آموزش رایگان ccna؛ قسمت دهم: آشنایی با مشکلات رایج شبکه‌های کامپیوتری

هنگامی که دستگاه‌ها را به شبکه متصل می‌کنید، با مشکلات مختلفی روبرو می‌شوید. برخی از این مشکلات به دلیل پیکربندی اشتباه، برخی به واسطه ناسازگاری دستگاه‌ها با یکدیگر و برخی دیگر به دلیل مباحث نرم‌افزاری به وجود می‌آیند. بنابراین مهم است اطلاعات کلی در ارتباط با مشکلات رایج و نحوه عیب‌یابی آن‌ها به‌دست آورید. در این مقاله به مشکلات رایج شبکه‌های کامپیوتری می‌پردازیم. با فالنیک همراه باشید.

• برخوردها در شبکه های کامپیوتری (collision)
• خطاهای رایج شبکه (Errors)
• عدم تطابق دوبلکس در شبکه به چه معناست؟ (Mismatch Duplex)
• مشکل سرعت در شبکه (Speed)
• مبانی مجازی‌سازی در شبکه های کامپیوتری(Virtualization Fundamentals)
• معرفی انواع هایپروایزرها (Hypervisors)
• مولفه‌های یک شبکه مجازی چیست؟
• خلاصه‌ی مقالات قبل

برخوردها در شبکه های کامپیوتری (Collisions)

در شبکه‌های اترنت، این امکان وجود دارد که دو سیستم داده‌ها را به صورت همزمان روی شبکه ارسال کنند و داده‌ها با یکدیگر برخورد کنند. تصادم مشکل رایجی بود که هنگام استفاده از هاب‌های شبکه به وجود می‌آمد، زیرا داده‌های ارسالی توسط مبدا برای تمامی پورت‌های هاب ارسال می‌شد. سوئیچ‌های شبکه با هدف پیشگیری از بروز مشکل تصادم به دنیای شبکه وارد شدند، زیرا سوئیچ داده‌ها را فقط به پورتی می‌فرستد که سیستم مقصد به آن متصل است. همچنین، اگر کانال ارتباطی شلوغ باشد، سوئیچ می‌تواند بسته را تا زمانی که خط بدون سیگنال باشد در بافر نگه‌داری کند.

خطاهای رایج شبکه (Errors)

اگر کارت شبکه یا کابل‌های معیوب در شبکه‌ای وجود داشته باشد، بسته‌ها به درستی انتقال پیدا نمی‌کنند. در صورت دریافت بسته‌های خراب، سیستم ارسال‌کننده مجبور است داده‌ها را دوباره ارسال کند که باعث می‌شود پهنای باند به سرعت مصرف شود.

عدم تطابق دوبلکس در شبکه به چه معناست؟ (Mismatch Duplex)

در شبکه‌های کامپیوتری، دوبلکس به معنای «دوطرفه» است و به این نکته اشاره دارد که ارسال‌کننده و گیرنده باید بر مبنای پروتکل و تنظیماتی که مورد توافق طرفین است اقدام به ارسال و دریافت داده‌ها کنند. مبحث دوبلکس در دنیای شبکه‌ها اهمیت زیادی دارد و شرکت‌هایی مثل سیسکو به دستاوردهای مهمی در این زمینه رسیده‌اند. در مقالات آتی که به پیکربندی رابط‌ها در دستگاه‌های سیسکو می‌پردازیم، موضوع دوبلکس را بررسی می‌کنیم. در حال حاضر بدانید که هر دو طرف یک ارتباط باید تنظیمات دوبلکس یکسانی داشته باشند، در غیر این صورت ممکن است خطاهای مختلفی را تجربه کنید.

امروزه سه نوع دوبلکس به شرح زیر وجود دارد:

1. Simplex Data: در این روش داده‌ها فقط در یک جهت حرکت می‌کنند؛ یا توسط رابط دریافت می‌شوند یا توسط رابط ارسال می‌شوند.
2. Half Duplex: روش پیشرفته‌تری است، به‌طوری که رابط توانایی ارسال یا دریافت داده‌ها را دارد، اما به‌طور همزمان قادر به انجام هر دو کار نیست.
3. Full Duplex: ‌رابط به‌طور همزمان می‌تواند داده‌ها را ارسال یا دریافت کند.

مشکل سرعت در شبکه (Speed)

اگر سرعت رابط شبکه (Network Interface) در هر دو طرف یک کانال ارتباطی یکسان باشد، نرخ از دست رفتن داده‌ها به کمترین میزان ممکن می‌رسد. به‌طور مثال، اگر سرعت روی 100 مگابیت در ثانیه یا 1000 مگابیت در ثانیه تنظیم شود، هر کدام از تجهیزات بر مبنای سرعتی که قادر به پشتیبانی از آن هستند اقدام به ارسال یا دریافت اطلاعات می‌کنند. کارت‌های شبکه و پورت‌های دستگاه‌های سیسکو دارای تنظیمات تشخیص خودکار هستند که به‌طور خودکار سرعت استفاده‌شده روی کابل را تشخیص می‌دهند.

مبانی مجازی‌سازی در شبکه های کامپیوتری(Virtualization Fundamentals)

فناوری مجازی‌سازی در چند سال اخیر رشد کرده است. امروزه بسیاری از شرکت‌ها یک سرور فیزیکی تهیه می‌کنند یا سرورهای موجود را به‌یکدیگر متصل می‌کنند و از طریق نرم‌افزارهایی که به آن‌ها «هایپروایزر» گفته می‌شود، سرورهای مجازی مختلفی را پیاده‌سازی می‌کنند. این تکنیک به شرکت‌ها اجازه می‌دهد به شکل کارآمدتری از منابع استفاده کنند. در این روش، ماشین مجازی از منابعی مانند حافظه اصلی و فضای هارد دیسک سرور فیزیکی واقعی استفاده می‌کند.

مزیت بزرگ دیگری که فناوری مجازی‌سازی دارد برای مصرف‌کنندگان است. به این دلیل که شرکت‌ها برای آن چیزی که استفاده می‌کنند هزینه می‌کنند. به‌عنوان مثال، فرض کنید شرکت شما می‌خواهد یک ایمیل سرور راه‌اندازی کند. در این حالت باید هزینه زیادی برای خرید سرور پرداخت کند. با این‌حال، هنگامی که ایمیل سرور نصب و راه‌اندازی شد، در عمل تنها از 30 درصد حافظه اصلی و 20 درصد توان پردازشی سرور استفاده می‌کنید. در ادامه شرکت تصمیم می‌گیرد، یک سرور برای میزبانی بانک‌های اطلاعاتی خریداری کند تا نرم‌افزار سرور پایگاه داده را روی آن نصب کند. بازهم تنها بخشی از توان پردازشی و عملیاتی سرور استفاده می‌شود.

این‌کار منطقی نیست، زیرا برای سیستمی هزینه می‌کنید که هیچ‌گاه از تمام توان پردازشی آن استفاده نمی‌کنید. پیشرفت‌های دنیای فناوری به شرکت‌ها اجازه داده از نرم‌افزار مجازی‌سازی استفاده کنند و ایمیل سرور و سرور پایگاه داده را روی یک سرور مجازی درست مثل سرور فیزیکی اجرا کنند. محصولاتی مانند VMware و Microsoft Hyper-V شما را قادر می‌سازند تا ماشین‌ها را در یک محیط مجازی اجرا کنید.

معرفی انواع هایپروایزرها (Hypervisors)

مجازی‌سازی سامانه‌ها و زیرساخت‌ها توسط راه حلی به‌نام «هایپروایزر» انجام می‌شود که برخی منابع از اصطلاح مانیتور ماشین مجازی VMM (سرنام Virtual Machine Monitor) برای توصیف آن استفاده می‌کنند. هایپروایزر مولفه نرم‌افزاری است که به شما امکان می‌دهد ماشین‌های مجازی را روی سیستم ایجاد و اجرا کنید. هنگامی که هایپروایزر را روی یک سیستم نصب می‌کنید، سیستم مذکور، سیستم میزبان (Host System) نامیده می‌شود، در حالی که هر ماشین مجازی به عنوان یک سیستم مهمان (Guest System) شناخته می‌شود.

امروزه دو نوع هایپروایزر مختلف به شرح زیر وجود دارد:

1. Type I: این نوع هایپروایزر نرم‌افزاری است که مستقیماً بالای سخت‌افزار اجرا می‌شود و سپس سیستم عامل میزبان به‌عنوان یک ماشین مجازی والد روی آن اجرا می‌شود. رویکرد فوق هاپروایزر را قادر می‌سازد تا دسترسی به سخت‌افزار را از سوی سیستم میزبان و مهمان کنترل کند. این مدل هایپروایزرها به عنوان هایپروایزرهای فلز لخت (Bare Metal) شناخته می‌شوند، زیرا مستقیماً روی سخت‌افزار اجرا می‌شوند. سرورهای Microsoft Hyper-V، VMware ESXi، KVM و… نمونه‌هایی از هایپروایزرهای Type I هستند.
2. Type II‌: هایپروایزر نوع II داخل سیستم عامل سرور اجرا می‌شود. این مدل هایپروایزر به کاربران اجازه می‌دهد تا پس از نصب نرم‌افزار مجازی‌ساز ماشین‌های مجازی را روی آن ایجاد کنند. از هایپروایزرهای نوع دوم معروف باید به VMware Workstation و Oracle VM VirtualBox اشاره کرد. هایپروایزر میزبان در اصل به عنوان کنسول مدیریت ماشین‌های مجازی عمل می‌کند، یعنی می‌توانید هر کاری را با استفاده از قابلیت‌های داخلی آن انجام دهید.

مولفه‌های یک شبکه مجازی چیست؟

با نرم‌افزار مجازی‌ساز، می‌توانید انواع مختلفی از مولفه‌های شبکه را مجازی‌سازی کنید. فهرست زیر بخش کوچکی از قابلیت‌هایی است که راه حل‌های مجازی‌ساز در اختیارتان قرار می‌دهند:

•   سوئیچ‌های مجازی: ویژگی ساخت سوئیچ‌های مجازی به شما امکان می‌دهد ماشین‌های مجازی در یک شبکه‌ مجازی را به یکدیگر متصل کنید.

•   روترهای مجازی: می‌توانید سوئیچ‌های مجازی مختلف را توسط روترهای مجازی به یکدیگر متصل کنید تا ترافیک بین سوئیچ‌های مجازی شبکه‌ها انتقال پیدا کند. شرکت‌هایی مانند سیسکو نسخه‌های مجازی روترها و فایروال‌های خود را ارائه می‌کنند که روش مدیریتی آن‌ها درست مشابه دستگاه‌های فیزیکی واقعی است.

•   فایروال مجازی: دیوارهای آتش مجازی به شما اجازه می‌دهد کنترل دقیقی بر ترافیکی که قرار است به شبکه‌های مجازی وارد یا از آن‌ها خارج شوند اعمال کنید. درست مشابه کاری که در دنیای واقعی انجام می‌دهید.

•   نرم‌افزار مجازی‌سازی کارت‌های شبکه: این امکان را فراهم می‌کند تا کارت‌های شبکه مجازی را در هر ماشین مجازی ایجاد کنید و سپس آن کارت‌های شبکه مجازی را به یک سوئیچ مجازی متصل کنید، یا آن را به یک کارت شبکه فیزیکی نگاشت کنید تا ماشین مجازی بتواند در شبکه واقعی شناخته شود.

•   شبکه نرم‌افزارمحور (SDN): یک استراتژی شبکه‌ای کارآمد برای تفکیک عملکرد شبکه است، به‌طوری که عملکرد شبکه به یک صفحه کنترل (یک مکانیسم مسیریابی) یا یک صفحه داده (مقصدهای مختلف) هدایت می‌شود. راه حل شبکه‌ی نرم‌افزار محور اجازه می‌دهد یک شبکه‌ی پویاتر و مدیریت‌پذیر ایجاد کنید، زیرا فرآیند تغییر پیکربندی و جابجایی دستگاه‌ها بین شبکه‌ها ساده می‌شود.

•   دسک‌تاپ مجازی: امروزه شرکت‌ها کاربران و کارمندانی دارند که سیستم‌های دسکتاپ مجازی را اجرا می‌کنند. این سیستم‌ها ماشین‌های مجازی ذخیره‌شده در سرور مرکزی هستند و قبلاً برای گروهی از برنامه‌هایی که کاربر استفاده می‌کند پیکربندی شده‌اند. دسکتاپ‌های مجازی از فناوری مجازی‌سازی مانند Hyper-V یا VMware استفاده می‌کنند.

•   سرورهای مجازی: یکی از رایج‌ترین فناوری‌های مجازی‌سازی است که اجرای چند سرور منطقی روی یک سرور فیزیکی را شامل می‌شود. راه حل فوق با هدف صرفه‌جویی در هزینه‌های سخت‌افزاری انجام می‌شود و علاوه بر این صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در مصرف انرژی دارد. سرورهای مجازی از فناوری‌ مجازی‌سازی مانند Hyper-V یا VMware پشتیبانی می‌کنند.

خلاصه‌ی مقالات قبل

تا این بخش از مجموعه مقالات آموزشی CCNA Switching and Routing (Enterprise) مقدمه‌ای در ارتباط با شبکه‌ها و توپولوژی‌های شبکه ارائه کردیم.

یک شبکه مولفه‌هایی که به لحاظ فیزیکی به هم نزدیک‌اند یا در فاصله دوری از هم قرار دارند، به یکدیگر متصل می‌کند تا توانایی اشتراک‌گذاری منابعی مانند برنامه‌ها و داده‌ها، چاپگرها و ذخیره‌سازی شبکه را داشته باشند. ویژگی‌های زیر مواردی هستند که باید هنگام پیاده‌سازی و نگه‌داری از شبکه‌ها به آن دقت کنید:

• هزینه
• امنیت
• سرعت
• توپولوژی
• مقیاس‌پذیری
• قابلیت اطمینان
• دسترس‌پذیری

معمولاً شبکه‌ها از مولفه‌های مشترکی استفاده می‌کنند. می‌توان از موارد زیر به عنوان مهم‌ترین مولفه‌های مشترک در شبکه‌های کامپیوتری نام برد:

• کابل‌ها
• کامپیوترها
• سوئیچ‌ها
• روترها
• فایروال‌ها
• نقاط دسترسی بی‌سیم
• کارت‌های شبکه

شبکه‌ها در اشکال و اندازه‌های مختلف مثل LAN، MAN، WAN، PAN، پردیس‌های دانشگاهی و… وجود دارند. به‌طور مثال، ممکن است یک شبکه LAN برای پاسخ‌گویی به نیازهای کارمندانی که درون یک شرکت قرار دارند پیاده‌سازی شود و از طریق روتر به شبکه جهانی متصل شود. علاوه بر این، ممکن است سازمان‌ها شعب مختلفی در یک شهر یا شهرهای مختلف داشته باشند. در این حالت شبکه‌های محلی باید از طریق مکانیزم‌های ارتباطی خاصی به دفتر مرکزی متصل شوند.

یکی دیگر از موضوعات مهم مطرح شده در مقالات گذشته آموزش ccna، توپولوژی‌های شبکه هستند که نحوه کابل‌کشی فیزیکی مولفه‌های شبکه و نحوه ارتباط مولفه‌های شبکه با یکدیگر را به‌طور منطقی توصیف می‌کنند. موارد زیر از مهم‌ترین توپولوژی‌های مورد استفاده در ‌شبکه‌های کامپیوتری هستند:

1. نقطه به نقطه
2. ستاره‌ای
3. ستاره‌ای توسعه یافته
4. خطی/اتوبوس
5. حلقه
6. مشبک (مش)

در ارتباط با توپولوژی شبکه باید به این نکته اشاره کنیم که توپولوژی فوق چگونگی متصل کردن مولفه‌ها را توضیح می‌دهد. در یک توپولوژی کاملا مشبک، هر مولفه با هر مولفه دیگر ارتباط مستقیم دارد. در یک توپولوژی مشبک جزئی، مولفه‌ها با یکدیگر ارتباط مستقیم ندارند. یک مولفه ممکن است نیاز به ارتباط با یک مولفه میانی داشته باشد تا اطلاعات را به مقصد واقعی برساند.

نکات کلیدی

اگر به فکر حضور موفق در آزمون CCNA R&S هستید، تا این بخش از مقالات باید سطح دانش خود را در موارد زیر ارتقا داده باشید:

• تعریف کامل از شبکه‌ها و انواع آن‌ها
• آشنایی با دستگاه‌ها و سرویس‌های شبکه
• توپولوژی‌های شبکه
• انواع کابل‌های شبکه و کاربردهای آن‌ها
• فیبر نوری و دو گروه کلی آن MMF و SMF
• روش‌های دسترسی در ارسال بسته‌های اطلاعاتی
• معماری شبکه و انواع استانداردهای اترنت (Ethernet)
• مفاهیم اولیه مجازی‌سازی، به‌ویژه شبکه‌های نرم‌افزار‌محور

در شماره آینده مبحث فوق را ادامه می‌دهیم.