1. این پایگاه به ثبت ستاد ساماندهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی ایران رسیده است.

    مهمان عزیز سپاس بابت بازدید شما از تالار گفتگوی دهه هفتادی ها.

    عضویت در انجمن رایگان بوده و برای عموم باز میباشد . با صرف 30 ثانیه یکی از اعضای دهه هفتادی ها شوید .

مبانی شبكه : سخت افزار شبكه

شروع موضوع توسط Moh4m4d ‏Feb 15, 2014 در انجمن اینترنت و شبکه

  1. Moh4m4d

    Moh4m4d ,,, " م " مثل محمد !

    167
    86
    239
    مبانی شبكه : سخت افزار شبكه ( بخش اول )
    تاكنون مقالات متعددی در رابطه با شبكه و تجهيزات سخت افزاری بكار گرفته شده در آن بر روی سايت منتشر شده است . در تهيه مقالات فوق ، فرض ما بر اين بوده است كه خوانندگان محترم از جمله كاربران آشنا به دنيای شبكه های كامپيوتری می باشند .شايد نوبت آن باشد كه مطالبی برای علاقه مندانی كه اخيرا" قدم در اين عرصه گذاشته اند نيز بر روی سايت منتشر شود . در مجموعه مطالبی كه با اين هدف بر روی سايت منشتر خواهد شد با مفاهيم مهم و كليدی شبكه آشنا خواهيم شد تا از اين رهگذر بتوانيم يك شبكه عملياتی را ايجاد نمائيم .
    در اولين بخش به بررسی سخت افزار شبكه خواهيم پرداخت .

    كارت شبكه
    اولين عنصر سخت افزاری كه به تشريح جايگاه و عملكرد آن در يك شبكه خواهيم پرداخت ، كارت شبكه است . به كارت شبكه ، كارت اينترفيس شبكه و يا NIC ( برگرفته از Network Interface Cards ) نيز گفته می شود . مهمترين رسالت و يا وظيفه كارت شبكه ، اتصال فيزيكی يك كامپيوتر به شبكه است تا امكان مبادله اطلاعات برای وی فراهم گردد .

    كارت شبكه می بايست با نوع محيط انتقال مطابقت و به نوعی با آن سازگار باشد . منظور از محيط انتقال ، نوع كابلی است كه از آن در شبكه استفاده می گردد ( شبكه های بی سيم شرايط مختص به خود را دارند ) .

    با توجه به وجود استانداردهای متعدد ، تشخيص سازگاری كارت شبكه با محيط انتقال ، كار چندان مشكلی بنظر نمی آيد . قبل از ايجاد شبكه و خريد تجهيزات سخت افزاری مورد نياز( نظير كارت شبكه و كابل ) ، می بايست در ابتدا مشخص گردد كه قصد استفاده از كدام استاندارد شبكه را داريم . اترنت ، Token ring و Arcnet نمونه هائی از استانداردهای مختلف شبكه می باشند . توجه داشته باشيد كه هر فناوری شبكه دارای نقاط قوت و ضعف مختص به خود می باشد و همواره می بايست گزينه ای انتخاب گردد كه قادر يه تامين نيازهای يك سازمان با شرايط مطلوب تری باشد .

    اكثر فناورهای شبكه كه به آنها اشاره گرديد ، منسوخ و در حال حاضر تقريبا" اترنت تنها گزينه برای ايجاد شبكه های كابلی در اكثر سازمان ها (صرفنظر از ابعاد آنها ) می باشد . شكل زير يك نمونه كارت شبكه را نشان می دهد .

    [​IMG]

    در شبكه های اترنت پيشرفته ، از كابل های بهم تابيده موسوم به twisted pair با هشت رشته سيم استفاده می شود كه با يك نظم خاص سازماندهی می گردند . از يك كانكتور RJ-45 در دو سر كابل استفاده می گردد . كانكتور RJ-45 نظير كانكتورهای استفاده شده در خطوط تلفن است با اين تفاوت كه اندازه آن بزرگتر می باشد . در خطوط تلفن از كانكتورهای RJ-11 استفاده می شود . شكل زير يك كابل اترنت به همراه يك كانكتور RJ-45 را نشان می دهد .

    [​IMG]

    هاب و سوئيچ
    كامپيوتر های موجود در يك شبكه از كارت شبكه به منظور ارسال و دريافت داده استفاده می نمايند. داده بر روی كابل های اترنت منتقل می گردد . معمولا" نمی توان صرفا" از يك كابل اترنت بين دو كامپيوتر استفاده نمود و نام آن را هم شبكه گذاشت .

    همزمان با گسترش و عموميت دستيابی سريع به اينترنت ، احتمالا" با واژه broadband بدفعات برخورد نموده ايد . در شبكه های broadband ، ارسال و دريافت داده بر روی رشته سيم های مشابه انجام می شود . در شبكه های اترنت از فناوری Baseband به منظور مبادله اطلاعات استفاده می گردد . در اين نوع شبكه ها به منظور ارسال و دريافت داده از رشته سيم های جداگانه ای استفاده می گردد . اين بدان معنی است كه اگر كامپيوتری در حال ارسال داده از طريق رشته سيم هائی خاص از يك كابل اترنت باشد ، كامپيوتر دريافت كننده داده نيازمند رشته سيم هائی است كه به پورت دريافت هدايت شده اند.

    با استفاده از روش فوق می توان دو دستگاه كامپيوتر را به يكديگر متصل نمود . در چنين مواردی می بايست از يك كابل كراس ( cross ) استفاده نمود . كابل كراس ، يك كابل شبكه است كه رشته سيم های ارسال و دريافت آن بصورت معكوس بسته شده اند . بدين ترتيب ، می توان دو كامپيوتر را مستقيما" به يكديگر متصل نمود .

    با استفاده از كابل كراس نمی توان شبكه ای با بيش از دو دستگاه كامپيوتر را ايجاد نمود . در مقابل استفاده از كابل كراس ، در اكثر شبكه ها از كابل های اترنت معمولی استفاده می گردد . در اين نوع كابل ها رشته سيم های ارسال و دريافت بصورت معكوس نخواهند بود .

    به منظور مبادله موفقيت آميز داده ، رشته سيم های دريافت و ارسال می بايست در نقاط خاصی معكوس گردند . اين وظيفه بر عهده هاب و يا سوئيچ است . در ابتدای شكل گيری شبكه های كامپيوتری ، استفاده از هاب بسيار متداول بود ولی امروزه اين وضعيت وجود ندارد و سوئيچ جايگزين آن شده است . به منظور تشريح عملكرد سوئيچ ، بد نيست كه در ابتدا با نحوه عملكرد هاب آشنا شويم .

    با اينكه هاب در شكل و اندازه های متعددی توليد و ارائه شده است ولی آنها چيزی بيشتر از يك جعبه به همراه تعداد محدودی پورت RJ-45 نمی باشند .هر كامپيوتر موجود در شبكه از طريق يك كابل اترنت به هاب متصل می شود . شكل زير يك نمونه هاب را نشان می دهد .

    [​IMG]

    هاب دارای دو وظيفه عمده در شبكه است :

    1. ارائه يك نقطه مركزی برای اتصال تمامی كامپيوترهای موجود در شبكه . هر كامپيوتر موجود در شبكه به هاب متصل می گردد . در صورت نياز می توان چندين هاب را به يكديگر متصل تا بتوان كامپيوترهای بيشتری را به شبكه متصل نمود .

    2. سازماندهی پورت های ارسال و دريافت داده . در صورتی كه يك كامپيوتر اقدام به ارسال داده نمايد ، داده بر روی رشته سيم های دريافت كننده ارسال گردد .

    شايد برای شما اين سوال مطرح شده باشد كه در صورت اتصال بيش از دو دستگاه كامپيوتر به هاب ، چگونه و بر اساس چه مكانيزمی داده به مقصد مورد نظر خواهد رسيد . رمز اين كار در كارت شبكه است . هر كارت شبكه اترنت در كارخانه توليد كننده برنامه نويسی شده و يك آدرس MAC ( برگرفته از Media Access Control ) منحصربفرد در آن نوشته می گردد . زمانی كه يك كامپيوتر موجود در يك شبكه اترنت كه شامل چندين دستگاه متصل به هاب است ، اقدام به ارسال داده می نمايد ، داده برای هر يك از كامپيوترها ارسال خواهد شد . كامپيوترهای دريافت كننده پس از دريافت داده ، آدرس مقصد آن را با آدرس MAC خود مقايسه می نمايند و در صورت مطابقت دو آدرس ( آدرس ارسالی موجود در بسته اطلاعاتی با آدرس كامپيوتر دريافت كننده ) ،‌ مقصد داده مشخص خواهد شد و در صورتی كه دو آدرس اشاره شده با يكديگر مطابقت ننمايند ، كامپيوتر دريافت كننده از داده صرفنظر خواهد كرد .

    همانگونه كه اشاره گرديد ، در مواردی كه كامپيوترهای موجود در يك شبكه از طريق هاب به يكديگر متصل می گردند ، هر بسته اطلاعاتی برای هر يك از كامپيوترهای موجود در شبكه ارسال خواهد شد . يكی از نكات قابل تامل در اين سناريو ، ارسال فرازمانی داده توسط هر كامپيوتر است ( در هر زمان دلخواه امكان ارسال داده وجود خواهد داشت ) . اين وضعيت مشابه طرح سوال همزمان از طرف دو دانشجو در يك كلاس درس است كه قصد استفاده از يك منبع مشترك ( معلم ) را دارند . وضعيتی اينچنين بدفعات در شبكه اتفاق می افتد .

    زمانی كه يك كامپيوتر قصد ارسال داده را داشته باشد ، در ابتدا بررسی می نمايد كه ساير كامپيوترها چنين قصدی را نداشته باشند و در صورت آزاد بودن محيط انتقال ، اقدام به ارسال داده مورد نظر می نمايد . در صورتی كه كامپيوتری ديگر سعی در مبادله اطلاعات و در زمان مشابه را داشته باشد ، بسته های اطلاعاتی حاوی داده در طول شبكه با يكديگر برخورد و از بين خواهند رفت . به همين علت است كه به اين نوع شبكه ها يك collision domain نيز گفته می شود . در صورت بروز تصادم ، دو كامپيوتر مجبور خواهند بود كه پس از يك مدت زمان كاملا" تصادفی ، مجددا" تلاش نمايند تا داده خراب شده را ارسال نمايند .

    به موازات افزايش كامپيوترهای موجود در يك collision domain ، احتمال بروز تصادم نيز افزايش خواهد يافت . وضعيت فوق كارآئی شبكه را به شدت كاهش خواهد داد . به همين علت است كه سوئيچ در شبكه مطرح و جايگزين هاب گرديد .
    شكل زير يك نمونه سوئيچ را نشان می دهد .

    [​IMG]

    عملكرد سوئيچ ، همانند هاب است و تمامی كارهای مشابه يك هاب را انجام می دهد با اين تفاوت كه زمانی كه يك كامپيوتر نيازمند مبادله داده با كامپيوتر ديگر باشد ، سوئيچ از مجموعه ای مدارات منطقی داخلی به منظور ايحاد يك مسير منطقی و اختصاصی بين دو كامپيوتر استفاده می نمايد . اين بدان معنی است كه دو كامپيوتر بدون نگرانی در خصوص بروز يك تصادم می توانند با يكديگر داده مبادله نمايند .

    استفاده از سوئيچ بطرز كاملا" محسوسی افرايش كارآئی شبكه را به دنبال خواهد شد و باعث حذف تصادم در يك شبكه می گردد . ويژگی فوق تنها مزيت سوئيچ محسوب نمی گردد و علاوه بر آن می تواند مسيرهای مبادله داده موازی را ايجاد نمايند . به عنوان نمونه زمانی كه كامپيوتر A با كامپيوتر B ارتباط برقرار می نمايد ، دليلی ندارد كه كامپيوتر C نتواند با كامپيوتر D داده مبادله نمايد . در يك collision domain اين نوع مبادله داده موازی امكان پذير نمی باشد .

    در اين مقاله ، با برخی از عناصر پايه و كليدی كه از آنها به منظور ايجاد يك شبكه استفاده می گردد ، آشنا شديم .
     
  2. Moh4m4d

    Moh4m4d ,,, " م " مثل محمد !

    167
    86
    239
    مبانی شبكه : سخت افزار شبكه ( بخش دوم )
    در بخش اول با عناصر سخت افزاری پايه نظير هاب و سوئيچ كه از آنها به منظور ايجاد يك شبكه
    كامپيوتری استفاده می گردد ، آشنا شديم . در اين بخش ، با يكی ديگر از عناصر سخت افزاری مهم با نام روتر (Router ) آشنا خواهيم شد.

    اگر اخيرا" با شبكه های كامپيوتری آشنا شده ايد ، احتمالا" تاكنون نام روتر را شنيده باشيد .

    ارتباطات Broadband اينترنت ، نظير آنهائی كه از مودم های كابلی و يا مودم های DSL استفاده می نمايند، تقريبا" همواره نيازمند استفاده از يك روتر می باشند . وظيفه روتر ، ارائه ارتباط با اينترنت نيست . روتر مسئوليت انتقال بسته های اطلاعاتی از يك شبكه به شبكه ديگر را برعهده دارد . تاكنون روترهای مختلفی توليد و عرضه شده است . از روترهای ساده و ارزان قيمت كه از آنها به منظور ارتباط اينترنت در منازل و يا سازمان های كوچك استفاده می شود تا روترهای گرانقيمت كه از آنها در سازمان های بزرگ استفاده می گردد . صرفنظر از قيمت و پيچيدگی ، عملكرد تمامی روترها مبتنی بر يك مجموعه اصول اساسی است .

    در ادامه بر روی يك روتر ساده كه معمولا" از آن به منظور اتصال يك دستگاه كامپيوتر به يك اتصال Broadband اينترنت استفاده می شود ، متمركز خواهيم شد .

    همانگونه كه در بخش اول اين مقاله اشاره گرديد ، فرض ما بر اين است كه مخاطبان اين سری از مقالات ، علاقه مندانی هستند كه اخيرا" قدم در دنيای شبكه های كامپيوتری گذاشته اند . بنابراين، يك روتر ساده انتخاب شده است تا ضمن بررسی جايگاه آن در شبكه های كامپيوتری، بتوانيم عملكرد آن را نيز تشريح نمائيم .

    همانگونه كه اشاره گرديد ، وظيفه روتر انتقال بسته های اطلاعاتی (packet ) از يك شبكه به شبكه ای ديگر است . در مواردی كه يك دستگاه كامپيوتر را به يك اتصال broadband اينترنت متصل می نمائيم ، در يك طرف اينترنت و در سمت ديگر يك دستگاه كامپيوتر را خواهيم داشت . با توجه به اين كه وظيفه روتر انتقال ترافيك بين شبكه ها است و اينترنت يكی از آن شبكه ها است ، شبكه ديگر كجا است ؟ كامپيوتر متصل شده به روتر ، به عنوان يك شبكه ساده پيكربندی شده است .

    در شكل های 1 و 2 يك روتر نمونه را از دو زاويه متفاوت ( نمای جلو و نمای پشت ) مشاهده می نمائيم .


    شکل 1: نمای جلوی روتر


    شکل 2: نمای پشت روتر

    در نمای جلو روتر ، چيز خاص و قابل ملاحظه ای مشاهده نمی گردد و شايد اين تصوير برای آندسته از علاقه مندانی كه تاكنون يك روتر را مشاهده نكرده اند ، جالب و مفيد باشد . در شكل 2 ، سه مجموعه پورت را مشاهده می نمائيد . پورت سمت چپ ، محلی است كه از طريق آن برق به روتر متصل می گردد . پورت ميانی ، يك پورت Rj-45 است كه از آن به منظور اتصال روتر به شبكه راه دور استفاده می گردد . در اين مورد خاص ، از پورت فوق به منظور اتصال روتر به يك مودم كابلی و يا مودم DSL استفاده می گردد . توجه داشته باشيد كه ارتباط اصلی با اينترنت را مودم فراهم می نمايد .

    در سمت راست شكل 2 ، چهار پورت Rj-45 مشاهده می گردد كه نظير اين نوع پورت ها را می توان در ساير دستگاه های شبكه ای نظير هاب و يا سوئيچ نيز مشاهده نمود . از پورت های RJ-45 در هاب و يا سوئيچ به منظور اتصال كامپيوترها به شبكه استفاده می گردد . پورت های فوق بر روی روتر نيز دارای عملكردی مشابه می باشند . با استفاده از روتر فوق می توان چهار دستگاه كامپيوتر را به شبكه متصل نمود .

    همانگونه كه اشاره گرديد ، وظيفه روتر انتقال بسته های اطلاعاتی از يك شبكه به شبكه ديگر است و در اين روتر خاص ، اينترنت بيانگر يك شبكه و كامپيوتر نشاندهنده شبكه دوم است .

    نحوه عملكرد روتر
    به منظور آشنائی با نحوه عملكرد روتر ، لازم است كه در ابتدا با پروتكل TCP/IP بيشتر آشنا شويم .

    هر دستگاه متصل شده به يك شبكه TCP/IP ،‌ دارای يك آدرس منحصربفرد IP است كه به اينترفيس شبكه آن نسبت داده می شود . آدرس IP يك عدد سی و دو بيتی است كه به صورت چهار عدد ( octet ) كه توسط نقطه از يكديگر جدا می شوند ،‌ نمايش داده می شود . IP: 192.168.0.1 يك نمونه آدرس IP است .

    آدرس IP را می توان با آدرس يك خيابان مقايسه نمود . فرض كنيم آدرس هر خيابان شامل يك عدد و نام خيابان باشد .عدد ، مشخص كننده يك ساختمان خاص در خيابان است . يك آدرس IP نيز به روشی مشابه كار می كند . آدرس IP به دو بخش شماره شبكه و شماره يك دستگاه تقسيم می گردند . در صورت مقايسه يك آدرس IP با آدرس يك خيابان ، می توان اينگونه تصور نمود كه شماره شبكه همانند نام خيابان و شماره دستگاه همانند شماره منزل است . شماره شبكه نشاندهنده شبكه ای است كه دستگاه در آن قرار دارد و شماره دستگاه يك شماره شناسائی در شبكه را برای دستگاه مورد نظر مشخص می نمايد .

    شايد اين سوال برای شما مطرح شده باشد كه چگونه مشخص می گردد كه شماره شبكه تمام و شماره دستگاه شروع شده است ؟ اين وظيفه subnet mask است . subnet mask به كامپيوتر می گويد كه كجا بخش شماره شبكه يك آدرس IP پايان و از كجا شماره دستگاه شروع می شود . بررسی جامع subnetting خارج از حوصله اين مقاله است و در مقاله ای جداگانه به تشريح آن خواهيم پرداخت .

    يك subnet mask ، شباهت زيادی به يك آدرس IP دارد و به صورت چهار عدد ( octet ) كه توسط نقطه از يكديگر جدا شده اند ، نمايش داده می شود . subnet :255.255.255.0 يك نمونه در اين زمينه می باشد .

    در اين مثال خاص ، سه عدد اول ( كه به آنان octet گفته می شود ) هر يك معادل 255 و آخرين عدد معادل صفر می باشد . عدد 255 ، نشاندهنده اين موضوع است كه تمامی بيت ها در مكان مربوطه در آدرس IP بخشی از شماره شبكه می باشند . عدد صفر نشناندهنده اين موضوع است كه هيچكدام از بيت ها در مكان های مورد نظر در آدرس IP بخشی از شماره شبكه نبوده و تمامی آنها متعلق به شماره دستگاه می باشند .

    برای روشن شدن مطلب ، اجازه دهيد ادامه كار را با يك مثال دنبال نمائيم . فرض كنيد دارای يك دستگاه كامپيوتر با آدرس IP:192.168.1.1 و subnet:255.255.255.0 باشيم . در مثال فوق ، سه عدد اول ( octet ) مربوط به subnet معادل 255 می باشند . اين بدان معنی است كه سه octet اول آدرس IP ، جملگی مربوط به شماره شبكه می باشند . بنابراين بخش شماره شبكه آدرس IP فوق ، معادل network number : 192.168.1.x خواهد بود .

    تمامی دستگاه های موجود در يك شبكه ، يك شماره شبكه را به اشتراك می گذارند . مثلا" اگر شماره شبكه كامپيوترهای متصل شده به روتر نشان داده شده در شكل 2 ، معادل network number : 192.168.1.x باشد ، آدرس IP چهار كامپيوتر موجود در شبكه عبارتند از :


    • 192.168.1.1
    • 192.168.1.2
    • 192.168.1.3
    • 192.168.1.4



    همانگونه كه مشاهده می گردد ، هر كامپيوتر موجود بر روی شبكه محلی ، از يك شماره شبكه يكسان و يك شماره دستگاه متفاوت استفاده می نمايد . هر كامپيوتر به منظور مبادله اطلاعات با ساير كامپيوترها از آدرس IP آن كامپيوتر ( به عنوان يك مرجع ) استفاده می نمايد . مثلا" در اين مثال خاص ، كامپيوتری با آدرس IP:192.168.1.1 به سادگی قادر به ارسال داده به كامپيوتری با آدرس IP:192.168.1.3 می باشد ،‌ چراكه هر دو كامپيوتر به عنوان بخشی از يك شبكه فيزيكی مشابه محسوب می گردند .

    در صورتی كه يك كامپيوتر بخواهد به كامپيوتر موجود بر روی‌ يك شبكه ديگر دستيابی داشته باشد ، روش كار با آنچه بدان اشاره گرديد ، تفاوت هائی خواهد داشت . فرض كنيد ، يكی از كاربران شبكه قصد دستيابی و استفاده از وب سايت

    برای مشاهده لینک ها لطفا ثبت نام کنید و یا اگر حساب کاربری دارید وارد شوید

    را داشته باشد . همانگونه كه می دانيد ، يك وب سايت توسط يك سرويس دهنده host می گردد و همانند ساير كامپيوترها ، يك سرويس دهنده وب دارای يك آدرس IP منحصربفرد است . آدرس وب سايت فوق IP:66.249.85.99 است .

    با نگاه به آدرس فوق به سادگی متوجه خواهيد شد كه اين آدرس متعلق به شبكه network number : 192.168.1.x نمی باشد . كامپيوتری كه قصد دستيابی به وب سايت فوق را داشته باشد ، صرفا" نمی تواند اقدام به ارسال بسته های اطلاعاتی بر روی شبكه محلی نمايد ، چراكه سرويس دهنده وب بر روی شبكه محلی موجود نمی باشد . بنابراين ، كامپيوتر ارسال كننده داده می بايست بسته های اطلاعاتی را به مقصد آدرس gateway پيش فرض ارسال نمايد .

    gateway پيش فرض ، بخشی از پيكربندی پروتكل TCP/IP است و روشی است كه به كمك آن به كامپيوتر گفته می شود در صورتی كه نمی داند بسته های اطلاعاتی را كجا ارسال نمايد ، می تواند آنها را به آدرس gateway پيش فرض ارسال نمايد . آدرس gateway پيش فرض ، می تواند آدرس IP روتر باشد . در اين مورد خاص ، آدرس IP روتر معادل IP:192.168.1.0 می باشد .

    توجه داشته باشيد كه آدرس IP روتر از شماره شبكه مشابه ساير كامپيوترهای موجود بر روی شبكه محلی استفاده می نمايد و بدين ترتيب امكان دستيابی به آن توسط ساير كامپيوترها وجود خواهد داشت . يك روتر حداقل دارای دو آدرس IP است . يكی از آدرس ها از شماره شبكه مشابه شبكه محلی استفاده می نمايد.

    آدرس IP ديگر روتر ، توسط مركز ارائه دهنده سرويس اينترنت نسبت داده می شود . آدرس فوق از شماره شبكه مشابه شماره شبكه مركز ارائه دهنده سرويس اينترنت استفاده می نمايد . بنابراين وظيفه روتر ،‌ انتقال بسته های اطلاعاتی ‌از شبكه محلی به شبكه مركز ارائه دهنده سرويس اينترنت می باشد .مركز ارائه دهنده سرويس اينترنت نيز دارای روتری كه دارای عملكردی مشابه با روتر استفاده شده در شبكه محلی است و بسته های اطلاعاتی را در صورت ضرورت به ساير بخش های اينترنت ارسال می نمايد .