خانه / آموزش / آموزش نرم افزار / آموزش مبانی شبکه | قسمت اول

آموزش مبانی شبکه | قسمت اول

Comp-office-Network
آموزش مبانی شبکه | قسمت اول

استفاده های ما از شبکه های کامپیوتری نقش مهمی به زندگی روزمره ما بخشیده است و لزوم بهینه سازی در سرعت، کیفیت ارائه و نیز هزینه خدمات شبکه ای به وضوح احساس می شود .

دوستان گرامی می خواهیم به بررسی شبکه ( Network)   بپردازیم ولی بعلت گستردگی بحث ، آنرا در چندقسمت ارائه می نمایم .

شبکه کامپیوتری چیست ؟

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؟
بطور کلی قبل از طراحی فیزیکی یک شبکه کامپیوتری ، ابتدا باید خواسته ها شناسایی وتحلیل شوند، مثلا در یک کتابخانه چرا قصد ایجاد یک شبکه را داریم و این شبکه باید چه سرویس ها و خدماتی را ارائه نماید؛ برای تامین سرویس ها و خدمات مورد نظر اکثریت کاربران ، چه اقداماتی باید انجام داد ؛ مسائلی چون پروتکل مورد نظر برای استفاده از شبکه ، سرعت شبکه و از همه مهمتر مسائل امنیتی شبکه ، هریک از اینها باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. سعی شده است پس از ارائه تعاریف اولیه ، مطالبی پیرامون کاربردهای عملی آن نیز ارائه شود تا در تصمیم گیری بهتر یاری کند.
اساسا یک شبکه کامپیوتری شامل دو یا بیش از دو کامپیوتر و ابزارهای جانبی مثل چاپگرها، اسکنرها و…. هستند که بطور مستقیم بمنظور استفاده مشترک از سخت افزار و نرم افزار، منابع اطلاعاتی ابزارهای متصل ایجاده شده است . لازم به ذکراست که به تمامی تجهیزات سخت افزاری و نرم افزاری موجود در شبکه ، منبع گویند. (Source)
با توجه به نوع پیکربندی کامپیوتر ، هر کامپیوتر کاربر می تواند در آن واحد منابع خود را اعم از ابزارها و داده 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 و استفاده مشترک از آنها و پرهیز از پخش آنها در واحدهای مختلف و استفاده 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 و سیستم ها در شبکه نسخه های دوم و پشتیبان تهیه کرد و در صورت عدم دسترسی به یکی از منابع اطلاعاتی در شبکه ، از نسخه های پشتیبان استفاده کرد. پشتیبان از سرویس دهنده ها در شبکه ،کارآیی و فعالیت و آمادگی 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 :
یک شبکه محلی می تواند بدون تغییر در ساختار سیستم توسعه یابد وتبدیل به یک شبکه بزرگتر شود. در اینجا هزینه توسعه سیستم هزینه امکانات و تجهیزات مورد نیاز برای گسترش شبکه مد نظر است.
6 – ارتباطات:
کاربران می توانند از طریق نوآوریهای موجود مانند پست الکترونیکی و یا دیگر سیستم های اطلاع رسانی پیغام هایشان را مبادله کنند ، حتی امکان انتقال فایل نیز وجود دارد .
در طراحی شبکه مواردی که قبل از راه اندازی شبکه باید مد نظر قرار گیرد شامل پارامترهای ذیل هستند:
1 – اندازه سازمان
2 – سطح امنیت
3 – نوع فعالیت
4 – سطح مدیریت
5 – مقدار ترافیک
6 – بودجه

مفاهیم تئوری شبکه

قبل از شروع مباحث اساسی و تخصصی ، لازم است برخی از اصطلاحات رایج مربوط به شبکه را تعریف نماییم :
هرگاه شما کامپیوتری را به شبکه اضافه می کنید ، این کامپیوتر به یک ایستگاه کاری (Work Stations)  یا گره (Node) تبدیل می شود.
یک ایستگاه کاری، کامپیوتری است که به شبکه الصاق شده است و در واقع اصطلاح ایستگاه کاری روش دیگری است برای اینکه بگوییم یک کامپیوتر متصل به شبکه است. یک گره چگونگی و ارتباط شبکه یا ایستگاه کاری و یا هر نوع ابزار دیگری است که به شبکه متصل است و بطور ساده تر هر چه را که به شبکه متصل والحاق شده است یک گره گویند.
برای شبکه ، جایگاه و آدرس یک ایستگاه کاری، مترادف با هویت گره اش است .

در این مقاله در مورد بررسی هرکدام از مباحث شبکه ، ابتدا آنرا در حد مبتدی و متوسط ، تجزیه و تحلیل کرده و سپس بصورت مجزا تحت عنوان مطالب تخصصی ، بیشتر به بررسی آنها می پردازیم .

مبانی شبکه : سخت افزار شبکه 

هرشبکه از دو مجموعه تشکیل می شود :

 1. مجموعه ی سخت افزاری    2. مجموعه ی نرم افزاری

ابتدا به معرفی قطعات سخت افزاری پرداخته و سپس بمرور با مجموعه ی نرم افزاری آن آشنا خواهیم شد .

مجموعه ی سخت افزاری :

بطوریکه می دانیم ، سخت افزارها با سرعت زیادی در حال پیشرفت و تحول می باشند ولی ما در این مبحث ، کلیات آنها را مطرح می نماییم در حالیکه شاید قطعاتی از آنها منسوخ شده و یا نقش آنها به سخت افزار بروزتری داده شده باشد .

این مجموعه شامل قطعات زیر است:

1. کارت شبکه           2. هاب و سوئیچ   

3. مسیریاب(روتر)     4. سازگار کننده ها (Adaptor)

1. کارت شبکه

network card

کارت شبکه (NIC = Network Interface Cards) می باشد . مهمترین رسالت و یا وظیفه کارت شبکه ، اتصال فیزیکی یک کامپیوتر به شبکه است تا امکان مبادله اطلاعات برای وی فراهم گردد .

کارت شبکه می بایست با نوع محیط انتقال مطابقت و به نوعی با آن سازگار باشد . منظور از محیط انتقال ، نوع کابلی است که از آن در شبکه استفاده می گردد ( شبکه های بی سیم شرایط مختص به خود را دارند که در مطالب جداگانه ای به تشریح آنها خواهیم پرداخت ) .
با توجه به وجود استانداردهای متعدد ، تشخیص سازگاری کارت شبکه با محیط انتقال ، کار چندان مشکلی نیست . قبل از ایجاد شبکه و خرید تجهیزات سخت افزاری مورد نیاز ( نظیر کارت شبکه و کابل ) ، می بایست در ابتدا مشخص گردد که قصد استفاده از کدام استاندارد شبکه را داریم . اترنت ، Token ring و Arcnet نمونه هائی از استانداردهای مختلف شبکه می باشند . ( بعدا بطور مفصلتری به این مطلب می پردازیم) . توجه داشته باشید که هر فناوری شبکه دارای نقاط قوت و ضعف مختص به خود می باشد و همواره می بایست گزینه ای انتخاب گردد که قادر به تامین نیازهای یک سازمان با شرایط مطلوب تری باشد . در شبکه های اترنت پیشرفته ، از کابل های بهم تابیده موسوم به twisted pair با هشت رشته سیم استفاده می شود

Twisted pair

که با یک نظم خاص سازماندهی می گردند . از یک کانکتور RJ-45 در دو سر کابل استفاده می گردد . کانکتور RJ-45 نظیر کانکتورهای استفاده شده در خطوط تلفن است با این تفاوت که اندازه آن بزرگتر می باشد . در خطوط تلفن از کانکتورهای RJ-11 استفاده می شود . شکل زیر یک کابل اترنت به همراه یک کانکتور RJ-45 را نشان می دهد .

مطالب تخصصی کارت شبکه

وقتی که کارت شبکه در شیار گسترش کامپیوتر قرار می‌گیرد، وسیله‌ای است که بین کامپیوتر و شبکه‌ای که کامپیوتر جزئی از آن است، اتصال برقرار می‌نماید.

(شیار گسترش کامپیوتر یا expansion slot  سوکتی در یک کامپیوتراست  که برای نگهداری بوردهای گسترش و اتصال آنها به باس سیستم (مسیر انتقال داده‌ها) طراحی می‌شود. شیارهای گسترش روشی برای افزایش یا بهبود ویژگیها و قابلیت‌های کامپیوتر هستند)

Pcislots

هر کامپیوتر در شبکه می‌بایست یک کارت شبکه داشته باشد که به باس گسترش سیستم (System’sExpansion Bus) اتصال می‌یابد و برای رسانه شبکه (کابل شبکه) به عنوان یک واسطه عمل می‌کند. در برخی کامپیوترها، کارت شبکه با مادربورد یکی شده است، اما در بیشتر مواقع شکل یک کارت گسترش (Expansion Card) را به خود می‌گیرد که یا به ISA سیستم  و یا به PCI متصل می‌گردد.

pci-slots

 Industry Standard Architecture : ISA

   مجموعه مشخصاتی برای طراحی باس‌ها که امکان می‌دهد قطعات بصورت کارت به شیارهای گسترش استاندارد کامپیوترهای شخصی آی‌بی‌ام و سازگار با آنها افزوده شوند

 Peripheral Component Interconnect :PCI

مجموعه مشخصاتی که توسط شرکت اینتل ارائه شده و سیستم باس محلی را تعریف می‌کند که امکان نصب حداکثر 10 کارت گسترش سازگار با PCI را فراهم می‌کند .

کارت شبکه به همراه نرم‌افزار راه اندازی (device driver) آن، مسئول اکثر کارکردهای لایه data-link و لایه فیزیکی می‌باشد. کارت‌های شبکه، بسته به نوع کابلی که پشتیبانی می‌کنند، اتصال دهنده‌های (Connectors) خاصی را می‌طلبند. (کابل شبکه از طریق یک اتصال دهنده به کارت شبکه وصل می‌شود) برخی کارت‌های شبکه بیش از یک نوع اتصال دهنده دارند که این شما را قادر می‌سازد که آنها را به انواع مختلفی از کابلهای شبکه اتصال دهید.

network-connectors

عملکردهای اساسی کارت شبکه
کارت شبکه عملکردهای گوناگونی را که برای دریافت و ارسال داده‌ها در شبکه حیاتی هستند، انجام می‌دهد که برخی از آنها عبارتند از :
1- Data encapsulation : کارت شبکه و درایور (راه‌انداز) آن، مسئول ایجاد فریم در اطراف داده تولید شده توسط لایه شبکه و آماده‌سازی آن برای انتقال هستند.
2- Signal encoding and decoding : در واقع کارت شبکه طرح کدگذاری لایه فیزیکی را پیاده می‌کند و داده‌های دودویی (binary) تولید شده توسط لایه شبکه را به سیگنال‌های الکتریکی قابل انتقال بر روی کابل شبکه تبدیل می‌نماید. همچنین سیگنال‌های دریافتی از روی کابل را برای استفاده لایه‌های بالاتر به داده‌های دودویی تبدیل می‌سازد.

3- Data transmission and reception : کارکرد اساسی کارت شبکه، تولید و انتقال سیگنال‌های متناسب در شبکه و دریافت سیگنال‌های ورودی است. طبیعت سیگنال‌ها به کابل شبکه و پروتکل لایه datalink بستگی دارد. در یک LAN فرضی، هر کامپیوتر هم بسته‌های عبوری در شبکه را دریافت می‌کند و کارت شبکه آدرس مقصد لایه datalink را بررسی می‌کند تا ببیند آیا بسته برای کامپیوتر مذکور فرستاده شده یا خیر. در صورت مثبت بودن پاسخ، کارت شبکه بسته را برای انجام پردازش توسط لایه بعدی از کامپیوتر عبور می‌دهد، در غیر اینصورت بسته را به دور می‌افکند.

4- کارت شبکه قابل نقل و انتقال ( Portable Computer NetworkAdapters )
بسیار احتمال دارد که در شبکه شما یک کامپیوتر کیفی و قابل حمل وجود داشته باشد. گستره وسیعی از کارت شبکه‌های مناسب این کامپیوترها قابل دستیابی است. نوعی از کارت شبکه که در کامپیوترهای کیفی استفاده می‌شود عبارتست از: کارت PCMCIA یا همان PC Card.

PC Card

کارت PC در یک شیار و یا در یک جفت شیار موجود در کناره کامپیوتر کیفی جای می‌گیرد. کابل شبکه با استفاده از ابزاری به نام ” dongle 

dungle

به کارت PC متصل می‌شود. کارتهای PC جز ابزارهای ” Plug-and-Play ” هستند، و نیز می‌توان در حالیکه کامپیوتر روشن و در حال فعالیت است، آنها را نصب یا خارج نمود و پس از نصب آنها نیازی به restart کردن کامپیوتر نیست.

نصب کارت شبکه

پیش نیاز
برای نصب کارت شبکه، توصیه می‌شود که از دستورالعمل‌های همراه کارت شبکه خود پیروی کنید. سعی کنید کارت شبکه‌ای را خریداری نمائید که این دستورالعمل‌ها را با خود داشته باشد. اگر قصد دارید از کارتی استفاده کنید که آن را از کامپیوتر دیگری بیرون کشیده‌اید و یا دوستتان آن را به شما داده است، ابتدا در دو روی آن کارت شبکه نام سازنده و شماره محصول را بررسی کنید. حداقل یافتن نام سازنده – درصورت وجود – آسان است. در درجه دوم،‌ به سایت سازنده در وب مراجعه نموده و اطلاعات فنی درباره ی آن کارت شبکه جستجو کنید. سعی کنید شماره محصول، مدل و شماره سریال‌ها را تطبیق دهید. راهی دیگر نیز برای شناختن سازنده کارت شبکه وجود دارد. بر روی کارت شبکه یک کد شش رقمی است که از حروف و عدد تشکیل یافته است            مانند : OOAOC9
شماره مذکور به ( OUI =Organizationally UniqueIdentifier ) معروف است. در صورت وجود OUI شما قادر هستید سازنده کارت و نیز درایور مناسب را بیابید. شماره OUI توسط IEEE تخصیص داده می‌شود و از طریق پایگاه داده‌های آن می‌توان به جستجوی نام سازندگان پرداخت.    ( www.ieee.org)

(IEEE =Institute for Electrical and Electronical Engineers)

Institute of Electrical and Electronics Engineers

شما می‌بایست به منظور کارکرد صحیح کارت شبکه در کامپیوترتان، یک درایور برای آن داشته باشید. اگر کارت شبکه‌ای را از یک تولید کننده معروف در دست دارید، این شانس وجود دارد که ویندوز درایور آن را در فایلهای خود داشته باشد. اما در غیر اینصورت یا باید به دریافت درایور از اینترنت اقدام کنید و یا دیسکت و یا CD-ROM مربوط به کارت شبکه را در اختیار داشته باشید.

disk
برخی کارت‌های شبکه در دیسکت یا CD-ROM خود،‌ یک نصب نرم‌افزاری را پیش‌بینی می‌کنند. سعی کنید این نصب را پیش از رفتن به مراحل بعدی کامل کنید. بهترین راه برای پاسخگویی به سؤالاتی که در حین مراحل نصب ممکن است برایتان پیش بیاید، مراجعه به وب سایت سازنده است.
فرایند نصب کارت شبکه شامل مراحل زیر است :

  • جایدهی فیزیکی کارت در کامپیوتر
  • پیکربندی ( Configuring) کارت برای استفاده از منابع سخت‌افزاری مناسب
  • نصب نرم‌افزاری راه‌اندازی ( device driver) کارت

مرحله اول : به منظور جایدهی فیزیکی کارت شبکه در کامپیوتر، ابتدا کامپیوتر را خاموش کنید. سپس کیس کامپیوتر را باز نمائید و به دنبال یک شیار (slot) آزاد بگردید.

pci-slots

در بازار هر دو نوع کارت شبکه ISA و PCI وجود دارند و شما قبل از انتخاب کارت باید بررسی کنید که کامپیوترتان چه نوع شیاری را دارا می‌باشد. کارت‌های ISA برای استفاده‌های معمولی شبکه کافی هستند اما امروزه این نوع باس‌ها با PCI جایگزین شده‌اند. در صورتیکه بخواهید کامپیوتر خود را به شبکه‌های پر سرعت ( 100-Mbps ) وصل کنید، باس PCI را ترجیح دهید. پس از خارج ساختن پوشش شیار، کارت را درون شیار جای دهید و آن را محکم کنید.

مرحله دوم :پیکربندی کارت شبکه به منظور استفاده آن از منابع سخت‌افزاری خاص

 مثالهایی از این منابع سخت‌افزاری عبارتند از:

  • ( Interrupt requests =IRQS ) : یعنی خطوط سخت‌افزاری که وسایل جانبی از آنها برای فرستادن سیگنال‌ها به پردازشگر و درخواست توجه آن، استفاده می‌کنند.
  • Input/Output (I/O) port addresses : این مکان‌ها در حافظه برای استفاده وسایل خاص و به منظور تبادل اطلاعات با دیگر بخشهای کامپیوتر، تخصیص داده می‌شوند.
  • Memory addresses : این مکانها از حافظه توسط وسایل خاص و به منظور نصب BIOS با هدف خاصی استفاده می‌شوند.
  • Direct memoryaccess (DMA) channels : یعنی مسیرهای سیستمی که وسایل از آنها برای تبادل اطلاعات با حافظه سیستم استفاده می‌کنند.

کارت‌های شبکه معمولاً از آدرسهای حافظه یا DMA استفاده نمی‌کنند، اما هر کارت شبکه به یک IRQ و نیز آدرس I/O پورت برای برقراری ارتباط با کامپیوتر نیاز دارد. وقتی شما کامپیوتر و کارت شبکه‌ای را داشته باشید که هر دو از استاندارد ” Plug and Play ” ( یعنی توانایی یک سیستم کامپیوتری برای پیکربندی خودکار وسیله‌ای که به آن افزوده می‌شود ) پشتیبانی کنند، فرایند پیکربندی ( مرحله دوم  ) به طور خودکار انجام می‌گیرد. کامپیوتر کارت شبکه را تشخیص داده،‌آن را شناسایی می‌کند، همچنین منابع آزاد را مکان‌یابی کرده و به پیکربندی کارت شبکه برای استفاده از آنها اقدام می‌کند. عدم وجود مکان ” Plug and Play ” به معنی آنست که شما باید کارت شبکه را برای استفاده از IRQ خاص و پورت I/O پیکربندی نمائید و سپس این تنظیمات را با تنظیمات درایور کارت شبکه تطبیق دهید. البته این حالت بیشتر در کارت‌ شبکه‌های قدیمی اتفاق می‌افتد. تقریباً از ویندوز 95 به بعد، ابزارهایی به منظور تشخیص برخوردهای سخت‌افزاری در اختیار کاربران قرار گرفته است. ” Device Manager ” تنظیمات سخت‌افزاری همه اجزاء را در کامپیوتر فهرست می‌کند، و هنگامیکه در مورد کارت شبکه‌ای که به تازگی نصب شده، یک برخورد سخت‌افزاری پیش می‌آید، این ابزار شما را آگاه می‌سازد. شما می‌توانید از ” Device Manager ” برای تشخیص اینکه کارت شبکه با چه وسیله‌ای برخورد دارد و چه منبعی احتیاج به تنظیم دارد، استفاده نمائید.

device manager

مرحله سوم : شامل نصب درایو‌های کارت شبکه است. نرم‌افزار راه‌اندازی ( device driver ) بخشی از کارت شبکه است که کامپیوتر را قادر می‌سازد با کارت شبکه ارتباط برقرار کرده و کارکردهای مورد نیاز را اجرا کند. در حقیقت تمامی کارت‌های شبکه برای پشتیبانی از سیستم‌های عامل مطرح،‌ با یک نرم‌افزار راه‌اندازی عرضه می‌شوند، اما در بسیاری از موارد، شما حتی به این نرم‌افزار احتیاج پیدا نخواهید کرد زیرا سیستم‌های عاملی مثل ویندوز، مجموعه‌ای از درایوها را برای مدلهای کارت شبکه پراستفاده و رایج شامل می‌گردند. با وجود امکان ”  Plug and Play “، علاوه بر تنظیم پیکربندی منابع سخت‌افزاری کارت شبکه، درایور مناسب نیز نصب می‌شود. شما می‌توانید جدیدترین درایورهای مربوط به کارت شبکه را از سایت سازندة آن بدست آورید. البته نصب درایور جدید تنها در صورت بروز مشکل ضرورت پیدا می‌کند.

2 .هاب و سوئیچ

کامپیوتر های موجود در یک شبکه  از کارت شبکه به منظور ارسال و دریافت داده استفاده می نمایند. داده بر روی کابل های اترنت منتقل می گردد . معمولا” نمی توان صرفا ” از یک کابل بین دو کامپیوتر استفاده نمود و نام آن را هم شبکه گذاشت .
همزمان با گسترش و عمومیت دستیابی سریع به اینترنت ، احتمالا با واژه broadband بدفعات برخورد نموده اید . در شبکه های broadband ، ارسال و دریافت داده بر روی رشته سیم های مشابه انجام می شود . در شبکه های اترنت از  فناوری Baseband به منظور مبادله اطلاعات استفاده می گردد . در این نوع شبکه ها به منظور ارسال و دریافت داده از رشته سیم های جداگانه ای استفاده می گردد . این بدان معنی است که اگر کامپیوتری در حال ارسال داده از طریق رشته سیم هائی خاص از یک کابل اترنت باشد ، کامپیوتر دریافت کننده داده نیازمند رشته سیم هائی است که به پورت دریافت هدایت شده اند.
با استفاده از روش فوق می توان دو دستگاه کامپیوتر را به یکدیگر متصل نمود . در چنین مواردی می بایست از یک کابل کراس ( cross ) استفاده نمود .

cross cable

کابل کراس ، یک کابل شبکه است که رشته سیم های ارسال و دریافت آن بصورت معکوس بسته شده اند . بدین ترتیب ، می توان دو کامپیوتر را مستقیما به یکدیگر متصل نمود .
با استفاده از کابل کراس نمی توان شبکه ای با بیش از دو دستگاه کامپیوتر را ایجاد نمود . در مقابل استفاده از کابل کراس ، در اکثر شبکه ها از کابل های اترنت معمولی استفاده می گردد . در این نوع کابل ها رشته سیم های ارسال و دریافت بصورت معکوس نخواهند بود .
به منظور مبادله موفقیت آمیز داده ، رشته سیم های دریافت و ارسال می بایست در نقاط خاصی معکوس گردند . این وظیفه بر عهده هاب و یا سوئیچ است . در ابتدای شکل گیری شبکه های کامپیوتری ، استفاده از هاب بسیار متداول بود ولی امروزه این وضعیت وجود ندارد و سوئیچ جایگزین آن شده است . به منظور تشریح عملکرد سوئیچ ، بد نیست که در ابتدا با نحوه عملکرد هاب آشنا شویم .

هاب ها (Hub) ابزاری هستند در شبکه که برای اتصال یک یا بیش از دو ایستگاه کاری به شبکه مورد استفاده قرار می گیرد و یک ابزار معمول برای اتصال ابزارهای شبکه است .

hub

هابها معمولا برای اتصال  سگمنت های شبکه محلی استفاده می شوند. یک هاب دارای در گاهی های چند گانه است. وقتی یک بسته  در یک درگاهی وارد  می شود به سایر در گاهی ها کپی می شود تا اینکه تمامی سگمنت های  شبکه محلی بسته ها را ببینند. سه نوع هاب رایج وجود دارد:

الف – هاب فعال :
که مانند آمپلی فایر عمل می کند و باعث تقویت مسیر عبور سینگال ها می شود واز تصادم وبرخورد سیگنال ها در مسیر جلوگیری بعمل می آورد . این هاب نسبتا قیمت بالایی دارد.
ب – غیر فعال :
که بر خلاف نوع اول که در مورد تقویت انتقال سیگنال ها فعال است این هاب منفعل است.
ج – آمیخته :
که قادر به ترکیب انواع رسانه ها ” کابل کواکسیال نازک ،ضخیم و…..” وباعث تعامل درون خطی میان سایر ها بها می شود.

هاب دارای دو وظیفه عمده در شبکه است :

  • ارائه یک نقطه مرکزی برای اتصال تمامی کامپیوترهای موجود در شبکه . هر کامپیوتر موجود در شبکه به هاب متصل می گردد . درصورت نیاز می توان چندین هاب را به یکدیگر متصل تا بتوان کامپیوترهای بیشتری را به شبکه متصل نمود .
  • سازماندهی پورت های ارسال و دریافت داده . در صورتی که یک کامپیوتر اقدام به ارسال داده نماید ، داده بر روی رشته سیم های دریافت کننده ارسال گردد .

شاید برای شما این سوال مطرح شده باشد که در صورت اتصال بیش از دو دستگاه کامپیوتر به هاب ، چگونه و بر اساس چه مکانیزمی داده به مقصد مورد نظر خواهد رسید . رمز این کار در کارت شبکه است . هر کارت شبکه اترنت درکارخانه تولید کننده برنامه نویسی شده و  یک آدرس MAC (Media Access Control) منحصربفرد در آن نوشته می گردد . زمانی که یک کامپیوتر موجود در یک شبکه اترنت که شامل چندین دستگاه متصل به هاب است ، اقدام به ارسال داده می نماید ، داده برای هر یک از کامپیوترها ارسال خواهد شد . کامپیوترهای دریافت کننده پس از دریافت داده ، آدرس مقصد آن را با آدرس MAC خود مقایسه می نمایند و در صورت مطابقت دو آدرس ( آدرس ارسالی موجود در بسته اطلاعاتی با آدرس کامپیوتر دریافت کننده ) ،‌ مقصد داده مشخص خواهد شد و در صورتی که دو آدرس اشاره شده با یکدیگر مطابقت ننمایند ، کامپیوتر دریافت کننده از داده صرفنظر خواهد کرد .
همانگونه که اشاره گردید ، در مواردی که کامپیوترهای موجود در یک شبکه از طریق هاب به یکدیگر متصل می گردند ، هر بسته اطلاعاتی برای هر یک از کامپیوترهای موجود در شبکه ارسال خواهد شد . یکی از نکات قابل تامل در این سناریو ، ارسال فرازمانی داده توسط هر کامپیوتر است ( در هر زمان دلخواه امکان ارسال داده وجود خواهد داشت ) . این وضعیت مشابه طرح سوال همزمان از طرف دو دانشجو در یک کلاس درس است که قصد استفاده از یک منبع مشترک ( معلم ) را دارند . وضعیتی اینچنین بدفعات در شبکه اتفاق می افتد .
زمانی که یک کامپیوتر قصد ارسال داده را داشته باشد ، در ابتدا بررسی می نماید که سایر کامپیوترها چنین قصدی را نداشته باشند و در صورت آزاد بودن محیط انتقال ، اقدام به ارسال داده مورد نظر می نماید . در صورتی که کامپیوتری دیگر سعی در مبادله اطلاعات و در زمان مشابه را داشته باشد ، بسته های اطلاعاتی حاوی داده در طول شبکه با یکدیگر برخورد و از بین خواهند رفت . به همین علت است که به این نوع شبکه ها یک collision domain نیز گفته می شود . در صورت بروز تصادم ، دو کامپیوتر مجبور خواهند بود که پس از یک مدت زمان کاملا” تصادفی ، مجددا” تلاش نمایند تا داده خراب شده را ارسال نمایند .
به موازات افزایش کامپیوترهای موجود در یک collision domain ، احتمال بروز تصادم نیز افزایش خواهد یافت . وضعیت فوق کارآئی شبکه را به شدت کاهش خواهد داد . به همین علت است که سوئیچ در شبکه مطرح و جایگزین هاب گردید .

عملکرد سوئیچ ، همانند هاب است و تمامی کارهای مشابه یک هاب را انجام می دهد با این تفاوت که زمانی که یک کامپیوتر نیازمند مبادله داده با کامپیوتر دیگر باشد ، سوئیچ از مجموعه ای مدارات منطقی داخلی به منظور ایحاد یک مسیر منطقی و اختصاصی بین دو کامپیوتر استفاده می نماید . این بدان معنی است  که دو کامپیوتر بدون نگرانی در خصوص بروز یک تصادم می توانند با یکدیگر داده مبادله نمایند .
استفاده از سوئیچ بطرز کاملا محسوسی افرایش کارآئی شبکه را به دنبال خواهد شد و باعث حذف تصادم در یک شبکه می گردد . ویژگی فوق تنها مزیت سوئیچ محسوب نمی گردد و علاوه بر آن می تواند مسیرهای مبادله داده موازی را ایجاد نمایند . به عنوان نمونه زمانی که کامپیوتر A با کامپیوتر B ارتباط برقرار می نماید ، دلیلی ندارد که کامپیوتر C نتواند با کامپیوتر D داده مبادله نماید . در یک collision domain این نوع مبادله داده موازی امکان پذیر نمی باشد .

مطالب تخصصی هاب و سوئیچ :

سوئیچ از ابزارهایی است که برای اتصال چند شبکه محلی به یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد که باعث افزایش توان عملیاتی شبکه می شود. سوئیچ وسیله ای است که دارای درگاه های متعدد است که بسته ها را از یک درگاه می پذیرد، آدرس مقصد را بررسی می کند وسپس بسته ها را به درگاه مورد نظر ” که متعلق به ایستگاه میزبان با همان آدرس مقصد می باشد” ارسال می کند. اغلب سوئیچ های شبکه محلی در لایه پیوند داده های مدل ا اس آی عمل می کند.
سوئیچ ها بر اساس کاربردشان به متقارن ” Symmetric ” ونامتقارن ” Asymmetric ” تقسیم می شوند.
در نوع متقارن ، عمل سوئیچینگ بین سگمنت هایی که دارای پهنای باند یکسان هستند انجام می دهد یعنی 10mbps به 10mbps و…. سوئیچ خواهد شد. اما در نوع نامتقارن این عملکرد بین سگمنت هایی با پهنای باند متفاوت انجام می شود.
دو نوع سوئیچ وجود دارد که عبارتند از :
1 – سوئیچ Cut – through :

 این نوع سه یا چهار بایت اول یک بسته را می خواند تا آدرس مقصد آنرا بدست آورد ، آنگاه آن بسته را به سگمنت دارای آدرس مقصد مذکور ارسال می کند این در حالی است که قسمت باقی مانده بسته را از نظر خطایابی مورد بررسی قرار نمی دهد.
2 – سوئیچ Store- and – forward :

  این نوع ابتدا کل بسته را ذخیره کرده سپس آن را خطایابی می کند ، اگر بسته ای دارای خطا بود آن بسته را حذف می کند ، در غیر اینصورت آن بسته را به مقصد مربوطه ارسال خواهد کرد. این نوع برای شبکه محلی بسیار مناسبتر از نوع اول است زیرا بسته های اطلاعاتی خراب شده را پاکسازی می کند و بهمین دلیل این سوئیچ باعث کاهش بروز عمل تصادف خواهد شد.

MAC Address  چیست ؟

  • هر کامپیوتر موجود در شبکه به منظور ایجاد ارتباط با سایر کامپیوترها ،می بایست شناسائی و دارای یک آدرس منحصربفرد باشد . قطعا” تاکنون با آدرس های IP و یا MAC  (Media Access Control ) برخورد داشته اید و شاید این سوال برای شما مطرح شده باشد که اولا” ضرورت وجود دو  نوع آدرس چیست و ثانیا” جایگاه اسفاده از آنان چیست ؟
    MAC Address ، یک آدرس فیزیکی است در حالی که آدرس های IP ، به منزله  آدرس های منطقی می باشند. آدرس های منطقی شما را ملزم می نمایند که به منظور پیکربندی کامپیوتر و کارت شبکه ، درایورها و یا پروتکل های خاصی را در حافظه مستقر نمائید ( مثلا” استفاده  از  آدرس های IP ) . این وضعیت در رابطه با  MAC Address صدق نخواهد کرد و اینگونه آدرس ها نیازمند درایور های خاصی نخواهند بود ، چراکه آدرس های فوق درون تراشه کارت شبکه قرار می گیرند .
  • دلیل استفاده از MAC Address
    هر کامپیوتر موجود در شبکه ، می بایست با استفاده از روش هائی خاص شناسائی گردد . برای شناسائی یک کامپیوتر موجود در شبکه ،  صرف داشتن یک آدرس IP به تنهائی کفایت نخواهد کرد .
  • ساختار  MAC Address
    یک MAC Address بر روی هر کارت شبکه همواره دارای طولی مشابه و یکسان می باشند . ( شش بایت و یا 48 بیت ) . در صورت بررسی  MAC Address  یک کامپیوتر که بر روی آن کارت شبکه نصب شده است ، آن را با فرمت مبنای شانزده ( Hex ) ، مشاهده خواهید دید . مثلا” MAC Address کارت شبکه موجود بر روی یک کامپیوتر می تواند به صورت زیر باشد :

مشاهده MAC Address

استفاده از دستور IPconfig/all و  مشاهده بخش Physical address :

00

50

BA

 79

DB

6A

    تعریف شده توسط IEEE با توجه به RFC 1700

تعریف شده توسط تولید کننده

زمانی که یک تولید کننده نظیر اینتل ، کارت ها ی شبکه خود را تولید می نماید ، آنان هر آدرس دلخواهی را نمی توانند برای MAC Address در نظر بگیرند . در صورتی که تمامی تولید کنندگان کارت های شبکه بخواهند بدون وجود یک ضابطه خاص ، اقدام به تعریف آدرس های فوق نمایند ، قطعا” امکان تعارض بین آدرس های فوق بوجود خواهد آمد . ( عدم تشخیص تولید کننده کارت و وجود دو کارت شبکه از دو تولید کننده متفاوت با آدرس های یکسان ) . حتما” این سوال برای شما مطرح می گردد که  MAC Address         توسط چه افراد و یا سازمان هائی و به چه صورت به کارت های شبکه نسبت داده می شود ؟  به منظور برخورد با مشکلات فوق ، گروه IEEE ،  هر MAC Address  را به دو بخش مساوی تقسیم که از اولین بخش آن به منظور شناسائی تولید کننده کارت و دومین بخش به تولید کنندگان اختصاص داده شده تا آنان یک شماره سریال را در آن درج نمایند .
کد تولید کنندگان بر اساس RFC-1700 به آنان نسبت داده می شود . در صورت مشاهده RFC فوق حتما” متوجه خواهید شد که برخی از تولید کنندگان دارای بیش از یک کد می باشند .علت این امر به حجم گسترده محصولات تولیدی آنان برمی گردد .
با این که MAC Address در حافظه کارت شبکه ثبت می گردد ، برخی از تولید کنندگان به شما این اجازه را خواهند داد که با دریافت و استفاده از یک برنامه خاص ، بتوانید بخش دوم  MAC Address کارت شبکه خود را تغییر دهید( شماره سریال کارت شبکه )  . علت این موضوع به استفاده مجدد از سریال های استفاده شده در سایر محصولات تولید شده توسط آنان برمی گردد ( تجاوز از محدود مورد نظر ) .
در حال حاضر احتمال این که شما دو کارت شبکه را خریداری نمائید که دارای MAC Address یکسانی باشند، بسیار ضعیف و شاید هم غیرممکن باشد


3. مسیریاب (Router ) :

router

در شبکه سازی فرایند انتقال بسته های اطلاعاتی از یک منبع به مقصد عمل مسیر یابی است که تحت عنوان ابزاری تحت عنوان مسیر یاب انجام می شود. مسیر یابی یک شاخصه کلیدی در اینترنت است زیرا که باعث    می شود پیام ها از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل شوند. این عملکرد شامل تجزیه وتحلیل مسیر برای یافتن بهترین مسیر است. مسیر یاب ابزاری است که شبکه های محلی را بهم متصل می کند یا به بیان بهتر بیش از دو شبکه را بهم متصل می کند. مسیر یاب بر حسب عملکردش به دونوع زیر تقسیم می شود:

الف – مسیریاب ایستا :

که در این نوع ، جدول مسیر یابی توسط مدیر شبکه که تعیین کننده مسیر می باشد بطور دستی مقدار دهی می شود.

ب – مسیر یاب پویا :

که در این نوع ، جدول مسیر یابی خودش را، خود تنظیم می کند وبطور اتوماتیک جدول مسیریابی را روز آمد می کند.

ارتباطات Broadband اینترنت ، نظیر آنهائی که از مودم های کابلی و یا مودم های DSL استفاده می نمایند، تقریبا همواره نیازمند استفاده از یک روتر می باشند . وظیفه روتر ، ارائه ارتباط با اینترنت نیست . روتر مسئولیت انتقال بسته های اطلاعاتی از یک شبکه به شبکه دیگر را برعهده دارد . تاکنون روترهای مختلفی تولید و عرضه شده است . از روترهای ساده و ارزان قیمت که از آنها به منظور ارتباط اینترنت در منازل و یا سازمان های کوچک استفاده می شود تا روترهای گرانقیمت که از آنها در سازمان های بزرگ استفاده می گردد .  صرفنظر از قیمت و پیچیدگی ، عملکرد تمامی روترها مبتنی بر یک مجموعه اصول اساسی است .
در ادامه بر روی یک روتر ساده که معمولا از آن به منظور اتصال یک دستگاه کامپیوتر به یک اتصال Broadband اینترنت استفاده می شود ، متمرکز خواهیم شد . همانگونه که اشاره گردید ، وظیفه روتر انتقال بسته های اطلاعاتی (packet ) از یک شبکه به شبکه ای دیگر است . در مواردی که یک دستگاه کامپیوتر را به یک اتصال broadband اینترنت متصل می نمائیم ، در یک طرف اینترنت و در سمت دیگر یک دستگاه کامپیوتر را خواهیم داشت . با توجه به این که وظیفه روتر انتقال ترافیک بین شبکه ها است و اینترنت یکی از آن شبکه ها است ، شبکه دیگر کجا است ؟ کامپیوتر متصل شده به روتر ، به عنوان یک شبکه ساده پیکربندی شده است

همانگونه که اشاره گردید ، وظیفه روتر انتقال بسته های اطلاعاتی از یک شبکه به شبکه دیگر است و در این روتر خاص ، اینترنت بیانگر یک شبکه و کامپیوتر نشاندهنده شبکه دوم است .

مطالب تخصصی روتر

نحوه عملکرد روتر

router 1
به منظور آشنائی با نحوه عملکرد روتر ، لازم است که در ابتدا با پروتکل TCP/IP بیشتر آشنا شویم .
هر دستگاه متصل شده به یک شبکه TCP/IP ،‌ دارای یک آدرس منحصربفرد IP است که به اینترفیس شبکه آن نسبت داده می شود . آدرس IP  یک عدد سی و دو بیتی است که به صورت چهار عدد ( octet ) که توسط نقطه از یکدیگر جدا می شوند  ،‌ نمایش داده می شود . 192.168.0.1 یک نمونه آدرس IP است .
آدرس IP را می توان با آدرس یک خیابان مقایسه نمود . فرض کنیم آدرس هر خیابان شامل یک عدد و نام خیابان باشد .عدد ، مشخص کننده یک ساختمان خاص در خیابان است . یک آدرس IP نیز به روشی مشابه کار می کند . آدرس IP به دو بخش شماره شبکه و شماره یک دستگاه تقسیم می گردند . در صورت مقایسه یک آدرس IP با آدرس یک خیابان ، می توان اینگونه تصور نمود که شماره شبکه همانند نام خیابان و شماره دستگاه همانند شماره منزل است . شماره شبکه نشاندهنده شبکه ای است که دستگاه در آن قرار دارد و شماره دستگاه یک شماره شناسائی در شبکه را برای دستگاه مورد نظر مشخص می نماید .
شاید این سوال برای شما مطرح شده باشد که چگونه مشخص می گردد که شماره شبکه تمام و شماره دستگاه شروع شده است ؟ این وظیفه subnet mask است . Subnet mask به کامپیوتر می گوید که کجا بخش شماره شبکه یک آدرس IP پایان و از کجا شماره دستگاه شروع می شود. بررسی جامع subnetting خارج از حوصله این مقاله است و در مقاله ای جداگانه به تشریح آن خواهیم پرداخت .
یک subnet mask ، شباهت زیادی به یک آدرس IP دارد و به صورت چهار عدد ( octet ) که توسط نقطه از یکدیگر جدا شده اند ، نمایش داده می شود . 255.255.255.0 یک نمونه در این زمینه می باشد .
در این مثال خاص ، سه عدد اول ( که به آنان octet گفته می شود ) هر یک معادل 255 و آخرین عدد معادل صفر می باشد . عدد 255 ، نشاندهنده این موضوع است که تمامی بیت ها در مکان مربوطه در آدرس IP بخشی از شماره شبکه می باشند . عدد صفر نشناندهنده این موضوع است که هیچکدام از بیت ها در مکان های مورد نظر در آدرس IP بخشی از شماره شبکه نبوده و تمامی آنها متعلق به شماره دستگاه می باشند .
برای روشن شدن مطلب ، اجازه دهید ادامه کار را با یک مثال دنبال نمائیم . فرض کنید دارای یک دستگاه کامپیوتر با آدرس زیر باشیم :

               192.168.1.1 : IP            و              255.255.255.0: subnet

در مثال فوق ،  سه عدد اول ( octet ) مربوط به subnet معادل 255 می باشند . این بدان معنی است که سه octet اول آدرس IP ، جملگی مربوط به شماره شبکه می باشند . بنابراین بخش شماره شبکه آدرس IP فوق ، معادل network number : 192.168.1.x خواهد بود .
تمامی دستگاه های موجود در یک شبکه ، یک شماره شبکه را به اشتراک می گذارند . مثلا” اگر شماره شبکه کامپیوترهای متصل شده به روتر نشان داده شده در شکل 2 ، معادل network number : 192.168.1.x باشد ، آدرس IP چهار کامپیوتر  موجود در شبکه عبارتند از :

  • 192.168.1.1
  • 192.168.1.2
  • 192.168.1.3
  • 192.168.1.4

همانگونه که مشاهده می گردد ، هر کامپیوتر موجود  بر روی شبکه محلی ، از یک شماره شبکه یکسان و یک شماره دستگاه متفاوت استفاده می نماید  . هر کامپیوتر به منظور مبادله اطلاعات با سایر کامپیوترها از آدرس IP آن کامپیوتر ( به عنوان یک مرجع ) استفاده می نماید . مثلا” در این مثال خاص ، کامپیوتری با آدرس IP:192.168.1.1 به سادگی قادر به ارسال داده به کامپیوتری با آدرس IP:192.168.1.3 می باشد ،‌ چراکه هر دو کامپیوتر به عنوان بخشی از یک شبکه فیزیکی مشابه محسوب می گردند .
در صورتی که یک کامپیوتر بخواهد به کامپیوتر موجود بر روی‌ یک شبکه دیگر دستیابی داشته باشد ، روش کار با آنچه بدان اشاره گردید ، تفاوت هائی خواهد داشت . فرض کنید ، یکی از کاربران شبکه قصد دستیابی و استفاده از وب سایت http://www.google.com  را داشته باشد . همانگونه که می دانید ، یک وب سایت توسط یک سرویس دهنده host می گردد و همانند سایر کامپیوترها ، یک سرویس دهنده وب دارای یک آدرس IP منحصربفرد است . آدرس وب سایت فوق IP:66.249.85.99 است .
با نگاه به آدرس فوق به سادگی متوجه خواهید شد که این آدرس متعلق به شبکه network number : 192.168.1.x نمی باشد . کامپیوتری که قصد دستیابی به وب سایت فوق را داشته باشد ، صرفا” نمی تواند اقدام به ارسال بسته های اطلاعاتی بر روی شبکه محلی نماید ، چراکه سرویس دهنده وب بر روی شبکه محلی موجود نمی باشد . بنابراین ، کامپیوتر ارسال کننده داده می بایست بسته های اطلاعاتی را به مقصد آدرس gateway پیش فرض ارسال نماید .
gateway پیش فرض ، بخشی از پیکربندی پروتکل TCP/IP است و روشی است که به کمک آن به کامپیوتر گفته می شود در صورتی که نمی داند بسته های اطلاعاتی را کجا ارسال نماید ، می تواند آنها را به آدرس gateway پیش فرض ارسال نماید .  آدرس gateway پیش فرض ، می تواند آدرس IP روتر باشد . در این مورد خاص ، آدرس IP روتر معادل IP:192.168.1.0 می باشد .
توجه داشته باشید که آدرس IP روتر از شماره شبکه مشابه سایر کامپیوترهای موجود بر روی شبکه محلی استفاده می نماید و بدین ترتیب امکان دستیابی به آن توسط سایر کامپیوترها وجود خواهد داشت . یک روتر حداقل دارای دو آدرس IP است . یکی از آدرس ها از شماره شبکه مشابه شبکه محلی استفاده می نماید. آدرس IP دیگر روتر ، توسط مرکز ارائه دهنده سرویس اینترنت نسبت داده می شود . آدرس فوق از شماره شبکه مشابه شماره شبکه مرکز ارائه دهنده سرویس اینترنت استفاده می نماید . بنابراین وظیفه روتر ،‌ انتقال بسته های اطلاعاتی ‌از شبکه محلی به شبکه مرکز ارائه دهنده سرویس اینترنت می باشد .مرکز ارائه دهنده سرویس اینترنت نیز دارای روتری که دارای عملکردی مشابه با روتر استفاده شده در شبکه محلی است و بسته های اطلاعاتی را در صورت ضرورت به سایر بخش های اینترنت ارسال می نماید .

روتر یک عنصر حیاتی در شبکه های  کامپیوتری است که بدون وجود آن ، ارتباط بین شبکه ها رویائی بیش نخواهد بود.

4. سازگار کننده ها (Adaptor) :

adabter network

که بعنوان اتصال کابل ها به کامپیوتر هستند . اهمیت آنها در این است که بدون وجود آنها شبکه تنها شامل چند کامپیوتر بدون ارتباط موازی است که قادر به سهیم شدن منابع یکدیگر نیستند . عملکرد سازگارکننده در این است که به دریافت وترجمه سیگنال ها ی درون داد از شبکه از جانب یک ایستگاه کاری وترجمه وارسال برون داد به کل شبکه می پردازد.

   پایان قسمت اول

منبع این آموزش : fryaco.persianblog.ir

گردآوری و تنظیم عکس ها و مطالب » berroz.ir

آموزش مبانی شبکه

درباره ی admin

همچنین ببینید

hidden object games on google chrome - berroz.ir

یک بازی مخفی در مرورگر گوگل کروم برای وقتی اینترنت قطع می شود !

درود خدمت دوستان عزیز … در کشور ما همیشه موقع مراسمات مختلف چه عزاداری چه ...

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *