طراحی شبکه

مقدمه
طراحی شبکه یکی از مهمترین وظایفی است که کارشناسان سیستمی انجام می دهند. در واقع، شبکه هاف نمایانگر تعهدات بلند مدت سازمان به عوامل راهبردی یا استراتژیک (یعنی بهره وری، شاخص بودن و مدیریت) هستند. در اینجا، ضمن اشاره مختصری به طراحی شبکه و عوامل اصلی آن، کوشش می شود تا برای علاقه مندان، صرفاً نوعی آمادگی ذهنی فراهم آید. بدیهی است آگاهی دقیق از این مبحث، بررسیها و مطالعات تفصیلی و همه جانبه ای را می طلبد.

طراحی شبکه، چنانچه به گونه ای صحیح انجام شود، می تواند فعالیتهای یک موسسه را به خوبی هدایت کند. از طریق شبکه ها، کاربران پراکنده می توانند به اطلاعات متمرکز دست یابند و کاربران متمرکز (مانند مدیران ارشد) نیز به اطلاعات توزیع شده دسترسی پیدا می کنند. به این ترتیب، به امر تصمیم گیری کمک زیادی می شود.

 

قدمهای طراحی شبکه
قدمهایی که برای طراحی شبکه باید برداشته شوند از این قرارند :
۱ ) تعریف سازمان
در این مرحله ابتدا سازمان را باید تعریف و تدوین کرد تا قلمرو کار دقیقاً مشخص شود.
۲ ) تقسیم بندی سازمان
در این مرحله سازمان براساس یک مبنای منطقی مانند محل، اداره و یا ساختمان، تقسیم بندی می شود. برای مثال، می توان به تقسیم بندی سازمان به دفتر، انبار، و کارخانه اشاره کرد.
۳ ) ایجاد یک شبکه محلی
شبکه ها به طور معمول به دو دسته کلی قابل تقسیم اند : شبکه های محلی یا موضعی (LAN) و شبکه های گسترده (WAN) . شبکه های محلی، طرحهای ارتباطی با دامنه کوتاع هستند که به طور کلی، تحت کنترل و مالکیت موسسه کاربر قرار دارند. شبکه های گسترده، دارای برد وسیعتری بوده و ناحیه جغرافیایی گسترده تری را تحت پوشش قرار می دهند.

در این مرحله، باید محل مناسبی را برای آغاز طراحی انتخاب کرد. در ادامه مثال قبلی، چون محل دفتر به عنوان نقطه اغازین طراحی انتخاب شده است ابتدا باید به طراحی دفتر و سپس به طراحی انبار و کارخانه اقدام کرد.
۴ ) ارزیابی شبکه محلی
در این مرحله بررسی می شود که آیا شبکه محلی انتخاب شده، برای کلیه اجزاء و قسمتهای موسسه مناسب است یا خیر. در ادامه مثال مزبور، دقت می شود که دفتر به انجام خدمات اداری و مالی برای سایر قسمتها بپردازد. کار اصلی قسمت انبار، دریافت کار اصلی قسمت انبار، دریافت و ارسال موجودی برای سایر قسمتها است. بنابراین یکی از اساسی ترین شرایط انبار این است که توانایی خواندن و تشخیص بارکدها و موجودیها را در حالی که از فرایند تولید عبور می کنند دارا باشد.

۵ ) ایجاد شبکه از قطعه های متصل
پس از تهیه LAN برای هر یک از قسمتها، شبکه ایجاد می شود. به منظور مرتبط کردن شبکه ها، می توان از پل ها و دروازه ها استفاده کرد. پل ها و دروازه ها نقش مترجم را بین شبکه های گوناگون ایفا می کنند.
عوامل شبکه سازی
عوامل اساسی شبکه سازی عبارتند از :
۱ ) محیط انتقال، رسانه های انتقال
(Transmission Media)

۲ ) علامت انتقال (Transmission Signal)
3 ) حالت انتقال (Transmission Mode)
4 ) وضعیت فیزیکی شبکه ( توزیع هندسی)
Topologies ) ( Network
5 ) کارت های رابط یا میانجی در شبکه
(Network Interface Cards NICs )

۶ ) واحد خدماتی شبکه (سرویس دهنده ها )
(Network Serveers )
7 ) مودم ( وسیله تلفیق و تفکیک کننده ) ( Modems )
8 ) ماکس ( تسهیم کننده ) ( Multipexers = MUX )
9 ) سیستم عامل شبکه (Network Operating System )
10 ) پروتوکل ها ( آیین نامه ها ) ( Protocols )
11 ) پردازشگر انتهایی ( Front – end Processors , FEPs)
در این جا به گونه ای مختصر به توصیف هر یک از این عوامل می پردازیم .
۱ ) محیط انتقال :
برای ساختن شبکه ها می توان از یم یا ترکیبی از چند وسیله انتقالی استفاده کرد. این وسایل عبارتند از:

– کابل چند زوج ( کابلی که از سیمهای جفت جفت و به هم تابیده تشکیل می شود).
( Twisted Pair Cable )
– کابل محور ( کواکسیال ) ( Coaxial Cable )
( کابل مخابراتی خاصی که امکان ارسال اطلاعات را با سرعتی بالا فراهم می آورد).
– کابل فیبر نوری ( Fiber Optic Cable )
( یک دسته میل های باریک و پوشیده شده از شیشه یا پلاستیک که مقدار زیادی داده را با سرعت نور انتقال می دهد) .
– امواج کوتاه ( Microwaves )

( امواج الکترومغناطیسی با طول موجی کوتاه، در حد سانتیمتر که برای انتقال داده ها به کار می روند)
– ماهواره ( Satellites )
( دستگاهی که به دور زمین می چرخد و قابلیت تقویت علائم مخابراتی در فواصل طولانی را دارد)
۲ )علائم انتقال :
پیامهایی که از یک گره به گره دیگر فرستاده می شوند به صورت عددی یا قیاسی اند (دیجیتال یا آنالوگ) . علائم عددی به صورت دو حالته هستند و دو وضعیت روشن و خاموش را منعکس می سازد. علائم قیاسی به صورت موج یا پیوسته نمایان می شوند. قله موج را پیک (Peak) و انتهای آن را عمق ( Trough ) می نامند. فاصله بین قله و انتهای موج را دامنه علامت می خوانند. دفعات تکرار موج در هر ثانیه را تواتر نامیده و با واحد هرتز ( Hertz ) نشان می دهند.
۳ ) حالت انتقال :
برای انتقال پیام، از سه سبک می توان استفاده کرد : سیمپلکس ( Simplex ) ، نیم دوپلکس ( Half duplex ) و تمام دوپلکس ( Full duplex ) . در سبک سیمپلکس یا ساده، یک انتقال دهنده، علامتی را می فرستد اما انتظار دریافت پاسخی را ندارد ( مانند تلویزیون ). به این ترتیب، انتقال، یک طرفه است و گیرنده نمی تواند پیامی را به فرستنده، ارسال کند. در سبک نیم دوپلکس یا نیم دو رشته ای، هنگامی که در یک گره در حال ارسال پیام است، گره دیگر در وضعیت دریافت قرار می گیرد. در سبک تمام دوپلکس یا کاملاً دو رشته ای، هر دو انتهای واسطه انتقالی، به طور همزمان می توانند هم پیام بفرستند و هم دریافت کنند. به کمک علائم انتقالی جداگانه، از تداخل داده های ارسالی و دریافتی جلوگیری می شود.

 

۴ ) وضعیت فیزیکی شبکه (توپولوژی) :
منظور از توپولوژی، نحوه توزیع هندسی و طرح فیزیکی ارتباط بین گره هاست. گره های گوناگونی که به ستون فقرات (ستون نگهدارنده) شبکه اتصال دارند، به عنوان توپولوژی شبکه خوانده می شود، مانند شکلهای ستاره ای، شینه ای یا خطی، حلقه ای.
در شکل ستاره ای، کلیه گره ها به وسیله یک گره مرکزی (مانند یک کامپیوتر) با یکدیگر متصلند و تحت کنترل قرار می گیرند.
در شبکه شینه ای، کلیه گره ها به وسیله یک واسطه انتقالی مفرد با یکدیگر متصلند. در شبکه حلقوی، گره ها به صورت یک حلقه استقرار یافته اند و پیامها به ترتیب از یک گره به گره بعدی منتقل می شود تا گره آخر، آن را دریافت کند.
۵ ) کارت های رابط یا میانجی در شبکه (NIC) :
کارت رابط در شبکه عبارت از مدار الکترونیکی است که ایستگاه کار را به شبکه، متصل می سازد و توپولوژی شبکه را نیز مشخص می کند.
۶ ) واحد خدماتی شبکه :
وظایف جنبی مدیریتی، اغلب به وسیله کامپیوترهای خاصی به نام « Network Server» انجام می شوند. این کامپیوترها وظیفه تامین خدمات را بر عهده دارند. وقتی درخواستهای متعددی برسد، Server ، آنها را به صف می کند و به نوبت به آنها پاسخ می دهد. در عین حال، بعضی از کارهای اداری و کنترلی را نیز انجام می دهد ( به عنوان مثال، درخواستهای غیرمجاز را رد می کند.) واحدهای خدماتی شبکه، به طور معمول، کار دستیابی به پایگاه اطلاعاتی و چاپگر را هماهنگ می کنند.

۷ ) مودم (Modem) :
به وسیله مودم، امکان ارتباط بین وسیله های عددی ( دیجیتال یا گسسته ) و قیاسی ( آنالوگ یا پیوسته )، فراهم می آید. مودم داده ها را از کامپیوتر به یک سایت یا یک مودم دیگر منتقل می کند.
۸ ) ماکس ( تسهیم کننده ) :
به وسیله ماکس امکان کاربرد مشترک خطی که داده های چند ترمینال را در بردارد فراهم می آید، نحوه کار در ماکس به این ترتیب است که داده ها از منابع مختلف دریافت و برای انتقال واحد ترکیب می شوند و علائم بر روی یک کانال ارسال می گردند. در هنگام توزیع مجدد نیز به صورت معکوس عمل می شود.

۹ ) سیستم عامل شبکه :
عوامل طراحی شبکه مانند ستون فقرات، کارت ها، و واحد خدماتی، همگی در زمره ابزار سخت افزاری بوده که به علت ماهیت فیزیکی خود، به راحتی قابل فهم و درک هستند. اما سیستم عامل شبکه، نرم افزاری است که وظایف را مشخص می سازد و سیستم را اداره می کند. برخی از وظایف سیستم عامل شبکه عبارتند از : انتقال فایل هاف کنترل دستیابی و ایمنی، کنترل های چاپ و پست الکترونیکی. به طور معمول، هرچه سیستم عامل بهتر باشد، طرح شبکه نیز بهتر خواهد شد.
۱۰ ) پروتوکل ها (آیین نامه ها) :
پروتوکل عبارت از مجموعه قوانینی است که برای انتقال و دریافت داده ها به کار می رود. به کمک پروتوکل ها می توان بین شبکه ها و وسایل جداگانه، ارتباط برقرار کرد. پروتوکل ها نقش بسیار مهمی دارند، مانند نقشی که مترجمان همزمان در سازمان ملل ایفا می کنند و یا نقشی که چراغهای راهنمایی در شبکه ترافیکی انجام می دهند. در واقع، پروتوکل ها برای برقراری ارتباط بین شبکه ها، ساختارها و وسایل غیرهمگون ایجاد شده اند. دو مثال متداول از پروتوکل ها عبارتند از :
الف ) مدل مرجع ( Open Systems Interconnection , OSI )

ب ) پروتوکل کنترلی
( Transmission , Control Protocol / Internet Protocol ,TCP/IP)
مدل مرجع (OSI) که برای انتقال داده ها بین کامپیوترها و ایستگاههای کار در شبکه ها مورد استفاده است، از هفت لایه یا سطح، تشکیل شده است. هر لایه بر لایه قبلی خود ساخته می شود. هر پیام از فرستنده تا گیرنده از هفت سطح می گذرد. پیش نیاز هر لایه، انجام شدن وظایف در سطوح پایین تر است. هر لایه فقط با لایه بالایی و پایینی خود ارتباط دارد. لایه های یکم و دوم به سخت افزار و سایر لایه ها به نرم افزار، مربوط می شوند. لایه یکم که لایه ای فیزیکی است،

علائمی را که از طریق وسایل انتقالی ارسال می شوند، دریافت می دارد ( مانند فیبرهای نوری، میکروویو و ماهواره ). لایه دوم امکان برقراری ارتباط مستقیم بین گره ها در یک شبکه را فراهم می آورد. لایه سوم مسئول تعیین مسیرهای بین گره ها در شبکه است. در لایه چهارم امکان اصلاح اشتباهات، حذف داده های زائد و همچنین امکان تنظیم سرعت انتقال داده ها فراهم می آید. لایه

پنجم با تبیین و تشریح ارتباطات بین برنامه ها ارتباط پیدا می کند. در این لایه Session ها بین برنامه های کاربردی استقرار یافته و اجرا می شوند. ( منظور Session ، زمانی است که طی آن بین اپراتور در حال کار با ترمینال ارتباط برقرار می شود .)
لایه ششم مخصوص ارائه و مسئول تبدیل کدها به گونه ای است که قابل تشخیص و خواندن باشند. لایه هفتم، به طور مستقیم، به کاربر نهایی، خدمت ارائه می دهد.
پروتوکل کنترل TCP/IP
این پروتوکل برای کار در بین چند شبکه، مناسب است؛ زیرا توانایی برقراری ارتباط بین سیستم های جداگانه را به نحوی که به صورت یک کل یکپارچه عمل کنند، دارد.
پروتوکل SNA (ساختار شبکه سیستم)
SNA ، استاندارد پروتوکل آی . بی . ام است. با توجه به این که آی بی ام ، کنترل بیش از هشتاد درصد بازار کامپیوترهای مادر (Mainframe) را در اختیار دارد، SNA استاندارد عملی در بازار شده است. SNA هم مانند OSI دارای هفت لایه است. لایه یکم که لایه فیزیکی است گره ها را به طور فیزیکی و الکترونیکی به هم متصل می سازد؛ لایه دوم که لایه ارتباطی است داده های بدون خطا و اشتباه را در طول مدارها انتقال می دهد؛ لایه سوم، مسیر را کنترل کرده و داده ها را بین منبع و مقصد به جریان می اندازد؛ لایه چهارم، هماهنگی سرعت ردو بدل کردن داده ها را در منبع و مقصد بر عهده دارد، لایه پنجم، کنترل جریان داده را بین منبع و مقصد هماهنگ می کند، لایه ششم، داده ها را برای گره های گوناگون، قالب بندی می کند، و سرانجام لایه هفتم که امکان مبادله و کار برای کاربر نهایی را فراهم می آورد.

پروتوکل های پیامهای الکترونیکی
ایکس – ۴۰۰ (X – 400) استاندارد پیامهای الکترونیکی بین المللی است که کاربران را قادر می سازد پیامهای خود را مبادله کنند (مبادله پست الکترونیکی). ایکس چهارصد توان مبادله تصاویر، گرافیک ها، فاکس مایل و ویدئو را دارد.

انواع کابل های انتقالی
در کابلهای انتقالی، علائم از طریق مواد فلزی یا شیشه ای (یا پلاستیکی) انتقال داده می شوند. کابل می تواند بیش از سیصد جفت سیم را دربر بگیرد. کابل ها با یک روپوش حفاظتی پوشانده شده اند.