آشنایی با مهم‌ترین مباحث شبکه های کامپیوتری

شبکه‌ کامپیوتری به سیستم‌هایی گفته می‌شود که به منظور تبادل داده بین چند کامپیوتر یا دستگاه‌های جانبی شکل می‌گیرند. شبکه این امکان را برای کاربران فراهم می‌کند که بتوانند به راحتی با سایر سیستم‌ها ارتباط برقرار کرده و به تبادل داده و اطلاعات بپردازند یا بر روی یک پروژه مشترک به صورت گروهی کار کنند. همچنین کاربران می‌توانند با استفاده از شبکه برنامه‌های کاربردی مجوزدار را به اشتراک گذاشته و از این طریق به منابع مشترک دسترسی داشته باشند. استفاده اشتراکی از منابع موجود، کاهش و صرفه‌جویی در هزینه‌ها، حفظ امنیت اطلاعات و داده‌ها و امکام ایجاد ارتباط بین افراد مختلف از جمله مزایای شبکه‌های کامپیوتری است که باعث رونق استفاده از آن‌ها در دنیای امروز شده است.

شبکه چیست و چه ساختاری دارد؟

در تعریف شبکه می‌توان گفت که به طور کلی ارتباط و اشتراک اطلاعات بین چند نفر یا چند کامپیوتر را شبکه می‌گویند که این ارتباط می‌تواند به وسیله کابل یا تجهیزات بی‌سیم برقرار شود. پروژه شبکه برای اولین بار در سال ۱۹۶۰ برای اجرا در وزارت دفاع آمریکا مطرح شد بعدها به صورت عمومی توسط شرکت‌های مختلف توسعه داده شد. در سال ۱۹۸۴ سازمان ISO استانداردهایی را برای شبکه در سطح بین‌الملل تنظیم کرد که به نام الگوی OSI شناخته می‌شود و یکی از مهم‌ترین مباحث در آموزش شبکه به حساب می‌آید. این الگو دارای ۷ لایه است در ادامه با آن آشنا می‌شویم.

مهم‌ترین مباحث مربوط به شبکه

قبل از اقدام به شرکت در دوره آموزش میکروتیک ، لینوکس و غیره، افراد باید با مهم‌ترین مباحث مربوط به شبکه آشنایی کافی داشته باشند. در ادامه قصد داریم با برخی از مباحث و اصول اولیه شبکه آشنا شویم.

انواع شبکه از لحاظ وسعت

به طور کلی شبکه‌های کامپیوتری از لحاظ وسعت به ۳ دسته تقسیم می‌شوند:

• LAN (Local Area Network): به معنای شبکه محلی است که شبکه‌ای کوچک بین چند دستگاه در محیط خانه، اداره یا یک محله است.
• MAN (Metropolitan Area Network): شبکه‌ای به وسعت یک شهر بوده که ارتباط بین چند شعبه بانک در یک شهر از این نوع است.
• WAN (Wide Area Network): وسیع‌ترین نوع شبکه بوده که اتصال بین چند LAN را برقرار می‌کند و برای آن نیاز به زیرساخت‌های مخابراتی و Router وجود دارد.

توپولوژی شبکه

یکی دیگر از مباحثی که در آموزش میکروتیک و شبکه به آن پرداخته می‌شود توپولوژی یا شکل قرارگیری سیستم‌ها و اتصال آن‌ها در شبکه است. انواع شبکه بر اساس توپولوژی به شرح زیر است:

• BUS: در این نوع توپولوژی تمام دستگاه‌ها (نودها) به Backbone متصل می‌شوند که یک کابل مشترک است. از مهم‌ترین مشکلات این توپولوژی می‌توان به بالا بودن احتمال ارسال همزمان داده و تصادف (Collision) اشاره کرد. در این توپولوژی در صورت خرابی کابل اصلی، کل شبکه از کار خواهد افتاد.
• RING: در این توپولوژی دستگاه‌ها شبیه به یک حلقه به هم متصل می‌شوند. در این توپولوژی نیز با خراب شدن یکی از کابل‌ها، کل سیستم از کار خواهد افتاد. مهم‌ترین مزیت این توپولوژی مدیریت جریان و جلوگیری از تصادف است.
• STAR:‌ در این نوع از توپولوژی ارتباط بین همه سیستم‌ها از طریق یک Hub یا Switch مرکزی برقرار می‌شود. در این شبکه در صورت خراب شدن یکی از سیم‌ها شبکه از کار نخواهد افتاد مگر اینکه به هاب اصلی آسیب وارد شود.
• MESH: در این نوع از توپولوژی تمام نودها یا سیستم‌ها از اتصال یک به یک برخوردار هستند. در این حالت در صورت خراب شدن یکی از کابل‌ها، تنها ارتباط بین دو سیستم قطع خواهد شد. سرعت و امنیت بالای شبکه از مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع از توپولوژی است.

برای آشنایی با دوره‌های آموزشی مرتبط با شبکه، نظیر آموزش ویپ اینجا کلیک کنید.

آشنایی با مدل OSI

یکی از مهم‌ترین مباحثی که در آموزش شبکه به آن پرداخته می‌شود، آشنایی با لایه‌های مختلف الگو یا مدل OSI است. این الگو دارای ۷ لایه است که شامل موارد زیر می‌شود.

• لایه فیزیکی (Physical Layer): اطلاعات و داده‌ها در این لایه به صورت صفر و یک جابجا می‌شوند. در این لایه Media راه ارتباطی بین سیستم‌ها را برقرار می‌کند که می‌تواند از نوع کابل‌های Coaxial، فیبر نوری یا امواج رادیویی و ماهواره باشد. هاب و کارت شبکه جزو دستگاه‌های لایه ۱ هستند.
• لایه پیوند داده (Datalink Layer): طبق مباحث مطرح در آموزش میکروتیک و شبکه، این لایه وظیفه دارد که آدرس‌دهی فیزیکی و ارتباط ایمن و بدون مشکل بین نودها را برقرار کند. مکانیسم‌های مختلفی در این لایه وجود دارد که می‌تواند با Collision و Error مقابله کند.
• لایه شبکه (Network Layer): در مباحث آموزش لینوکس و شبکه گفته می‌شود که وظیفه اصلی لایه شبکه آدرس‌دهی منطقی و مسیریابی اطلاعات است. در واقع این لایه تمام مسیرهای ممکن ارسال داده از مبدأ تا مقصد را بررسی کرده و تلاش می‌کند سریع‌ترین و امن‌ترین را انتخاب کند که IP مهم‌ترین پروتکل در این لایه به حساب می‌آید.
• لایه انتقال (Transport Layer): برقراری ارتباط منطقی بین سیستم‌های مختلف، تعیین سرویس درخواستی و تحویل بسته‌ها به ترتیب و بدون عیب از وظایف اصلی این لایه به حساب می‌آید. در واقع وظیفه اصلی این لایه این است که به لایه‌های بالاتر اطمینان دهد که بسته‌ها بدون عیب و مشکل در بین سیستم‌ها در حال جابجایی هستند. در این لایه برای انتقال از دو پروتکل ارتباطی مهم استفاده می‌شود. ارتباط اتصال‌گرا (Connection-Oriented) که در آن ازای ارسال هر بسته یک تأیید دریافت بسته بازمی‌گردد که به آن ارتباط TCP گفته می‌شود. پروتکل دوم ارتباط بدون اتصال (Connection-Less) است که در این پروتکل فقط بسته ارسال می‌شود و منتظر دریافت تأیید نمی‌ماند که به آن ارتباط UDP گفته می‌شود. در ارتباط TCP اولویت با دقت و سلامت ارسال بسته است و سرعت اهمیت ندارد. اما در پروتکل UDP سرعت در اولویت قرار دارد و دقت و سلامت بسته‌ها مورد توجه قرار نمی‌گیرد.
• لایه نشست (Session Layer): بعد از اینکه دو سیستم برای تبادل و انتقال آماده شوند این لایه وارد عمل می‌شود که وظیفه دارد ارتباط و تبادل اطلاعات بین برنامه‌های دو سیستم را ایجاد، نظارت و پایان دهد. در واقع آن طور که در مباحث آموزش میکروتیک مطرح می‌شود وظیفه اصلی این لایه این است که تعیین کند چه بسته‌هایی قرار است رد و بدل شوند، ترتیب بسته‌ها و موضوع آن‌ها به چه شکل است. این لایه در نهایت بسته‌ها را بر این اساس مرتب کرده تا داده نهایی تشکیل شود. فرایند احراز هویت نیز در این لایه انجام می‌شود. به عنوان مثال وقتی کاربر در یک سایت Login می‌کند این لایه باز می‌شود و تا زمانی که باز است کاربرد در سیستم شناخته شده است.
• لایه نمایش (Presentation Layer): این لایه که در مبحث آموزش شبکه مورد توجه زیادی قرار دارد وظیفه دارد که اطلاعات را برای لایه‌های پایین و بالای خود به فرمت مورد نیاز تبدیل کند. در واقع این لایه به این صورت عمل می‌کند که اطلاعات ارسالی از شبکه را برای قابل فهم بودن توسط لایه‌های پایین و بالا به فرمت مناسب تبدیل می‌کند. همچنین داده‌های سیستم را نیز به فرمتی تبدیل می‌کند که برای شبکه قابل فهم باشد. فشرده‌سازی، رمزنگاری و رمزگشایی داده‌ها نیز از وظایفی است که توسط این لایه انجام می‌شود.
• لایه برنامه کاربردی (Application Layer): این لایه که در مباحث آموزش لینوکس و شبکه از اهمیت بالایی برخوردار است، لایه رابط کاربری است که از طریق مرورگر با کاربران ارتباط دارد. سرویس‌هایی مانند پست الکترونیک، انتقال فایل (FTP)، ریموت دسکتاپ، مانیتورینگ شبکه و غیره از جمله سرویس‌ها و برنامه‌های کاربردی هستند که در این لایه قرار دارند. یکی دیگر از وظایف این لایه این است که خطاها را تشخیص داده و فایل‌های از دست رفته را بازگردانی کند. کنترل جریان داده‌ها و قطعه قطعه کردن داده‌ها به منظور ارسال و سرهم بندی‌ آن‌ها در سیستم از دیگر وظایف این لایه محسوب می‌شوند. پروتکل‌های مهمی که برای باز کردن صفحات وب مورد نیاز هستند، یعنی پروتکل‌های HTTP و DNS در این لایه قرار دارند. HTTP که پروتکلی برای تبادل اسناد html بین مرورگر و سرور است. DNS نیز پروتکلی به منظور تبدیل اسم و‌ آدرس سایت‌ها به IP Address است.

کلام آخر

شبکه یکی از حوزه‌های مهم در فناوری اطلاعات به حساب می‌آید که وظیفه اصلی آن اتصال سیستم‌های مختلف به منظور تبادل اطلاعات و داده‌ها از طریق ارتباط با سیم و بدون سیم است. صرفه‌جویی در وقت و هزینه‌ها، حفظ امنیت اطلاعات و داده‌ها و همچنین امکان استفاده از منابع مشترک از مزایای شبکه‌های کامپیوتری هستند که باعث شده است افراد زیادی علاقمند به یادگیری مباحث این حوزه و فعالیت در آن و دوره های آموزشی دواپس و مباحث مشابه شوند. حوزه شبکه‌های کامپیوتری مانند هر حوزه دیگری دارای مباحث اولیه و پایه است که افراد علاقمند ابتدا باید با این مباحث آشنایی کافی داشته باشند تا بتوانند در این حوزه به موفقیت دست پیدا کنند.