شبکه کامپیوتری

*شبکه کامپیوتری*

مجموعه ای از حداقل دو کامپیوتر و ابزارهای جانبی مثل چاپگرها، اسکنرها و
مانند این ها که به طور مستقیم به منظور استفاده مشترک از سخت افزار، نرم
افزار و منابع اطلاعاتی به هم متصل شده اند.

*دلایل استفاده از شبکه:*

 1- استفاده مشترک از منابع

 2- کاهش هزینه

 3- قابلیت اطمینان

 4- کاهش زمان

 5- قابلیت توسعه

 6- ارتباطات

 *مدل های شبکه:*

 peer-to-peer -1 مدل شبکه نظیر به نظیر   

 Server-Based -2 مدل شبکه مبتنی بر سرویس دهنده

 Client Server -3  مدل شبکه سرویس دهنده/ سرویس گیرنده

 

اجزاء شبکه:

 1- کارت شبکه

 2- رسانه انتقال

 3- سیستم عامل شبکه

 

انواع متداول توپولوژی شبکه :

 1- توپولوژی ستاره ای:

 در این توپولوژی کلیه کامپیوترها به یک کنترل کننده مرکزی با هاب متصل هستند

 نقطه ضعف: وابسته بودن عملیات کل شبکه به هاب

 نقطه قوت: نصب ساده، توسعه راحت، قطع یکی از خطوط متصل به هاب فقط منجر به خارج شدن فقط یک کامپیوتر از شبکه می شود

 

 2- توپولوژی حلقوی:

در این توپولوژی کلیه  کامپیوترها به گونه ای به یکدیگر متصل هستند که مجموعه آنها یک حلقه را می سازد.

نقاط ضعف: اگر یک کامپیوتر از کار بیفتد، کل شبکه متوقف می شود.

به سخت افزار پیجیده نیاز دارد.

برای اضافه کردن یک ایستگاه به شبکه باید کل شبکه را متوقف کرد

3- توپولوژی خطی:

 در این توپولوژی ، رسانه انتقال بین کلیه کامپیوترها مشترک است.

نقطه ضعف: قطع کابل اصلی منجر به از کار افتادن کل شبکه خواهد شد.

نقاط قوت: کم هزینه بودن ، سادگی و توسعه آسان

 

4- توپولوژی توری: 

در این توپولوژی هر کامپیوتری مستقیما به کلیه کامپیوترهای شبکه متصل می شود.

 مزیت: دارا بودن بالاترین درجه امنیت و اطمینان

نقطه ضعف: نیاز به تعداد زیاد خطوط ارتباطی ، هزینه بالا  

 5- توپولوژی درختی:

این توپولوژی از یک یا چند هاب یا تکرار کننده برای اتصال ایستگاه ها استفاده می کند. هاب مهمترین عنصر در شبکه مبتنی بر توپولوژی درختی است. وظیفه هاب دریافت اطلاعات از یک ایستگاه و تکرار و تقویت آن اطلاعات و سپس ارسال آنها به ایستگاه دیگر است.

 6- توپولوژی ترکیبی:

این توپولوژی ترکیبی است از چند شبکه با توپولوژی های متفاوت که توسط یک کابل اصلی بنام back bone به یکدیگر مرتبط شده اند. 

 

طراحی شبکه ها و اصول لایه بندی:

مسائل:

چگونگی ارسال و دریافت بیتهای اطلاعات به صورت یک سیگنال الکتریکی- الکترومغناطیسی یا نوری

ماهیت انتقال داده:

 ارتباط یک طرفه

 ارتباط دو طرفه نا همزمان

 ارتباط دو طرفه همزمان

وجود خطا و نویز روی کانل ارتباطی

 

وجود مسیرهای گونا گون بین فرستنده و گیرنده وپیدا کردن بهترین مسیر و هدایت بسته ها

تقسیم یک پیام بزرگ به واحدهای کوچکتر و عبور از مسیرهای مختلف ولزوم بازسازی در مقصد

یکسان نبودن سرعت ارسال و دریافت در فرستنده و گیرنده و لزوم طراحی مکانیزم هایی برای ایجاد و حفظ هماهنگی بین فرستنده و گیرنده

وجود ماشین های فرستنده و گیرنده متعدد در شبکه و بروز مسائلی مانند ازدحام  ، تداخل و تصادم

 

مدل هفت لایه ای OSI :

1- لایه فیزیکی 

2- لایه پیوند داده ها

3- لایه شبکه

4- لایه انتقال

5- لایه جلسه

6- لایه ارائه( نمایش)

7- لایه کاربرد

لایه فیزیکی :

وظیفه اصلی: انتقال بیت ها به صورت سیگنال الکتریکی و ارسال آن بر روی کانال

پارامترهای مورد نظر: ظرفیت کانال فیزیکی، نرخ ارسال، نوع مدولاسیون، چگونگی کوپلاژ با خط انتقال، نوع کابل، و نوع رابط ( کانکتور) کابل

این لایه تماما سخت افزاری است.

استاندارد های انتقال:

RS-232, RS-422, …

 

لایه پیوند داده ها :

وظیفه: انتقال داده ها با استفاده از مکانیزمهای کشف و تصحیح خطا

شکستن اطالاعات ارسالی از لایه بالاتر به واحدهای استاندارد و کوچکتر به نام فریم

کنترل یا تنظیم جریان ارسال فریم ها به گونه ای که یک دستگاه کند هیچ فریمی را به خاطر آهسته بودن از دست ندهد

 اعلام وصول داده ها یا عدم رسید داده ها به فرستنده

پروتکل های معروف برای این لایه:

            SDLC  
             HDLC   

 

لایه شبکه:

این لایه وظیفه دارد هر بسته اطلاعاتی را پس از دریافت به مسیری هدایت کند تا آن بسته بتواند به مقصد برسد. به عبارت دیگر وظیفه این لایه مسیر یابی است.

تمام ماشینهای شبکه دارای یک آدرس جهانی و منحصر بفرد هستند که هر ماشین بر اساس این آدرسها اقدام به هدایت بسته ها به مقصد می کند.

این لایه ذاتا “بدون اتصال” است

  

لایه انتقال :

 وظیفه: ارسال مطمئن یک فریم

 لایه انتقال پس از ارسال یک فریم منتظر می ماند تا سیگنالی از مقصد مبنی بر دریافت آن فریم دریافت کند، در صورت عدم دریافت سیگنال مزبور مجددا اقدام به ارسال فریم مزبور خواهد کرد.

 دیگر وظایف:

تقسیم پیامهای بزرگ به بسته های اطلاعاتی کوچکتر

بازسازی بسته های اطلاعاتی وتشکیل یک پیام کامل

شماره گذاری بسته های کوچکتر جهت بازسازی

 

لایه جلسه:

وظیفه برقراری یک ارتباط منطقی بین نرم افزارهای دو کامپیوتری که به یکدیگر متصل هستند به عهده این لایه است.

وظیفه این لایه فراهم آوردن شرایط یک جلسه همانند ورود به سیستم از راه دور ، احراز هویت طرفین ،مشخص نمودن اعتبار پیامها ، اتمام جلسه ، حسابداری مشتری ها

 

لایه نمایش :

وظایف: فشرده سازی ، رمزنگاری ، تبدیل اطلاعات به کدهای

ASCII , Unicode

لایه کاربرد:

فراهم ساختن امکان دسترسی کاربران به شبکه  با استفاده از نرم افزارهایی مانند

  FTP , E-mail, …

  

معرفی پروتکل TCP/IP :

TCP/IP

 پروتکلی استاندارد برای ارتباط کامپیوترهای موجود در یک شبکه اینترنت است. از این پروتکل ، بمنظور ارتباط در شبکه های بزرگ استفاده می گردد. برقراری ارتباط از طریق پروتکل های متعددی که در چهارلایه مجزا سازماندهی شده اند، میسر می گردد.

در زمان ایجاد یک ارتباط ، ممکن است در یک لحظه تعداد زیادی از برنامه ها ، با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند، .
این پروتکل دارای قابلیت تفکیک و تمایز یک برنامه موجود بر روی یک کامپیوتر با سایر برنامه ها بوده و پس از دریافت داده ها از یک برنامه ، آنها را برای برنامه متناظر موجود بر روی کامپیوتر دیگر ارسال می نماید. نحوه ارسال داده توسط پروتکل از محلی به محل دیگر ، با فرآیند ارسال یک نامه از شهری به شهری دیگر، قابل مقایسه است. .
برقراری ارتباط با فعال شدن یک برنامه بر روی کامپیوتر مبدا آغاز می گردد . برنامه فوق ،داده های مورد نظر جهت ارسال را بگونه ای آماده و فرمت می نماید که برای کامپیوتر مقصد قابل خواندن و استفاده باشند. ( مشابه نوشتن نامه با زبانی که دریافت کننده ، قادر به مطالعه آن باشد) . در ادامه آدرس کامپیوتر مقصد ، به داده های مربوطه اضافه می گردد ( مشابه آدرس گیرنده که بر روی یک نامه مشخص می گردد) . پس از انجام عملیات فوق ، داده بهمراه اطلاعات اضافی ( درخواستی برای تائید دریافت در مقصد ) ، در طول شبکه بحرکت درآمده تا به مقصد مورد نظر برسد. عملیات فوق ، ارتباطی به محیط انتقال شبکه بمنظور انتقال اطلاعات نداشته ، و تحقق عملیات فوق با رویکردی مستقل نسبت به محیط انتقال ، انجام خواهد شد .

 

لایه های پروتکل TCP/IP : 

به منظور افزایش کارائی ، پروتکل ها در لایه های متفاوتی سازماندهی شده اند . اطلاعات مربوط به آدرس دهی در انتها قرار گرفته و بدین ترتیب کامپیوترهای موجود در شبکه قادر به بررسی آن با سرعت مطلوب خواهند بود. در این راستا، صرفا" کامپیوتری که بعنوان کامپیوتر مقصد معرفی شده است ، امکان باز نمودن بسته اطلاعاتی و انجام پردازش های لازم بر روی آن را دارا خواهد بود.

از یک مدل ارتباطی چهار لایه استفاده می کند. TCP

 لایه دسترسی ( واسط ) شبکه

 لایه شبکه ( اینترنت)

 لایه انتقال

 لایه کاربرد

 

• Application layer

•مخفی کردن پیچیدگی های لایه های  پایین تر از دید کاربر و ارتباط با کاربر

• Transport layer  : کنترل ترافیک شبکه و عملیات

         Segmentation و reassembly درداده های بزرگ

         blocking و unblocking در داده های کوچک

• Internet layer   : مسیریابی (routing)

•  Network Interface layer  : انتقال داده – کنترل خطا (error control)

                                             کنترل جریان داده ( data flow control