تحقیق مقاله اصول سیستم های شبکه

فصل اول  : مبانی  (Internetworking)

شبکه :

به مجموعه ای از کامپیوتر های مستقل و متصل به یکدیگر شبکه گفته می شود. در سیستم های توزیع شده کامپیوترها متصل هستند ولی مستقل نیستند ولی در شبکه علاوه براینکه کامپیوترها متصل به یکدیگرند از همدیگر مستقل نیز     می باشند.

اهداف شبکه و ویژگیهای آن ( Goals of Network ) :

اهداف شبکه و ویژگیهای آن ( Goals of Network ) :

1. اشتراک منابع ، برنامه ها ، داده ها و تجهیزات  (Resource, Programs, Data and Device Sharing )

2. قابلیت اطمینان ( به دلیل تعدد منابع )High Reliability                                                                

3. هزینه کم ( به دلیل بعدهای مسافت )                                                              Saving money     

4. Salability : نیازها و سرویس ها متناسب با سخت افزار رشد پیدا کرده و تغییر می کنند. در شبکه نیز وقتی یک بسته نرم افزاری ارتقاء پیدا می کند ، نیازها و سرویس ها تغییر پیدا می کنند.

5. Communication Medium : افراد مختلف در نقاط مختلف با هزینه کم و سرویس خوب می توانند از طریق شبکه با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

Internetwork:

یک مجموعه ای از Individual Network (Network های متفرق و جدا از هم ( که حتی توپولوژی پروتکل هایشان با یکدیگر فرق می کند را به هم متصل می کند.عمل اتصال توسط Intermediate Devices ( Deviceهای واصل ، وسایل رابط )  صورت می گیرد و بنابراین یک شبکه Single  ولی Large پدید می آید.

تعریفTerminal : یک Porte سریال (Com) یک مانیتور(Monitor)  ، یک کیبورد (Keyboard) تشکیل یک Terminal را می دهند این وسیله CPU ندارد و صرفاً یک وسیله ورودی و نمایش دهنده می باشد.

تاریخچه Internetworking  :

قبل از به وجود آمدن PC ها از Main Frame استفاده می شد که این کامپیوترها به کمک Terminalها و با سیستم Time sharing عمل می کنند. ( Main frame ها text base می باشند.) شرکت IBM پروتکلی به نام       SNA (System Network Architecture) تعریف کرد که یک پروتکل 7 لایه ای ( مطابق OSI ) بود پس از ساخته شدن PC ها بحث LAN به وجود آمد.

شبکه های LAN (Local Area Network):

از به هم بسته شدن چند عدد PC به جهت ایجاد انتقال پیام، LAN به وجود می آید.در LAN بحث File Sharing مطرح شد که فایلی را توسط File Server می توان در اختیار User ها قرار داد. اصولاً LAN شبکه هایی با       فاصله ی زیر یک کیلومتر ( در یک یا چند ساختمان ) می باشد. ( تکنولوژی Broad Cast باعث محدود شدن LAN از نظر فاصله می گردد.)

شبکه های MAN (Metropolitan Area Network) :

اگر فاصله ها از حدی بیشتر شود دیگر شبکه های LAN جوابگو نخواهد بود در شبکه های MAN ایستگاه های مرکزی ارتباط بین یک سری شبکه های LAN را برقرار می کند. ایجاد شبکه های MAN هزینه بالایی خواهد داشت. ( تلوزیون کابلی )

شبکه WAN (Wide Area Network):

از به هم پیوستن LANها توسط خطوط تلفن WAN به وجود  آمد و محیط عملیاتی گسترده شد. در شبکه های WAN از تکنولوژی Point-to-Point استفاده می شود. که این اطلاعات نقطه به نقطه ارسال می شوند تا به مقصد برسند. بین شبکه ها مسیریاب وجود دارد.

امروزه High Speed LAN به وجود آمده است . سرعت LAN های قبلی در هر ده (1MG) بود که این سرعت به 10 MG و 100 MG و 1G ارتقاء یافت.این گونه شبکه ها عرض باند زیادی در اختیار دارند.

با به وجود آوردن LAN ها بحث Internet work گسترده تر شد.

تقسیم بندی شبکه ها :

از دیدگاه جغرافیایی ( فاصله ایستگاه ها )

از دیدگاه تکنولوژی انتقال داده ها

مزایای Internet work :

 اشکال زدایی

 قابل کنترل نمودن

 قابل تعمیر نمودن

اتصال LAN های Isolate ( یکپارچه سازی LAN های جدا از هم )

جلوگیری از Duplication of Resource ( Resourceهای اضافی را حذف می کند )

ایجاد نمودن مدیریت شبکه (Network Management) مدیریت فقط اعمال زور نیست.

وقتی که بحث Internet work مطرح می شود خیلی از سرویس ها جلوه ی دیگری پیدا      می کنند (مثل Video Conferencing )

مدل OSI ( Open System Interconnection) :

این مدل ، مدلی 7 لایه ای از وظایف شبکه است و هر لایه کاری را انجام می دهد. لایه ها کاملاً مستقل از یکدیگر    می باشند . ارتباط بین لایه ها از طریق Interface ایجاد می شود. هر لایه وظیفه دارد که به لایه های بالاتر سرویس بدهد و جزئیات لایه های زیرین را برای لایه های بالایی پنهان نگه دارد.

*  در حالت Broad Cast وقتی یکی اطلاعات را ارسال کند ، همه دریافت می کنند.

می خواهیم                 را از کامپیوتر سیستم A به کامپیوتر سیستم B بفرستیم . سیستم این مدل را Intentional Standard Organization یا ISO ارائه کرده است و کلیه Software و Hardware را با این مدل می سنجیم . عملیات در این مدل به این صورت است که لایه های متناظر ماشین A و ماشین B می توانند با هم ارتباط برقرار کنند. هیچ لایه ای نمی تواند مستقیماً اطلاعات را روی محیط ارتباطی قرار دهد و برای انتقال اطلاعات ابتدا data با  header خودش در هر لایه   encapsulate می شود و به لایه پایین تر فرستاده می گردد.

Trailer, Header: هر لایه برای انجام دادن کار باید یک سری اطلاعات کنترلی داشته باشد تا گیرنده بتواند بر حسب آن اطلاعات کنترلی کاری را انجام دهد. هر لایه یک سری اطلاعات کنترلی به صورت header یا trailer به data اضافه می کند.

ارتباط لایه ها با یکدیگر:

همسایگی یا ارتباط مجاورتی ( مجاورت فیزیکی ):                      

SAP ها Conceptual location هستند یعنی مکان مفهومی اند و ارتباط فیزیکی در لایه OSI را با هم فراهم     می کنند.از طریق SAP ها اطلاعات رد و بدل می شوند ( جای عبور سرویس) هر کدام از SAP ها یک سرویس خاص ارائه می دهند ( یعنی به ازای هر سرویس یک SAP داریم .)

ارتباط منطقی :

(به واسطه header و trailer بین لایه های روبه روی هم و جفت )ارتباط منطقی برقرار می شود.

7 لایه OSI را به دو دسته تقسیم می کنیم :

1- Application layer                                         سه لایه بالایی                  وظیفه سرویس دهی را دارند.

2- Data Transport layer          چهارلایه پایینی                وظیفه انتقال داده را دارند.                             

پروتکل(Protocol):

به وسیله پروتکل ارتباط بین دو نقطه برقرار می شود.برای هر Communication یک سری قواعد و قوانینی وجود دارد تا اینکه این ارتباط برقرار شود ، رعایت این قواعد و قوانین رعایت پروتکل ارتباطی است. ( مثال تلفن ( شماره تلفن باید 8 رقم باشد )

تعریف : یک پروتکل مجموعه ای است از قواعد و و قوانین حاکم بر چگونگی تبادل اطلاعات بین کامپیوترهای تحت یک network medium ( محیط انتقال داده برای شبکه )(internet work)

(پروتکل Network Communication )   ( مثلاً تلفن پروتکل هست ولی پروتکل Communication Tele )

   Data Communication                

 روی این 7 لایه پروتکل تعریف می کنیم که ممکن است شامل همه این لایه ها هم نباشد هر چقدر تعداد لایه ها بیشتر باشدSecurity  بیشتر می شود و سرعت کمتری داریم ولی سرویس دهی بهتری داریم.

هر چه تعداد لایه ها کمتر باشد سرویس دهی کمتر و سرعت بیشتری داریم . بنابراین دنبال پروتکلی هستیم که هم سرعت داشته باشد و هم کیفیت ( سرویس دهی ) ; بستگی به نیاز ما دارد.( مثلاً برای کنترل Robot)

پروتکل ها 4 دسته اند :

1-  LAN Protocolتا لایه 2 بالا می آید.                                                                                         

2-  WAN Protocol                                                                                         تا لایه 3 بالا می آید.

3-  Routing Protocol                                                                             فقط در لایه سوم            

4-  Network Protocol                                                                               شامل هر 7 لایه می شود.

برای تشخیص پروتکل ها تنها راهش شناخت تعداد لایه هاست.

لایه های OSI :

Physical Layer  :

این لایه وظیفه گرفتن اطلاعات از لایه بالاتر ( صفر و یک ) و تبدیل آن به سیگنال متناسب با محیط ارتباطی را بر عهده دارد. در لایه فیزیکی مستقیماً با صفر و یک سروکار داریم.

(نمودار و جداول در فایل اصلی موجود است)