شبکه چیست؟

یك شبكه شامل دو یا چند كامپیوتر است كه برای به اشتراك گذاشتن منابع خود (مثل چاپگر و CD-ROM)، ردوبدل كردن فایل‌ها و یا ارتباط با یكدیگر متصل شده‌اند. كامپیوترهای روی یك شبكه ممكن است از طریق كابل‌ها، خطوط تلفن امواج رادیویی، ماهواره یا پرتوهای مادون قرمز به همدیگر متصل شوند.
▪ سه نوع اصلی شبكه‌ها عبارتند از:
۱) یك شبكه محلی، عموماً به یك منطقه جغرافیایی كوچك مثل آزمایشگاه مدرسه و یا یك ساختمان محدود می‌شود. فاصله كامپیوترهای یك LAN بیشتر از ۱۵۰۰ متر نیست. در پیكربندی LAN،یك كامپیوتر به عنوان فایل سرور(Server) اختصاص داده می‌شود. كه این كامپیوتر تمام نرم‌افزارهایی را كه شبكه را كنترل می‌كند در خود ذخیره می‌نماید. مثل نرم‌افزارهایی كه توسط كامپیوترهای متصل به شبكه به اشتراك گذاشته می‌شوند.
كامپیوترهای متصل به فایل سرور، ایستگاه‌كاری (سرویس‌گیرنده) نامیده می‌شوند و ایستگاه‌های كاری می‌توانند از فایل سرور ضعیف‌تر باشند و ممكن است روی هارددیسك‌ خود نرم‌افزارهای اضافی داشته باشند. در اكثر شبكه‌های محلیLAN)) از كابل برای اتصال به كارت‌های شبكه موجود روی كامپیوتر استفاده می‌شود.
۲) شبكه وابسته به پایتخت(MAN)
این شبكه، ناحیه جغرافیایی بزرگی مثل شهرها یا ناحیه‌های مدارس را تحت پوشش قرار می‌دهد. با بهم پیوستن شبكه‌های كوچك در یك منطقه جغرافیایی بزرگ، انتشار اطلاعات در بین شبكه آسانتر می‌گردد. كتابخانه‌های ملی اداره‌های دولتی برای اتصال شبكه‌های خود از MAN استفاده می‌كنند.
۳) شبكه‌ گسترده(WAN)
شبكه‌های گسترده‌، ناحیه جغرافیایی بسیار بزرگی را تحت پوشش قرار می‌دهند. مانند استان تهران، كشور ایران یا تمام دنیا. برای اتصال این نوع شبكه‌ها از كابل‌های مخصوصِ بین اقیانوسی یا ماهواره‌ها استفاده می‌شود. برای مثال با استفاده از یك WAN مدارس استان تهران بدون پرداخت ‌هزینه‌های هنگفت می‌توانند به مدارس توكیو وصل شوند. WAN شبكه‌ی پیچیده‌ای است كه از شبكه‌های محلی و شبكه‌های پایتختی برای اتصال به شبكه‌های سراسری و جهانی مثل اینترنت استفاده می‌كند. اما در هر حال برای كاربران، تفاوت آشكاری بین WAN و MAN یا LAN وجود نخواهد داشت.
● فواید نصب یك شبكه مدرسه
▪ سرعت:
شبكه‌ها روش بسیار سریعی برای اشتراك و انتقال فایل‌ها فراهم می‌كنند. بدون یك شبكه، برای اشتراك فایل‌ها باید آنها را در فلاپی دیسك‌كپی كرده و سپس آن را از یك كامپیوتر دیگر منتقل كرد. در این روشِ انتقال فایل (انتقال دستی اطلاعات با فلاپی به كامپیوتر دیگر)، وقت زیادی صرف می‌شود.
▪ هزینه‌ها:
در خرید نسخه‌های تحت شبكه‌ی بسیاری از نرم‌افزارها و برنامه‌های مشهور، در مقایسه با نسخه‌های انحصاری، هزینه‌ قابل توجهی صرفه‌جویی می‌شود. گذشته از صرفه‌جویی مالی، به اشتراك گذاشتن یك نرم‌افزار تحت شبكه، بروز رسانی آن را آسان می‌كند و به جای این كه تغییرات در تك‌تك ایستگاه‌های كاری انجام شود، فقط یك‌بار در فایل سرور اعمال می‌شوند.
▪ امنیت:
فایل‌ها و برنامه‌های روی شبكه می‌توانند «ممنوعیت كُپی» داشته باشند كه در این صورت از بابت كپی غیرمجاز آنها نگرانی نخواهید داشت. همچنین رمزهایی می‌تواند ایجاد شود تا دسترسی كاربران به دایركتورهای خاصی را محدود كند.
▪ مدیریت متمركز نرم‌افزار:
یكی از بزرگترین مزایای نصب شبكه در یك مدرسه این است كه تمامی نرم‌افزارها از یك كامپیوتر(فایل سرور) برداشته می‌شوند كه این كار از صرف انرژی و زمان برای نصب نسخه‌های نرم‌افزاری و پیگردی فایل‌ها روی كامپیوترهای مستقل جلوگیری می‌كند.
▪ اشتراك منابع:
اشتراك منابع، موضوع دیگری است كه یك شبكه را از كامپیوترهای مستقل متمایز می‌كند. بسیاری از مدارس نمی‌توانند برای هر یك از كامپیوترها چاپگر لیزری، فاكس مودم، اسكنر و C D-ROM تهیه كنند در صورتی كه اگر این‌ ابزار به شبكه افزوده شوند می‌توانند مورد استفاده بسیاری از كاربران قرار گیرند.
▪ پست‌الكترونیكی:
حضور یك شبكه در مدرسه امكان پست‌الكترونیكی(E-mail) را فراهم می‌كند. پست‌الكترونیكی به ارتباط میان دانش‌آموز و معلم كمك می‌كند و برای انتشار اطلاعات ضروری و عمومی در بین همه كاركنان مدرسه، مفید است. اگر شبكه مدرسه به اینترنت متصل شود، دانش‌آموزان می‌توانند با دیگر مناطق دنیا ارتباط برقرار كنند.
▪ دسترسی آسان:
دانش‌آموزان می‌توانند یك تكلیف درسی را در كلاس خود آغاز نموده و آن را در یك محل عمومی روی شبكه ذخیره كرده و سپس به صورت گروهی روی آن كار كنند.
▪ كار گروهی:
معلمانی كه در مدرسه‌های مختلف یك شهرستان هستند بطور همزمان می‌توانند در مورد یك برنامه آموزشی هم‌فكری و مشورت نموده و آن را در یك فایل قابل دسترسی، برای بقیه مربیان ذخیره نمایند.
● معایب و اشكالات نصب یك شبكه مدرسه:
۱) پرهزینه بودن نصب:
اگرچه یك شبكه منافع زیادی دارد اما هزینه‌های نصب اولیه آن بسیار زیاد است. هزینه‌هایی از قبیل كابل‌كشی، كارت‌های شبكه، نرم‌افزارها و نیز نصب و سرویس شبكه كه نیازمند نیروهای متخصص می‌باشند.
۲) نیازهای زمان اجرا:
نگهداری مناسب یك شبكه نیازمند زمان و مهارت قابل توجهی است. بسیاری از مدارس شبكه‌هایی را نصب كرده‌ بودند كه با كمبود بودجه برای پشتیبانی اجرایی مواجه شدند.
۳) امكان خرابی فایل‌سرور:
اگرچه یك فایل سرور،مستعد خرابی و نقص نیست اما وقتی كه خراب شود كل شبكه از كار می‌افتد. كه اگر چنین اتفاقی بیفتد كل مدرسه، دیگر نمی‌توانند به فایل‌ها و برنامه‌ها دسترسی داشته باشند.
۴) امكان قطع شدن كابل‌ها:
در بعضی از توپولوژی‌های شبكه، با قطع یك كابل، كل شبكه‌ی از كار می‌افتد.
● پروتكل چیست؟
پروتكل مجموعه‌ای از قوانین است كه ارتباط بین كامپیوترهای موجود در روی یك شبكه را كنترل می‌كند. این قوانین شامل راهنمایی‌هایی هستند كه مشخصات ذكر شده زیر را برای یك شبكه تنظیم می‌كنند: روش دستیابی،توپولوژی‌های فیزیكی پذیرفته شده، انواع كابل‌ها و سرعت انتقال داده.
▪ عمومی‌ترین پروتكل‌ها عبارتند از:
ـ Ethernet :
این پروتكل‌ بطور بسیار گسترده استفاده می‌شود. اترنت از یك روش دستیابی استفاده می‌كند كه CSMA/ CD (carrier sence Multiple Access/collision Detection)
نامیده می‌شود و مفهوم آن این است كه هر كامپیوتری قبل از فرستادن داده‌ای در شبكه به كابل گوش می‌كند. اگر شبكه خالی باشد، كامپیوتر داده‌ها را می‌فرستد و اگر نود دیگری در همان زمان، بر روی كابل‌ چیزی فرستاده باشد، كامپیوتر منتظر خالی شدن خط می‌ماند و دوباره برای فرستادن سعی می‌كند. بعضی مواقع دو كامپیوتر همزمان داده‌های خود را ارسال می‌كنند كه در چنین حالتی برخورد رخ می‌دهد و در نتیجه هر كامپیوتر مدت زمانی را منتظر مانده و سپس مجدداً داده‌های خود را روی كابل شبكه ارسال می‌كند. به هر حال تأخیر به علت برخورد و فرستادن دوباره اطلاعات بسیار كم است و اثر چندانی بر روی سرعت انتقال در شبكه ندارد.
پروتكل اترنت توسط توپولوژی های خطی، ستاره‌ای و درختی پذیرفته شده است. داده‌ها روی كابل‌های زوج به هم تابیده هم‌محور یا فیبرنوری ، با سرعت ۱۰Mbpsانتقال می‌یابند.
ـ Fast Ethernet –اترنت سریع:
برای افزایش سرعت انتقال داده‌ها روی شبكه، پروتكل اترنت توسط استاندارد جدیدی توسعه داده شده است كه سرعت ۱۰۰Mbps را پشتیبانی می‌كند این پروتكل به وسیله‌ی گران قیمتی بنام متمركز كننده (Hvb) نیاز دارد. علاوه بر آن، وجود كابل‌های زوج به هم تابیده دسته پنج(CAT-S) یا فیبرنوری در این پروتكل ضروری است. اترنت سریع در مدارسی كه جدیداً سیم‌كشی شده‌اند رواج یافته است.
ـ Gigabit Ethernet:
پیشرفت جدید در استاندارد اترنت پروتكلی است كه سرعت انتقال داده‌ها در آن ۱Gbps می‌باشد. این استاندارد در حال حاضر برای ستون فقرات شبكه (شاهراه انتقال اطلاعات) استفاده می‌شود. در آینده به احتمال زیاد برای اتصالات مابین ایستگاه‌كاری و سرور استفاده خواهد شد. این استاندارد با هر دو كابل فیبرنوری و مسی بكار برده می‌شود.
ـ LocalTalk:
یك پروتكل شبكه است كه توسط كامپیوترهای Apple توسعه یافته است. روش استفاده شده در این پروتكل CSMA/AC (Carrier Sence Miltiple Access with Collision Aroidance)
نامیده می‌شود كه در هر كامپیوتر قبل از ارسال داده‌ها نیت خود را اعلام كرده و آنگاه به مخابره داده‌ها مبادرت می‌كند. سیستم‌عاملM a c i n t o s h بدون نیاز به نرم‌افزار اضافی، اجازه تشكیل شبكه نظیر به نظیر را می‌دهد كه با افزودن نسخه سرور نرم‌افزار Apple Share یك شبكه سرویس‌دهنده/ سرویس‌گیرنده ایجاد می‌شود. این پروتكل برای توپولوژی‌های خطی، ستاره‌ای یا درختی با استفاده از كابل زوج به هم تابیده، پذیرفته سده است ایراد اصلی توپولوژی Local Talk سرعت آن است كه فقط ۲۳۰kbps می‌باشد.
ـ Token Ring (حلقه‌ی علامت):
این پروتكل توسطIBM در نیمه ۱۹۸۰ ایجاد شده است. روش دستیابی بر اساس گیرانداختن علامت گذرنده می‌باشد. بدین معنی كه در یك حلقه مجازی و منطقی، نشانه و علامت (Token) از یك كامپیوتر به كامپیوتر دیگر عبور می‌كند. بدین‌ترتیب یك سیگنال الكتریكی دور حلقه شبكه حركت می‌كند. اگر كامپیوتری اطلاعاتی برای انتقال نداشته باشد براحتی نشانه‌ را از خود عبور می‌دهد. ولی اگر بخواهد انتقال اطلاعات انجام دهد، داده‌ خود را به Token (علامت) وصل می‌كند، سپس آن نشانه دور حلقه می‌چرخد تا به كامپیوتری كه باید آن را دریافت كند برسد. این پروتكل با سرعتی حدود ۴Mbps تا ۱۶Mbps عمل می‌كند. به علت افزایش محبوبیت اترنت، استفاده از توكن رینگ در محیط مدرسه كاهش یافته است.
ـ Fiber Distributed Data Interface:FDDI
پروتكلی است كه برای به هم پیوستن دو یا چند LAN از فاصله‌های بسیار دور استفاده می‌شود. روش دستیابی در این پروتكل بر اساس گذر علامت (Token-passing) می‌باشد. FDDI از یك حلقه دوتایی فیزیك استفاده می‌كند. انتقال روی یكی از حلقه‌ها انجام می‌گیرد و چنانچه در حلقه اول قطعی صورت بگیرد سیستم بطور اتوماتیك اطلاعات را روی حلقه دوم جابجا كرده و حلقه‌ی كاملاً جدیدی ایجاد می‌كند. مزیت عمده FDDI سرعت آن است كه روی فیبرنوری ۱۰۰ Mbps می‌باشد.
ـ Asynchronous Transfer Mode:ATM
پروتكلی است كه انتقال اطلاعات را با سرعت ۱۵۵ Mbps یا بالاتر انجام می‌دهد. ATM انتقال اطلاعات را دربسته‌های كوچك با اندازه ثابت انجام می‌دهد. در حالی كه بقیه پروتكل‌ها بسته‌هایی با طول متفاوت انتقال می‌دهند. این پروتكل رسانه‌های مختلفی مثل ویدیو، صدا و تصویر را پشتیبانی می‌كند.ATM توپولوژی ستاره‌ای را بكار می‌گیرد كه می‌تواند با فیبرنوری به خوبیِ كابل زوج به هم تابیده كاركند.
ATM اغلب برای به هم پیوستن دو یا چند LAN بكار می‌رود. همچنین توسط (Internet Service Provider)ISP جهت دسترسی پرسرعت به اینترنت بكار می‌رود. برای مؤثرتر شدن بیشتر ATM از آن برای ساختن LAN های پرسرعت استفاده خواهد شد.