تحقیق مقاله شبکه های کامپیوتری

چکیده

استفاده از شبکه های کامپیوتری در چندین سال اخیر رشد فراوانی کرده وسازمانها وموسسات اقدام به برپایی شبکه نموده اند . هر شبکه کامپیوتری باید با توجه به شرایط وسیاست های هر سازمان ، طراحی وپیاده سازی گردد. در واقع شبکه های کامپیوتری زیر ساخت های لازم را برای به اشتراک گذاشتن منابع در سازمان فراهم می آورند؛در صورتیکه این زیر ساختها به درستی طراحی نشوند، در زمان استفاده از شبکه مشکلات متفاوتی پیش آمده و باید هزینه های زیادی به منظور نگهداری شبکه وتطبیق آن با خواسته های مورد نظر صرف شود.

در زمان طراحی یک شبکه سوالات متعددی مطرح می شود:

-برای طراحی یک شبکه باید از کجا شروع کرد؟

-چه پارامترهایی را باید در نظر گرفت ؟

-هدف از برپاسازی شبکه چیست ؟

- انتظار کاربران از شبکه چیست ؟

- آیا شبکه موجود ارتقاء می باید ویا یک شبکه از ابتدا طراحی می شود؟

-چه سرویس ها و خدماتی برروی شبکه ارائه خواهد شد؟

تاریخچه پیدایش شبکه

در سال 1957 نخستین ماهواره یعنی اسپوتنیک توسط اتحاد جماهیر شوروی سابق به فضا پرتاب شد . در همین دوران رقابت سختی از نظر تسلیحاتی بین دو ابر قدرت آن زمان جریان داشت و دنیا در دوران جنگ سرد به‌سر می برد. وزارت دفاع آمریکا ‌‌ ‌در واکنش به این اقدام رقیب نظامی خود ،آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته یا آرپا‌‌‌‌(ARPA) را تأسیس کرد.

یکی از پروژه های مهم این آژانس تأمین ارتباطات در زمان جنگ جهانی احتمالی تعریف شده بود. در همین سال‌ها در مراکز تحقیقاتی غیرنظامی که  در امتداد دانشگاه‌ها بودند، تلاش برای اتصال کامپیوترها به یکدیگر در جریان بود .در آن زمان کامپیوترها‌‌ی ‌Mainframe از طریق ترمینال‌ها به کاربران سرویس می‌دادند.

در اثر اهمیت یافتن این موضوع آژانس آرپا‌‌ ‌‌(ARPA) منابع مالی پروژه اتصال دو کامپیوتر از راه دور به یکدیگر را در دانشگاه‌‌ ‌MIT بر عهده گرفت . در اواخر سال 1960 اولین شبکه کامپیوتری بین چهار کامپیوتر که دو تای آنها در ‌‌MIT،  یکی  در دانشگاه کالیفرنیا و دیگری در مرکز تحقیقاتی استنفورد قرار داشتند، راه‌اندازی شد. این شبکه آرپانت‌‌ ‌‌(ARPAnet) نامگذاری شد . در سال 1965 نخستین ارتباط راه دور بین دانشگاه ‌MIT و یک مرکز دیگر نیز بر قرار گردید .

در سال 1970 شرکت معتبر زیراکس، یک مرکز تحقیقاتی در پالوآلتو تأسیس کرد. این مرکز در طول سال‌ها مهمترین فناوری‌های مرتبط با کامپیوتر را معرفی کرده است و از این نظر به یک مرکز تحقیقاتی افسانه ای بدل گشته است. این مرکز تحقیقاتی که پارک ‌‌‌(PARC‌) نیز نامیده می شود، به تحقیقات در زمینه شبکه‌های کامپیوتری پیوست. تا این سال‌ها شبکه آرپانت‌‌ به امور نظامی اختصاص داشت، اما در سال 1972 به عموم معرفی شد. در این سال شبکه آرپانت  مراکز کامپیوتری بسیاری از دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی را به هم متصل کرده بود.  در سال 1972 نخستین نامه الکترونیکی از طریق شبکه منتقل گردید.

در این سال‌ها حرکتی غیرانتفاعی به‌نام‌‌ ‌MERIT که چندین دانشگاه بنیان‌گذار آن بوده‌اند، مشغول توسعه روش‌های اتصال کاربران ترمینال‌ها به کامپیوتر مرکزی یا میزبان بود. مهندسان پروژه ‌‌‌MERIT در تلاش برای ایجاد ارتباط بین کامپیوترها، مجبور شدند تجهیزات لازم را خود طراحی کنند. آنان با طراحی تجهیزات واسطه برای مینی‌کامپیوتر ‌‌‌DECPDP-11 نخستین بستر اصلی یا‌‌ ‌Backbone شبکه‌های کامپیوتری را ساختند. تا سال‌ها نمونه‌های اصلاح شده این کامپیوتر با نام ‌PCP یا‌ ‌Primary Communications Processor نقش میزبان را در شبکه‌ها ایفا می کرد.

روش اتصال کاربران به کامپیوتر میزبان در آن زمان به این صورت بود  که یک نرم افزار خاص بر روی کامپیوتر مرکزی اجرا می‌شد و ارتباط کاربران را برقرار می کرد. اما در سال 1976 نرم‌افزار جدیدی به‌نام ‌‌Hermes عرضه شد که برای نخستین بار به کاربران اجازه می‌داد تا از طریق یک ترمینال به‌صورت تعاملی مستقیماً  به سیستم‌ ‌MERIT متصل شوند. این،  نخستین باری بود که کاربران می‌توانستند در هنگام برقراری ارتباط از خود بپرسند: <کدام میزبان؟>از وقایع مهم تاریخچه شبکه‌های کامپیوتری ،  ابداع روش سوئیچینگ بسته‌ای یا ‌‌‌Packet Switching است.

قبل از معرفی شدن این روش از سوئیچینگ مداری یا‌‌ ‌Circuit Switching برای تعیین مسیر ارتباطی استفاده می شد. اما در سال 1974 با پیدایش پروتکل ارتباطی‌‌ TCP/IP از مفهوم ‌‌Packet Switching استفاده گسترده‌تری شد‌. این پروتکل در سال 1982 جایگزین پروتکل ‌NCP شد و به پروتکل استاندارد برای آرپانت تبدیل گشت. در همین زمان یک شاخه فرعی بنام ‌‌ ‌MILnet در آرپانت، همچنان از پروتکل قبلی پشتیبانی می‌کرد و به ارائه خدمات نظامی می پرداخت. با این تغییر و تحول، شبکه‌های زیادی به بخش تحقیقاتی این شبکه متصل شدند و آرپانت به اینترنت تبدیل گشت . در این سال‌ها حجم ارتباطات شبکه‌ای افزایش یافت و مفهوم ترافیک شبکه مطرح شد .

مسیریابی در این شبکه به‌کمک آدرس‌های IP به‌صورت 32 بیتی انجام می‌گرفته است. هشت بیت اول آدرس‌‌ ‌IP به شبکه‌های محلی تخصیص داده شده بود که به سرعت مشخص گشت تناسبی با نرخ رشد شبکه‌ها ندارد و باید در آن تجدید نظر شود. مفهوم شبکه‌های ‌‌‌LAN و شبکه‌های‌‌ ‌WAN در سال دهه 70  میلاادی  از یکدیگر تفکیک شدند.در آدرس‌دهی 32 بیتی اولیه، بقیه 24 بیت آدرس به میزبان در شبکه اشاره می کرد.

 در سال‌‌ ‌‌1983‌‌ ‌‌سیستم نامگذاری دامنه‌ها‌ ‌‌‌(Domain Name System) به‌وجود آمد و اولین‌‌ سرویس‌دهنده نامگذاری(‌Name server) راه‌اندازی شد و استفاده از نام به‌جای آدرس‌های عددی معرفی شد. در این سال تعداد میزبان‌های اینترنت از مرز‌‌ ‌ده هزار عدد فراتر رفته بود.

اصطلاحات شبکه های کامپیوتری

امروزه اهمیت شبکه های رایانه بر هیچ کس پوشیده نیست . با توجه به مزیت های مختلف آنها (کاهش هزینه ، صرفه جویی در وقت ، حذف محدودیت های جغرافیایی و ...) ، شاهد پیشرفت روزافزون این شاخه علمی می شویم . به همین دلیل اگر دیر بجنبیم از قافله عقب می مانیم ، به همین دلیل بنده در این مقاله به اصطلاحات مربوط به شبکه های کامپیوتری پرداخته ام .

• ( DTE ( Data Terminal Equipment : منبع و گیرنده داده ها را در شبکه های رایانه ای DTE می گویند .

• ( DCE ( Data Communication Equipment  : تجهیزاتی که مشخصات الکتریکی داده ها را با مشخصات کانال داده ها تطبیق می دهد مانند مودم .

•  (B.W ( Band width : پهنای باند یا محدوده ای که در آن امواج آنالوگ بدون هیچ افتی حرکت می کنند .

• Noise : نویز یا پارازیت به امواج الکتریکی مزاحم می گویند که موجب اختلال در انتقال داده ها می شود .

• Bps : سرعت انتقال داده ها یا بیت در ثانیه.

• Network : ‌شبکه .

• Share : به اشتراک گذاری داده ها و منابع سخت افزاری برای استفاده همه کامپیوتر های موجود در شبکه .

• Time Sharing : نوعی شبکه در قدیم که از یک Main Frame به عنوان سرور استفاده می کردند .

• ( LAN ( Local area network  : شبکه های محلی و کوچک .

• ( MAN ( Metropolition area network  : شبکه های شهری .

• ( WAN ( Wide area network  : شبکه های گسترده همانند اینترنت .

• Node : به هر کامپیوتر وصل به شبکه Node یا گره می گویند .

• Server : سرویس دهنده .

• Client : سرویس گیرنده .

• Peer - to - Peer : شبکه های نظیر به نظیر که در آن هر کامپیوتری هم سرویس دهنده هست و هم سرویس گیرنده ) .

• Server – Based : شبکه های بر اساس سرویس دهنده که در آن یک یا چند کامپیوتر فقط سرویس دهنده و بقیه کامپیوتر ها سرویس گیرنده هستند .

• Topology : توپولوژی به طرح فیزیکی شبکه و نحوه آرایش رایانه ها در کنار یکدیگر می گویند .

• BUS : توپولوژی خطی که در آن رایانه ها در یک خط به هم وصل می شوند . در این توپولوژی رایانه اول و آخر به هم وصل نیستند .

• Ring : توپولوژی حلقوی که بصورت یک دایره رایانه ها به هم وصلند و در این توپولوژی رایانه اول و آخر به هم وصلند .

• STAR : توپولوژی ستاره ای که در آن از یک هاب به عنوان قطعه مرکزی استفاده می شود . و رایانه ها به آن وصل می شوند .

• Collision : برخورد یا لرزش سیگنال ها .

• NIC : کارت شبکه .

• ‍Coaxial : نوعی کابل که به کابل های هم محور معروف است و دو نوع دارد ، و در برپایی شبکه ها به کار می رود . و دارای سرعت 10 مگابیت در ثانیه است .

• TP ( Twisted Pair : کابل های زوج به هم تابیده هستند و دو نوع دارند ، و در برپایی شبکه ها به کار می رود . و حداکثر دارای سرعت 100 مگابیت در ثانیه است .

• Fiber Optic : کابل فیبر نوری که در برپایی شبکه ها به کار می رود و سرعت بسیار بالایی ( بیش از 1 گیگا بیت در ثانیه ) دارد.

• Thinnet : کابا کواکسیال ( هم محور ) نازک با پشتیبانی 185 متر بدون تقویت کننده .

• Thiknet : کابا کواکسیال ( هم محور ) ضخیم با پشتیبانی 500 متر بدون تقویت کننده .

• (UTP ( Unshielded T.P : نوعی کابل زوج به هم تابیده بدون حفاظ که شامل پنج رده می باشند .

• ( STP ( Shielded T.P : نوعی کابل زوج به هم تابیده دارای حفاظ می باشد .

• Rack : در شبکه های T.P. بزرگ برای جلوگیری از اشغال فضای زیاد توسط کابل ها مورد استفاده قرار می گیرد .

• Patch panel : دستگاهی که بین هاب و کابل قرار می گیرد .

• RJ-45 : فیش های مربوط به کابل های T.P. هستند .

• IRQ :‌ وقفه .

• Base I/O Port : آدرس پایه ورودی و خروجی .

• Base Memory : آدرس پایه حافظه .

• Boot ROM : قطعه ای برای بالا آوردن شبکه هایی که در آن هیچگونه دیسکی برای بالا آوردن نیست ( شبکه های Disk less ) .

• Wireless : بی سیم .

• ( WLAN ( Wireless LAN : شبکه هایی محلی بی سیم .

• ( AP ( Access Point : دستگاهی که یک کامپیوتر بی سیم را به یک شبکه LAN وصل می کند .

• ‍Cell : محدوده ای را که یک AP تحت پوشش دارد را سلول ( Cell ) می گویند .

• Protocol : پروتکلها ، قوانین و روالهایی برای ارتباط هستند و یک شبکه برای برقراری ارتباط از این قوانین استفاده می کند .

• OSI : استاندارد OSI برای برقراری ارتباط دو رایانه ، وظایف را به هفت قسمت تقسیم کرده و به 7 لایه OSI معروف شده اند و به ترتیب ( فیزیکی – پیوند داده ها – شبکه – انتقال – جلسه – نمایش و کاربردی ) می باشند .

• پروژه 802 : نوعی پروتکل برای اجزای فیزیکی شبکه های LAN می باشد .

• CSMA/CD : نوعی روش دسترسی به خط با استفاده از روش گوش دادن به خط .

• Token Ring : روش عبور نشانه که در شبکه های حلقوی به کار می رود ، از انواع روش دسترسی به خط است .

• MAU : وسیله ای مانند هاب ، اما در شبکه های حلقوی به کار می رود .

• Novell Netware‌ : نوعی سیستم عامل برای شبکه .

• Unix : نوعی سیستم عامل برای شبکه .

• Windows NT Server & Windows 2000 Advanced Server : نوعی سیستم عامل برای شبکه .• Search Engine : موتور جستجو .

• معماری شبکه : به ترکیبی از استانداردها ، پروتکل ها و توپولوژی ها معماری شبکه می گویند .

شبکه کامپیوتری چیست ؟

اساسا یک شبکه کامپیوتری شامل دو یا بیش از دو کامپیوتر وابزارهای جانبی مثل چاپگرها، اسکنرها ومانند اینها هستند که بطور مستقیم بمنظور استفاده مشترک از سخت افزار ونرم افزار، منابع اطلاعاتی ابزارهای متصل ایجاده شده است توجه داشته باشید که به تمامی تجهیزات سخت افزاری ونرم افزاری موجود در شبکه منبع1(Source) گویند.

در این تشریک مساعی با توجه به نوع پیکربندی کامپیوتر ، هر کامپیوتر کاربر می تواند در آن واحد منابع خود را اعم از ابزارها وداده ها با کامپیوترهای دیگر همزمان بهره ببرد.

" دلایل استفاده از شبکه را می توان موارد ذیل عنوان کرد:

1 - استفاده مشترک از منابع :

استفاده مشترک از یک منبع اطلاعاتی یا امکانات جانبی رایانه ، بدون توجه به محل جغرافیایی هریک از منابع را استفاده از منابع مشترک گویند.

2 - کاهش هزینه :

متمرکز نمودن منابع واستفاده مشترک از آنها وپرهیز از پخش آنها در واحدهای مختلف واستفاده اختصاصی هر کاربر در یک سازمان کاهش هزینه را در پی خواهد داشت .

3 - قابلیت اطمینان :

این ویژگی در شبکه ها بوجود سرویس دهنده های پشتیبان در شبکه اشاره می کند ، یعنی به این معنا که می توان از منابع گوناگون اطلاعاتی وسیستم ها در شبکه نسخه های دوم وپشتیبان تهیه کرد ودر صورت عدم دسترسی به یک از منابع اطلاعاتی در شبکه " بعلت از کارافتادن سیستم " از نسخه های پشتیبان استفاده کرد. پشتیبان از سرویس دهنده ها در شبکه کارآیی،، فعالیت وآمادگی دایمی سیستم را افزایش می دهد.

4 - کاهش زمان :

یکی دیگر از اهداف ایجاد شبکه های رایانه ای ، ایجاد ارتباط قوی بین کاربران از راه دور است ؛ یعنی بدون محدودیت جغرافیایی تبادل اطلاعات وجود داشته باشد. به این ترتیب زمان تبادل اطلاعات و استفاده از منابع خود بخود کاهش می یابد.

5 - قابلیت توسعه :

کاربران می توانند از طریق نوآوریهای موجود مانند پست الکترونیکی ویا دیگر سیستم های اطلاع رسانی پیغام هایشان را مبادله کنند ؛ حتی امکان انتقال فایل نیز وجود دارد".

2 - سطح امنیت

3 - نوع فعالیت

4 - سطح مدیریت