مقاله مفاهیم تئوری شبکه

در مباحث قبل به کار با یک شبکه محلی و چگونگی اجرای فرمانها در محیط شبکه پرداختیم. با مجموعه برنامه های سودمند ناول نت ور آشنا شدیم و نحوه کار با دستورات خط فرمان را فرا گرفتیم. درتمام مباحث قبلی فرض بر این بود که یک شبکه نصب شده در اختیار کاربر قرار گرفته و کاربر می تواند به آزمایش و تجربیات عملی روی آن بپردازد. حال می خواهیم به بررسی مباحث مربوط به راه اندازی و نصب یک شبکه محلی بپردازیم. لازمه این امر آشنایی با مفاهیم تئوری شبکه و برخی اصطلاحات و تعاریف است. در این فصل ابتدا به توضیحاتی در مورد مفاهیم تئوری پرداخته؛ سپس در مباحث بعدی نصب و راه اندازی یک شبکه محلی را فرا گرفت. در ارایه مطالب این فصل از توضیحات حجیم مفاهیم تئوری صرف نظر شده و خواننده  می تواند بدای اطلاع از جزییات بیشتر به مجموعه کتابهای متنوعی که در این زمینه منتشرشده مراجعه نماید.

1-5 مقدمه ای بر اجزاء؛ ارتباطات؛ ابعاد و قابلیتهای شبکه های کامپیوتری

یک شبکه ساره 2 کامپیوتر را برای اشتراک فایل ها و چاپگرها پیوند می دهد و یک شبکه پیچیده می تواند تمامی کامپیوترهای یک شرکت را در بر گیرد. برای به اشتراک گذاشتن چاپگر بین دو یا چندکامپیوتر نیازی به مدارهای پیچیده نیست زیرا یک مدار سویچینگ ساده نیز می تواند شرایط مناسب را فراهم سازد. اما زمانی که صحبت از اشتراک فایل ها و دیگر منابع نرم افزاری به میان می آید؛ باید مدارات سخت افزاری ویژه ای برای برقراری این ارتباط مورد استفاده قرار گیرد. این رابط های سخت افزاری؛ کارت های شبکه ای(NIC)[1] هستند که داخل کامپیوترهای شخصی نصب می شوند و برای برقراری ارتباطات بین دستگاهها از کابل های رابط استفاده خواهد شد.

بعد از نصب سخت افزارهای لازم جهت برقراری ارتباط؛ یک سیستم عامل شکبه(NOS)[2] مورد نیاز است تا شرایط نرم افزاری مناسب را برای کار در محیط شبکه فراهم سازد. بطورکلی سیستم های عامل شبکه به 2 دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:

Dedicated –Server , Peer -to –Peer

Peer -to –Peer : این نوع سیستم عامل به کاربران اجازه می دهد تا منابع موجود روی کامپیوترشان را دراختیار دیگر کاربران گذاشته و از منابع روی کامپیوترهای دیگر نیز براحتی استفاده کنند. ویندوز طراحی شده برای گروههای کاری و Novell Lite نمونه هایی از سیستم عامل Peer -to –Peer می باشند. در این نوع سیستم عامل می توانید فهرستها و یا چاپگر مربوط به کامپیوتر شخصی خود را در اختیار دیگر کاربران شبکه قرار دهید و به نحو مشابه از امکانات کاربران دیگر نیز استفاده کنید. به عبارت دیگر در یک سیستم Peer -to –Peer کلیه کامپیوترهای شبکه از وضعیت مشابهی برخوردارخواهند بود.

Dedicated Server : در این نوع سیستم عامل؛ یک یا چند کامپیوتر به عنوان فایل سرور در نظر گرفته شده ئ تنها بدین منظور مورد استفاده قرارخواهند گرفت. تحت این شرایط کاربران شبکه می توانند به منابع موجود روی این فایل سرورها دسترسی داشته و از امکانات فراهم شده به صورت اشتراکی استفاده نمایند. بدین ترتیب یک ساختار منظم برای دسترسی به اطلاعات و شرایط امنیتی مناسب برای کار کاریران فراهم خواهد شد. نسخه های مختلف نرم افزار ناول نت ور؛  نمونه های مختلفی از این گونه سیستم عامل را ارایه می نمایند.

ناول نت ور در نسخه های قدیمی تر مانند نسخه286؛ ساختاری با عنوانNon-Dedicated Server  را نیز عرضه نموده است. در این ساختار شرایط کلی Dedicated –Serverفراهم شده است با این تفاوت که فایل سرور خود می تواند به عنوان یک ایستگاه کاری نیز مورد استفاده قرار گیرد. بدین ترتیب این فایل سرور به صورت یک Non-Dedicated Server عمل خواهد نمود. این ویژگی به واسطه مخاطراتی که برای محیط شبکه در برداشت؛ در نسخه سوم نرم افزار ناول کنار گذاشته شد و اکنون نسخه3 سیستم عامل نت ور به صورت Dedicated –Server عرضه می شود.

برای درک اهمیت و نقش سیستم عامل در محیط شبکه آن را با سیستم های پرذازش مرکزی که در کامپیوترهای بزرگ و کوچک مورد استفاده قرار می گیرند؛ مقایسه می نماییم. در یک شبکه؛ هرکامپیوتر می تواند از طریق کامپیوتر مرکزی به اطلاعات و منابع مورد نظر دسترسی پیدا کند؛ اما برنامه ها در آیستگاههای کاری اجرا می شوند و ریز پردازنده و حافظه هر ایستگاه در اجرای آنها نقش خواهند داشت. در یک سیستم پردازش مرکزی؛ کلیه امور پردازشی در کامپیوتر مرکزی صورت می گیرد و ترمینال ها؛ دستگاههایی برای برقراری ارتباط بین کاربران با کامپیوتر مرکزی خواهند بود.

هر شبکه کامپیوتری مجموعه ای متشکل از سخت افزارها و نرم افزارهاست. سخت افزار شبکه؛ از کارت های رابط شبکه و سیستم کابل کشی تشکیل یافته که ارتباطات را برقرار می سازد و نرم افزار شبکه؛ از مجموعه ای از راه اندازها1و سیستم عامل شبکه می باشد. شکل(1-5) یک شبکه ساده را نمایش می دهد.

اجزای این شبکه ساده بطور خلاصه عبارتند از:

فایل سرور(PS) ایستگاه کاری(WS)

کارت های شبکه(NIC) سیستم کابل کشی

منابع و ادوات اشتراکی

* فایل سرور: سیستم عامل شبکه روی فایل سرور اجرا شده و سرویس های شبکه توسط این دستگاه در اختیار کاربران شکبه قرار داده می شود. این سرویس ها شامل سرویس های ذخیره سازی فایل؛ مدیریت کاربران؛ سرویس های امنیتی و … می باشد.

* ایستگاه کاری: بعد از برقراری ارتباط یک کامپیوتر با شبکه؛ این کامپیوتر یک گره2 از شیکه را تشکیل داده و به آن Workstation یا Client گفته می شود. یک ایستگاه کاری می تواند کامپیوتری مبتنی بر سیستم عامل Dos؛  اپل مکینتاش؛ سیستم عاملUNIX؛ سیستم عاملOS/2 و یا حتی یک ایستگاه کاری بدون دیسک باشد. (شکل2-5)

*کارت های شبکه: هر کامپیوتر متصل به شبکه؛ نیاز به یک کارت رابط سخت افزاری برای ارتباط با شبکه دارد. هر کارت شبکه برای یک نوع سیستم شبکه خاص طراحی شده که بعداً بطور مفصل با انواع این سیستم ها آشنا خواهیم شد.

* سیستم کابل کشی : کابل ها؛ محیطی برای برقراری ارتباطات بین فایل سرور و ایستگاههای کاری را فراهم می نمایند. البته درسیستم هایی که از تکنولوژی بدون سیم برای برقراری ارتباطات استفاده می نمایند؛ انتقال توسط امواج رادیویی انجام می شود ونیازی به سیستم کابل کشی نخواهد بود.

* منابع و ادوات اشتراکی؛ این منابع از ادوات و دستگاههای متصل به فایل سرور؛ نظیر دیسک های نوری؛ چاپگر ها؛ رسام ها و مجموعه ادوات دیگر تشکیل یافته اند که می توانند توسط کلیه کاربران مورد استفاده قرار گیرند.

برای برقراری ارتباط بین دستگاهها در یک شبکه کامپیوتری ناول؛ از کارت های شبکه و سیستم کابل کشی استفاده می شود. امروزه کارت های شبکه گوناگونی از سازندگان مختلف به بازار عرضه می شود؛ ولی انتخاب کارت شبکه باید با توجه به ساختار شبکه انجام گیرد. سه نوع رایج و متداول کارت های شبکه عبارتند از : کارت های آرک نت ( ArcNet) ؛ اترنت (Ethernet ) و توکن رینگ (Token Ring ) .تفاوت این 3 کارت در نوع شبکه؛ سرعت و قیمت آنها ست. در سالها ی اولیه ظهور شبکه های کامپیوتری در کارت های شبکه آرک نت واترنت برای برقراری ارتباط از کابل های هم محور3 و در کارت های توکن رینگ از زوج سیم های به هم تابیده4 استفاده می شد؛ اما امروزه کارت های شبکه موجود طیف گستردهای از محیط های ارتباطی مختلف را به کار گرفته و برقراری ارتباطاتبین ایستگاهها را ساده تر می سازد. با توجه به این امر در طرح ریزی یک شبکه؛ انتخاب کارت باید با توجه به هزینه؛ فواصل کابل کشی و توپولوژی5 شبکه انجام گیرد.

توپولوژی یک شبکه بیانگر ساختار ارتباطی ایستگاهها و درحقیقت نقشه ای برای سیستم کابل کشی شبکه است. برای برقراری ارتباط بین ایستگاهها سه نوع توپولوژی خطی؛ حلقوی و ستاره ای مورد استفاده قرار می گیرد. این سه نوع توپولوژی در شکل (3-5) نمایش داده شده اند.

ساختار یک شبکه؛ توسط توپولوژی شبکه و نحوه دسترسی ایستگاهها تعیین می شود. نحوه دسترسی ایستگاهها به کابل شبکه بر اساس قراردادی که بین ایستگاههای موجود در شبکه حاکم است؛ تعیین می شود و بدین ترتیب کابل شبکه می تواند به عنوان یک گذرگاه مشترک؛ مورد استفاده تمامی ایستگاههای شبکه قرار گیرد؛ در شبکه های با توپولوژی خطی؛ مثل شکبه های اترنت؛ ایستگاههای کاری قبل از ارسال اطلاعات روی کابل؛‌ ابتدا آن را آزمایش می کنند تا از آزاد بودن آن مطلع شوند. پیغام ارسالی توسط کارت شبکه؛ یک بسته6 اطلاعاتی است که در سرتاسر طول کابل منتشر می شود. هرگاه شبکه این پیام را شنیده و تنها در صورتی که پیام را مرتبط با خود بیابد؛ آن را مورد استفاده قرار می دهد. اگر دو گره شبکه بطور همزمان مبادرت به ارسال پیام روی کابل بنمایند؛ یک تصادم رخ خواهد داد. در این حالت ارسال پیام از سوی هر دو ایستگاه لغو شده و هر کدام به اندازه یک مدت زمان تصادفی صبر نموده و مجدداً به ارسال پیام خواهند پرداخت. بدین ترتیب در شبکه هایی که حجم اطلاعات ارسالی بالا باشد؛ راندمان شبکه کاهش چشمگیری خواهد داشت.

در شبکه های حلقوی برای ارسال پیام از سیستم های token passing  استفاده می شود. در این گونه سیستم ها؛ هر ایستگاه بعد از مشاهده یک token خاص به ارسال پیام روی گذرگاه خواهد پرداخت. در حقیقت token به منزله بلیط یا مجوز موقتی است که به ایستگاه اجازه استفاده از گذرگاه را خواهد داد. زمانی که یک ایستگاه آماده ارسال پیام روی شبکه باشد؛ باید در انتظار آمدن اولین tokenروی گذرگاه باقی بماند. با آمدن اولین token ؛ این ایستگاه می تواند پیام ارسالی خود را توسط گذرگاه انتقال دهد. در زمان ارسال پیام؛ هیچ گونه token روی گذرگاه موجود نبوده و بدین ترتیب هیچ گاه دو ایستگاه کاری بطور همزمان مبادرت به ارسال پیام نخواهند کرد.

سیستم های شبکه را می توان در ابعاد مختلفی پیاده نمود. این ابعاد در شکل (4-5) نمایش داده شده اند. یک شبکه کامپیوتری ابتدا  می تواند بسیار کوچک باشد و سپس متناسب با نیازهای محیط گسترش داده شود. ابعاد مختلف شبکه عبارتند از:

◙ Local Area Network : شبکه محلیLAN شبکه کوچکی است که حدود3 تا50 گره را در برگرفته و معمولاَ در یک ساختمان کوچک پیاده می شود.

◙ Interconnected Network: شبکه InterNetworkاز ترکیب دو یا چند LANمجزا تشکیل می شود. به عنوان مثال بخشهای مختلف یک سازمان می توانند هرکدام دارای یک LANاختصاصی باشند و مجموعه این شبکه های محلی با یکدیگر ارتباط داشته و تشکیل یک InterNetwork را بدهند. معمولاً شبکه های بزرگ به بخشهای کوچکتری تقسیم می شوند که هد یک از این بخشها می توانند در پاتوپولوژی نیز با یکدیگر متفاوت باشند. برای ارتباط بین این بخشهای مختلف از یک مسیریاب استفاده می شود. بدین ترتیب می توان براحتی یک بخش از شبکه با توپولوژی توکن رینگ را به بخشی دیگر از شبکه با  توپولوژی اترنت (با نصب کارت های مجزا برای هر بخش در داخل فایل سرور) متصل نمود.

◙ Enterprise Network: شبکه انترپرایز همانطور که در شکل (4-5) نمایش داده شده مشابه با شبکه InterNetwork است با این تفاوت که در شبکه انترپرایز سیستم های مختلف و یا سیستم های عامل مختلف با یکدیگر در ارتباط هستند. یک شبکه انتراپرایز کامپیوترهای بزرگ؛ کامپیوترهای کوچک ایستگاههای SUN  (مبتنی برUNIX) کامپیوترهایApple؛ ایستگاههای کاری مبتنی برOS\2  ؛ سرورهای مبتنی بر مدیریت LAN مایگروسافت1؛ ایستگاههای کاری مبتنی برNT مایگروسافت؛ سرورهای مبتنی بر ناول نت ور و دیگر سیستم های کامپیوتری را در بر می گیرد