NETWORK+

هدف از ایجاد NETWORK
الف – استفاده از منابع مشترک ( اطلاعات، نرم افزارها و سخت افزارها)
ب – به روز بودن اطلاعات
ج – جلوگیری از افزونگی اطلاعات
د – تبادل سریعتر و دقیق‌تر اطلاعات

انواع NETWORK
شبکه‌ها از لحاظ مقیاس جغرافیایی به سه گروه Lan ،Wan و Man تقسیم‌بندی می‌شوند: 

شبکه محلی LAN: شبکه LAN مخفف Local Area Network است؛ شبکه LAN شبکه‌ای با سرعت بالا است که به منظور برقراری ارتباط و مبادله داده‌ها بین کامپیوترها در یک محدوده جغرافیایی کوچک، مثل یک اداره، یک ساختمان و یا یک طبقه از یک برج طراحی شده است.

شبکه گسترده یا WAN: که مخفف Wide Area Network می‌باشد؛ این NETWORK، جهت مبادله اطلاعات بین فواصل بسیار دور استفاده می‌شود. این شبکه ناحیه جغرافیایی وسیعی مانند کل یک کشور، کل یک قاره را در بر می‌گیرد . شبکه های WAN ممکن است از خطوط استیجاری شرکت مخابرات و یا ماهواره‌های مخابراتی جهت مبادله اطلاعات استفاده کنند. 

شبکه شهری یا MAN:  این شبکه، مخفف Metropolitan Area Network است؛ شبکه MAN شبکه‌های متعددی را که در نواحی مختلف یک شهر بزرگ یا کوچک واقع شده‌اند را به یکدیگر مرتبط می‌کند.

استانداردهای NETWORK
عمدتاً از دو نوع استاندارد شبکه می‌توان استفاده کرد. Token Ring و Ethernet.

۱- Ethernet :
یکی از نخستین معماری‌های شبکه‌های محلی است که در اواخر دهه ۱۹۷۰ توسط شرکت زیراکس معرفی گردید. قیمت پایین، سرعت بالای انتقال و امکان اتصال PC به Main از امکاناتی بود که باعث گردید، طرفداران زیادی پیدا کند.

Ethernet یک تکنولوژی مبتنی بر مجادله و درگیری است؛ بدین معنا که هیچ کنترلی بر روی اینکه کدام کامپیوتر مجاز به ارسال اطلاعات از طریق شبکه است، ندارید زمانی که ۲ کامپیوتر همزمان اقدام به ارسال اطلاعات از طریق کابلها می‌کنند، این امر منجر به برخورد داده‌ها می‌شود؛ بنابـــراین اطلاعات پس از تأخیر به مقصد می‌رسند. مجادله داده‌ها می‌تواند سرعت یک شبکه شلوغ را کاهش دهد. استفاده از تکنولوژی Ethernet ارزانتر از تکنولوژی Token Ring است چرا که تکنولوژی Ethernet وسیله‌ای برای کنترل این است که یک کامپیوتر چه وقت می‌تواند انتقال داده‌ها را شروع کند. تکنولوژی Ethernet برای دفاتر اداری کوچک و مصارف خانگی مناسب است .

۲- Token Ring:

این شبکه در سال ۱۹۸۵ توسط کمپانی IBM طراحی و سپس به عنوان استاندارد رسمی IEEE 802.5 معرفی شد.
در تکنولوژی Token Ring انتقال داده ها توسط Token ( یک کاربر الکترونیکی = نشانه) که در حلقه تشکیل دهنده کامپیوترها گردش می کند، کنترل می‌شود. تنها کامپیوتر دارای Token می‌تواند داده‌ها را انتقال دهد؛ Token پس از انتقال و دریافت داده‌ها به کامپیوتر بعدی حلقه سپرده می‌شود و هیچ گونه مجادله در یک حلقه Token Ring به وجود نمی‌آید، چرا که هر کامپیوتر نوبت خود را برای انتقال دارد هیچ کامپیوتر دیگری در آن زمان داده ارسال نمی‌کند.

توپولوژی‌های NETWORK
توپولوژی یا همبندی یک شبکه به معنای نوع ارتباطی است که مابین گره‌های آن شبکه برقرار است. این توپولوژی معمولاً نوع کابل مورد استفاده را نیز تعیین می‌کند.

الف – توپولوژی خطی باس (  Bus Linear ):
در یک شبکه خطی چندین کامپیوتر به یک کابل به نام Bus متصل می‌شود. در این توپولوژی رسانه انتقال بین کلیه کامپیوتر ها مشترک است.
توپولوژی Bus از متداولترین توپولوژیهاست که در شبکه‌های محلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سادگی، کم هزینه بودن و توسعه آسان این شبکه، از نقاط قوت توپولوژی Bus می‌باشد. ضعف عمده این شبکه آن است که اگر کابل اصلی یا Back Bone که به عنوان پل ارتباطی بین کامپیوترهای شبکه می‌باشد، قطع شود، کل شبکه از کار خواهد افتاد.

 ب- توپولوژی رینگ – حلقوی:
در توپولوژی BUS کامپیوترها توسط یک رشته سیم به هم متصل می‌شوند که آغاز و پایان آن سیم توسط یک مقاومت ۵۰ اهمی بسته شده است. در توپولوژی رینگ به جای بستن دو سر سیم، آنها را به یکدیگر وصل کرده و تشکیل یک حلقه می‌دهند. این توپولوژی تمامی مزایا و معایب BUS را دارد با این تفاوت که کنترل مقاومت سیم استوار تر بوده و اتصال آغاز و پایان سیم گاهی اوقات به دلیل فاصله زیاد دو سرسیم مشکل ساز می‌شود.

ج – توپولوژی هیبریدی: 
سیستمی که از ترکیب BUS و ستاره‌ای پدید می‌آید، هیبریدی نام دارد.
در این حالت برخی از مسیرهای شبکه به صورت BUS و برخی دیگر بصورت ستاره‌ای می‌باشند، معمول ترین طراحی از این نوع اتصالها به صورت BUS و اتصال ستاره‌ای کامپیوترها به هاب مربوط به خودشان می‌باشد.

د – توپولوژی ستاره‌ای:
شبکه‌های متوسط و بزرگ اغلب از توپولوژی ستاره‌ای استفاده می‌کنند. در این پیکربندی از کابل و سخت‌افزار بیشتری استفاده می‌شود اما مدیریت آن آسان‌تر و احتمال خرابی آن کمتر است؛ کابل مورد استفاده توپولوژی ستاره‌ای Ethernet کابل زوج بهم تابیده بدون حفاظ است. هر کامپیوتر در پیکربندی ستاره‌ای به یک هاب متصل می‌شود. یک سر کابل به کارت شبکه یک کامپیوتر متصل شده و سر دیگر آن به هاب که نقطه اتصال مرکزی کابل کشی شبکه را نزد هم می‌کند، وصل می‌شود. هاب ها به اندازه‌های مختلف عرضه می‌شوند و مدلهای پیشرفته آنها می‌تواند، خطاهای موجود در سیگنالها را تقویت کند. آماده سازی توپولوژی ستاره‌ای آسان است و عیب یابی در آن آسانتر از شبکه BUS است چرا که یک کابل آسیب دیده تنها به روی یک کامپیوتر تاثیر می‌گذارد و از طرف دیگر کابل زوج بهم تابیده معمولاً گرانتر از کواکسیال (کابل تک رشته‌ای) (به انگلیسی coaxial) است. توپولوژی ستاره‌ای به کابل بسیار زیاد و یک هاب نیاز دارد. تمامی اینها منجر به بالا رفتن هزینه NETWORK می‌شود؛ با این تفاوت که روش بهتر و امن تری است .

تاریخچه شبکه
اگر بخواهیم به تاریخچه شبکه های کامپیوتری نگاهی بیاندازیم می‌توانیم به اواخر سال ۱۹۶۰ اشاره کنیم، در این سال‌ها، وزارت دفاع امریکا آژانس تحقیقاتی پیشرفته خود را در رقابت با فعالیت های ماهواره‌ای اتحاد جماهیر شوروی راه اندازی کرد. نام این آژانس تحقیقاتی آرپا(Arpa) بود. این آژانس پروژه‌های تحقیقاتی بسیار مهمی را در زمینه‌های استراتژیک و دفاعی انجام می‌داد، یکی از این پروژه ها ایجاد ارتباطات قوی در زمان جنگ های احتمالی بود. برای همین منظور اولین شبکه کامپیوتری بین چهار کامپیوتر راه اندازی شد که دوتای آنها در دانشگاه MIT و یکی از آنها در دانشگاه کالیفرنیا و د

اصطلاحات رایج شبکه های کامپیوتری
در ادامه به بررسی اصطلاحات و عبارات رایج در دنیای شبکه می‌پردازیم.

کلاینت چیست؟
کلاینت (Client)، به سیستمی گفته می‌شود که درخواست و تقاضایی دارد و این درخواست در سرور مجموعه پردازش و ارسال می‌شود. برای مثال زمانی که شما با کامپیوتر خود به شبکه ای متصل هستید و از آن بهره می‌برید، سیستم شما نوعی کلاینت است.

سرور چیست؟
سرور(Server)، به کامپیوتر همیشه روشنی اطلاق می شود که توان سخت افزاری و نرم افزاری بالایی دارد و به عنوان کامپیوتر مرکزی، سرویس و خدماتی را به client‌ها ارائه می‌دهد. شایان ذکر است که هم کلاینت و هم سرور سیستم عامل مختص به خود را دارند. در شبکه های کلاینت سروری، کامپیوترها علاوه بر اینکه به هم متصل هستند از همدیگر مستقلند، به این معنا که اگر یک کامپیوتر یا دستگاه دیجیتالی که به شبکه متصل است، خاموش شود یا به هر دلیل از شبکه خارج شود، همچنان شبکه پابرجاست. اما اگر سرور از مدار خارج شود سرویس‌هایی که ارائه می‌دهد نیز از دسترس خارج می‌شوند و در روال کار شبکه اختلال ایجاد می‌کند. (برای دریافت توضیحات بیشتر در مورد سرور می توانید مقاله فالنیک را در این لینک با عنوان “سرور چیست” مطالعه کنید)

هاست چیست؟
هاست(Host)، هر دستگاه یا سیستمی که به شبکه متصل بوده و خدماتی ارائه می دهد و یا از خدمات و سرویس هایی در داخل شبکه استفاده می کند. با این تعریف هم کلاینت و هم سرور، Host محسوب می شوند.

کاربرد شبکه چیست؟
شبکه های کامپیوتری فارغ از فاصله فیزیکی می توانند از ۲ کامپیوتر و یا از یک سازمان با ۲ میلیون کامپیوتر و یا بیشتر به راحتی پشتیبانی کنند شبکه ها با اهداف گوناگونی راه اندازی می شوند  با استفاده از شبکه، کاربران می‌توانند به طور مجتمع و سراسری به منابع و داده‌ها دسترسی داشته باشند و یا با یکدیگر تماس صوتی و تصویری برقرار کنند. پرونده‌ها، فایل‌ها، سخت افزارها، نرم افزار و… در شبکه به اشتراک گذاشته می‌شود و کاربران می‌توانند بر اساس سطح دسترسی خود از آن‌ها استفاده کنند.

انواع شبکه های کامپیوتری
در این قسمت می‌خواهیم انواع شبکه کامپیوتری را بر اساس وسعت و گستردگی بررسی کنیم:

شبکه PAN یا شبکه شخصی چیست؟
PAN مخفف عبارت Personal Area Network بوده و کوچکترین نوع شبکه است. شبکه های شخصی شامل تعداد محدودی از کامپیوتر ها و لوازم دیجیتال هستند که نهایتا چندمتر با همدیگر فاصله دارند و به صورت باسیم یا بی سیم به همدیگر متصل و مرتبط می‌شوند.

برای مثال زمانی که شما تلفن همراه خود را از طریق بلوتوث به کامپیوتر متصل نموده اید یک شبکه ی شخصی یا PAN را تشکیل داده‌اید.

هر زمان که شما دو دستگاه دیجیتالی را به صورت باسیم یا بی سیم و از طریق تکنولوژی هایی مثل وای فای یا بلوتوث و… به هم وصل می‌کنید، یک شبکه شخصی ساخته اید.

LAN یا شبکه محلی چیست؟
LAN مخفف عبارت Local Area Network  است که به آن شبکه محلی می‌گویند. اینگونه از شبکه ها معمولا از سرعت بالایی برخوردارند و در محیط هایی با ظرفیت  محدود مانند یک شرکت کوچک یا ساختمان قابل اجرا هستند. یکی از تکنولوژی های مورد استفاده در این نوع شبکه، تکنولوژی Ethernet  یا همان اترنت است.

شبکه MAN یا شبکه شهری چیست؟
MAN مخفف عبارت Metropolitan Area Network است و گستردگی به اندازه یک شهر یا مساحتی بزرگ را در محدوده شهر دارد. برای مثال اتصال شعبات یک موسسه به شعبه‌های دیگر در محدوده شهری، نمونه ای از شبکه MAN محسوب می‌شود.

شبکه شهری یا man محدوده ای به اندازه یک شهر را شامل می شود.

WAN یا شبکه گسترده چیست؟
WAN مخفف عبارت Wide Area Network است که از به هم پیوستن چند شبکه LAN به وجود می‌آید. اینگونه از شبکه‌ها معمولا بین شهرها، کشورها و یا حتی قاره‌ها مورد استفاده است. برای اتصالات داخلی شبکه های WAN باید از ISP ها و زیرساخت های مخابراتی کمک گرفت. از تکنولوژی‌های مورد استفاده در این نوع از شبکه ها می‌توان از تکنولوژی های ISDN-MPLS – ATM و غیره نام برد.

شبکه گسترده یا wan شامل محدود به ناحیه ای خاص یا شهر و محلی خاص نیستند و می توانند ارتباطات بین المللی ایجاد کنند. 

هدف از ایجاد شبکه کامپیوتری
استفاده مشترک از منابع و ارتباط تجهیزات آی‌تی با یکدیگر (اطلاعات- سخت افزارها- نرم افزارها)
تبادل سریع‌تر اطلاعات
به‌روز بودن اطلاعات
مدیریت و پشتیبانی مرکزی
قابلیت اطمینان
 

چه کسانی به شبکه نیازمندند؟
در صورتی که محل کار شما مجهز به بیش از یک کامپیوتر است، نصب و راه‌اندازی شبکه کامپیوتری در روند کاری شما بسیار موثر است. امروزه وجود شبکه کامپیوتری و اینترنت برای هر شرکت ضروری است، بنابراین هدف اصلی از نصب و راه‌اندازی شبکه برقراری ارتباط سیستم‌ها با یکدیگر، هزینه پایین در خرید تجهیزات سخت افزاری و مدیریت بهتر است.

تاریخچه شبکه
در زیر بخشی از رویدادهای تاریخی مهم در زمینه شبکه و بهبودها و پیشرفت‌های شبکه‌های کامپیوتری، ذکر شده است:

در اواخر دهه 1950 اولین شبکه رایانه‌ای در سیستم SAGE (Semi-Automatic Ground Environment) که یک سیستم کامپیوتری بزرگ جهت پردازش و تحلیل داده‌های دریافتی از سایت‌های راداری ایالات متحده بود مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم تصویر یکپارچه‌ای از فضای هوایی را در یک سطح وسیع از منطقه تولید می‌کرد که توسط فرماندهی دفاع هوا – فضای آمریکای شمالی (NORAD) مورد استفاده قرار می‌گرفت.

در سال 1959 آناتولی ایوانکویچ کیتوف به کمیته مرکزی حزب کمونیست اتحاد جماهیر شوروی، پیشنهادی مبنی بر ایجاد یک برنامه دقیق برای سازماندهی مجدد کنترل نیروهای نظامی شوروی و سیستم اقتصادی شوروی را بر اساس شبکه‌ای از مراکز محاسباتی ارائه داد.

در سال 1960، سیستم رزرواسیون تجاری خطوط هوایی (SABRE – semi-automatic business research environment) با اتصال دو سیستم به یکدیگر آنلاین شد. این سیستم توسط خطوط هوایی آمریکا جهت بالابردن سرعت سیستم رزرو ایجاد شد.

در سال 1963، لیک لایدر، روانشناس و محقق علوم رایانه و اولین مدیر اداره تکنیک‌های پردازش اطلاعات دارپا، زیر نظر وزارت دفاع آمریکا، برای اولین بار عنوان “شبکه کامپیوتری بین کهکشانی” را مطرح کرد، که آغازگر مفایم اولیه اینترنت بود.

در سال 1964، محققان دانشگاه دارتموث برای اولین بار سیستم اشتراک گذاری زمان دارتموث (DTSS – Dartmouth Time-Sharing System) را برای کاربران سیستم‌های کامپیوتری بزرگ توسعه دادند. این سیستم این امکان را ایجاد می‌کرد که تعداد زیادی از کاربران بتوانند با یک سیستم واحد تعامل داشته باشند. در همان سال، در مؤسسه فناوری ماساچوست، یک گروه تحقیقاتی توسط جنرال الکتریک و آزمایشگاه بِل، توانستند از یک کامپیوتر برای مسیریابی و مدیریت ارتباطات تلفنی استفاده کنند.

در طول دهه 60، پل باران و دونالد دیویس به طور مستقل مفهوم سیستم‌های شبکه‌ای را توسعه دادند که از مفهوم بسته‌ها (Packets)  برای انتقال اطلاعات بین رایانه‌ها بر روی یک شبکه استفاده می‌کردند. دیویس در پیاده‌سازی این مفهوم در شبکه NPL که شبکه آزمایشگاه فیزیکی ملی انگلستان بود پیشگام شد.

در سال 1965، شرکت وسترن الکتریک اولین سوئیچ الکترونیکی تلفنی که به صورت واقعی توسط کامپیوتر کنترل می‌گردید را پیاده سازی کرد.

در سال 1966، توماس ماریل و لارنس رابرتز توانستند برای اولین بار مقاله‌ای را در شبکه آزمایشی WAN (Wide Area Network) برای سیستم اشتراک‌گذاری زمانی کامپیوتری جهت استفاده تعداد زیادی از کاربران منتشر کردند. فعالیت‌های آنان، آغازگر و توسعه دهنده اینترنت به شکل امروزی شد.

در سال 1969، در اولین اقدام، چهار نود توسط آرپانت (آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته شبکه در آمریکا) با استفاده از مدارهای الکترونیکی با سرعت 50 کیلو بیت در ثانیه به یکدیگر متصل شدند. این ارتباط بین دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس، انستیتو تحقیقاتی استنفورد، دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا و دانشگاه یوتا شکل گرفت.

در سال 1972 خدمات تجاری توسط پروتکل استاندارد X.25 راه اندازی شد که بعدها به عنوان زیرساخت برای رشد و گسترش شبکه‌های TCP/IP مورد استفاده قرار گرفت.

در سال 1973 رابرت مت کالیف، در یادداشتی رسمی در شرکت زیراکس پارک، اترنت را توصیف می‌کند. سیستمی شبکه‌ای که براساس شبکه (Aloha) توسط نورمن آبرامسون و همکارانش در دانشگاه هاوایی توسعه یافت. در ژوئیه سال 1976 رابرت مت کالیف و دیوید بوگز مقاله خود را با نام “اترنت: توزیع پکت سوئیچینگ برای شبکه‌های محلی” منتشر کردند و از سال 1977 تا 1978 با همکاری هم پتنت‌های متعددی را در این زمینه به ثبت رساندند. در سال 1979 با پیگیری‌های مت کالیف، اترنت به عنوان یک استاندارد باز توسعه یافت.

در سال 1976، جان مورفی از شرکت دیتا پوینت، آرک نت ARCnet را ایجاد کرد. که یک پروتکل ارتباطی در شبکه‌های LAN می‌باشد که بر اساس متد Token-Passing کار می‌کند و برای اولین بار برای اشتراک گذاری تجهیزات ذخیره‌سازی استفاده شد.

از سال 1995، سرعت انتقال اطلاعات در شبکه اترنت از 10 مگابیت بر ثانیه به 100 مگابیت بر ثانیه افزایش یافت. این روند ادامه پیدا کرد و تا سال 1998 سرعت اترنت به 1 گیگابیت بر ثانیه رسید. در سال 2016 سرعت آن 100 گیگابیت بر ثانیه رسید. توانایی مقیاس پذیری و انطباق‌پذیری اترنت موجب شد تا در طول سال‌ها همچنان در شبکه‌های کامپیوتری مورد استفاده قرار بگیرد.

شبکه‌های کامپیوتری ممکن است شاخه‌ای از مهندسی برق، مهندسی الکترونیک، ارتباطات راه دور، علوم رایانه، فناوری اطلاعات و یا مهندسی کامپیوتر باشند. چرا که بر اساس علوم نظری و عملی این رشته‌ها پایه‌ریزی شده است.

یک شبکه این امکان را می‌دهد تا منابع محاسباتی و اطلاعاتی را برای استفاده کاربران و نرم‌ افزارهای دیگر به اشتراک بگذاریم. کاربران می‌توانند از طریق شبکه از منابع مختلفی که توسط تجهیزات شبکه به اشتراک گذاشته شده است استفاده کنند. مانند چاپ یه سند توسط پرینتری که به اشتراک گذاشته شده است و یا ذخیره اطلاعات بر روی دستگاهی که در شبکه موجود است. یک شبکه این امکان را می‌دهد تا بتوانیم انواع اطلاعات و فایل‌ها را با فرمت‌های مختلف و اسناد گوناگون، برای دیگر سیستم‌ها و کاربران در شبکه، با ایجاد سطح دسترسی برای هر فرد یا سیستم به اشتراک بگذاریم. سیستم‌های محاسباتی توزیع شده در شبکه از سیستم محاسباتی منبع یا همان سرور برای محاسبه و انجام وظایف خود استفاده می‌کنند.

در شبکه‌های کامپیوتری ممکن است هکرهای امنیتی، با اهداف سودجویانه به سیستم‌های کامپیوتری موجود در شبکه نفوذ کرده و ویروس‌ها و کرم‌های کامپیوتری را در شبکه منتشر کنند و یا با حملات مختلف مانع از سرویس‌دهی تجهیزات و سرورها در شبکه گردند.

فناوری شبکه‌های کامپیوتری به قدری گسترده شده است که در تمامی مکان‌های تجاری و غیرتجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. تقریباً مکانی وجود ندارد که از شبکه‌های کامپیوتری در آن استفاده نشده باشد. شرکت‌ها، مؤسسات، سازمان‎ها، فروشگاه‌ها، کارگاه‌ها، مراکز صنعتی، درمانی، آموزشی و بسیاری دیگر. این فناوری بسیار تخصصی و پیشرفته می‌باشد و دانش آن روز به روز در حال پیشرفت و توسعه می‌باشد.

آن‌چه که گفته شد تعریف پایه از مفهوم شبکه کامپیوتری است. برای درک درست و آشنایی بیشتر با شبکه‌های کامپیوتری، مطالعه در تمامی جنبه‌های آن از جمله استانداردهای شبکه، پروتکل‌ها، هم‌بندی یا توپولوژی شبکه، تجهیزات شبکه، نحوه اتصالات و بسیاری دیگر از موارد، ضروری می‌باشد. در مطالب بعدی به تعریف و بررسی دقیق‌تر هر یک از این موارد می‌پردازیم.