آموزش گام به گام شبکه (Network)
فصل اول : مفاهیم و تعاریف پایه شبکه :
درس اول : تعاریف پایه :
مقدمه :
1 - شبکه چیست و چه کاربردی دارد؟
2 - چرا ما می خواهیم که شبکه ای از کامپیوترها درست کنیم؟
3 – شبکه ها چه مزایا و معایبی دارند؟
4 – برای ایجاد یک شبکه از کامپیوترها حداقل به چه مواردی نیاز داریم؟
و ...
[ چند تا تعریف از شبکه ]
1 - {شبكـه‌هاي كامـپـيــوتـري مجموعه‌اي از كامپيوترهاي مستقل هستند كه به نحوي با يكديگر اطلاعات و داده مبادله مي‌نمايند.}
2- {شبکه به حداقل دو کامپیوتری گفته می شود که با یکدیگر متصل بوده و هدف از این اتصال استفاده از منابع و امکانات مشترک مابین دو کامپیوتر است.}
3 – {شبكه مجموعه‌اي از سرويس دهنده‌ها و سرويس گيرنده‌هاي متعددي مي‌باشد كه‌به يكديگر متصل هستند.}
خوب حالا یک تعریف ساده از یک شبکه :
شبکه مجموعه ای از دو یا چند کامپیوتر است که به منظور اهدافی خاص به هم متصل شده اند.
خوب تا اینجا حتما متوجه شدین که طبق تعریف بالا برای ایجاد یک شبکه حدالقل به موارد زیر نیاز هست :
1 – حدالقل به 2 کامپیوتر نیاز داریم !!!
2 – اتصالی میان دو کامپیوتر به منظور ایجاد راهی برای برقراری ارتباط و دستیابی به اهدافی که مد نظر هست.
اما طبق تعریف بالا همه این کارها برای رسیدن به یک سری اهداف و کاربردهاست.
حالا در ادامه میخوایم ببینیم که این اهداف و کاربردها چیست و اصلا چرا میخوایم که شبکه ای از
کامپیوترها ایجاد کنیم؟
[ کاربردهاي شبكه‌هاي كامپيوتري ]
1 - اشتراك منابع
2 - حذف محدوديت‌هاي جغرافيايي در تبادل داده‌ها
3 - كاهش هزينه‌ها
4 - بالا رفتن قابليت اعتماد سيستمها
5 - افزايش كارايي سيستم و ...
توضیح : خوب برای مشخص شدن موضوع یک مثال میزنم تا کاربرد یک شبکه رو بهتر متوجه بشید :
فرض اول : {در منزل شما بیش از یک کامپیوتر وجود داره – سیستم اول مال شماست و سیستم دوم از برادرتان. خوب حالا فرض کنید هر دوی شما میخواید که به صورت همزمان از اینترنت استفاده کنید ولی فقط یکی از سیستم ها به اینترنت متصل است. در این حالت چه کار می کنید؟}
فرض دوم : {شما فقط یک چاپگر دارید ولی هم شما و هم برادرتان میخواید که به صورت همزمان از این چاپگر بر روی سیستم خودتون استفاده کنید. حالا چه کار میکنید ؟}
فرض سوم : { شما میخواید که اطلاعات سیستم خودتون به سیستم برادرتون انتقال دهید یا از سیستم برادرتون به سیستم خودتون منتقل کنید. یعنی می خواید که دو سیستم کاملا با هم در ارتباط باشن . خوب در این حالت چه کار می کنید؟}
خوب در مورد فرض اول و دوم یک راه این هست که برای هر سیستم یک چاپگر یا اینترنت جداگانه تهیه کنیم. ولی مسلما این کار خیلی پر هزینه هست.
در مورد فرض سوم هم یک راه وجود داره که اطلاعات رو از طریق فلش یا سی دی و ... رد و بدل کنید ولی این مورد هم خسته کننده هست و کلا به صرفه نیست.
اینجاست که نقش شبکه بهتر مشخص میشه. شما با مرتبط کردن دو سیستم می تونید از منابع مشترکی مثل فایل ها و پرینتر و CD ROM و اینترنت و ... به صورت مجزا استفاده کنید. پس استفاده از منابع مشترک و در نتیجه کاهش هزینه ها یکی از منافع شبکه هاست.
اما کاربرد خیلی مهم دیگه شبکه ها به بحث امنیت داده ها برمی گرده. فرض کنید که یک سری اطلاعات خیلی مهم روی سیستم داشته باشید. حالا اگر از این اطلاعات مهم روی یک یا چند سیستم دیگه در شبکه هم نسخه پشتیبان تهیه کنید در صورت هر گونه ایراد در سیستم شما مشکلی اطلاعات شما را تهدید نمیکنه. این مسئله بیانگر مورد 4 است یعنی بالارفتن قابلیت اعتماد سیستم ها.
[ خدمات معمول که شبکه ها ارائه می دهند ]
1. دسترسي به بانكهاي اطلاعاتي راه دور
2. پست الكترونيكي
3. خدمات انتقال فايل
4. ورود به سيستم از راه دور
5. گروههاي خبري
6. جستجوي اطلاعات مورد نياز
7. تبليغات
8. تجارت الكترونيكي
9. بانكداري الكترونيكي
10. سرگرمي و محاوره
11. مجلات و روزنامه‌هاي الكترونيكي
12. محاوره مستقيم و چهره به چهره از راه دور
13. كنفرانس از راه دور
14. يافتن اشخاص مورد نظر در جهان
15. تلفن ودور‌نگار از طريق شبكه
16. راديو از طريق شبكه
17. آموزش از راه دور
18. ارائه مدون اطلاعات فني و علمي
19. اخبار مربوط به هنر ، ورزش ، سياست ، تجارت و…
20. كاريابي و اشتغال
21. درمان از راه دور
22. خريد و فروش روزمره با استفاده از كارت اعتباري
23. انجمن‌هاي خيريه
24. مشاوره از راه دور
و بسیاری خدمات دیگر.
[ اجزای اصلی موجود در شبکه ]
اصولا شبکه های کامپیوتری از 4 جزء اصلی و اساسی تشکیل شده اند :
1 – Server : همونطور که از اسمش مشخصه کامپیوتری هست که نقش سرویس دهنده رو داره.
2 – Client : به کامپیوتری اطلاق می شود که در شبکه نقش سرویس گیرنده ای را دارد.
Communication Media -3 : عبارتست از محیط انتقال که شامل تجهیزات ارتباط دهنده میان کامپیوترها مثل کابل و بی سیم و ... می باشد.
4 – Protocol : مجموعه ای از قوانین است که رعایت آن ها موجب برقراری ارتباط میان اجزای شبکه و سرویس دهی مناسب می شود.
توجه : در برخی از کتاب ها از منابع به اشتراک گذاشته شده میان کامپیوترها هم به عنوان یک جزء مستقل از شبکه یاد میکنند.
در مورد هر کدام از این اصطلاحات در ادامه بیشتر صحبت خواهیم کرد.
خوب تا اینجا اجزای اصلی یک شبکه کامپیوتری رو بررسی کردیم. اما در همین زمینه اصطلاح دیگه ای هم معمولا به کار میرود به نام توپولوژی که در ادامه تعریف مختصری از آن را خواهیم دید ولی در درس های بعدی به صورت مفصل تر با مفهوم این واژه و کاربرد آن آشنا خواهیم شد:
تعریف توپولوژی (Topology)
طرح و نقشه مشخصی بر مبنای محیط انتقال که سرویس دهنده گان و سرویس گیرندگان بر اساس آن طرح و نقشه با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.
معرفی انواع شبکه :
خوب حالا به بررسی انواع شبکه میپردازیم :
شبکه ها از جنبه های مختلفی قابل دسته بندی هستند که ما در این جا با چند تقسیم بندی متداول تر و مهم تر آشنا می شویم :
الف – انواع شبکه از لحاظ گستردگی و موقعیت جغرافیایی
(LAN , MAN, WAN) :
(LAN , MAN, WAN) :
این تقسیم بندی مهمترین تقسیم بندی شبکه ها میباشد که در ادامه به بررسی انواع آن خواهیم پرداخت :
1 – شبکه LAN یا (Local Area Networks) :
خوب از اسم این شبکه ها می توان دریافت که دراین گونه شبکه ها ( شبکه های محلی) معمولا فاصله میان اجزای شبکه کم هست. یعنی شبکه های محلی از لحاظ جغرافیایی محدود بوده و در موقعیتی شبیه یک اداره یا ساختمان با هم ارتباط دارند.
چند تا مثال از این نوع شبکه :
1 – شبکه خانگی شامل دو یا چند کامپیوتر
2 – شبکه کامپیوترهای مرتبط به هم در یک اداره
2 – شبکه WAN یا (Wide Area Networks) :
خوب در اینجا هم با توجه به نام شبکه می توان به گستردگی آن پی برد. در شبکه های WAN دو یا چندین کامپیوتر در فاصله ای بسیار زیاد و در یک محدوده جغرافیایی بسیار وسیع با یکدیگر در ارتباط هستند. شبکه های WAN معمولا از چند شبکه LAN متصل به هم تشکیل شده اند. البته همانطور که گفته شد حتی دو کامپیوتر با فاصله بسیار زیاد هم میتوانند تشکیل یک شبکه WAN دهند.
مثال 1 : بزرگترین و مشهورترین این شبکه ها – شبکه جهانی اینترنت است.
مثال 2 : دو شبکه اداری (LAN) که با همدیگر در فاصله 10 کیلومتری از طریق بی سیم یا خطوط مخابرات در ارتباط هستند تشکیل یک شبکه WAN می دهند.
مثال 3 : شبکه کامپیوتری شعبه های یک بانک در یک شهر
خوب تا اینجا با انواع شبکه ها از لحاظ گستردگی جغرافیایی آشنا شدید. اما یک نوع شبکه به نام MAN نیز وجود دارد که بد نیست در این قسمت عنوان شود :
3 – شبکه MAN یا (Metropolitan Area Networks) :
این شبکه رو معمولا حد واسط میان دو نوع شبکه قبلی در نظر می گیرند. در برخی منابع از این شبکه ها به عنوان شبکه های شهری یا فرامنطقه ای نیز یاد می شود.
اگر این نوع شبکه ها را هم به عنوان یکی از انواع شبکه در نظر بگیریم بنابراین مثال 3 از شبکه WAN را میتوان در این دسته قرار داد.
ما نیز در ادامه دروس فقط از دو تقسیم بندی WAN و LAN استفاده خواهیم کرد.
ب – انواع شبکه از لحاظ تکنولوژی انتقال و عملکرد و ساختار امنیت
(Peer to Peer , Server-Based) :
(Peer to Peer , Server-Based) :
قبل از آشنایی با این نوع شبکه ها ابتدا باید با یک مفهوم اساسی که در تعریف این شبکه ها کاربرد دارد آشنا شوید :
مفهوم Authentication :
بررسی صحت نام کاربری و میزان دسترسی کاربر به منابع شبکه را Authenticationگویند. هر کاربر برای ورود به یک شبکه کامپیوتری نیاز به شناسایی و تایید هویت از طرف شبکه دارد که این عمل توسط شبکه انجام می شود. این کار دقیقا شبیهLogin کردن کاربر در سیستم عامل ویندوز است.
1 – شبکه های Peer to Peer یا Work Group :
در شبکه های Work Group هر کامپیوتر دارای یک دیتابیس امنیتی محلی یا Local Security Database است که کار آن بررسی مشخصات کاربری و تعیین سطح دسترسی هر شخصی است که قصد ورود به آن کامپیوتر را دارد . بنابراین در شبکه های Work Group برای شناساندن یک کاربر به یک شبکه باید مشخصات کاربری او را در تک تک کامپیوترهای آن شبکه وارد کنیم یا به عبارتی عمل Authentication باید برای تک تک کامپیوترها انجام شود.
مشکل اینجاست که اگر یک کاربر با مشخصات خود وارد یک کامپیوتر از شبکه شود – برای دسترسی به اطلاعات یک کامپیوتر دیگر نیاز به تایید هویت جداگانه از طرف آن کامپیوتر دارد . بنابراین مدیریت این گونه شبکه ها به دلایل ذکر شده پیچیده تر و دشوارتر است.
برای مثال اگر 10 کامپیوتر در یک شبکه Work Group داشته باشیم باید مشخصات کاربری را برای همه این 10 کامپیوتر انجام دهیم.
این شبکه ها حداکثر از 10 کامپیوتر تشکیل می شوند و در تعداد کامپیوترهای بیشتر به دلایل ذکر شده از لحاظ مدیریتی مشکلاتی را ایجاد می کنند. در این نوع شبکه ها امکان افزایش کاربران یا گسترش شبکه وجود نداشته و از لحاظ امنیتی نسبت به نوع Domain دارای ضعف های بیشتری می باشد زیرا یک سیستم مدیریت متمرکز بر روی کاربران و تایید هویت آن ها در این شیوه وجود ندارد. در عوض راه اندازی و نگهداری این شبکه ها بسیار ساده و کم هزینه است.
ضمن اینکه در این شبکه ها هر کامپیوتر علاوه بر Server (سرویس دهنده) بودن - نقش Client(سرویس گیرنده) بودن را نیز دارد.
2 – شبکه های Server-Based یا Domain :
در این شبکه ها عمل Authentication و میزان دسترسی افراد به منابع اطلاعاتی و امکانات توسط یک Server که به این منظور در نظر گرفته شده است انجام می گیرد. به این سرور مرکزی Domain Controller گفته می شود.
این نوع شبکه ها حداقل دارای یک Domain Controller هستند که هر گاه کاربر از کامپیوتر خودش قصد استفاده از سایر منابع و امکانات شبکه را دارد با ارسال مشخصات کاربری خود به سرور مذکور می تواند در صورت تایید هویت در سطح دسترسی تعیین شده از امکانات شبکه استفاده کند.
با توجه به موارد ذکر شده کنترل و مدیریت این شبکه ها به دلیل مرکزیت Domain Controller ساده تر بوده و قابل گسترش نیز می باشد ولی هزینه راه اندازی و نگهداری آن ها بیشتر است.
در این شبکه ها تعدادی از کامپیوترها فقط نقش سرویس دهنده و تعدادی دیگر فقط نقش سرویس گیرنده را دارند.
خوب حالا چند تا سوال از شما دوستان که بحث رو دنبال می کنید میپرسم :
1 - ارتباط سیستم شما با سیستم دوستتان که در همسایگی شما زندگی می کند از طریق کابل جزو کدام نوع از شبکه های ذکر شده است؟
2 – حال اگر این ارتباط میان سیستم شما و سیستم دوستتان از طریق خطوط مخابرات برقرار شده باشد در کدام دسته از انواع شبکه قرار می گیرد؟
3- فرض کنید قصد ایجاد یک شبکه کامپیوتری را با انتخاب یکی از انواع Work Group یا Domain دارید. چه مواردی را به هنگام انتخاب یکی از این دو نوع در نظر می گیرید؟
4 – اگر در یک شبکه کامپیوتری امنیت مورد نظر باشد از کدام نوع شبکه های Work Group یا Domain استفاده می کنید؟ چرا؟
ادامه یک نوع دیگر از تقسیم بندی شبکه ها (توپولوژی ها) :
ج – انواع شبکه از لحاظ نحوه اتصال فیزیکی
( انواع توپولوژی شبکه ) :
( انواع توپولوژی شبکه ) :
دسته سوم تقسیم بندی شبکه ها شامل تقسیم بندی بر اساس نحوه اتصال و کابل کشی و شکل و ظاهر اتصالات شبکه است.
همانطور که در پست قبلی اشاره شد :
توپولوژی به چگونگی اتصال ظاهری اجزای شبکه از طریق محیط انتقال گفته می شود.
بنابراین در این قسمت انواع توپولوژی شبکه را با هم بررسی خواهیم کرد :
الف – روش اتصالات خطی یا Bus :
همونطور که در شکل های بالا می بینید این قطعه کابل بین تمامی کامپیوترها مشترک است و تمامی کامپیوترها از طریق این کابل با هم در ارتباط هستند.
این شیوه اتصال بسیار متداول بوده و از آن بیشتر در شبکه های محلی یا LAN استفاده می شود.
مزایای روش خطی :
1 – افزایش یا کاهش سیستم ها به راحتی (البته تا حد مجاز) صورت می گیرد.
2 – این روش معمولا بسیار ساده و درعین حال کم هزینه است.
معایب روش خطی :
خوب به نظر شما مشکل اساسی این شیوه کابل کشی چیه ؟ درسته !!!
1 - در توپولوژی خطی اگر قسمتی از کابل اصلی قطع شود تمامی شبکه از کار خواهد افتاد.
2 – در این شیوه عیب یابی شبکه سخت تر بوده و نیاز به مراقبت و نگهداری بیشتری نسبت به سایر توپولوژی ها دارد.
ب – روش ستاره ای یا Star :
در این شیوه اتصال کلیه کامپیوترها به یک وسیله مرکزی به نام Hub یا Switch متصل می شوند. در مورد Hub وSwitch و سایر تجهیزات شبکه در فصل های بعدی بیشتر صحبت خواهیم کرد. معمولا در شبکه های متوسط یا بزرگ از این روش استفاده می شود.
در فصل های بعدی خواهیم دید که مدیریت این شبکه ها به دلیل استفاده از تجهیزات ذکر شده آسانتر و احتمال اخلال در شبکه کمتر است.
مزایای این روش :
از مزایای ویژه این شیوه کابل کشی این است که چون هر کامپیوتر به صورت مستقل به یک Hub یا Switch متصل شده است بنابراین در صورتی که یکی از کابل ها قطع شود فقط کامپیوتری که به آن کابل متصل شده است از شبکه خارج خواهد شد و سایر اجزای شبکه به کار خود ادامه خواهند داد.
در این روش در صورت استفاده از Switch میتوان عمل ارسال و دریافت اطلاعات را به صورت همزمان انجام داد در صورتی که در روش Bus یک کامپیوتر در یک زمان یا داده ارسال می کند و یا دریافت.
از مزایای دیگر این روش این است که ترافیک اطلاعات رویPort ها کاهش میابد. در درس های بعدی در مورد این موضوع به صورت مفصل بحث خواهد شد.
معایب این روش :
1 – اگر قسمت مرکزی یعنی Hub یا Switch به هر دلیلی از کار بیفتد کل شبکه را از کار خواهد انداخت. به همین دلیل باید Hub یا Switch را در مکان و شرایط محیطی مناسب نگهداری کرد.
2 – هزینه طراحی و پیاده سازی آن بالا است.
ج – روش حلقوی یا Ring :
در این روش اتصال هر کامپیوتر به صورت مستقیم به کامپیوتر بعدی متصل شده است و تشکیل یک حلقه از کامپیوترها را میدهند. بسته های اطلاعاتی از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل شده تا به مقصد نهایی برسند. این شیوه در حقیقت نوع خاصی از Bus است که ابتدا و انتهای آن به یکدیگر متصل شده است و بنابراین مزایا و معایب آن نیز مانند روش Bus است.
توپولوژی حلقوی به دو دسته اصلی زیر تقسیم می شود :
1 – توپولوژی حلقوی یک طرفه : در این شیوه اطلاعات فقط در یک جهت گردش می کند.
2 – توپولوژی حلقوی دو طرفه : در این شیوه اطلاعات در هر دو جهت گردش می کند.
د – روش پوششی یا Mesh :
در این روش تمامی کامپیوترها با اتصالات مجزا و به صورت 2 به 2 به یکدیگر متصل شده و به دلیل ساختار تو در تو و پیچیدگی زیاد جز در موارد استثنا مورد استفاده قرار نمی گیرد و برای تعداد بسیار کم کامپیوتر و در شرایط ویژه کاربرد دارد.
مزایای روش پوششی :
به دلیل وجود بیش از یک مسیر ارتباط برای هدایت ترافیک – در صورت قطعی کابل در یک مسیر – اخلالی در ارتباط ایجاد نمی شود.
معایب روش پوششی :
پیچیدگی و هزینه بالای کابل کشی و راه اندازی.
نکته 1 : توپولوژی حلقوی دو طرفه حالت خاصی از توپولوژی Mesh است.
نکته 2 : معمولا از توپولوژی های Bus و Star و Ring در شبکه های LAN و از روش Mesh (و گاهی اوقات روش Star) در شبکه های WAN استفاده می شود.
ه – روش ترکیبی یا HIBRID :
ترکیبی از دو یا چند توپولوژی ذکر شده را HIBRID می گویند. این روش جزو مهمترین و کاربردی ترین شیوه های اتصال در شبکه هاست.
از این شیوه برای توسعه و گسترش شبکه ها و افزایش تعداد کامپیوترها استفاده میشود.
مثال : شکل زیر از ترکیب دو توپولوژیBus و Star است :
