سمینار شبکه ها کامپوتری

مقدمه
شبكه كامپيوتري شامل مجموعه اي از كامپيوترها و دستگاه هايي است كه به هم متصل بوده و مي توانند داده هايشان را به اشتراك بگذارند ، چنين شبكه هايي را LAN(Local Area Network) يا WAN(Wide Area Network) مي گويند.
شبكه موجود در اتاق هاي يك كالج يا ساختمان نمونه اي از LAN و شبكه موجود بين نواحي وسيع جغرافيايي نمونه اي از WAN هستند شبكه هاي كامپيوتري به شدت در حال گسترش هستند ، پيدايش اينترنت و شاهراه اطلاعات موجب تسريع تبادل اطلاعات بين كاربران گرديد.

توپولوژي شبكه كامپيوتري :
توپولوژي ، نحوه اتصال اشياء به همديگر را مشخص مي كند توپولوژي يك شبكه كامپيوتري نحوه اتصال كامپيوترها يا دستگاه ها (كه هر كدام يك گره NODE نام دارد ) به يكديگر را مشخص مي كند.
انواع توپولوژي براي شبكه اي با پنج گره :

هاپ

ب- ستاره الف- كاملا متصل

شكل الف- شبكه كاملا متصل fally connectedet را نشان مي دهد پياده سازي اين نوع شبكه بسيار گران است. زيرا هر گره در شبكه بايد به ساير گره هاي موجود در آن شبكه متصل گردد شبكه اي با ۵ گره به ۱۰ اتصال يا لينك نياز دارد شبكه اي با ۲۰ گره به ۱۹۰ اتصال نياز دارد مزيت اين شبكه آن است كه داده ها براي رفتن از گره اي به گره ديگر، تنها از يك اتصال عبور مي كنند به اين نوع شبكه، شبكه مش mesh يا كاملا مش cfull mesh نيز مي گويند.

شكل ب) شبكه ستاره star net work ا نشان مي دهد توجه كنيد در اين نوع شبكه يكي از گره ها به عنوان مركز تبادل اطلاعات در نظر گرفته مي شود از انجايي كه تعداد اتصالاهاي ارتباطي به حداقل مي رسد(معمولا يكي كمتر از تعداد گره ها) راه اندازي شبكه ستاره ارزان تمام مي شود ولي اگر گره مركزي دچار مشكل شود، تمام شبكه از كار مي افتد اين مشكل در شبكه با اتصال كامل بروز نمي كند.

شكل پ) شبكه گذرگاهي bus net work را نشان مي دهد در اين نوع شبكه كليه گره ها به يك لينك ارتباطي متصل هستند نوع متداول شبكه گذرگاهي اترنت نام دارد لينك ارتباطي در شبكه اترنت معمولا كابل كواكسيال بوده كه از طريق T-connector به هر گره متصل مي گردد راه اندازي شبكه گذرگاهي ارزان بوده و به راحتي مي توان گره جديدي را به شبكه اضافه كرد. نكته اي كه بايد به آن توجه داشت حداكثر فاصله بين دو گره مي باشد. اين فاصله در مدت زمان لازم براي

ارسال داده از يك طرف شبكه به طرف ديگر تاثير دارد آخرين توپولوژي شبكه حلقوي ring network مي باشد كه در شكل نشان داده شده است در اين توبولوژي گره ها در يك مسير ارتباطي حلقوي قرار مي گيرند بنابراين همانند شبكه گذگاهي حداكثر زمان تبادل اطلاعات به تعداد گره هاي موجود در شبكه بستگي دارد.

نمايش داده هاي ديجيتال

ديجيتال تنها حالت داده اي است كه كامپيوترها مي توانند با آن كار كنند تبادل اطلاعات بين كامپيوترهاي يك شبكه ضرورت نياز به ديجيتال را روشن مي كند. با اين وجود روش هاي واقعي نمايش داده هاي ديجيتال متفاوت مي باشد.
وقتي از يك رسانه انالوگ analog medium براي ارسال داده هاي ديجيتال (مثل ارسال از طريق سيستم تلفن بااستفاده از يك مودم) استفاده مي شود، داده ديجيتال ممكن است به شكل هاي گوناگون از يك سيگنال حامل مدوله شده carrier modulated نمايش داده شود دو شكل مدولاسيون حامل عبارتست از : مدولاسيون دامنه و مدولاسيون فركانس
روش ديگري به نام رمزگذاري منچستر Manchester encoding نيز وجود دارد در اين روش براي نمايش داده هاي ديجيتال از انتقال فاز استفاده مي شود.
اهميت پروتكل هاي ارتباطي
در بسياري از كاربردها نياز به تبادل حجم زيادي از داده مي باشد در برخي از آنها اتصال مطمئن نيز نياز است بنابراين علاوه بر نمايش الكترونيكي داده هاي ديجيتال بايد آنها را به صورت منطقي نيز نمايش دهيم مثلا براي اينكه داده هاي ويديويي از نظر حجم و زمان دريافت كاهش يابند فشرده مي شوند اطلاعاتي كه در حين خريد از طريق كارتهاي اعتباري مبادله مي شوند معمولا رمزگذاري مي گردد تا امينيت لازم برقرار شود فشرده سازي و رمز گذاري داده و توسط نرم افزارها و همچنين پروتكل هاي ارتباطي پشتيباني و اداره مي شوند.

پروتكل هاي ارتباطي
ارسال صفرها و يكها به تنهايي بر روي لينك ارتباطي نمي تواند ارتباطي منسجم را ين دو گره در شبكه ايجاد كند گره ها از قبل در مورد توافق ارسال و شكل اطلاعات با هم به توافق رسيده باشند به قواعد رمزها و مقررات مورد نحوه ارسال داده ها پروتكل protocol مي گويند يكي از مدلهاي استاندارد و پذيرفته شده كه بر استفاده پروتكل ها در شبكه ي كامپيوتري نظارت دارد مدل OSI (open system inter connection) مدل مرجعي است كه براي ايجاد ارتباطي مطمئن بين دو گره هفت لايه را تعريف مي كند.
پروتكل هاي گوناگون به لايه ها به كار مي رود تا ارتباط

ي مطمئن بين دو گره برقرار شود در انواع مختلف شبكه هاي كامپيوتري ممكن است تمام اين هفت لايه مورد نياز نباشد مثلا در اترنت تنها از دولايه استفاده مي كند.
مدل مرجع OSI در واقع راهنمايي براي ايجاد استانداردها در ارتباطات شبكه مي باشد.
لايه فيزيكي physical layer

لايه اول كه لايه فيزيكي نام دارد نحوه ارسال ديجيتال بين دو گروه را كنترل مي كند در اين لايه كليه خواص فيزيكي از جمله تكنيك رمزگذاري نوع كانكتورهاي مورد استفاده و نرخ داده data rate مشخص مي گردد اين لايه مسئوليت ارسال و دريافت بيت ها را بر عهده دارد.

لايه پيوند داده data link layer
وظايف اين لايه عبارتند از:
مراقبت از قابهاي داده data frames
تشخيص خطاerror detection و نگهداري كنترل جريان بر روي اتصال فيزيكي لايه پيوند داده يا آدرسهايMAC (كه براي هر يك از دستگاه هاي شبكه منحصر به مزد است) كار مي كند و به ۴۸ بيت نياز دارد لايه پيوند داده شامل دو زير لايه مي باشد كه عبارتند از
(media access control)MAC , (logical link control)LLC
لايه شبكه (net work layer)

وظيفه لايه شبكه هدايت بسته هاي يك پروتكل خاص به مقصد صحيح انها مي باشد كه براي اين كار از آدرس دهي منطقي (logical ipaddressing) استفاده مي كند. آدرسهاي Ip اعدادي ۳۲ بيتي هستند كه به صورت چهار عدد صحيح ۸ بيتي در محدوده صفر تا ۲۵۵ نمايش داده مي شوند.
لايه انتقال Transport layer
لايه انتقال اولين لايه اي است كه با نحوه ارسال و دريافت از گره اي به گره ديگر كاري ندارد. لايه انتقال فرض مي كند كه داده هاي فيزيكي فاقد خطا هستند و بر نحوه ارتباط صحيح بين برنامه ها از نقطه نظر منطقي متمركز مي نمايد مثلا لايه انتقال تضمين مي كند بلاك بزرگي از داده ها به صورت پلاكهاي كوچكتر ارسال شده اند. هنگام دريافت به ترتيبي صحيح بازسازي مي شوند.

لايه جلسه session layer
اين لايه ارتباط بين پروسس هايي كه در دو گروه مختلف در حال اجرا هستند را اداره مي كند مثلا دو برنامه پستي mail كه بر روي دو گره مختلف در حال اجرا هستند براي ارتباط با يكديگر جلسه اي را ايجاد مي كنند.
لايه نمايش presentation layer
لايه نمايش وظايفي نظير فشرده سازي متن را تبديل و رمزگذاري را بر عهده دارد
لايه كاربردApplication layer
لايه كاربرد‌جائيست كه كاربر واقعي برنامه را اجرا كرده و از لايه هاي پايين تر استفاده مي كند.
سيستم هاي عامل شبكه
علاوه بر پروتكل هاي ارتباطي كه موجب ايجاد ارتباطي مطمئن در شبكه هاي lan و wan مي شوند شبكه هاي كامپيوتري براي كنترل پروتكل هاي ارتباطي و فراهم نمودن عملكردهاي شبكه به نرم افزار نيز احتياج دارند. ويندوز ۹۸و ۹۵ و ME و ۲۰۰ همگي داراي اجزا مربوط به شبكه هستند كه در داخل انها پياده سازي شده است
پروتكل (Transmission control protocol / internet protocol)TCP/IP
پروتكل TCP/IP محبوب ترين پروتكل شبكه اي است كه تا به حال ايجاد شده است پروتكل TCP/IP از دهه ۱۹۶۵ بعنوان روشي براي اتصال كامپيوترهاي بزرگ mainframes بهم بود تا بتوانند اطلاعاتشان را بين جوامع تحقيقاتي و دفاعي به اشتراك بگذارند. اينك TCP/IP براي پشتيباني از بزرگترين شبكه كامپيوتري(كه همان اينترنت است) بكار مي رود براي اينكه امكان برقراري ارتباط بين كامپيوترها فراهم شود بسياري از توليد كنندگان TCP/IP را در سيستم عامل خود لحاظ مي كنند براي به كمك به درك مفهوم TCP/IP بحثمان را از آشنايي با خصوصيات مدل ISO/OSI شروع كنيم مدل ISO/OSI شبكه ارتباطي را به هفت لايه مي شكند و در مقابل مدل شبكه TCP/IP انها

شامل پنج لايه مي باشداين‌مدلهاي‌شبكه اي‌خاص را پشته هاي پروتكل stacks protocol مي گويند لايه ي فيزيكي، فقط مسئول ارسال دريافت داده هاي ديجيتال سات هر خطايي كه در لايه فيزيكي بر روي داده ايجاد شود. توسط لايه بالاتر بعدي موجود در پشته پروتكل اداره مي‌گردد در مدل شبكه TCP/IP لايه بالاتر بعدي لايه واسط شبكه network interface است اين لايه انجام همان اعمالي كه لايه پيوند – داده د رمدل ISO/OSI انجام مي دهد را بر عهده دارد اعمال لايه فيزيكي و لايه پيوند – داده توسط نوع سخت افزار LAN بكار رفته (مثل اترنت، token-ring و …)

تعيين مي شود لايه بالاتر بعدي كه لايه اينترنت ناميده مي شود عملكردي مشابه با لايه شبكه در مدل ISO/OSI دارد لايه اينترنت از پروتكل IP استفاده كرده و آنچه كه به ارتباطات ماشين – به – ماشين (MACHINE-TO-MACHINE) مشهود است را فراهم مي كند در هر دو مدل ISO/OSI و TCP/IP دو لايه انتقال وجود دارد پروتكل كنترل ارسال يا (Transmission control protocol)TCP

و پروتكل ديتا گرام كار بر يا (user datagram protocol)UDP لايه انتقال ارتباطات برنامه – به برنامه – Application- to – Appliation را فراهم مي كند TCP انتقال اتصال – گرا و UDP انتقال غير مطمئن بي سيم را فراهم مي كنند لايه كاربردي APPLICATION پروتكل TCP/IP دارد

لايه كاربرد

ي جائيست كه برنامه هاي ارتباطي كاربردي بر‌روي‌كامپيوترهاي پشته پروتكل‌(به جز‌لايه اول)‌مي باشد TCP/IP با استفاده از اين تكنيك لايه بندي تحكيم داده ها را بين برنامه ها كاربردي در حال اجرا بر روي كامپيوترهاي ارتباطي ارسال مي كند.