معماری شبکه :                    

   معماری یک شبکه بیانگر استانداردهای تعریف شده در خصوص نحوه اتصال کامپیوترها با یکدیگرو نحوه ارسال اطلاعات میباشد . به عبارت دیگر . معماری شبکه مجموعه ای از استانداردهایی است که نوع کابل کشی ، اتصالات ، توپولوژی ، نحوه دسترسی به خطوط انتقال و سرعت انتقال را مشخص میکند . بنابراین هنگام راه اندازی یک شبکه ، باید ابتدا معماری شبکه مشخص شود و سپس با توجه به استانداردهایی که معماری شبکه مشخص میکند ،  قطعات و اتصالات شبکه خریداری وپیکربندی گردد .


انواع معماری شبکه :

1-    اترنت (  Ethernet)

2-    Token Ring

3-    FDDI

4-    Wireless

 

1- اترنت :

اترنت متداولترین معماری شبکه است که با استفاده از مجموعه ای از قوانین واستانداردها ، پیکربندی بستر شبکه و بالطبع نقل وانتقال داده ها در شبکه را  قانونمند میکند . به عبارت دیگر با ارائه یکسری از استانداردها و یکسری محدودیتها در بکارگیری تجهیزات ، اتصالات ، پهنای باند و ... . تمام اجزای شبکه را با هم همزمان میکند .

 

قوانین نامگذاری اترنت توسط مؤسسه IEEE :

 

مؤسسه IEEE  که یکی از مؤسسات بزرگ در خصوص استاندارد سازی تجهیزات و تکنولوژیها است ، استانداردهای شبکه را با  روش 802.X   نامگذاری می کند . به عنوان مثال این مؤسسه برای معماری شبکه اترنت ، استاندارد 802.3 را مشخص کرده است که تمام جزئیات مربوط به این معماری شبکه  در متن این استاندارد آورده شده است.

 اترنت اولین بار در سال 1970 و بر روی شبکه های محلی با تکنولوژی خطی تعریف شد ودرسال 1995 مؤسسه IEEE این معماری را با استاندارد 802.3  معرفی کرد . و لیکن از آن زمان تا کنون این معماری توسعه یافته و شامل خانواده ای از تکنولوژی های دیگر شده است و قابلیتهای زیادی به این معماری افزوده شده است . به همین ترتیب مؤ.سسه IEEE   نیز ضمیمه های جدیدی را برای 802.3 ارائه کرده است که این ضمیمه ها به صورت یک یا دو حرف تکمیلی است که در انتهای این استاندارد قید میشود .( 802.3U )

به عنوان مثال پهنای باند ارائه شده توسط اترنت در ابتدا ده مگابیت در ثانیه بود و برای کامپیوترهای شخصی دهه هشتاد که دارای سرعت پائین بودند ،‌ کافی بنظر می آمد ولی در اوایل سال 1990 که سرعت کامپیوترهای شخصی  و اندازه فایل ها افزایش یافت ،‌ مشکل پائین بودن سرعت انتقال داده بهتر نمایان شد . اکثر مشکلات فوق به کم بودن پهنای باند موجود مربوط می‌ گردید  . در سال 1995 ، موسسه IEEE ،‌استانداردی را برای اترنت با سرعت یکصد مگابیت در ثانیه معرفی نمود . این روال ادامه یافت و در سال های  1998 و 1999 استانداردهائی  برای گیگابیت نیز  ارائه  گردید .

تمامی استانداردهای ارائه شده با استاندارد اولیه اترنت سازگار می باشند . به عنوان مثال یک فریم اترنت می تواند از طریق یک کارت شبکه با کابل کواکسیال 10 مگابیت در ثانیه از یک کامپیوتر شخصی خارج و  بر روی یک لینک فیبر نوری اترنت ده گیگابیت در ثانیه ارسال  و در انتها به یک کارت شبکه با سرعت یکصد مگابیت در ثانیه برسد . تا زمانی که بسته اطلاعاتی بر روی شبکه های اترنت باقی است  در آن تغییری داده نخواهد شد . موضوع فوق وجود استعداد لازم برای رشد و گسترش اترنت را به خوبی نشان می دهد . بدین ترتیب امکان تغییر پهنای باند بدون ضرورت تغییر در تکنولوژی های اساسی اترنت همواره وجود خواهد داشت .

مفهوم پهنای باند ( Band Width ) :

 

در سیستم های انتقال آنالوگ پهنای باند به حد فاصل بین پایین ترین و بالاترین فرکانسی که یک رسانه میتواند از خود عبوردهد گفته میشود . (پهنای باند بر حسب فرکانس وبا واحد هرتز بیان میشود ) /    300HZ  -  3000HZ /

*درسیستم های انتقال دیجیتال .پهنای باند به ظرفیت انتقال اطلاعات گفته میشود وبا واحد bps (بیت در ثانیه ) سنجیده میشود . ( در مودم bps15 به معنی 5600 بیت در ثانیه انتقال میابد ).

ازعوامل موثر در پهتای باند .طول . قطروجنس کابل است .پهنای باند با طول کابل نسبت معکوس و با قطر کابل نسبت مستقیم دارد . یعنی هرچه طول کابل بیشتر شود پهنای باند کمتر شود وهر چه قطر کابل بیشتر شود پهنای باند نیز بیشتر است .

برای انتقال اطلاعات میتوان به دوروش از پهنای باند استفاده کرد :

1-تک باند (BaseBand)

2-باند پهن (Band Broad )

*در روش Base Band از تمام پهنای باند برای ارسال یا دریافت اطلاعات استفاده میشود . به این معنی که در روش تک باند رسانه در هر لحظه فقط میتواند یک سیگنال را از خود عبور دهد در نتیجه ارسال نوبتی میشود واطلاعات پشت سر هم و به صورت سریال ارسال میشوند . این روش انتقال دلیل بوجود آمدن مفهوم بسته (packet)است .در شبکه های محلی از این روش برای انتقال اطلاعات استفاده میشوندبدین ترتیب که از دو رشته کابل استفاده میشود که یکی برای ارسال ودیگری دریافت اطلاعات را انجام میدهد . اطلاعات بصورت بسته های مشخص پشت سر هم قرار میگیرند وارسال شده و دریافت میگردد. ( تمام سیستم های انتقال دیجیتال از روش Base Band  استفاده میکنند )(کابل هم محورUTP)

*در روش باند پهن . یک رسانه (کابل ) میتواند در آن واحد یک یا چند سیگنال را به طور همزمان عبور دهد . هر سیگنال به صورت جداگانه ارسال میشود و تداخل بین سیگنال هایی متفاوت به وجود نمی آید . از این روش در سیستم های انتقال آنالوگ استفاده میشود ورسانه میتواند در آن واحد سیگنالهای متفاوتی را با فرکانس های مختلف از خود عبور دهد . از این روش در شبکه تلویزیونهای کابلی و شبکه های WAN استفاده میگردد .( کابل هم محور - فیبرنوری ) .

*سرعت انتقال اطلاعات : مقدار اطلاعاتی که در واحد زمان توسط تجهیزات شبکه ارسال میشود گفته میشود (مثلا کارت شبکه mbps100 ) .

سرعت انتقال اطلاعات با پهنای باند رابطه مستقیم دارد . هر چه پهنای باند بیشتر شود سرعت انتقال اطلاعات نیز بیشتر میشود و بر عکس .

*نکته : پهنای باند . ظرفیت انتقال یک رسانه یا یک کابل است . در صورتی که سرعت انتقال . سرعت ارسال اطلاعات در واحد زمان است .

 

 

مفهوم سرعت انتقال :

 

تکنولوژیهای مختلف اترنت :

همانطور که پیشتر نیز گفته شد . معماری شبکه اترنت برای اولین بار در سال 1970 مطرح شد و طی سالیان بعد این معماری و استانداردهای آن توسعه یافته و با نامهای دیگری نامگذاری شدند . امروزه برای معماری اترنت ، تکنولوژی مختلفی مطرح شده است :

 

  • 10 BASE 2
  • 10 BASE 5
  • 10 BASE T
  • 10 BASE FL
  • 100 BASE X
  • 1000 BASE X
  • 1000 BASE T

 

* نکته:در  استانداردهایی که نام برده شد ، عدداول نمایانگر سرعت انتقال . عبارت BASE به معنای BASE BAND   بودن توپولوژی مذکور و عبارت پس از ان نوع کابل را مشخص میکند . ( T : Twisted Pair  ، F : Fiber optic  )

 

 10 BASE 2

 

10 BASE 2 برای انتقال داده ها از کابل های کواکسیال THINNET استفاده میکند که مشخصات این کابل در واحد کار سوم توضیح داده شد . کانکتور های این شبکه از نوع BNC بوده ودوسر کابل باید توسط TERMINATOR مسدود شود تا شبکه فعال شود .از مزایای 10 BASE 2 . نصب ساده و هزینه راه اندازی بسیار کم آن است .توپولوژی 10 BASE 2 همان توپولوژی خطی است .

قوانینی که در 10 BASE 2 باید رعایت شود . عبارتند از :

  • حداقل طول کابلی که کامپیوتر را به هم متصل میکند نباید کمتر از 5/0  متر باشد .
  • برای اتصال T_CONNECTOR به کامپیوتر نباید از کابل استفاده کرد وباید آن را مستقیما به کامپیوتر متصل نمود .
  • فاصله اولین و آخرین کامپیوتر در شبکه نباید بیش از 185 متر باشد . این فاصله از روی اندازه کابل اندازه گیری میشود .
  • با استفاده از هاب ) REPEATER ) میتوان حداکثر فاصله بین اولین و آ خرین  کامپیوتر را تا 925 متر افزایش داد و کامپیوترها نباید خارج از این محدوده باسند .
  • در فواصل بین هر دو REPEATER نمیتوان بیش از 30 دستگاه کامپیوتر به شبکه متصل کرد .
  • ابتدا و انتهای کابل باید با TERMINATOR مسدود شود . TERMINATOR شبکه 10BASE2  یک مقاومت 50 اهمی است که سیگنالهای الکتریکی به وجود آمده در کابل شبکه را مصرف کرده و از باقی ماندن آن در شبکه جلوگیری میکند .

10 BASE 5

 

 

در 10BASE 5 از کابل کواکسیال THICKNET  برای اتصال کامپیوترها به یکدیگر استفاده میشود .

هر کامپیوتر توسط یک کابل AUI یا DIX به یک عدد TRANSCEIVER که به کابل شبکه متصل شده است ، وصل میشود و هر دو انتهای کابل با TERMINATOR مسدود میشود . اولین مزیت 10BASE5 مسافت نسبتا زیادی است که تحت پوشش خود قرار میدهد . قوانینی که در مورد 10 BASE 5 وجود دارد . عبارتند از :

  • حداقل طول کابلی که برای اتصال دو کامپیوتر استفاده میشود 5/2  متر است .
  • حداکثر طول کابل یا حداکثر فاصله بین اولین و آخرین کامپیوتر شبکه 500 متر است .
  • یکی از TERMINATOR.  ها باید به زمین متصل شود.
  • اندازه کابلی که کامپیوتر را با TRANSCEIVER متصل میکند . نباید بیشتر از 50 متر باشد .

 

10 BASE T

 

برای راه اندازی شبکه 10 BASE T از کابلهای Twisted Pair  ( زوج به هم تابیده ) استفاده میشود که حداکثر سرعت آن 10 MBPS است . در این استاندارد هر کامپیوتری که میخواهد به شبکه متصل شود مستقیما توسط یک کابل به هاب وصل شده و هاب ، ارتباط کامپیوترها را برقرار میکند . اتصالات این توپولوژی از نوع RJ-45 میباشد .SEGMENTE های مختلف میتوانند توسط کابلهای کواکسیال یا فیبر نوری به یکدیگر متصل شوند . برخی از انواع دستگاههایی که میتوانند جایگزین هاب شوند . هوشمند بوده و میتوانند ترافیک شبکه را کنترل کرده و آن را کاهش دهند . از مشخصه های بارز این شبکه گران قیمت بودن هزینه راه اندازی و نصب آن است . 

 

قوامین 10 BASE T عبارتند از :

  • حداکثر تعداد کامپیوتری که این شبکه به هم متصل میکند . 1024 دستگاه کامپیوتر است .
  • کابلها باید از نوع زوج به هم تابیده CAT 3 و CAT4 و CAT 5 باشند ( نوع کابل از نظر داشتن محافظ تفاوتی نمیکند . میتوان از هر دو کابل UTP یا STP استفاده کرد ) .
  • حداکثر فاصله هر کامپیوتر تا هاب 100  متر است .
  • حداقل طول کابل ( فاصله بین کامپیوتر تا هاب . ) 5/2 متر است .

 

 

10 BASE FL

 

10 BASE FL  یکی از خصوصیات شبکه اترنتی است که برای انتقال اطلاعات از فیبر نوری استفاده میکند . سرعت انتقال در این شبکه 10 MBPS است . مهمترین مزیت 10BASE FL . مسافت زیادی است که تحت پوشش قرار میدهد . این مسافت 2 کیلومتر است . از مزایای دیگر این شبکه این است که عوامل خارجی ، تاثیری روی اطلاعات داخل فیبر ندارد . به عبارت دیگر . در فیبر نوری هم شنوایی وجود ندارد و اطلاعات سالم به مقصد میرسد .

دو استاندارد دیگر به نامهای 10Base FB  و 10 Base FP  نیز مورد استفاده قرار می گیرد .  10Base FB یک شبکه اترنت همزمان است و  برای اتصال دو تقویت کننده فیبر نوری به یکدیگر که در مسیر بین دو ایستگاه قرار دارد ، استفاده می شود. استاندارد دیگر 10 Base FP   است که یک شبکه ستاره ای با استفاده از فیبر نوری می باشد که برای Backbone  شبکه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در 10 Base FP  ، نور به جای سیگنالهای الکترونیکی مسئولیت انتقال اطلاعات را برعهده دارد.

 

 

100Base X

 

ساختار شبکه 100BASE X همانند شبکه 10BASE T است . ( سرعت این شبکه 100MBPS است ) با این تفاوت که  100 BAE X  با سه مدل کابل کشی متفاوت مورد استفاده قرار میگیرد . این سه مدل عبارتند از :

 

* 100BASE TX : در این مدل از دو کابل CATEGORY 5 از نوع UTP   یا STP به صورت همزمان استفاده میشود

* 100 BASE FX : در این مدل از دو رشته فیبر نوری در کنار هم استفاده میشود .

* 100 BASE T4 : در این مدل 4 رشته کابل 5 یا 4 . CATEGORY 3 در کنار هم استفاده میشود .

* 100 BASE X : با نام Fast Ethernet  نیز شناخته میشود .

 

1000 BASE X

 

این استاندارد شبکه ای را توضیح میدهد که درآن سرعت انتقال اطلاعات یک گیگابایت در ثانیه است و برای انتقال اطلاعات از فیبر استفاده میشود . این استاندارد خود از چند قسمت تشکیل شده است که عبارتند از :

1- 1000 BASE SX

2- 1000 BASE LX/LH

3- 1000 BASE ZX

تفاوت استاندارد های ذکر شده در طول کابل و نوع فیبر نوری است که در آنها استفاده میشود .

 

1000 BASE T

 

در این استاندارد ، از کابل های زوج به هم تابیده برای راه اندازی شبکه ای با سرعت یک گیگابیت در ثانیه استفاده میشود . این کابلها از نوع CAT5 و کانکتورهای آن نیز از نوع RJ-45 است . نحوه ارسال اطلاعات در این استاندارد به گونه ای است که سیستم ، توانایی انتقال اطلاعات با سرعت یک گیگابیت در ثانیه را پیدا میکند .

 

 

TOKEN RING

 

شبکه TOKEN RING از نظر ظاهری یک شبکه ستاره ای است ولی به صورت TOKEN PASSING کار میکند . در این شبکه یک حلقه منطقی به وجود میآید و TOKEN در امتداد حلقه حرکت کرده و به کامپیوترها میرسد . هر کامپیوتری که به ارسال اطلاعات نیاز داشته باشد . TOKEN را نگه داشته و اطلاعات خود را به سوی مقصد ارسال میکند . اطلاعات ارسال شده در همان حلقه مجازی ودر امتداد حرکت TOKEN مسیر خود را طی میکند تا به کامپییوتر مقصد برسد . کامپیوتر مقصد در صورت صحیح بودن اطلاعات ارسالی . در جواب یک بسته به نام ACKNOWLEDGE  به کامپیوتر مبداء ارسال میکند .کامپیوتر مبداء نیز TOKEN اصلی را از بین برده و یک TOKEN جدید تولید مینماید وآنرا در امتداد مسیر TOKEN  قبلی به حرکت در میآورد . این پروسه به همین صورت ادامه خواهد یافت .

در شبکه TOKEN RING در محل اتصال کامپیوترها به جای هاب از دستگاهی بنام MAU  استفاده میشود . سرعت انتقال اطلاعات در این شبکه 16MBPS یا 4MBPS است .کارتهای 16MBPS میتوانند با سرعت 4MBPS نیز فعالیت کنند.

در شبکه TOKEN RING از کابل های زوج به هم تابیده استفاده میشو د. اگر از کابل UTP  در این توپولوژی استفاده شود . حداکثر طول کابل میتواند 45 متر باشد و این شبکه فقط با سرعت 4 مگابیت در ثانیه کار می کند و اگر از کابل STP استفاده شود . حداکثر طول کابل 101 متر و با سرعت 16 مگابیت در ثانیه اطلاعات منتقل میشود .

FDDI

 

FDDI ، تکنولوژی یک شبکه با سرعت 100 مگابیت در ثانیه است که برای ارتباط از فیبر نوری استفاده میکند . در این تکنولوژی به جای فیبر نوری از کابل مسی نیز میتوان استفاده کرد ولی در صورت استفاده از کابل مسی طول کابل کمتر میشود . FDDI به عنوان BACKBONE در محل هایی که تعداد زیادی کامپیوتر در آن قرار دارد  ، استفاده میشود . از جمله این محیطها میتوان به دانشگاهها اشاره کرد .در FDDI   میتوان 500 گره را در مسافت 100 کیلومتر به یکدیگر متصل کرد . توپولوژی فیزیکی این شبکه حلقوی است .نحوه به وجود آمدن این حلقه به این صورت است که یک حلقه 100 کیلومتری از فیبر ساخته میشود ودرهر 2 کیلومتر یک تقویت کننده قرار میگیرد . برای جلوگیری از اختلالاتی که در اثر قطع شدن فیبر نوری به وجود میآید ، از دو حلقه فیبر نوری در کنار هم استفاده میشود تا در صورتی که یکی از رشته ها قطع شود . رشته دوم وارد عمل شده و جایگزین رشته اول شود .

 

 

شبکه بدون سیم

 

شبکه بدون سیم . شبکه ای است که از امواج رادیویی BROAD BAND  برای مرتبط کردن کامپبیوترها به یکدیگر استفاده می کند.از سیستم بیسیم در شبکه های WAN  استفاده می شود. کاربرد آن می تواند مرتبط کردن دو یا چند شبکه محلی ، ارائه سرویس اینترنت و سرویسهای دیگر باشد. شبکه بیسیم برای برقراری بین کامپیوترهایی که نزدیک یکدیگر قرار دارند نیز استفاده می شود که در اینصورت نوعی شبکه به نام  PAN بکار میرود.

در شبکه های   PAN نیازی به استفاده از تجهیزات خاص شبکه نیست و فقط با نصب دو کارت شبکه   PAN روی دو کامپیوتر که در فاصله مناسب از یکدیگر قرار گرفته اند می توان یک شبکه را راه اندازی کرد. از مزایای شبکه بیسیم اینست که نیازی به نصب کابل شبکه و تجهیزات آن نیست و سرعت انتقال اطلاعات نیز می تواند تا سرعت 52   مگابیت در ثانیه افزایش پیدا کند.