شبکه‌های رایانه‌ای عبارت است از اتصال رایانه‌ها به یکدیگر برای ایجاد ارتباط و تبادل داده بین آنها. به طور کلی شبکه کامپیوتری مجموعه ای از دو یا چند کامپیوتر است. به کاربران کمک می کند تا راحت تر با هم ارتباط برقرار کنند. در این مقاله، ما قصد داریم اصولی را که همه باید قبل از ورود عمیق به  computer network بدانند، مورد بحث قرار دهیم.

 

یک شبکه کامپیوتری چگونه کار می کند؟

بلوک های اصلی یک شبکه کامپیوتری گره ها و پیوندها هستند. یک گره شبکه را می توان به عنوان تجهیزاتی برای ارتباطات داده مانند مودم، روتر و غیره، یا تجهیزات پایانه داده مانند اتصال دو رایانه یا بیشتر نشان داد. لینک در شبکه های کامپیوتری را می توان به صورت سیم یا کابل یا فضای خالی شبکه های بی سیم تعریف کرد.

کار شبکه های رایانه ای را می توان به سادگی به عنوان قوانین یا پروتکل هایی تعریف کرد که به ارسال و دریافت داده ها از طریق پیوندهایی که به شبکه های رایانه ای امکان برقراری ارتباط را می دهد کمک می کند. هر دستگاه دارای یک آدرس IP است که به شناسایی دستگاه کمک می کند.

اصطلاحات پایه شبکه های کامپیوتری

شبکه: شبکه مجموعه‌ای از رایانه‌ها و دستگاه‌هایی است که به یکدیگر متصل می‌شوند تا ارتباطات و تبادل داده‌ها را امکان‌پذیر کنند.

گره ها: گره ها دستگاه هایی هستند که به یک شبکه متصل هستند. اینها می توانند شامل رایانه ها، سرورها، چاپگرها، روترها، سوئیچ ها و سایر دستگاه ها باشند.

پروتکل: پروتکل مجموعه ای از قوانین و استانداردهایی است که نحوه انتقال داده ها از طریق شبکه را کنترل می کند. نمونه هایی از پروتکل ها عبارتند از TCP/IP، HTTP و FTP.

توپولوژی: توپولوژی شبکه به آرایش فیزیکی و منطقی گره ها در یک شبکه اشاره دارد. توپولوژی های رایج شبکه شامل اتوبوس، ستاره، حلقه، مش و درخت است.

شبکه‌های ارائه‌دهنده خدمات: این نوع شبکه‌ها اجازه می‌دهند تا ظرفیت و عملکرد شبکه را به صورت اجاره از ارائه‌دهنده دریافت کنند. Service Provider Networks خدمات شامل ارتباطات بی سیم، حامل های داده و غیره است.

آدرس IP: آدرس IP یک شناسه عددی منحصر به فرد است که به هر دستگاه در یک شبکه اختصاص داده می شود. آدرس های IP برای شناسایی دستگاه ها و فعال کردن ارتباط بین آنها استفاده می شود.

DNS: سیستم نام دامنه (DNS) پروتکلی است که برای ترجمه نام‌های دامنه قابل خواندن توسط انسان (مانند www.google.com) به آدرس‌های IP که رایانه‌ها می‌توانند آن را درک کنند، استفاده می‌شود.

فایروال: فایروال یک وسیله امنیتی است که برای نظارت و کنترل ترافیک ورودی و خروجی  استفاده می شود. فایروال ها برای محافظت از شبکه ها در برابر دسترسی غیرمجاز و سایر تهدیدات امنیتی استفاده می شوند.

انواع شبکه های کامپیوتری سازمانی

LAN: یک شبکه محلی (LAN) شبکه ای است که یک منطقه کوچک مانند یک دفتر یا یک خانه را پوشش می دهد. شبکه های محلی معمولاً برای اتصال رایانه ها و سایر دستگاه ها در یک ساختمان یا محوطه دانشگاه استفاده می شوند.

WAN: شبکه گسترده (WAN) شبکه ای است که یک منطقه جغرافیایی بزرگ مانند یک شهر، کشور یا حتی کل جهان را پوشش می دهد. شبکه های WAN برای اتصال شبکه های LAN به یکدیگر استفاده می شوند و معمولاً برای ارتباطات از راه دور استفاده می شوند.

شبکه‌های ابری: شبکه‌های ابری را می‌توان با یک WAN تجسم کرد زیرا می‌توانند بر روی ارائه‌دهندگان خدمات ابری عمومی یا خصوصی میزبانی شوند و در صورت وجود تقاضا، شبکه‌های ابری در دسترس هستند. شبکه های ابری از روترهای مجازی، فایروال ها و غیره تشکیل شده اند.

اینها تنها چند مفهوم اساسی از شبکه های کامپیوتری هستند. شبکه یک حوزه وسیع و پیچیده است و مفاهیم و فناوری های بیشتری در ساخت و نگهداری شبکه ها دخیل هستند. اکنون می‌خواهیم مفاهیم بیشتری را در مورد شبکه‌های کامپیوتری مورد بحث قرار دهیم.

سیستم باز: سیستمی که به شبکه متصل است و آماده ارتباط است.

سیستم بسته: سیستمی که به شبکه متصل نیست و نمی توان با آن ارتباط برقرار کرد.

انواع معماری شبکه های کامپیوتری

شبکه های کامپیوتری تحت این دسته بندی های گسترده قرار می گیرند:

معماری مشتری-سرور: معماری سرویس گیرنده-سرور نوعی از معماری نتورک های کامپیوتری است که در آن گره ها می توانند سرور یا کلاینت باشند. در اینجا، گره سرور می تواند رفتار گره مشتری را مدیریت کند.

معماری Peer-to-Peer: در معماری P2P (Peer-to-Peer) هیچ مفهومی از سرور مرکزی وجود ندارد. هر دستگاه برای کار به عنوان مشتری یا سرور رایگان است.

دستگاه های شبکه

اتصالی از چندین دستگاه، که به عنوان میزبان نیز شناخته می شود، که با استفاده از مسیرهای متعدد به منظور ارسال/دریافت داده یا رسانه به هم متصل می شوند. شبکه‌های کامپیوتری همچنین می‌توانند شامل چندین دستگاه/رسانه باشند که به ارتباط بین دو دستگاه مختلف کمک می‌کنند. این ها به عنوان دستگاه های شبکه شناخته می شوند و شامل مواردی مانند روترها، سوئیچ ها، هاب ها و پل ها می شوند.

توپولوژی شبکه

توپولوژی  آرایش چیدمان دستگاه های مختلف در یک شبکه است. نمونه های متداول عبارتند از اتوبوس، ستاره، مش، حلقه و زنجیر دیزی.

 

مدل OSI
OSI مخفف Open Systems Interconnection است. این یک مدل مرجع است که استانداردهای پروتکل های ارتباطی و همچنین عملکردهای هر لایه را مشخص می کند. OSI توسط سازمان بین المللی Stan توسعه یافته است  و دارای معماری 7 لایه است. هر لایه OSI عملکردهای متفاوتی دارد و هر لایه باید پروتکل های متفاوتی را دنبال کند. 7 لایه به شرح زیر است:

لایه فیزیکی
لایه پیوند داده
لایه شبکه
لایه حمل و نقل
لایه جلسه
لایه نمایشی
سطح کاربردی

پروتکل

یک پروتکل مجموعه ای از قوانین یا الگوریتم هایی است که نحوه ارتباط دو موجودیت در سراسر شبکه را مشخص می کند و پروتکل متفاوتی در هر لایه از مدل OSI تعریف شده است. چند پروتکل از این دست عبارتند از TCP، IP، UDP، ARP، DHCP، FTP و غیره.

شناسه های منحصر به فرد 

Hostname: هر دستگاه در شبکه با یک نام دستگاه منحصر به فرد به نام Hostname مرتبط است. “Hostname” را در خط فرمان (Administrator Mode) تایپ کنید و “Enter” را فشار دهید، این نام میزبان دستگاه شما را نشان می دهد.

 

آدرس IP (آدرس پروتکل اینترنت): همچنین به عنوان آدرس منطقی شناخته می شود، آدرس IP آدرس شبکه سیستم در سراسر شبکه است. برای شناسایی هر دستگاه در شبکه جهانی وب، مرجع شماره های اختصاص داده شده اینترنت (IANA) یک آدرس IPV4 (نسخه 4) را به عنوان یک شناسه منحصر به فرد به هر دستگاه در اینترنت اختصاص می دهد. طول یک آدرس IPv4 32 بیت است، از این رو، ما 232 آدرس IP در دسترس داریم. طول یک آدرس IPv6 128 بیت است.

“ipconfig” را در خط فرمان تایپ کنید و “Enter” را فشار دهید، این آدرس IP دستگاه را به ما می دهد.

آدرس MAC (آدرس کنترل دسترسی رسانه): همچنین به عنوان آدرس فیزیکی شناخته می شود، MAC Address شناسه منحصر به فرد هر میزبان است و با NIC (کارت رابط شبکه) آن مرتبط است. یک آدرس MAC در زمان ساخت به NIC اختصاص داده می شود.

طول مک آدرس: 12-nibble/ 6 bytes/ 48 bit عبارت “ipconfig/all” را در خط فرمان تایپ کنید و “Enter” را فشار دهید، این آدرس MAC را به ما می دهد.

پورت: یک پورت را می توان به عنوان یک کانال منطقی نامید که از طریق آن می توان داده ها را به یک برنامه ارسال یا دریافت کرد. هر میزبانی ممکن است چندین برنامه در حال اجرا داشته باشد و هر یک از این برنامه ها با استفاده از شماره پورتی که روی آن اجرا می شوند شناسایی می شوند.

یک شماره پورت یک عدد صحیح 16 بیتی است، از این رو، ما 216 پورت در دسترس داریم که به صورت زیر طبقه بندی می شوند:

محدوده انواع بندر
پورت های شناخته شده 0 – 1023
پورت های ثبت شده 1024 – 49151
پورت های زودگذر 49152 – 65535
تعداد پورت: 65536
محدوده: 0 – 65535
“netstat -a” را در خط فرمان تایپ کنید و “Enter” را فشار دهید، این لیست تمام پورت های استفاده شده را نشان می دهد.

Socket: ترکیب منحصر به فرد آدرس IP و شماره پورت با هم Socket نامیده می شود.

سایر مفاهیم مرتبط

DNS Server: DNS مخفف Domain Name System است. DNS اساساً سروری است که آدرس‌های وب یا آدرس‌های اینترنتی (مثلاً www.google.com) را به آدرس‌های IP مربوطه خود ترجمه می‌کند. ما مجبور نیستیم تمام آدرس های IP هر وب سایت را به خاطر بسپاریم. دستور ‘nslookup’ آدرس IP دامنه مورد نظر را به شما می دهد. این همچنین اطلاعاتی را در سرور DNS ما ارائه می دهد.

 

ARP: ARP مخفف Address Resolution Protocol است. برای تبدیل یک آدرس IP به آدرس فیزیکی مربوطه آن (یعنی آدرس MAC) استفاده می شود. ARP توسط لایه پیوند داده برای شناسایی آدرس MAC دستگاه گیرنده استفاده می شود.

RARP: RARP مخفف عبارت Reverse Address Resolution Protocol است. همانطور که از نام آن پیداست، آدرس IP دستگاه را با یک آدرس فیزیکی به عنوان ورودی ارائه می دهد. اما RARP از زمانی که DHCP وارد عمل شد منسوخ شده است.

لینکهای مفید:

طراحی شبکه های کامپیوتری

گروه خودروسازی سایپا