[Amir Shahbazzadeh]

در دنیای امروز اکثر اطلاعات از طریق کانال های شبکه‌ای منتقل می‌شوند. شبکه و سیستم‌های انتقال اطلاعات مبنا و پایه کارهای روزمره ما هستند. ارتباطات تلفنی، اینترنت، شبکه‌های کوچک خانگی یا شرکتی، شبکه‌های بین بانکی، معاملات پولی تنها مثال‌هایی از این نیاز بشر هستند.

یکی از معیارهای سنجش کشورهای پیشرفته، توانایی آنها در انتقال و مخابره اطلاعات است. هر چه سرعت مخابره اطلاعات بیشتر باشد، آن کشور از صنعت، فناوری و دانش بالاتری برخوردار است. در دنیایی که زمان حرف اول را می‌زند، جنگ بر سر به دست آوردن ثانیه‌هاست.
اما به راستی شبکه چیست؟ چقدر با مفاهیم اولیه شبکه آشنایی دارید؟ در پس اتصال دو تا کامپیوتر به یکدیگر چه می‌گذرد؟
طراحی سیستمی واحد

سال‌ها قبل طراحی سیستم‌های شبکه‌ای بسیار پیچیده بود. هر شرکتی برای خود معماری و پروتکل خاصی داشت و همین امر موجب می‌شد تا دستگاه‌های ساخت دو کارخانه به راحتی نتوانند به یکدیگر اتصال پیدا کنند. اما سر انجام سازمان استاندارد جهانی، مدل OSI را انتخاب کرد و همه کارخانه‌ها ملزم به رعایت آن شدند تا طبق یک پروتکل واحد طراحی سخت افزاری صورت بگیرد.

مهمترین دلایل استفاده از شبکه چیست؟
اولین دلیل در واقع منظور این است که استفاده از سایت‌ها، نرم افزار های تحت وب، سیستم‌های اطلاع رسانی همه در بستر اینترت یا بهتر شبکه صورت می‌گیرند.
دومین دلیل می‌تواند نیاز روز افزون به سیستم‌های اتوماسیون اداری و مالی باشد. مانند شبکه‌های بانکی، شبکه‌های داخل سازمانی و... .
سومین دلیل نیز بالا بردن امنیت و به اشتراک گذاشتن منابع سخت افزاری و نرم افزاری نامید. مانند به اشتراک گذاشتن پردازنده و یا دیسک سخت میان چندین کامپیوتر.
صدها دلیل دیگر نیز میتوان برای نیاز بشر به شبکه عنوان کرد. دلایل بالا تنها عنوان‌های اصلی و کلی نیازها هستند. مهم این است که بدون شبکه خیلی از کارهای روزمره ما لنگ می‌ماند.

ساختار کلی شبکه

اگر بخواهیم به صورت کلی به شبکه نگاه کنیم، می‌توانیم آن را به سه قسمت اصلی تقسیم کنیم.
Network edge یا لبه شبکه : همان طور که از اسمش مشخص است، انتهایی ترین سیستم متصل به شبکه، لبه را تشکیل می‌دهد که در اصطلاح به آن End System می‌گویند.
  Network coreیا هسته شبکه: این بخش شامل مجموعه‌ای از مسیریاب‌ها (Router) ، سوییچ‌ها و لینک‌ها است که میان اجزای مختلف سیستم ارتباط و هماهنگی به وجود می‌آورد.
Access یا دسترسی: این بخش انعطاف بیشتری دارد. در واقع مجموعه بخش‌هایی که به کاربران اجازه اتصال به شبکه را می‌دهد بخش دسترسی را تشکیا می‌دهند. به عنوان مثال کاری که مودم انجام می‌دهد زیر مجموعه بخش دسترسی است.
انواع ارتباط میان اجزای شبکه
بسته به نوع شبکه و کاربردی که از آن انتظار داریم، سه روش کلی در شیوه انتقال اطلاعات وجود دارد.
Simplex یا یک طرفه: به این معنا که یک طرف فقط می‌تواند نقش گیرنده را ایفا کند و طرف دیگر فقط نقش فرستنده.
Half-Dublex یا نیمه دو طرفه: به این معنا که در زمان مشخص، از مسیر انتقال تنها یکی از دو طرف می‌توانند اطلاعات را منتقل کنند.
Full-Dublex یا تمام دو طرفه: به این معنا که در زمان مشخص، از مسیر انتقال هر دو طرف می‌توانند هم زمان هم اطلاعات بفرسند و هم دریافت کنند در واقع هر دو طرف هم نقش گیرنده را دارند و هم فرستنده.

انواع توپولوژی شبکه‌ها

گفتیم شبکه از سه قسمت کلی تشکیل شده است و اجزای آنها شامل End systemها، روترها، سوییچ‌ها و لینک‌هاست. حالا سوال اساسی این است که این بخش‌ها به چه شکلی باید به یکدیگر متصل شوند؟ آیا ارتباط نقطه به نقطه همه جا کاربرد دارد؟ بهره وری سیستم به این فاکتورها مربوط است؟
توپولوژی شبکه به طور ساده به معنای شکل هندسی اتصال لینک‌ها به دستگاه‌هاست. شش توپولوژی اصلی و کلاسیک وجود دارد که همه آنها را تعریف خواهیم کرد.

1- توپولوژی مش: همه شما به مفهوم گراف آشنایی دارید. توپولوژی توری یک گراف کامل است. تمام دستگاه‌ها به صورت نقطه به نقطه با بکدیگر در ارتباط هستند.
2- توپولوژی ستاره: یک کنترل کننده مرکزی در مرکز ستاره وجود دارد و دستگاه‌ها به کنترل کننده متصل هستند. اگر دو سیستم بخواهند با یکدیگر تبادل اطلاعات کنند، باید از طریق کنترل کننده اقدام کنند.
3- توپولوژی درخت: مانند ستاره است با این تفاوت که درهر شاخه متصل به کنترل یک دستگاه وجود ندارد بلکه چندین دستگاه حضور دارد که همه آنها خود به یک هاب فرعی متصل هستند. در واقع سیستم کنترل کننده مرکزی محل اتصال هاب‌های فرعی است.
4- توپولوژی باس: تمامی دستگاه‌ها به یک کابل بلند متصل هستند. حداقل سیم بندی در آن صورت میگیرد و بسیار ساده است. در کنار این دو ویژگی معایبی هم دارد مانند دشوار بودن تشخیص خرابی و توسعه شبکه.
5- توپولوژی حلقه: تمامی دستگاه‌ها به صورت دایره‌ای به یکدیگر متصل هستند. هر سیستم تنها می‌تواند با سیستم مجاور خود تبادل اطلاعات کند.
6- توپولوژی ترکیبی: ادغام تمامی روش‌ها بالا با یکدیگر!

[Amir Shahbazzadeh]

[blink]مدل لايه‌اي شبکه (The network layer)[/blink]

شبکه‌هاي کامپيوتري از عناصر متفاوت و نسبتا پيچيده‌اي تشکيل شده‌اند. سرور، سوييچ ها، روترها، انواع پيوندها، نرم افزرهاي کنترلي، اجرايي، سخت افزارهاي مختلف، سيم کشي‌هاي متفاوت و.. تنها بخشي از اين سيستم را تشکيل مي‌دهند. در اين بخش مي‌خواهيم بررسي کنيم که چطور مي‌توان سيستم شبکه را با اين اجزاي متفاوت در کنار هم سازماندهي کرد و ميان آنها ارتباط به وجود آورد.
يکي از راه حل‌هايي که بدين منظور ارائه شده نگاه از بالا به پايين يا سلسله مراتبي است. به اين صورت که وظايف بزرگ  را به وظايف کوچک تر و کاملا روشن تقسيم مي‌کنيم به طوري که ميان مجموعه وظايف ارتباط و رابطه سلسله مراتبي به وجود بيايد.

در شبکه اين نظام سلسله مراتبي تحت عنوان "مدل لايه‌اي" شناخته شده ات.

مدل شبکه جهاني اينترنت
همان طور که مي‌دانيد اينترنت جهاني تنها مثالي از شبکه است. در واقع اگر اينترنت را به صورت internet بنويسيم به معناي شبکه‌اي از شبکه‌هاست که معنايي عام دارد ولي اگر اينترنت را به صورت Internet بنويسيم به معناي شبکه جهاني اينترنت است که اسمي خاص است. خود Internet نوعي internet است.
از آن جايي که اين شبکه براي اغلب کاربران ملموس است به بررسي مدل لايه‌اي در اين شبکه مي‌پردازيم. اجزاي شبکه اينترنت جهاني از پايين ترين سطح تا بالاترين سطح به صورت زير تقسيم بندي مي‌شوند.:

• Physical layer يا لايه فيزيکي
• Data Link Layer يا لايه پيوند داده
• Network Layer يا لايه شبکه
• Transport Layer يا لايه انتقال
• Application Layer يا لايه کاربردي

Physical layer

پايين‌ترين لايه است و وظيفه آن ارسال دنباله‌اي از بيت ها در رسانه انتقال به شکل نقطه به نقطه است. اين لايه وظيفه دارد سيگنال‌هايي توليد کند که در رسانه انتقال قابل انتقال باشد. نرخ ارسال داده‌ها را با توجه به شرايط تعيين مي‌کند. وظيفه همزمان کردن کلاک فرستنده و گيرنده را به عهده دارد تا نا همزماني در هنگام ارسال داده ها رخ ندهد و صفر و يک ها به جاي يکديگر تفسير نشوند.

Data Link Layer سطح بالاتري از لايه فيزيکي است. در لايه فيزيکي بيت‌ها منتقل مي‌شدند ولي در لايه پوند، فريم‌ها (Frame) منتقل مي‌شوند. ارتباط گره به گره است. همچنين اين لايه وظيفه دارد داده‌ها را فريم بندي کند و به آنها آدرس فيزيکي بدهد. کنترل جريان، خطا و دسترسي نيز توسط اين لايه صورت مي‌گيرد.
Network Layer مرحله بالاتر از فريم بندي، انتقال "بسته" هاي داده‌ايست. در لايه شبکه هدف انتقال بسته‌ها از کامپيوتر مبدا به کامپوتر مقصد است. در عين حال وظيف آدرس دهي منطقي (مانند آدرس ip) و مسيريابي نيز بر عهده اين لايه مي‌باشد.

Transport Layer در اين لايه، اطلاعات از لايه‌هاي بالاتر گرفته مي‌شود و آن ها را براي انتقال به لايه شبکه به قطعات کوچکتر تقسيم مي‌کنند. اين لايه وظيفه آدرس دهي پورت را بر عهده دارد. مانند لايه پيوند اين لايه نيز کنترل کننده است ولي از منظر ديگري کنترل جريان، خطا و ارتباط را  در دست دارد.


Application Layer

همان طور که از اسمش پيداست لايه‌ايست که با کاربر در تماس است. ارتباط کاربر با منابع شبکه و سرويس‌ها از طريق اين لايه انجام مي‌شود. اين لايه موظف است پروتکل‌هاي مورد استفاده کاربران را توليد کند و امکان مديريت سرويس‌ها را براي کاربران فراهم نمايد.
مدل لايه‌اي که در بالا معرفي کرديم مدل پنج لايه‌اي (يا مدل TCP) بود. سازمان استاندارد جهاني ISO و برخي از پژوهشگران به اين نتيجه رسيده‌اند که بهتر است هر شبکه با مدل هفت لايه‌اي معرفي شود. اين مدل OSI ناميده مي‌شود در سه لايه با مدل پنج لايه‌اي تفاوت دارد.

اين تفاوت از لايه انتقال به بعد است که به ترتيب از پايين به بالا به صورت زير معرفي شده است:

• Physical layer يا لايه فيزيکي
• Data Link Layer يا لايه پيوند داده
• Network Layer يا لايه شبکه
• Transport Layer يا لايه انتقال
• Presentation Layer يا لايه نمايش
• Session Layer يا لايه نشست
• Application Layer يا لايه کاربردي

اين مدل لايه کاربردي را در مدل پنج لايه، به سه قسمت کوچکتر تقسيم کرده است و تفاوت ديگري با اين مدل ندارد.

جعبه متن

مجدآبادی