دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
فصل اول
مفاهیم مربوط به شبکه ها و اجزا آنها
مقدمه:
استفاده از شبکه های کامپیوتری در چندین سال اخیر رشد فراوانی کرده و سازمانها و موسسات اقدام به برپایی شبکه نموده اند. هر شبکه کامپیوتری باید با توجه به شرایط و سیاست های هر سازمان، طراحی و پیاده سازی گردد. در واقع شبکه های کامپیوتری زیر ساختهای لازم را برای به اشتراک گذاشتن منابع در سازمان فراهم می آورند؛ در صورتی که این زیرساختها به درستی طراحی نشوندع در طمان استفاده از شبکه مشکلات متفاوتی پیش امده و باید هزینه‌های زیادی به منظور نگهداری شبکه و تطبیق ان با خواسته های مورد نظر صرف شود.
در زمان طراحی یک شبکه سوالات متعددی مطرح می شود:
- برای طراحی یک شبکه باید از کجا شروع کرد؟
- چه پارامترهایی را براید در نظر گرفت؟
- هدف از برپاسازی شبکه چیست؟
- انتظار کاربران از شبکه چیست؟
- آیا شبکه موجود ارتقاء می یابد و یا یک شبکه از ابتدا طراحی می شود؟
- چه سرویس ها و خدماتی بر روی شبکه ارائه خواهد شد؟
به طور کلی قبل از طراحی فیزیکی یک شبکه کامپیوتری، ابتدا بید خواسته ها شناسایی و تحمل شون، مثلا در یک کتابخانه چرا قصد ایجاد یک شبکه را داریم و این شبکه باید چه سرویس ها و خدماتی را ارائه نمایند؛ برای تامین سرویس ها و خدمات مورد نظر اکثریت کاربران، چه اقداماتی باید انجام داد؛ مسائلی چون پروتکل مورد نظر برای استفاده از شبکه، سرعت شبکه و از همه مهمتر مسائل امنیتی شبکه، هر یک از اینها باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. سعی شده است پس از ارائه تعاریف اولیه، مطالبی پیرامون کاربردهای عملی ان نیز ارائه شود تا در تصمیم گیری بهتر یاری کند.
1- تاریخچه پیدایش شبکه
در سال 1957 نخستین ماهواره یعنی اسپوتنیک توسط اتحاد جماهیر شوروی سابق به فضا پرتاب شد. در همین دوران رقابت سختی از نظر تسلیحاتی بین دو ابر قدرت آن زمان جریان داشت و دنیا در دوران جنگ سرد به سر می برد. وزارت دفاع آمریکا در اکنش به این اقدام رقیب نظامی خود، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته یا آرپا (ARPA) را تاسیس کرد. یکی از پروژه های مهم این آژانس تامین ارتباطات در زمان جنگ جهانی احتمالی تعریف شده بود. در همین سال ها در مراکز تحقیقاتی غیر نظامی که در امتداد دانشگاه ها بودند، تلاش برای اتصال کامپیوترها به کاربران سرویس می دادند. در اثر اهمیت یافتن این موضوع آژانس آرپا (ARPA) منابع مالی پروژه اتصال دو کامپیوتر از راه دور به یکدیگر را در دانشگاه MIT بر عهده گرفت. در اواخر سال 1960 اولین شبکه کامپیوتری بین چهار کامپیوتر که دوتای آنها در MIT ، یکی در دانشکده کالیفرنیا و دیگری در مرکز تحقیقاتی استنفورد قرار داشتند، راه اندازی شد. این شبکه آرپانت (ARPA net ) نامگذاری شد. در سال 1965 نخستین ارتباط راه دور بین دانشگاه MIT و یک مرکز دیگر نیز بر قرار گردید.
در سال 1970 شرکت معتبر زیراکس، یک مرکز تحقیقاتی در پالوآلتو تاسیس کرد. این مرکز در طول سالها مهمترین فناوری های مرتبط با کامپیوتر را معرفی کرده است و از این نظر به یک مرکز تحقیقاتی افسانه ای بدل گشته است. این مرکز تحقیقاتی که پارک (PARC) نیز نامیده می شود. به تحقیقات در زمینه شبکه های کامپیوتری پیوست، تا این سال ها شبکه آرپانت به امور نظامی اختصاص داشت، اما در سال 1972 به عموم معرفی شد. در این سال شبکه آرپانت مراکز کامپیوتری بسیاری از دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی را به هم متصل کرده بود. در سال 1972 نخستین نامه الکترونیکی از طریق شبکه منتقل کردید.
در این سال ها حرکتی غیر انتفاعی به نام MERIT که چندین دانشگاه بنیان گذار آن بودند، مشغول توسعه روش های اتصال کاربران ترمینال ها به کامپیوتر مرکزی یا میزبان بود. مهندسان پروژه MERIT در تلاش برای ایجاد ارتباط بین کامپیوترها، مجبور شدند تجهیزات لاز را خود طراحی کنند. آنان با طراحی تجهیزات واسطه برای مینی کامپیوتر OECPOP نخستین بستر اصلی یا Backbone شبکه های کامپیوتری را ساختند. تا سالها نمونه های اصلاح شده این کامپیوتر با نام PCP یا Primary Communications Processor نقش میزبان را د رشبکه ها ایفا می رکد. نخستین شبکه از این نوع که چندین ایالت را به هم متصل می کرد Michnet نام داشت.
در سال 1973 موضوع رساله دکترای آقای باب مت کالف(Bob Metcalfe) درباره مفهوم اترنت در مرکز پارک مورد آزمایش قرار گرفت. با تثبیت اترنت تعداد شبکه های کامپیوتری رو افزایش گذاشت.
روش اتصال کاربران به کامپیوتر میزبان در آن زمان به این صورت بود که یک نرم افزار خاص بر روی کامپیوتر مرکزی اجرا می شد و ارتباط کاربران را بر قرار می کرد. اما در سال 1976 نرم افزار جدیدی به نام Hermes عرضه شد که برای نخستین بار به کاربران اجازه می داد تا از طریق یک ترمینال به صورت تعاملی مستقیما به سیستم MERIT متصل شوند. این، نخستین باری بود که کاربران می توانستند در هنگام برقراری ارتباط از خود بپرسند: « کدام میزبان؟».
از وقایع مهم تاریخچه شبکه های کامپیوتری، ابداع روش سوئیچینگ بسته‌ای یا Packet Switching است. قبل از معرفی شدن این روش از سوچینگ مداری یا Circuit Switching برای تعیین مسیر ارتباطی استفاده می شد. اما در سال 1974 با پیدایش پروتکل ارتباطی TCP/IP از مفهوم Packet switching استفاده گسترده تری شد. این پروتکل در سال 1982 جایگزین پروتکل NCP شد و به پروتکل استاندارد برای آرپانت تبدیل گشت. در همین زمان یک شاخه فرعی بنام MIL net در آرپانت، همچنان از پروتکل قبلی پشتیبانی می کرد و به ارائه خدمات نظامی می پرداخت. با این تغییر و تحول، شبکه های زیادی به بخش تحقیقاتی این شبکه متصل شدند و آرپانت به اینترنت تبدیل گشت. در این سالها حجم ارتباطات شبکه ای افزایش یافت و مفهوم ترافیک شبکه مطرح شد.
مسیریابی در این شبکه به کمک آدرس های IP به صورت 32 بیتی انجام می گرفته است. هشت بیت اول آدرس‌ها IP به صورت تخصیص‌داده‌شده بود که به سرعت مشخص گشت تناسبی با نرخ رشد شبکه‌ها ندارد و باید در آن تجدید نظر شود. مفهوم شبکه های LAN و شبکه های WAN در سال دهه 70 میلادی از یکدیگر تفکیک شدند.
در آدرس دهی 32 بیتی اولیه، بقیه24 بیت آدرس به میزبان در شبکه اشاره می کرد. در سال 1983 سیستم نامگذاری دامنه ها (Domain Name System) به وجود آمد و اولین سرویس دهنده نامگذاری (Name server) راه اندازی شد و استفاده از نام به جای آدرس های عددی معرفی شد. در این سال تعداد میزبان های اینترنت از مرز ده هزار عدد فراتر رفته بود.
1-1 مدل های شبکه
در شبکه، یک کامپیوتر می تواند هم سرویس دهنده و هم سرویس گیرنده باشد. یک سرویس دهنده (Server) کامپیوتری است که فایل‌های اشتراکی و همچنین سیستم عامل شبکه که مدیریت عملیات شبکه را بعهده دارد را نگهداری می کند.
برای آنکه سرویس گیرنده"Client" بتواند به سرویس دهنده دسترسی پیدا کند، ابتدا سرویس گیرنده باید اطلاعات مورد نیازش را از سرویس دهنده تقاضا کند. سپس سرویس دهنده اطلاعات در خواست شده را به سرویس گیرنده ارسال خواهد کرد.
سه مدل از شبکه‌هایی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، عبارتند از:
1- شبکه نظیر به نظیر"Peer-to-peer"
2- شبکه مبتنی بر سرویس دهنده "Server-Based"
3- شبکه سرویس دهنده/ سرویس گیرنده "Client Server"
مدل شبکه نظیر به نظیر:
در این شبکه ایستگاه ویژه‌ای جهت نگهداری فایل‌های اشتراکی و سیستم عامل شبکه وجود ندارد. هر ایستگاه می‌تواند به منابع سایر ایستگاه‌ها در شبکه دسترسی پیدا کند. هر ایستگاه خاص می‌تواند هم بعنوان Server وهم بعنوان Client عمل کند. در این مدل هر کاربر‌خود مسئولیت مدیریت‌و ارتقاء‌دادن نرم‌افزارهای ایستگاه خود را بعهده دارد. از آنجایی که یک ایستگاه مرکزی عملیات شبکه وجود ندارد، این مدل برای شبکه‌ای با کمتر از 10 ایستگاه بکار می رود.
1-1-1 مدل شبکه مبتنی بر سرویس دهنده:
در این مدل شبکه، یک کامپیوتر بعنوان سرویس دهنده کلیه فایل‌ها و نرم افزارهای اشتراکی نظیر واژه پردازها، کامپایلرها، بانک‌های اطلاعاتی و سیستم عامل شبکه را در خود نگهداری میکند. یک کاربر می‌تواند به سرویس دهنده دسترسی پیدا کرده و فاسل‌های اشتراکی را از روی آن به ایستگاه خود منتقل کند.
1-1-2 مدل سرویس دهنده/ سرویس گیرنده:
در این مدل یک ایستگاه در خواست انجام کارش را به سرویس دهنده ارائه می‌دهد و سرویس دهنده پس از اجرای وظیفه محوله، نتایج حاصل را به ایستگاه درخواست کننده عودت می‌دهد. در این مدل حجم اطلاعات مبادله شده شبکه، در مقایسه با مدل مبتنی بر سرویس دهنده کمتر است و این مدل دارای کارایی بالاتری میباشد.
هر شبکه اساسا از سه بخش ذیل تشکیل می‌شود:
ابزارهایی که به پیکربندی اصلی شبکه متصل می‌شوند بعنوان مثال: کامپیوترها، چاپگرها، هاب‌ها "Hubs" سیم‌ها، کابل‌ها و سایر رسانه‌هایی که برای اتصال ابزارهای شبکه استفاده می‌شوند.
1-2 ریخت شناسی شبکه"Net work Topology"
توپولوژی شبکه تشریح کننده نحوه اتصال کامپیوترها در یک شبکه به یکدیگر است. پارامترهای اصلی در طراحی یک شبکه، قابل اعتماد بودن و مقرون به صرفه بودن است. انواع توپولوژی‌ها در شبکه کامپیوتری عبارتند از :
1- توپولوژی ستاره‌ای"Star" :
در این توپولوژی، کلیه کامپیوترها به یک کنترل کننده مرکزی با هاب متصل هستند. هرگاه کامپیوتری بخواهد با کامپیوتر دیگری تبادل اطلاعات نماید، کامپیوتر منبع ابتدا باید اطلاعات را به هاب ارسال نماید. سپس از طریق هاب آن اطلاعات به کامپیوتر مقصد منتقل شود. اگر کامپیوتر شماره یک بخواهد اطلاعاتی را به کامپیوتر شمار 3 بفرستد، باید اطلاعات را ابتدا به هاب ارسال کند، آنگاه هاب آن اطلاعات را به کامپیوتر شماره سه خواهد فرستاد. نقاط ضعف این توپولوژی آن است که عملیات کل شبکه به هاب وابسته است. این بدان معناست که اگر هاب از کار بیفتد، کل شبکه از کار خواهد افتاد. نقاط قوت توپولوژی ستاره عبارتند از:
- نصب شبکه با این توپولوژی ساده است.
- توسعه شبکه با این توپولوژی به راحتی انجام می شود.
- اگر یکی از خطوط متصل به هاب قطع شود، فقط یک کامپیوتر از شبکه خارج می‌شود.
1-2-1 توپولوژی حلوقی "Ring" :
این توپولوژی توسط شرکت IBM اختراع شد و به همین دلیل است که این توپولوژی بنام "IBM Tokenring" مشهور است.
در این توپولوژی کلیه کامپیوترها به گونه‌ای به یکدیگر متصل هستند که مجموعه آنها یک حلقه می‌سازد. کامپیوتر مبدا اطلاعات را به کامپیوتری بعدی در حلقه ارسال نموده و آن کامپیوتر آدرس اطلاعات را برای خود کپی میکند، آنگاه اطلاعات را به کامپیوتر بعدی در حلقه منتقل خواهد کرد و به همین ترتیب این روند ادامه پیدا میکند تا اطلاعات به کامپیوتر مبدا می‌رسد. سپس کامپیوتر مبدا این اطلاعات را از روی حلقه حذف میکند. نقاط ضعف توپولوژی فوق عبارتند از:
- اگر یک کامپیوتر از کار بیفتد، کل شبکه متوقف می شود.
- به سخت افزار پیچیده نیاز دارد"کارت شبکه آن گران قیمت است".
- برای اضافه کردن یک ایستگاه به شبکه باید کل شبکه را متوقف کرد.
نقاط قوت توپولوژی فوق عبارتند از:
- نصب شبکه با این توپولوژی ساده است.
- توسعه شبکه با این توپولوژی به راحتی انجام می‌شود.
- در این توپولوژی از کابل فیبر نوری می‌توان استفاده کرد.
1-2-2 توپولوژی اتوبوسی "BUS" :
در یک شبکه خطی چندین کامپیوتر به یک کابل بنام اتوبوسی متصل می‌شوند. در این توپولوژی، رسانه انتقال بین کلیه کامپیوترها مشترک است. یکی از مشهورترین قوانین نظارت بر خطوط ارتباطی در شبکه‌های محلی اترنت استو توپولوژی اتوبوس از متداولترین توپولوژی‌هایی است که در شبکه محلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سادگی، کم هزینه بودن و توسعه آسان این شبکه، از نقاط قوت توپولوژی اتوبوسی میباشد. نقطه ضعف عمده این شبکه آن است که اگر کابل اصلی که بعنوان پل ارتباطی بین کامپیوترهای شبکه میباشد قطع شود، کل شبکه از کار خواهد افتاد.
