابل را تشکیل می‌‌دهند.

اگر مجموعه‌‌ی سیم‌‌های تابیده شده داخل یک روپوش آلومینیومی باشند به نام STP و در غیر این صورت به نام UTP خوانده می‌‌شوند.

کابل‌‌هایی از نوعUTP به چند دسته (Category) تقسیم‌‌بندی می‌‌شوند که نوع متداول آن UTP دسته 5 یا به اصطلاح (UTP Cat 5) می‌‌باشد.

کابل‌‌نوع Cat 5 شامل چهار زوج سیم مسی مارپیچ است و سرعت انتقال داده‌‌ها در آن حدود mbps 100(مگابیت در ثانیه) می‌‌باشد.

فیبر نوری: این نوع کابل‌‌ها به جای استفاده از جریان الکتریکی (سیگنال‌‌ها) از نور برای انتقال اطلاعات بهره می‌‌برند و بنابراین نسبت به انواع دیگر کابل‌‌ها نویز کمتری دارند.

کابل فیبر نوری می‌‌تواند داده‌‌ها را تا فواصل دورتری انتقال دهد و ظرفیت و سرعت آن نیز نسبت به دیگر کابل‌‌ها بیشتر است.

هزینه‌‌ی نسبتا" زیاد و اتصال‌‌بندی مشکل آن، از معایب استفاده این نوع کابل می‌‌باشد و هنوز به طور کامل متداول نشده است.

چگونگی اتصال کابل به کارت شبکه: نکته‌‌ی دیگری که در اینجا مطرح است نحوه اتصال کابل‌‌های کواکسیال و به هم تابیده شده با رایانه و یا در واقع کارت‌‌های شبکه است.

امروزه بیشتر کارت‌‌های شبکه دارای 2 نوع درگاه (Port) هستند که معمولا" یکی از آنها برای اتصال به کابل‌‌های کواکسیال و دیگری برای اتصال به کابل‌‌های به هم تابیده شده طراحی شده‌‌اند.

کابل‌‌های کواکسیال توسط بستی به نام BNC به کابل کواکسیال دیگر و یا درگاه مربوطه (واقع در کارت شبکه) متصل می‌‌شوند.

کابل‌‌های به هم تابیده شده نیز توسط بست RJ-45 (که از انواع بست‌‌های تلفن می‌‌باشد) به فیش RJ-45 وصل می‌‌شوند.

فیش RJ-45 نیز بر روی کارت‌‌های شبکه تعبیه شده است.

توجه داشته باشید، با این که بر روی کارت‌‌ها شبکه دو درگاه مختلف قرار گرفته‌‌اند، در هر توپولوژی شبکه (پیکربندی) فقط از یکی از این درگاه‌‌ها استفاده می‌‌شود.

انتقال بدون کابل(Wire less) گاهی اوقات شبکه‌‌های محلی برای انتقال اطلاعات از روش‌‌های انتقال بدون کابل استفاده می‌‌نمایند.

گاهی پیش می‌‌آید که نتوانیم از روش‌‌های قبلی برای انتقال داده‌‌ها بهره ببریم.

مثلا" ساختمانی که قرار است در آن رایانه‌‌ها با یکدیگر شبکه شوند، از نظر فیزیکی قابلیت کابل‌‌کشی را نداشته باشد.

بنابراین مجبوریم که از تکنیک انتقال داده‌‌ها به صورت بدون کابل استفاده نماییم.

چهار روش عمده برای انتقال اطلاعات به صورت بدون کابل وجود دارد.

1- مادون قرمز 2- لیزر 3- رادیویی باریک (تک فرکانس) 4- رادیویی با طیف گسترده باید توجه داشت که فقط شبکه‌‌های محلی نیستند که از انتقال بدون کابل استفاده می‌‌نمایند، بلکه شبکه‌‌های گسترده (WAN) و رایانه‌‌های بسیار نیز از این روش سود می‌‌برند.

سیستم‌‌عامل شبکه‌‌های رایانه‌‌ای همان طوری که یک رایانه تنها به سیستم‌‌عامل برای اجرای برنامه‌‌ها نیاز دارد، رایانه‌‌های تحت یک شبکه نیز به وجود چنین سیستم‌‌عاملی نیازمندند.

وظیفه‌‌ی سیستم‌‌عامل شبکه، مدیریت و برآورده کردن نیازهای رایانه‌‌ها و وسایل جانبی داخل شبکه می‌‌باشد.

بعضی از نرم‌‌افزارهایی که امروزه به عنوان سیستم‌‌عامل شبکه به کار برده می‌‌‌‌شوند عبارتند از: Win NT,Win9x,Windows3.11 Workgroup, Novell Net ware و...

امروزه می‌‌توان هم شبکه‌‌های تحتWindows و هم شبکه‌‌های تحت سیستم‌‌عامل Dos را توأما" بر روی یک رایانه به اجرا درآورد.

در هر کدام از سیستم‌‌عامل‌‌های شبکه فردی که به عنوان مدیر شبکه می‌‌باشد.

امکان دسترسی به تمامی امکانات شبکه را دارا می‌‌باشد و هم اوست که می‌‌تواند به سایر کاربران شبکه امکان دسترسی به تجهیزات و داده‌‌های شبکه را بدهد.

در ضمن مدیر شبکه می‌‌تواند تاریخ، زمان و حدود استفاده کاربران شبکه را تعریف و به اجرا درآورد.

توپولوژی(پیکربندی) شبکه: یک شبکه‌‌ی رایانه‌‌ای می‌‌تواند پیکربندی متفاوتی داشته باشد که اصطلاحا" به آن توپولوژی شبکه می‌‌گویند.

توپولوژی شبکه به طرح فیزیکی یا آرایش رایانه‌‌ها، کابل‌‌ها و سایر اجزای شبکه مرتبط است.

توپولوژی بر روی توانایی‌‌ها و قابلیت‌‌های یک شبکه مؤثر است و با انتخاب توپولوژی‌های متفاوت موارد زیر نیز در شبکه فرق خواهند کرد.

نوع تجهیزات مورد نیاز شبکه توانایی تجهیزات روشی که شبکه مدیریت می‌‌شود امکان رشد و توسعه‌‌ی شبکه انواع توپولوژی سه نوع متداول توپولوژی استاندارد وجود دارد که عبارتند از: 1-توپولوژی خطی(BUS) 2- توپولوژی ستاره‌‌ای (STAR) 3- توپولوژی حلقوی(RING) توپولوژی خطی: ساده‌‌ترین نوع توپولوژی است که تمام رایانه‌‌های شبکه توسط یک کابل اصلی به یکدیگر متصل می‌‌شوند.

در این توپولوژی خراب شدن یک ایستگاه کاری بر روی عملکرد شبکه تأثیری ندارد.

ولی موجب از کار افتادن ایستگاه‌های کاری بعد از خود می‌شود و برای رفع مشکل می‌بایست ایستگاه‌کاری خراب را از شبکه خارج کرد.

توپولوژی ستاره‌‌ای: در این نوع توپولوژی سرویس‌‌دهنده و یک قطعه مرکزی به نام هاب (Hub ) در مرکز دایره قرار دارد و ایستگاه‌‌های کاری در اطراف آن قرار دارند.

در این نوع توپولوژی خراب شدن سرویس دهنده و یا Hub باعث از کار افتادن کل شبکه می‌‌شود.

ولی از کار افتادن یک ایستگاه کاری بر کل شبکه مؤثر نیست.

توپولوژی حلقوی: در این نوع توپولوژی، رایانه‌‌ها طوری با یکدیگر در ارتباط هستند که یک دایره را تشکیل می‌‌دهند سیگنال‌‌های الکتریکی که حاوی پیام هستند در یک جهت از یک رایانه به رایانه‌‌ی بعد حرکت می‌‌کنند.

همان طوری که از شکل زیر مشخص است، از کار افتادن یک ایستگاه کاری و یا Server باعث اشکال در کل شبکه می‌‌شود.

امروزه بیشتر شبکه‌‌های محلی فیزیک از توپولوژی‌‌های فوق‌‌الذکر می‌‌باشند.

شبکه‌‌های ترکیبی که می‌‌توان به عنوان مثال از آنها یاد کرد عبارتند از: ستاره‌‌ای خطی و ستاره‌‌ای حلقوی کدام توپولوژی بهتر است؟

بعد از شناخت توپولوژی‌‌های شبکه، این سؤال پیش خواهد آمد که کدام توپولوژی بهتر است و بیشتر استفاده می‌‌شود؟

جواب این سؤال به همان سادگی که ما فکر می‌‌کنیم نمی‌‌باشد.

بلکه هرگاه در صدد برآییم تا بهترین نوع توپولوژی را برای یک شبکه انتخاب نماییم باید عوامل زیادی را در نظر بگیریم و در اینجاست که شخصی به نام طراح شبکه‌‌های محلی با لحاظ کردن تمامی فاکتورهای موجود، بهترین نوع پیکربندی را پیشنهاد می‌‌کند.

عواملی که طراح شبکه‌‌های محلی در نظر می‌‌گیرد عبارتند از: 1-تعداد رایانه‌‌های موجود در شبکه 2-توانایی رایانه‌‌ها 3-مساحت و ابعاد ساختمانی که قرار است شبکه در آنجا ایجاد شود 4-هزینه 5-ایمنی مورد نظر در شبکه 6-بسیاری از موارد دیگر حال که در مورد انواع پیکربندی شبکه صحبت کردیم، بدنیست استانداردهایی را که هر کدام از این پیکربندی‌‌ها برای خود استفاده می‌‌کنند بشناسیم.

توپولوژی خطی از استانداردی به نام اترنت(Ethernet) استفاده می‌‌کند.

توپولوژی ستاره‌‌ای از استانداردArcnet و توپولوژی حلقوی نیز از استانداردی به نام Tokenring استفاده می‌‌کنند.

روش‌‌های انتقال اطلاعات در شبکه‌‌ها اساسا" دو نوع روش برای انتقال اطلاعات در شبکه‌‌ها وجود دارد که عبارتند از: 1- روش انتقال علامت (Token passing) 2- روش گوش دادن به خط(Carrier Sensc Maltiple Access) دو روش انتقال، علامت یک بسته (Packet) به نام علامت (token) دائما" در محیط ارتباطی شبکه از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر در حال حرکت است و هر دو دستگاه فقط زمانی می‌‌تواند اقدام به ارسال پیام نماید که علامت (token) در اختیار آن باشد.

هنگامی که یک دستگاه (Station) علامت را دریافت می‌‌کند دو حالت پیش می‌‌آید.

1- یا این که ایستگاه مایل به ارسال پیام است که در این صورت باید علامت را از خط خارج کرده، پیام خود را وارد آن نموده و سپس مجددا" علامت را وارد خط نماید و آن را برای ایستگاه بعدی ارسال نماید.

2- یا این که ایستگاه پیامی برای ارسال ندارد، که در آن صورت فقط آدرس علامت را عوض کرده آن را برای ایستگاه بعدی ارسال می‌‌نمایید.

از روش فوق در استانداردهای Arcnet ، Tokenring استفاده می‌‌شود.

در روش گوش دادن به خط، نحوه ارسال پیام به این ترتیب است که ایستگاهی که می‌‌خواهد پیام خود را ارسال نماید، ابتدا یک بسته اطلاعات را آماده می‌‌کند و منتظر می‌‌ماند تا وقتی که ایستگاه دیگری در حال ارسال پیام نباشد، آن گاه بسته‌‌ی خود را ارسال می‌‌کند.

اگر در ایستگاه به طور همزمان بسته‌‌های خود را ارسال نمایند، پدیده تصادف (Collision) رخ می‌‌دهد و بسته‌‌های حاوی اطلاعات خراب می‌‌شوند.

در این مواقع هر دو ایستگاه مدتی منتظر می‌‌مانند و سپس پیام خود را مجددا" ارسال می‌‌کنند.

با این توضیحات، مشخص می‌‌شود که اگر مقدار ایستگاه‌‌های کاری زیاد باشد، ترافیک زیادی در خط وجود خواهد داشت و این ترافیک عملا" سرعت انتقال اطلاعات را کاهش می‌‌دهد.

Boot ROM چیست؟

در برخی از ادارات و یا سازمان‌‌ها به لحاظ ایمنی و یا به لحاظ اقتصادی، ایستگاه‌‌های کاری دارای دیسک‌‌گردان اعم از دیسک‌‌گردان نرم و یا سخت نمی‌‌باشند و کاملا" واضح است که بدون آنها کاربران قادر به کپی اطلاعات نیستند.

ولی نکته‌‌ای که در اینجا مطرح می‌‌شود این است که رایانه‌‌ها یا از طریق فلاپی و یا از طریق دیسک سخت راه‌‌اندازی می‌‌شوند و در این مواردی که رایانه‌‌ی ما دارای هیچکدام از این وسایل نمی‌‌باشد تکلیف چیست؟

بلی راه دیگری نیز برای راه‌‌اندازی و بوت کردن رایانه‌‌ها (رایانه‌‌های مجهز به کارت شبکه) وجود دارد.

کارت‌‌های شبکه در قسمتی از ُبرد خود دارای یک تراشه به نام Boot ROM می‌‌باشند که سایز و ظرفیت آن در کارت‌‌های متفاوت فرق دارد.

ولی همه‌‌ی آنها وظیفه‌‌ی راه‌‌اندازی رایانه را بر عهده دارند.

وقتی که رایانه روشن می‌‌شود بعد از عملیات اولیه (عملیات Post) به سراغ این تراشه رفته و از همان طریق راه‌اندازی (Boot) شده، به شبکه متصل می‌‌شود.