مختصری در مورد شبکه های کامپیوتری

انتقال اطلاعات معمولا از طریق دو سیستم زیر انجام می گیرد:

۱) انتقال آنالوگ (Analog) یا پیوسته

۲) انتقال دیجیتال (Digital) یا گسسته

شکل موج در آنالوگ مثلا بصورت یک تابع سینوسی است اما در سیستم دیجیتال بصورت پالس های ۰ و ۱ می باشد.

ماشین های مرتبط با داده ها را DTE (Data Terminal Equipment) گویند. مثلا ماشین های خود پرداز (ATM) یا یک پایانه فروش در یک فروشگاه (POS) یا یک PC موجود در منزل.

جهت انتقال اطلاعات به سه روش است:

۱) یک طرفه (Simplex) یا همیشه فرستنده یا همیشه گیرنده مال رادیو و تلویزیون

۲) دو طرفه ناقص (Half Duplex) که در این روش DTE ها هم می توانند بفرستند و هم رسیو کنند ولی نه همزمان مثل گیرنده های واکی تاکی (Walky Talky)

۳) دو طرفه کامل (Full Duplex)که در هر لحظه می تواند هم دریافت و هم ارسال داشته باشد مثل تلفن

پهنای باند B.W. (Band Width) : به محدوده فرکانسی که امواج آنالوگ بدون هیچگونه افتی از سیستم مخابراتی منتقل می کردند گفته می شود.

فرکانس های خارج از محدوده پهنای باند انرژی شان محدود بوده و در واقع منتقل نمی شوند البته این از مشخصات کانال انتقال می تواند باشد و یا محدودیتی که عمدا اعمال می شود.

مثلا سیستمی که فقط اجازه عبور امواج آنالوگ با فرکانس ۸۸ تا ۱۰۸ مگا هرتز (محدوده امواج FM) را می دهد دارای پهنای باند ۲۰ مگاهرتز است.

● نویز (Noise) :

به اختلال یا پارازیت در انتقال اطلاعات گویند.میزان بزرگی نویز در مقابل سیگنال داده ها با نسبت سیگنال به نویز (S/N) ارائه می شود که مثلا در مورد امواج TV هر چه این مقدار بیشتر باشد شفافیت تصویر بهتر می شود. نویز معمولا بوسیله میدان های مغناطیسی ناشی از وسایل دیگر در محیط کار و یا دستگاه هایی که دارای موتور الکتریکی و رله هستند تولید می گردد.

● سرعت انتقال داده ها :

سرعت انتقال داده ها در خط انتقال با تعداد بیت های عبوری در واحد زمان تعریف می گردد و واحد آن بیت در ثانیه (bps) می باشد.

مهمترین عوامل موثر در یک خط انتقال پهنای باند و میزان نویز است. حداکثر سرعت داده ها در یک خط انتقال از رابطه شانون بدست می آید:

▪ H حداکثر تعداد بیت ها در ثانیه : B.W.Log(۱+S/N) که البته لگاریتم در مبنای دو دویی می باشد

▪ نقش مودم :

از آنجا که اطلاعات می توانند از طریق خط تلفن بصورت آنالوگ منتقل شوند نیاز داریم در رایانه ها آنها را به سیگنال های دیجیتالی تبدیل کنیم. لذا در فرستنده (تبدیل دیجیتال به آنالوگ) نیاز به تجهیزات مودولاتور (Modulator) و در گیرنده (آنالوگ به دیجیتال) نیاز یه دمودولاتور (Demodulator) داریم که این کار را در رایانه مودم انجام می دهد.

● انواع شبکه ها :

۱) شبکه های محلی (LAN) : معمولا در ساختمان های اداری و سرعت انتقال داده ها زیاد ۱Mbps تا ۴۰۰Mbps

۲) شبکه های گسترده (WAN) :

شبکه های بین یک ناحیه وسیع جغرافیایی نظیر کشور قاره و سرعت انتقال کم ۹۶۰۰bps تا ۲Mbps

۳) شبکه های شهری (MAN) : مثلا دفاتر یک سازمان در نقاط مختلف یک شهر

▪ گره یا Node :

هر یک از رایانه های متصل به شبکه یک گره می باشند که یا سرویس دهنده (Server) است و یا سرویس گیرنده (Clinet) و یا یک ایستگاه کاری (Work Station) می باشد.

شبکه ها به دو نوع اصلی تقسیم می شوند :

۱) نظیر به نظیر (Peer-to-Peer) یا گروه های کاری (Work group) که معمولا کمتر از ۱۰ رایانه که هر کدام هم می تواند بصورت سرویس گیرنده و هم بصورت سرویس دهنده عمل کنند در سیستم عامل های Windows ۹x و Windows XP نیز این امکان پیش بینی شده است.

۲) بر اساس سرویس دهنده (Server Based) که به مدل استاندارد در شبکه سازی تبدیل شده اند و به نسبت افزایش اندازه و ترافیک شبکه به بیش از یک سرویس دهنده در شبکه نیاز است : مثلا سرویس دهنده فایل (File Server) یا سرویس دهنده چاپ Print Server یا سرویس دهنده کاربردی Application Server یا سرویس دهنده پستی Mail Server

مزیت این شبکه ها در متمرکز بودن و امنیت بالای آن است همچنین امکان تهیه نسخه های پشتیبان و افزایش کاربران شبکه نیز به خوبی مهیاست.

سیستم عامل ها در این شبکه ها به نحوی طراحی می گردند که از حداکثر توانایی های سخت افزاری سرویس دهنده بهره برداری لازم انجام گیرد مثلا سیستم عامل های Windows NT Server , Novell Netware , Windows ۲۰۰۰ Server , Linux , Unixالبته برای کار آیی بهتر گاه از تلفیق دو شبکه فوق (شبکه های ترکیبی) استفاده می شود توپولوژی های استاندارد شبکه : تمام طرح های شبکه از سه توپولوژی پایه زیر بدست می آیند :

۱) خطی BUS

۲) ستاره ای STAR

۳) حلقوی RING

اگر رایانه ها در یک ردیف در طول کابل تکی (Segment) متصل باشند آن را "توپولوژی خطی" (BUS) می نامند.

چنانچه رایانه ها با کابل تکی از یک نقطه کانون (HUB) انشعاب یافته باشند آن را توپولوژی ستاره ای (STAR) می گویند

و بالاخره اگر رایانه ها طوری به کابل متصل باشند که یک حلقه را تشکیل دهند آن را توپولوژی حلقوی گویند.

اما اتصال اجزای شبکه به طور فیزیکی از طریق کابل صورت می گیرد. صرف نظر از اینکه شبکه از چه نوع رسانه ای (سیم یا بیسیم) استفاده می کند داده ها باید از رایانه ها وارد و از آن خارج شوند. این کار از طریق کارت شبکه (NIC) انجام می گیرد که رایانه را به کابل یا محیط بیسیم متصل می کند.

● انواع کابل ها (گروه های عمده) :

▪ کابل هم محور یا کواکسیال (Coaxial) در دو نوع نازک (Thinnet) و ضخیم (Thicknet)

▪ زوج به هم تابیده شده (Twisted Pair یا TP) که خود شامل بدون حفاظ (UTP) و حفاظ دار (STP) تقسیم می شوند

● فیبر نوری (Fiber Optic)

کابل کواکسیال شامل مغزی ای است که سیگنال های الکترونیکی که داده ها را می سازند را جابجا می کنند. مغزی با یک حفاظ پوشانیده می شود تا از نویز و تداخل مقاوم باشد. کل کابل با پوششی از جنس تفلون یا پلاستیک پوشانده شده است. این کابل ها سیگنال ها را کمتر ضعیف می کنند. به نوع ضخیم این کابل گاهی اترنت (Ethernet) استاندارد گفته می شود.

نوع دوم نوع معمولی ( مثلا سیم های تلفن) و ارزان می باشد اما برای تداخل مستعد می باشد در حالیکه نوع اول مقاومت خوبی در مقابل تداخل دارد و فیبر نوری هم مستعد تداخل نمی باشد

▪ کابل فیبر نوری :

در این کابل سیگنال های داده ای دیجیتال به شکل پالس های نوری منتقل می شوند. این یک روش نسبتا مطمئن برای ارسال داده هاست. زیرا هیچ گونه سیگنال های الکتریکی در کابل فیبر نوری حمل نمی شوند.

فیبر های نوری شامل استوانه بسیار نازک شیشه ای به نام مغزی (Core) هستند. نور عبوری در فیبر از داخل مغزی می گذرد. این مغزی گاهی اوقات از پلاستیک ساخته می شود. نصب پلاستیک آسان است ولی نمی تواند امواج نوری را به دوری شیشه حمل کند.

مغزی بوسیله لایه متحد المرکز شیشه ای احاطه گردیده است (Cladding) این لایه مخصوص شکست نور در اطراف مغزی است که باعث انعکاس در درون هسته می شود تا امواج نوری در درون فیبر انتقال یابند.

برای افزایش حفاظت فیبر نوری در مقابل ضربه لایه ای پلاستیکی رشته های شیشه ای را احاطه می کند (coating). هر رشته شیشه ای سیگنال ها را فقط در یک جهت عبور می دهد به طوری که کابل شامل دو رشته در جلیقه های (coating) مجزا می باشد. یک رشته می قرستد و یکی دریافت می کند.

انتقالات کابل فیبر نوری مشکل تداخل الکتریکی و نویز ندارند و در هر محیطی می توانند بکار روند. به علت پهنای باند زیاد سرعت انتقال داده ها بسیار سریع است (انتقال فعلی تقریبا ۱۰۰Mbps با سرعت های نمایشی تا بیشتر از ۱Gbps). آنها می توانند یک سیگنال (امواج نوری) را کیلومتر ها حمل کنند.

اندازه فیبر ها معمولا با قطر مغزی پوشش شیشه ای و جلیقه فیبر بر حسب میکرون بیان می شود. مثلا فیبر ۵۰/۱۲۵/۲۵۰ بیانگر فیبری با قطر مغزی ۵۰ میکرون و قطر (cladding) ۱۲۵ میکرون و قطر جلیقه (coating)۲۵۰ میکرون است. (برگه کاغذ معمولی حدود ۲۵ میکرون ضخامت دارد).