مقدمه:
اهمیت شبکه های رایانه ای بر کسی پوشیده نیست. در جهان امروز، رایانه ای به عنوان یک وسیله مجرد،به تنهایی نمی تواند به طور کامل مفید واقع شود و بازدهی کامل داشته باشد آنچه به رایانه اهمیتی فراتر از سابق می بخشد نقش آن در ارتباطات و انتقال دریای عظیمی از اطلاعات گوناگون است.
هرچه زمان می گذرد حجم اطلاعات که انسان با آن سر و کار دارد بیشتر و بیشتر می شود. شبکه های رایانه ای امروزی، فصل نوینی در انفورماتیک گشود . و نزدیک است مفهوم دهکده جهانی راتحقیق بخشد.
با توجه به رشد و استفاده روز افزون از شبکه های رایانه ای پس باید این را هم مدنظر داشته باشیم که مهندسین متخصص و متعهدی نیز دراین زمینه ها نیازمندیم.
مفهوم شبکه:
ابتدا به بررسی مفهوم شبکه می پردازیم. شبکه در ساده ترین . حالت خود، شامل دو رایانه
می باشد که به وسیله کابل یا خط انتقال به هم متصل شده اند، به گونه ای که بتواند از داده ها به طور مشترک استفاده نمایند. همین شبکه ساده منشأ تمام شبکه ها، صرفنظر از کیفیت پیچیدگی آنها می باشد. رایانه های شخصی، ابزاری برای تولید داده ها، اسناد مثنی، گرافیکها و سیار انواع اطلاعات اند.
چنانچه دیگران نیازمند استفاده از اطلاعات تولیدی شما باشند ،بدون توجه به شبکه ،اسناد،نیاز به چاپ شدن دارند تا دیگران بتوانند انها را چاپ یا استفاده نمایند .
در بهترین حالت فایل ها را بر روی فلاپی دیسکها به دیگران می دهیم تا در رایا نه های خودشان کپی کنند .
اگر دیگران در سند تغییراتی انجام دهند ،هیچ روشی برای یک پارچه کردن کلیه تغییرات و استفاده همگان از آن وجود ندارد .
این روش کار در محیط مستقل نامیده می شود .اگر فردی رایانه خودرا به رایانه های دیگروصل نماید می تواند از داده های رایانه های دیگران به طور مشترک استفاده نماید .باشبکه سازی
می توان به استفاده مشترک از داده ها با دسترسی به آخرین تغییرات پرداخت .
رایانه ها یی که قسمتی از شبکه هستند ،می توانند از موارد زیر به صورت مشترک استفاده نمایند.
دادهها، پیامها، چاپگرها، مدمها و سایر منابع سخت افزاری از این شبکه های رایانه ای را می توان مجمو عه ای از ادوات رایانه ای (DTE) متصل به هم دانست که به منظور به اشتراک گذاری داده ها ،ومنابع سخت افزاری وتبادل داده ها با یکدیگر در ارتباط هستند.
تاریخچه :
پیش از به وجود آمدن شبکه های رایانه ای ،تنها روش قرار دادن امکانات موجود در اختیار چندین استفاده کنندکار برد سیستمهای اشتراک زمانی بود .
در این سیستمها که اکنون نیز مورد استفاده قرار می گیرد از یک رایانه بزرگ که از طریق خطوط ارتباطی ،به چند ترمینال متصل بود ،استفاده می شد . همچنین تمامی قدرت محاسباتی در رایانه بزرگ مرکزی قرار داشت.
و ترمینالهای فاقد قدرت پردازش بودند. در اثنای دو دهه نخست و دهه 60 و دهه 70 میلادی سیستمهای رایانه ای فضای نسبتاً زیادی را اشغال می کردند و در اتاقهای بزرگی قرار داشتند. این تصور که در طول 20 سال بیست سال ، رایانه های پرقدرتی، کوچکتر از تمبرهای پستی به تولید انبوه بر سند، داستان علمی تحلیلی محسوب می شد. در راستای روند توسعه رایانه ای شخصی، بسیاری از ادارات، شرکتها و سازمانها با خرید این رایانه ها از مزایای آنهابهره مند شوند. با گسترش استفاده ازاین ابزار مفید، به تدریج نیاز به ارتباط بین این رایانه ها احساس شد. برقراری ارتباط بین رایانه ها، علاوه بر حفظ استقلال هر رایانه ها، موجب صرفه جویی در وقت و هزینه می شد. شبکه های رایانه ای برای برقراری این ارتباط، به وجود آمدند و به سرعت جای خود را در ادارات و سازمانها باز کردند.
چرا از شبکه استفاده می کنیم:
سؤالی که در ذهن ما دراین باره نقش می بندد این است که چرا از شبکه استفاده
می کنیم(سازمانها عمدتاً برای اشتراک در آوردن منابع و امکان ارتباطات پیوسته از شبکه استفاده می نمایند. شبکه ها مزایای دیگری نیز دارند که به چند مورد از آنها اشاره ای خواهیم داشت:
نخست حذف محدودیتهای جغرافیایی: با استفاده از شبکه های رایانه ای می توان محدودیتهای جغرافیایی را حذف کرد کاربری که کیلومترها از داده های خود دور است نباید از به کار گیری داده های خود محروم گردد و با استفاده از شبکه ها می توان به حساب بانکی از تمام شعبات در یک شهر، کشور و یا دنیا دسترسی داشت.
افزایش اعتماد: یکی دیگر از موارد استفاده از شبکه ها افزایش اعتماد می باشد. با داشتن منابع متعدد در سیستمهای مرتبط به یکدیگرمی توان از اعتماد بالایی برخوردار بود. به عنوان مثال، تمام فایلها می توانند روی دو یا سه ماشین کپی شوند. بنابراین اگر یکی از آنها به دلایلی (بروز مشکل) قابل استفاده نباشند، می توان از دیگری استفاده کرد برای کاربردهای نظامی، بانکداری، نظارت بر ترافیک توانایی ادامه عملیات در مواجهه با مشکلات بسیار مهم است.
کاهش هزینه ها از طریق اشتراک داده ها و دستگاههای جانبی:
قبل از پیدا شدن شبکه ها، مردم به چاپگرها و سایر دستگاههای جانبی شخصی نیاز داشتند. تنها روش استفاده از چاپگرها برای افراد، نشستن پشت رایانه متصل به چاپگر بود.شبکه ها اینک این امکان را برای چندین فرد فراهم آورده اند تا هم از واژه ها و هم از دستگاههای جانبی به طور همزمان و مشترک استفاده کنند.
شبکه ها انواع گوناگون دارند. در نظر گرفتن مقیاس و بعد جغرافیایی در شبکه ها موجب
طبقه بندی آنها می شود دراین تقسیم بندی فاصله معیار مهمی محسوب می گردد و انواع
شبکه ها از نظر بعد جغرافیایی عبارتند از:
شبکه های محلی: این نوع شبکه که در محیط محدودی کابرد دارد و داخل ساختمان یک ساختمان در دفاتر شرکتها، ادارات و کارخانه ها به کار می روند این نوع شبکه ها سریعترین رشد را در میان صنعت ارتباطات داشته اند. شبکه های ZAN از مشخصات زیر برخوردارند.
1- رایانه ها نزدیک به هم و معمولاً دریک ساختمان یا مجموعه ای از ساختمان ها قرار دارند.
2- مالکیت خطوط انتقال خصوصی است و از سوی سازمان مربوط نصب و نگهداری می شود.
3- سرعت انتقال داده ها بسیار بالا است .(toom bps tImbps).
4- شبکه ها از ساختار و استاندارد مشخص استفاده می کنند.
شبکه های سپرده: زمانی که مزایای شبکه سازی ساخته شد سازمانها نیاز به گسترش شبکه را احساس نمودند با گسترش حوزه جغرافیایی شبکه های WAN مطرح شدند این شبکه ها ناحیه جغرافیایی وسیعی (استان، کشور، قاره) را دربر می گیرند این شبکه ها دارای مشخصات زیر هستند.
1- رایانه ها از یکدیگر صدها و هزارها کیلومتر فاصله دارند. 2- خطوط انتقال دراین نوع
شبکه ها از سوی شرکتهای مخابراتی این دو پشتیبانی می گردد 3- سرعت انتقال داده ها نسبتاً کم است.
شبکه های شهری: شبکه های شهری در مقایسه با شبکه های محلی از مقیاس بزرگتری برخوردارند و شبکه های گسترده کوچکتر هستند این شبکه ها معمولاً برای اتصال دفاتر یک سازمان در یک شهر صورت می گیرد و می تواند اختصاصی و یا عمومی باشند.
شبکه های رایانه ای دارای اجزایی می باشند. معمولاً تمام شبکه ها دارای خصوصیات اعمال و اجزای خاص هستند هریک از رایانه های متصل به شبکه یک گره می باشند هر شبکه یا در حال سرویس دادن به دیگر گرههاست که سرویس دهنده است و یا در حال سرویس گرفتن از دیگر گرههاست که به عنوان سرویس گیرنده یا دستگاه کاری می باشد. ازاین رو شبکه ها دارای اجزای زیر هستند:
سرویس دهنده ها: رایانه هایی که منابع مشترک را به کار بران شبکه ارائه می دهند. سرویس گیرندگان: رایانه هایی که به منابع شبکه ای مشترک از سوی سرویس دهنده ارائه شده اند.دسترسی دارند.
کانال انتقالی: راهی که رایانه ها متصل شده اند ، (مثل کابل)
چاپگرها و سایر دستگاههای جانبی مشترک که از سوی سرویس دهنده ها ارائه شده اند.
مزایای شبکه براساس سرویس دهنده منابع مشترک اشتراک داده ها براساس سرویس دهنده به طور متمرکز کنترل و اداره می گردد منابع معمولاً به صورت متمرکز قرار گرفته اند و در محل یابی و پشتیبانی نبت به منابع رایانه های peer-to-peer ساده تر هستند. شبکه براساس سرویس دهنده، قادر به پشتیبانی از هزاران کار می باشد. اداره کردن این نوع شبکه به صورت. ناممکن است اما نظارات دائم و تسهیلات مدیریتی شبکه امکان اداره نمودن شبکه براساس سرویس دهنده با وجود تعداد زیادی کاربر ممکن می سازد. در رابطه با سخت افزار شبکه باید گفت که سخت افزار رایانه سرویس گیرنده به نیازهای کاربر محدود می شود زیرا سرویس گیرندگان احتیاج به حافظه RAM اضافی و فضای ذخیره سازی زیادی ندارند.
طراحی نقشه شبکه:
اصطلاح تو پردازی شبکه به طرح فیزیکی یا آرایش رایانه ها کابلها و سایراجزای شبکه گفته می شود. توپولوژی اصطلاح استانداردی است که اکثر متخصصین شبکه زمانی که طرح پایه شبکه و شکل هندسی ان اشاره دارندآن را به کار می برند توپولوژی شبکه، بر روی توانائیهای شبکه تأثیر گذار است. در انتخاب یک توپولوژی باید موارد زیر را در نظر بگیریم.
نوع تجهیزاتی که شبکه نیاز دارد:
توانایی های تجهیزات رشد شبکه - روشی که شبکه مدیریت می شود. در شبکه ها ، رایانه ها از طریق کابل به یکدیگر متصل می شوند. تفاوت انواع کارت شبکه و دیگر اجزا، باعث می شود که آرایشهای متفاوتی در شبکه داشته باشیم.
درک توپولوژی متفاوت، زمینه را برای فهم تواناییهای انواع متفاوت شبکه فراهم می سازد.
توپولوژی همچنین چگونگی ارتباط رایانه ها را مشخص می کند. توپولوژی متفاوت نیاز به روشهای ارتباطی متفاوتی دارند واین روشها، تأثیربه سزایی بر روی شبکه می گذارند.
کابل کشی شبکه (cabling):
اکثر شبکه های امروزی با نوعی کابل کشی به هم متصل شده اند که به صورت رسانه، انتقال، حمل سیگنالها و انتقال آنها بین رایانه ها، وظیفه اصلی آنهاست. انواع مختلف کابل وجود دارد که نیازها و اندازه های متفاوت شبکه ها را از کوچک تا بزرگ برآورده می سازد.
کارتهای شبکه: دراین قسمت، اعمال و خصوصیات اساسی کارتهای شبکه و این که چگونه می توانند در تواناییهای شبکه تأثیر بگذارند شرح داده می شود. همچنین با انواع اتصالات رسانه های کابلی و گزینه های پیکربندی های کارت شبکه آشنا می شویم. کارت شبکه در واقع همان DCE است که در فصل اول به آن اشاره کردیم.
نقش کارت شبکه :
کارتهای شبکه به عنوان میانی (Inter face) فیزیکی یا رابطه بین رایانه و کابل شبکه، عمل
می کنند. کارتها در شکاف (slot) توسعه هر رایانه و سرویس دهنده شبکه نصب می شوند. پس از آن که کارت شبکه متصل گردید، کابل شبکه به پورت کارت متصل می شود تا ارتباطی واقعی فیزیکی و بین رایانه و باقیمانده شبکه را برقرار سازد. تأثیرات کارت شبکه عبارتند از:
- آماده سازی داده های رایانه برای انتقال به کابل شبکه.
- ارسال داده ها به رایانه دیگر
-کنترل جریان داده ها بین رایانه و سیستم کابل کشی
کارت شبکه همچنین داده های وارد شونده را از کابل دریافت می کند و آن را به بایتهایی تبدیل که cpa رایانه می تواند آنها را بفهمد.
نرم افزار شبکه:
فعالیت شبکه شامل ارسال داده ها از یک رایانه به رایانه دیگر است. این فرایند، به کمک سخت افزار و نرم افزار شبکه انجام می گیرد. دراین جا به نحوه کار شبکه اشاره می کنیم. با مفهوم لایه های شبکه و وظایف هر کدام آشنا می شویم و مدلهای استاندارد را بررسی می کنیم. سیستم عامل شبکه از مجموعه کاملی از روشها و قوانین مشخصی برای انجام هر کارپیروی می کند. این روشها، پروتکل (protocal) یا قانون رفتاری نامیده می شود. پروتکلها ، راهنمای هر فعالیت برای انجام موفقیت آمیز آن هستند. برای امکان ارتباط سخت افزارها و نرم افزارهای تولید کندگان مختلف ، به ایجاد پروتکلهای استاندارد نیاز است. دو مجموعه اصلی استانداردها عبارت اند از: مدل osi و پروژه 802 فهم کامل و بین مدل ها، اولین قدم مهم د رفهم چگونگی عملکرد شبکه هاست.
درایوها (Drivers):
درایو(گاهی اوقات درایور دستگاه (Devicedriver) نرم افزاری است که رایانه را برای کار با دستگاه خاصی توانا می سازد. اگر چه دستگاه ممکن است دررایانه نصب شده باشد. ولی سیستم عامل رایانه نمی تواند با دستگاه رایانه ارتباط برقرار نماید مگر آنکه درایو برای آن دستگاه نصب و پیکربندی شده باشد و این درایو نرم افزاری است که به رایانه می گوید چگونه با دستگاه کار کند. و درایوها تقریباً برای هر نوع دستگاه رایانه ای و دستگاههای جانبی وجود دارند که شامل موارد زیر هستند:
- دستگاههای ورودی مانند ماوس
- کنترل کننده های دیسک scsi (اسکازی) و Ide
- دیسک گردانهای سخت و خارجی و CD
- کارتهای صوتی - کارتهای شبکه - چاپگرها، پلاترها
معمولاً این سیستم عامل رایانه است که همراه درایور برای عملکرد دستگاه کار می کنند. چاپگرها مثل خوبی برای چگونگی استفاده از درایورها هستند. تمام چاپگرها که از سوی تولید کنندگان مختلف ساخته می شوند دارای خصوصیات و عملکردهای متفاوتی هستند برای فروشندگان رایانه مجهز نمودن رایانه های جدید با تمام نرم افزارهای ضروری که با هر نوع چاپگری کار کنند و آن را تشخیص دهند ناممکن است. در عوض، فروشندگان چاپگردرایوهای قابل دسترسی را ایجاد می کنند. قبل از آنکه رایانه شما بتوانداسناد را به چاپگر بفرستد، باید درایو برای آن چاپگر خاص به گونه ای بار گردد که رایانه شما بتواند با چاپگر ارتباط برقرار کند. به عنوان یک قانون کلی، سازندگان اجزایی مانند دستگاههای جانبی یا کارتها که باید به طور فیزیکی نصب گردند مسئول تدارک درایورها برای تجهیزاتشان هستند. مثلاً سازندگان کارتهای شبکه مسئول ایجاد درایورهای قابل دسترس برای کارتهایشان می باشند. درایورها، هنگام خرید تجهیزات، به همراه آنها بر روی دیسک داده می شوند یا آنها را می توان از طریق شبکه های خدماتی (اینترنت) و سایتهای تولید کننده ها تهیه نمود.
درایورها ونرم افزار شبکه: درایورهای کارت شبکه، ارتباط بین رایانه و کارت شبکه را فراهم می سازند. برای سازندگان کارتهای شبکه، تدارک درایورها برای ترجیح رایج ترین سیستمهای عامل شبکه، بر روی کیسی که همراه کارت عرضه می شود معمول است.
پیاده سازی: (Implementation):
پیاده سازی و مدیریت درایورها شامل نصب و پیکر بندی آنهاست.
نصب (Installing):
هر سیستم عامل شبکه روش متعلق به خود را برای نصب درایورها دارد روشهای نصب فعلی در سیستمهای عامل شبکه ای مشهور معمولاً از رابط گرافیکی برای هدایت نصب کننده استفاده
می کنند. مثلا (microsoftwindowsntserver):از برنامه سودمندی به نام (controlpanel)
(تابلوی کنترل) استفاده می کند. این برنامه ، دارای پنجره های محاوره ای است که کاربر را به صورت مرحله ای برای نصب درایور کارت شبکه هدایت می کند.
پیکر بندی(configxration):کارتهای شبکه، معمولاً گزینه های قابل پیکربندی دارند که باید برای کارت شبکه به درستی تعیین شوند، تا این کارت به طور مطلوب کار کند. همانطور که در فصل پنجم گفته شد این کار می تواند از طریق کلیدهای DIP یا جامپر(jumper) و یانرم افزار همراه کارت شبکه انجام گیرد.
اینترنت (Enthernet):
مشخصه های معماری شبکه اینترنت در سال 1980 از سوی سه شرکت xerox,intel.DEC ارائه گردید. مشخصه اینترنت همان وظایف لایه های پیوند داده ها و فیزیکی مدل OSI در ارتباطات داده ها را انجام می دهد. این طرح اساس مشخصه C/802 انجمن TEEE می باشد.
خصوصیت اینترنت:
فهرست زیر خصوصیات اینترنت را که اینک رایج ترین شبکه می باشد. نشان می دهد.
توپولوژی رایج مورد استفاده خطی
سایر توپولوژی ها ستاره ای خطی
روش دسترسی به خط انتقال czmaicd
سرعت انتقال 10mbps یا mbps,100
انواع کابلها اینترنت ضخیم، اینترنت نازک. Utp
نوع انتقال اطلاعات باند پایه
استانداردهای IEEE استاندارد (10Basez) IEEE:
این استاندار با مشخصه IEEE 802/3، (10Basez) نامیده می شود زیرا 10mbps را در حالت باند پایه (Base Band) انتقال می دهد. این شبکه دارای مشخصات زیر است.
1- از کابل کواکسیال نازک با آمپرانس 50 اهم استفاده می شود.
2-از توپولوژی خطی استفاده می شود.
3- طول حداکثر کابل بدون استفاده از تقویت کننده(segment)185 متر است.
4- حداقل طول کابل بین دو ایستگاه 5/0 متر می باشد.
5- برای اتصال کابلهابه یکدیگر و اتصال به کارت شبکه از اتصالات BNC (بارل، T ترمیناتور)استفاده می شود و دراین استاندارد، اتصال T باید به طور مستقیم به کارت شبکه متصل گردد.
6- این استاندارد می تواند تا پنج قطعه کابل را که با چهار تقویت کننده متصل شده اند متصل کند ولی فقط سه قطعه (Segment) می توانند ایستگاههای متصل به خود داشته باشند. بنابراین ، به دو قسمت از قطعات متصل به هم ایستگاهی متصل نمی گردد و فقط به عنوان پسوند (link) بین تقویت کننده ها به کار می رود. این به نام قانون 3-4-5- معروف است.دراین استاندارد، حداکثر طول شبکه 925 متر است(185*5) بسیاری از رایج ترین سیستمهای عامل شبکه ای با اینترنت کار می کنند که عبارتند از:
- windowxs 9 شرکت میکروسافت
- Ne tware شرکت Novell
- windows NI(server jworkstation شرکت میکروسافت
- LAN server شرکت IBM
- Appleshare
علاوه بر سیستمهای عامل فوق اینترنت می تواند از چندین پروتکل ارتباطی شامل tcp/ip بهره بگیرد که به خوبی در محیط unix کار می کند.