شبکه های رایانه‌ای چیست؟

با رشد فناوری اطلاعات، اکثر مردم چه از طریق اتصال تلفن همراه به اینترنت و چه از طریق کار با کامپیوترهای متصل به شبکه سازمانی با شبکه کامپیوتری سرو کار دارند و عبارت شبکه کامپیوتری، به عبارتی آشنا برای تمامی افراد تبدیل شده است.

بسیاری از امور مردم مانند مشاغل، امور مالی، اطلاع رسانی، تحقیقات و سرگرمی به واسطه شبکه‌های کامپیوتری انجام می‌شوند و می توان گفت که اینترنت بزرگ ترین شبکه کامپیوتری جهان است که شامل شبکه‌های کامپیوتری متعدد و میلیون‌ها کاربر است.

شبکه کامپیوتری (رایانه‌ای) چیست؟

شبکه‌ی کامپیوتری مجموعه‌ای از کامپیوترهای متصل به یکدیگر است که با استفاده از سخت افزارهای همچون سوئیچ و مسیریاب به هم متصل می شوند و با توجه به نوع آن ها، به سیستم عامل و پروتکل های به خصوصی نیاز دارند. این کامپیوترها می توانند کامپیوتر شخصی و یا کامپوتر سرویس دهنده باشند.  

یکی از منابع به نام “ارتباطات راه دور”شبکه کامپیوتری را اینگونه تعریف می کند: «شبکه‌ای از گره‌های پردازشگر دیتا که جهت ارتباطات دیتا به یکدیگر متصل شده‌اند».

تاریخچه شبکه رایانه‌ای:

اگر بخواهیم مروری بر تاریخچه شبکه‌ی کامپیوتری داشته باشیم می‌توانیم به اواخر سال ۱۹۶۰ اشاره کنیم که وزارت دفاع امریکا در رقابت با فعالیت های ماهواره‌ای اتحاد جماهیر شوروی، آژانس تحقیقاتی پیشرفته خود را به نام آرپا (Arpa)راه اندازی کرد. 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 دیگری در مرکز تحقیقاتی استنفورد قرار داشت. این همان شبکه آرپانت بود.

انواع شبکه رایانه ای(شبکه کامپیوتری):

• WAN: محیط گسترده  Wide Area Network
• MAN: محیط شهری  Metropolitan Area Network
• LAN: محیط محلی  Local Area Network
• PAN: محیط شخصی  Private Area Network

اجزای تشکیل دهنده شبکه کامپیوتری:

اجزای تشکیل دهنده را می توان به سه دسته تقسیم بندی نمود:

• دستگاه های متصل شونده: شامل کامپیوترهای کلاینت، سرور و …
• دستگاه های برقرار کننده اتصال: شامل سوئیچ و روتر
• قطعات برقرار کننده اتصال فیزیکی بین دستگاه ها: شامل کابل و امواج

معرفی اجزای تشکیل دهنده شبکه کامپیوتری:

کلاینت: به دستگاه هایی همچون کامپیوترهای شخصی، لپ تاپ و … که مورد استفاده کاربران قرار می گیرند کلاینت گفته می شود. کلاینت ها  در یک شبکه‌ی کامپیوتری نقش اساسی را ایفا می کنند به آن ها نقطه سرویس گیرنده گفته می شود.

سرور:  کامپیوترهای قدرتمندی هستند عملکرد اصلی آن ها سرویس دهی در یک شبکه کامپیوتری است. این سرویس ها شامل: وب، ایمیل، فایل و … می باشد.

سوئیچ:  اتصال اجزاء مختلف شبکه‌ی کامپیوتری به یکدیگر و تبادل ترافیک بین آن‌ها وظیفه اصلی سوئیچ است که در لایه 2 (Data Link) و بر اساس MAC Address انجام می شود.

مسیریاب:  کاربرد روتر اتصال شبکه های کامپیوتری مختلف به یکدیگر است. این اتصال و تصمیم گیری برای تبادل ترافیک بین شبکه‌های کامپیوتری، بر اساس IP Address و Routing Table یک مسیریاب انجام می‌شود.

رسانه: برای اتصال فیزیکی بین تمام دستگاه هایی که در بالا ذکر کردیم نیاز است از یک Media استفاده شود که می تواند کابل های مسی، فیبر نوری و یا امواج رادیویی در شبکه های بی سیم باشد.

اتصال به شبکه‌های گسترده: برای اتصال یک شبکه کامپیوتری به شبکه جهانی اینترنت نیاز به یک درگاه ارتباطی هستیم. این درگاه می‌تواند از طریق فناوری ADSL ،MPLS و یا سایر تکنولوژی های دیگر باشد.

کاربردهای شبکه‌ کامپیوتری:

کاربرد اصلی شبکه کامپیوتری ایجاد اتصال و به اشتراک گذاری منابع است. از دیگر کاربردهای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• اتصال بین کامپیوتر و سرور در یک شبکه سازمانی و یا اتصال لپ تاپ به اینترنت از طریق تکنولوژی WiFi
• به اشتراک گذاری سخت افزارهایی نظیر پرینتر
• به اشتراک گذاری فایل و اپلیکیشن
• دسترسی به نرم افزار اتوماسیون اداری بر روی وب
• تجارت الکترونیک
• ارسال ایمیل
• امکان ارتباط صوتی و تصویری با استفاده از تکنولوژی هایVoIP  و Video Conferance

توپولوژی شبکه:

هم‌بندی یا توپولوژی فیزیکی شبکه، ساختار هندسی اتصالات بین گره‌های شبکه کامپیوتری را نشان می‌دهد. توپولوژی شبکه‌ی کامپیوتری انواع مختلفی دارد که هرکدام از آن ها  مزایا و کاستی‌های خاص خود را دارد.

1. توپولوژی خطی:

توپولوژی خطی شامل یک کابل اصلی است که دو سر آن با مسدودکننده‌هایی بسته شده‌ و  همه گره‌های شبکه خطی اعم از سرورها، کلاینت‌ها و غیره به کابل اصلی متصل هستند.

 

2. توپولوژی حلقوی:

 

در توپولوژی حلقوی، هر گره شبکه کامپیوتری از هر دو سو به گره مجاور خود متصل می‌شود تا نهایتا مسیری گرد و بسته پدید آید. شبکه‌های حلقوی می‌توانند تک‌جهته یا دوجهته باشند.

3. توپولوژی توری یا مش:

در توپولوژی مش، هر گره شبکه با تمام دیگر گره‌های شبکه ارتباط مستقیم دارد.کاربرد عمده آن بیشتر در شبکه‌های بی‌سیم است و معمولا پرهزینه است زیرا به کابل‌کشی زیادی نیاز دارد و نگهداری آن نیز سخت و ترمیم آن زمان‌بر است.

4. توپولوژی ستاره‌ای:

 

در توپولوژی ستاره‌ای هر گره مستقیما به هاب یا سوئیچ مرکزی وصل است. در شبکه‌های ستاره‌ای، داده‌ها از طریق هاب یا سوئیچ بین گره‌ها منتقل می‌شوند و مدیریت ارسال و دریافت داده‌ها برعهده هاب یا سوئیچ است.

5. توپولوژی درختی:

به توپولوژی درختی، توپولوژی ستاره‌ای بسط یافته  هم می‌گویند.در واقع این توپولوژی ترکیبی از توپولوژی خطی و توپولوژی ستاره‌ای دانست که در آن چند شبکه ستاره‌ای به یک کابل اصلی مستقیم متصل می‌شوند.

6. توپولوژی ترکیبی:

توپولوژی ترکیبی حاصل ترکیب دو یا چند توپولوژی شبکه است. برای مثال، از ترکیب توپولوژی ستاره‌ای و توپولوژی حلقوی، توپولوژی ترکیبی ستاره‌ای حلقوی پدید می‌آید. با ترکیب توپولوژی ستاره‌ای و توپولوژی خطی نیز توپولوژی ترکیبی ستاره‌ای خطی ایجاد می‌شود. 

تقسیم‌بندی شبکه‌های کامپیوتری از لحاظ زیرساخت منابع:     

شبکه های کامپیوتری عموماً به دو دسته Peer-to-Peer و Client/Server تقسیم می شوند :

شبکه های Peer-to-Peer: در این نوع شبکه کامپیوتری، نقطه متمرکزی تحت عنوان سرور وجود ندارد و هر کامپیوتر در هر لحظه می تواند Client و یا Server باشد. این نوع شبکه‌ی کامپیوتری معمولاً در دفاتر کوچک و با تعداد سیستم‌های کلاینت حداکثر تا 10 عدد قابل پیاده سازی است و منابعی که بر روی این نوع شبکه های کامپیوتری به اشتراک گذاشته می شود، اغلب پرینتر و فایل است.

شبکه های Client/Server : در این نوع شبکه کامپیوتری تمامی منابع بر روی یک یا چند سرور متمرکز قرار دارند و سایر دستگاه های کلاینت متصل به شبکه، نقش سرویس گیرنده را دارند.