عضویت العربیة English
امام صادق علیه‌السلام: صله رحم و نیکى، حساب (قیامت) را آسان و از گناهان جلوگیرى مى‌کند. کافى، ج2، ص157

اصول شبکه های کامپيوتری

اصول شبکه های کامپيوتری
دوشنبه 2 اسفند 1389  10:33 ب.ظ

اصول شبکه های کامپيوتری


تجارت اينترنتی بدون وجود يک شبکه کامپيوتری بی معنی است . در حقيقت ، اين يک توانايی ِ کامپيوترها است که آنها را به ابزارهای قدرت مندی برای تجارت تبديل کرده است . تصور کنيد که يک Floppy Disk يا Zip Disk را فقط می توانستيد از طريق پست يا پيک به شخص ديگری بفرستيد ، يا تصور کنيد که ديگر نمی توانستيد از طريق اينترنت کالايی را سفارش دهيد چه مشکلاتی پيش می آمد ؟. در اين بخش اصول شبکه های کامپيوتری را بررسی می کنيم . در شکل 1 يک شبکه ساده کامپيوتر نمايش داده شده است . به خاطر دلايلی به آن شبکه ستاره ای گفته می شود . HUB که در مرکز اين شبکه قرار دارد يک سخت افزار شبکه ای ساده است که اطلاعات را از يک کامپيوتر در شبکه می گيرد و به کامپيوتر ديگر انتقال می دهد . شبکه ای که در شکل يک نشان داده شده است به LAN يا Local Area Network يا شبکه محلی معروف است . يک LAN شبکه ارتباطی است که از کابلها ، کامپيوتر ها و بعضی سخت افزارهای شبکه ای تشکيل شده است و در يک منطقه فيزيکی محدود مانند يک ساختمان يا يک طبقه از آن به کار می رود .
چند اصطلاح :
Packet : وقتی يک پيغام بر روی شبکه ارسال می شود ( مانند يک ايميل) ، آن پيغام به پيغام های کوچک تری شکسته می شود که به آنها packet می گويند .
Ethernet : يکی از مهمترين تکنولوژی های موجود در LAN ها Ethernet است . اين تکنولوژی توسط Robert Metcalfe و David Boggs در Xerox PARC ايجاد شد . بوسيله Ethernet هر کامپيوتری بر روی شبکه می تواند به هر کامپيوتر ديگری اطلاعات بفرستد . اما ، هيچ وقت دو کامپيوتر همزمان نمی توانند بر روی خط مطلب خود را بيان کنند . اگر دو کامپيوتر همزمان packet ی را ارسال کنند يک برخورد يا Collision اتفاق می افتد . Ethernet تکنولوژی است که در آن راه هايی برای جلوگيری از اين برخورد و دوباره فرستادن اطلاعات در نظر گرفته شده . وقتی يک برخورد رخ داد اطلاعات بعد از يک مدت زمان کوتاه تصادفی دوباره ارسال می شود . Ethernet يک پروتکول ساده برای متصل شدن يک کامپيوتر به شبکه است .
Bandwidth : وقتی درباره شبکه های کامپيوتری بحث می شود bandwidth يا پهنای باند به ظرفيت آن شبکه گفته می شود . پهنای باند معمولا ً با واحد های کيلو بيت در ثانيه ، مگابيت در ثانيه و گيگابيت در ثانيه بيان می شود . کلمات broadband ، narrowband و midband نيز برای اين منظور استفاده می شود . اين کلمات مقدار دقيقی را بيان نمی کنند و هر چند سال مفهوم سرعت در آنها تغيير می کند در حال حاضر broadband به شبکه هايی با پهنای باند حداقل 10 مگابيت در ثانيه ، midband از 1 تا 10 مگابيت در ثانيه و narrowband زير 1 مگابيت در ثانيه است . 
ALOHAnet :
ALOHAnet يک شبکه راديويی کامپيوتری بود و برای جزاير هاوايی طراحی شده بود تا کامپيوترهای آنجا بتوانند با يکديگر ارتباط داشته باشند . آن شبکه بوسيله Norman Abramson ، پروفسور دانشگاه  هاوايی طراحی شده بود . ALOHAnet بر روی نظريه اصلی Ethernet که فرستادن دوباره packet ها در صورت برخورد بود طراحی شد .
وقتی LAN های سازمان های بزرگ در يک گستره وسيع جغرافيايی به يکديگر متصل شدند شبکه بزرگ تری به نام WAN يا Wide Area Network ساخته شد . شکل دو نمونه ای از اين شبکه است . Router يک سخت افزار شبکه ای است مسئول فرستادن و مسيريابی يک packet از يک LAN به LAN ديگری است . LAN ها می توانند بوسيله هر نوع تکنولوژی به يک ديگر متصل شده باشند ، کابل نوری ، سيستم های بی سيم ، leased phone line .
اگر می خواهيد برای يک شرکت ، شبکه کامپيوتری نصب کنيد يا شبکه موجود را ارتقا دهيد بهتر است به نکات زير توجه کنيد :
1 , چه نوع اطلاعاتی بر روی اين شبکه فرستاده می شود ؟ صدا ، تصوير يا متن ؟
2 , پهنای باند شبکه چه مقدار خواهد بود ؟
3 , تا چه حد شبکه قابل اطمينان خواهد بود ؟
4 , آيا پهنای باند آن نيازهای آينده را نيز بر طرف خواهد کرد ؟
5 , سرعت با اضافه شدن ترافيک تا چه ميزان پايين می آيد ؟
6 , هزينه آن چقدر است ؟
7 , تا چه ميزان امنيت دارد ؟
8 , پروتکول های آن چيست ؟ آيا با شبکه های ديگر سازگار است ؟
 Packet switching و TCP/IP
فرض کنيد کامپيوتر A در شيکاگو می خواهد با کامپيوتر B در San Antonio ارتباط برقرار کند . مسيرهای مختلفی بين اين دو نقطه وجود دارند . برای برقراری ارتباط ، آنها بايد يک مسير را انتخاب کرده و شروع به ارسال اطلاعات بکنند . تا موقعی که A و B از اين مسير استفاده می کنند کامپيوتر های ديگر نمی توانند بر روی آن مسير اطلاعاتی بفرستند . برقراری ارتباط از طريق يک مسير مشخص و فرستادن اطلاعات بر روی آن به Circuit Switching معروف است . اين روش کاملا ً مشابه سيستم های تلفن است (Public Switched Telephone Network , PSTN) . همچنين به آن POTS يا Plain Old Telephone Service نيز گفته می شود . سيستم عمومی تلفن آنالوگ است و از امواج برای انتقال اطلاعات استفاده می شود .
يکی از مشکلات circuit switching در نظر گرفتن نوع و ميزان اطلاعات هنگام گرفتن مسير است . برای مثال ، circuit switching را مانند يک بزرگراه فرض کنيد . شکل سه را يک شبکه ای از بزرگراه ها فرض کنيد و شخصی می خواهد از شيکاگو به San Antonio برود . با تئوری circuit switching بايد ابتدا يک مسير انتخاب کند ، مثلا ً ، شيکاگو به Memphis و به San Antonio . تمام بزرگراه های بين اين سه شهر در مدت زمانی که لازم است تا از شيکاگو به San Antonio برسد توسط آن شخص رزرو می شود . اين بدان معنی است که اگر شخصی بخواهد از شيکاگو به Nashville برود مسير شيکاگو تا Memphis تا زمانی که شخص اول به San Antonio  نرسيده است بسته شده .
Circuit Switching يک مشکل برای کامپيوترها است بدليل اينکه انتقال اطلاعات در آن پيوسته می باشد و حتما ً مسير مورد نظر بايد برقرار بشود تا انتقال اطلاعات شروع شود . راه دوم برای انتقال اطلاعات به جای circuit switching استفاده از packet switching است . مبحث packet switching بوسيله Paul Baron و Donald Watts Davies در سالهای 1960 ابداع شد . Paul Baron متنهايی را در توصيف packet switching در زمانی که در شکل RAND بوده است نوشته . اين کارها در زمان جنگ سرد انجام شد و محرک وی برای اين کار طرحی بود که شبکه ها حتی هنگام حمله اتمی نيز قابليت خود را از دست ندهند .
برای درک مفهوم packet switching ، فرستادن يک نامه را از شيکاگو به San Antonio در نظر بگيريد . به جای اينکه کل نامه از يک مسير خاص برود می توانيم نامه را به تعدادی packet تقسيم کنيم . بر روی packet ها آدرس منبع و مقصد نوشته شده و هر کدام به صورت جداگانه ارسال می شود .
* هر packet شماره ای خاص دارد به طوری که در مقصد آنها را دوباره مانند حالت اول می توان به هم متصل کرد .
* هر packet دارای آدرس منبع و مقصد است .
* packet وقتی فرستاده می شوند که به ظرفيت مورد نظر برسند .
* Packet ها به شکل جداگانه بر روی شبکه فرستاده می شوند و ممکن است که از يک مسير حرکت نکنند . ممکن است مسيری که packet اول رفته اشغال بشود و packet بعد از آن بايد مسير جداگانه ای را طی کند .
در آن زمان Packet switching يک فکر بنيادی بود . AT&T در آن زمان انجام چنين کاری را غير ممکن می دانست . اما ، کارهای زيادی که بر روی اين مدل انجام می شد بر روی Larry Roberts که در ARPA کار می کرد تاثير زيادی داشت . او شروع به ساختن packet switching در ARPA کرد . دو شرکت بزرگ آن زمان ، IBM و AT&T ، در آن کار شرکت نکردند .
Packet switching يک تئوری در شبکه ها است و يک پروتکول نيست . پروتکولی که در اينترنت استفاده می شود TCP/IP است . IP در TCP/IP پروتکول اينترنت است و مسئول انتقال اطلاعات در آن می باشد . کامپيوتر هايی که در اينترنت هستند بايد نرم افزاری برای IP داشته باشند . به packet هايی که از الگوی IP تبعيت می کنند IP Datagram گفته می شود . اين ديتاگرام ها دارای دو بخش هستند ، يکی header و ديگری بخش داده ها . در مثال سيستم نامه ، header مطالبی است که روی پاکت نامه نوشته می شود و داده ها مطالب درون پاکت نامه است . header معمولا ً دارای اطلاعات زير است :
* کل طول packet
* IP مقصد
* IP منبع
* زمان انتقال : هر packet دارای طول عمری است که اگر صفر بشود هر router ی که آن را ببيند آن packet را حذف می کند . اين خاصيت از گردش بدون پايان packet در شبکه جلوگيری می کند .
* اطلاعات برای کنترل خطا
آدرس های IP از سخت افزار مجزا هستند . برای انتقال بر روی شبکه های مختلف packet ها بوسيله قاب ها فرستاده می شود . سخت افزار ها می توانند قاب ها را درک کنند و بوسيله آنها packet ها را بخوانند .
TCP در TCP/IP مسئول ارسال و دريافت اطلاعات است . اين نرم افزار همانطور که از نامش پيدا است ، packet ها را بازسازی می کند و اگر packet ی خراب شده بود اطلاع می دهد . اگر packet ی گم شده بود درخواست دوباره فرستادن آن را می کند و اگر از يک packet دو نسخه وجود داشت يکی را حذف می کند . نرم افزار TCP همچنين مسئول برقراری ارتباط ِ دو کامپيوتر بر روی شبکه است . نرم افزارهای TCP و IP با يکديگر کار می کنند .
هر packet مانند نامه دارای آدرس برگشت است . يک آدرس کامپيوتری به چه شکلی است ؟ چون کامپيوتر است ، فقط مفهوم 0 و 1 برای آن روشن است . يک نوع آدرس دهی مشهود برای اين کار استفاده از آدرس های باينری است . البته ، آدرس های IP  به شکل مقدار 32 بيتی هستند ، مانند 128.135.130.201 .
تمام آدرس های IP از اين شکل تبعيت می کنند ، چهار قسمت برای عدد و سه نقطه بين آنها . به اين روش نشانه گذاری dotted-decimal می گويند . هر بخش احتياج به يک بايت يا 8 بيت دارد که در کل 32 بيت می شود . با اين شکل آدرس دهی در مبنای ده راحت تر از مبنای دو است .
NAP :
به ايستگاه های switch در شهرهای بزرگ گفته می شود که در آن شبکه های با پهنای باند بسيار بالا با يکديگر آميخته می شوند .
طبق تعريف ما ، اينترنت به شبکه ای از کامپيوتر ها گفته می شود که از TCP/IP استفاده می کنند .اما چه کسی آن شبکه را می سازد و از آن نگهداری می کند ؟ ستون فقرات اينترنت ، کابلهای نوری با پهنای بايد بسيار بالا شهرهای مهم دنيا را به هم متصل کرده اند ، اين کابلها توسط شرکتهای مهم مخابراتی مانند MCI WorldCom(!!) ، Sprint ،  AGIS ، PSINet و ... کنترل می شود . ISP ها بزرگ در NAP ها به اين ستون فقرات متصل هستند . کاربران برای اتصال به اينترنت از اين ISP ها استفاده می کنند . اين نکته را هم در نظر داشته باشيد که تعداد زيادی پروتکول ِ ديگر وجود دارد . مانند Token Ring  ، AppleTalk و Novell NetWare

کریمی که جهان پاینده دارد               تواند حجتی را زنده دارد

 

دانلود پروژه و کارآموزی و کارافرینی

mohamadaminsh

mohamadaminsh
کاربر طلایی1
تاریخ عضویت : دی 1389 
تعداد پست ها : 25772
محل سکونت : خوزستان
دسترسی سریع به انجمن ها