شبکه چیست؛ تعریف کامل انواع شبکه و توپولوژی های آن

شبکه در لغت به گروهی از افراد یا اشیاء گفته می شود که می توانند اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک بگذارند و با هم در ارتباط باشند. اما در زمینه ی فناوری اطلاعات منظور از شبکه چیست. شبکه های کامپیوتری و یا اصطلاحاً Network، مجموعه ای متشکل از سیستم های کامپیوتری، سخت افزار و نرم افزار های مربوط به شبکه و تجهیزات ارتباطی نظیر کابل های شبکه و یا تجهیزات بی سیم است. شبکه به طور کلی به دو بخش سخت افزار (Passive) و نرم افزار (Active) تقسیم می شود.

برخی از تجهیزات پسیو عبارتند از: انواع کابل، کانکتور، سوکت شبکه، رک و…

همچنین برخی از تجهیزات اکتیو نیز عبارتند از : سوییچ، هاب، روتر، فایروال و… برای آشنایی با این تجهیزات مقاله “تجهیزات اکتیو و پسیو شبکه چیست؟” را مطالعه کنید.

 

تاریخچه شبکه

اگر بخواهیم به تاریخچه شبکه های کامپیوتری نگاهی بیاندازیم می‌توانیم به اواخر سال ۱۹۶۰ اشاره کنیم، در این سال‌ها، وزارت دفاع امریکا آژانس تحقیقاتی پیشرفته خود را در رقابت با فعالیت های ماهواره‌ای اتحاد جماهیر شوروی راه اندازی کرد. نام این آژانس تحقیقاتی آرپا(Arpa) بود. این آژانس پروژه‌های تحقیقاتی بسیار مهمی را در زمینه‌های استراتژیک و دفاعی انجام می‌داد، یکی از این پروژه ها ایجاد ارتباطات قوی در زمان جنگ های احتمالی بود. برای همین منظور اولین شبکه کامپیوتری بین چهار کامپیوتر راه اندازی شد که دوتای آنها در دانشگاه MIT و یکی از آنها در دانشگاه کالیفرنیا و دیگری در مرکز تحقیقاتی استنفورد قرار داشت. این همان شبکه آرپانت بود.

کار شبکه چیست؟

شبکه کامپیوتری وظیفه دارد تا ارتباطات بین سیستم‌ها را برقرار کند تا کاربران آن شبکه بتوانند داده‌ها و تجهیزات را با یکدیگر به اشتراک بگذارند.

در پاسخ به این پرسش که کاربرد شبکه چیست، می توان گفت با راه اندازی شبکه های کامپیوتری، ارتباط بین سیستم ها برقرار می شود و کاربران شبکه می توانند داده‌ها و دستگاه‌هایی مانند پرینتر را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. همچنین مدیران IT می توانند به راحتی تعداد زیادی از کامپیوتر‌ها را مدیریت کنند و سیاست های خود را اعمال کنند البته اینها تنها مزایای شبکه های کامپیوتری ویا تنها هدف شبکه های کامپیوتری نیستند در ادامه به بررسی کامل مفهوم شبکه کامپیوتری می پردازیم.

اصطلاحات رایج شبکه های کامپیوتری

در ادامه به بررسی اصطلاحات و عبارات رایج در دنیای شبکه می‌پردازیم.

کلاینت چیست؟

کلاینت (Client)، به سیستمی گفته می‌شود که درخواست و تقاضایی دارد و این درخواست در سرور مجموعه پردازش و ارسال می‌شود. برای مثال زمانی که شما با کامپیوتر خود به شبکه ای متصل هستید و از آن بهره می‌برید، سیستم شما نوعی کلاینت است.

سرور چیست؟

سرور(Server)، به کامپیوتر همیشه روشنی اطلاق می شود که توان سخت افزاری و نرم افزاری بالایی دارد و به عنوان کامپیوتر مرکزی، سرویس و خدماتی را به client‌ها ارائه می‌دهد. شایان ذکر است که هم کلاینت و هم سرور سیستم عامل مختص به خود را دارند. در شبکه های کلاینت سروری، کامپیوترها علاوه بر اینکه به هم متصل هستند از همدیگر مستقلند، به این معنا که اگر یک کامپیوتر یا دستگاه دیجیتالی که به شبکه متصل است، خاموش شود یا به هر دلیل از شبکه خارج شود، همچنان شبکه پابرجاست. اما اگر سرور از مدار خارج شود سرویس‌هایی که ارائه می‌دهد نیز از دسترس خارج می‌شوند و در روال کار شبکه اختلال ایجاد می‌کند. (برای دریافت توضیحات بیشتر در مورد سرور می توانید مقاله فالنیک را در این لینک با عنوان “سرور چیست” مطالعه کنید)

هاست چیست؟

هاست(Host)، هر دستگاه یا سیستمی که به شبکه متصل بوده و خدماتی ارائه می دهد و یا از خدمات و سرویس هایی در داخل شبکه استفاده می کند. با این تعریف هم کلاینت و هم سرور، Host محسوب می شوند.

کاربرد شبکه چیست؟

شبکه های کامپیوتری فارغ از فاصله فیزیکی می توانند از ۲ کامپیوتر و یا از یک سازمان با ۲ میلیون کامپیوتر و یا بیشتر به راحتی پشتیبانی کنند شبکه ها با اهداف گوناگونی راه اندازی می شوند  با استفاده از شبکه، کاربران می‌توانند به طور مجتمع و سراسری به منابع و داده‌ها دسترسی داشته باشند و یا با یکدیگر تماس صوتی و تصویری برقرار کنند. پرونده‌ها، فایل‌ها، سخت افزارها، نرم افزار و… در شبکه به اشتراک گذاشته می‌شود و کاربران می‌توانند بر اساس سطح دسترسی خود از آن‌ها استفاده کنند.

 

انواع شبکه های کامپیوتری

در این قسمت می‌خواهیم انواع شبکه کامپیوتری را بر اساس وسعت و گستردگی بررسی کنیم:

شبکه PAN یا شبکه شخصی چیست؟

PAN مخفف عبارت Personal Area Network بوده و کوچکترین نوع شبکه است. شبکه های شخصی شامل تعداد محدودی از کامپیوتر ها و لوازم دیجیتال هستند که نهایتا چندمتر با همدیگر فاصله دارند و به صورت باسیم یا بی سیم به همدیگر متصل و مرتبط می‌شوند.

برای مثال زمانی که شما تلفن همراه خود را از طریق بلوتوث به کامپیوتر متصل نموده اید یک شبکه ی شخصی یا PAN را تشکیل داده‌اید.

 

LAN یا شبکه محلی چیست؟

LAN مخفف عبارت Local Area Network  است که به آن شبکه محلی می‌گویند. اینگونه از شبکه ها معمولا از سرعت بالایی برخوردارند و در محیط هایی با ظرفیت  محدود مانند یک شرکت کوچک یا ساختمان قابل اجرا هستند. یکی از تکنولوژی های مورد استفاده در این نوع شبکه، تکنولوژی Ethernet  یا همان اترنت است.

شبکه MAN یا شبکه شهری چیست؟

MAN مخفف عبارت Metropolitan Area Network است و گستردگی به اندازه یک شهر یا مساحتی بزرگ را در محدوده شهر دارد. برای مثال اتصال شعبات یک موسسه به شعبه‌های دیگر در محدوده شهری، نمونه ای از شبکه MAN محسوب می‌شود.

 

WAN یا شبکه گسترده چیست؟

WAN مخفف عبارت Wide Area Network است که از به هم پیوستن چند شبکه LAN به وجود می‌آید. اینگونه از شبکه‌ها معمولا بین شهرها، کشورها و یا حتی قاره‌ها مورد استفاده است. برای اتصالات داخلی شبکه های WAN باید از ISP ها و زیرساخت های مخابراتی کمک گرفت. از تکنولوژی‌های مورد استفاده در این نوع از شبکه ها می‌توان از تکنولوژی های ISDN-MPLS – ATM و غیره نام برد.

 

Gan چه نوع شبکه ای است؟

GAN یا شبکه جهانی، کوتاه شده عبارت Global Area Network است و به شبکه‌های سراسری و گسترده ی جهانی گفته می‌شود که محدودیت جغرافیایی ندارند.

شبکه محلی بی سیم چیست؟

WLAN به شبکه‌های محلی بی سیم گفته می شود که مخفف Wireless Local Area Network است. از مزایای اینگونه شبکه‌ها این است که کاربران می‌توانند جا به جا شوند و نیازی به اتصال فیزیکی نیست. از استاندارد های این شبکه می‌توان به استاندارد ۸۰۲.۱۱a اشاره کرد.

خواندن محتوای “شبکه وایرلس چیست؟” برای آشنایی بیشتر با این نوع شبکه بسیار مفید است.

انواع شبکه بر اساس کارکرد

در این قسمت به بررسی انواع شبکه از لحاظ کارکرد می‌پردازیم.

شبکه های Peer to Peer چیست؟

در این نوع از شبکه‌ها هیچ مدیریت متمرکزی وجود ندارد و کلاینت‌ها به طور مستقیم به یکدیگر متصل شده اند. در این شبکه‌ها هیچ سروری وجود نداشته و هر کلاینت می تواند هم نقش سرور را ایفا کند و هم نقش کلاینت. شبکه های peer to peer که برای محیط هایی با کمتر از ۱۰ کلاینت استفاده می شود، هزینه ی راه اندازی نسبتاً کمی دارند. این شبکه در سیستم عامل ویندوز با نام Workgroup  شناخته می شود. هدف اصلی این نوع از شبکه های کامپیوتری ایجاد ارتباط بین سیستم ها و دستگاه های دیجیتال و اشتراک گذاری فایل و دیتا است.

شبکه های client/server چیست؟

این شبکه ها معمولاً در محیط های بزرگ راه اندازی می‌شوند که دو نقش client به عنوان سرویس گیرنده / کاربر شبکه و نقش server به عنوان سرویس دهنده مطرح است. در اینگونه از شبکه ها، سرور ها محلی برای ذخیره ی تمام فایل های شبکه هستند و همه ی کاربران شبکه دارای سطح دسترسی معین هستند.

شبکه domain چیست؟

شبکه های Domain در حقیقت از خانواده شبکه های کلاینت سروری هستند که در آن کاربران می‌توانند از سرویس های شبکه استفاده کنند. مدیران شبکه نیز می‌توانند به راحتی تمام کاربران را مدیریت کرده و امنیت و پایداری شبکه را تامین کنند. در حقیقت کامپیوترها و دستگاه‌های دیجیتال در این نوع شبکه عضو دامین می‌شوند و نام و آدرسی تحت نام دامین دریافت می‌کنند.

 

شبکه‌های internet – intranet – extranet چگونه اند؟

در این قسمت به بررسی شبکه های اینترنت، اینترانت و اکسترانت می‌پردازیم.

تعریف شبکه اینترنت چیست؟

شبکه internet یکی از شبکه‌های بسیار گسترده و جهانی است که افراد می‌توانند انواع داده‌های خود از قاره‌ای به قاره دیگر به راحتی ارسال و دریافت کنند. شبکه‌ای که با تجهیزاتی مانند مودم و یا با استفاده از شبکه اینترنت موبایل می‌توان به آن متصل شد. از پروتکل های معروف اینترنت می توان به HTTP ,HTTPS و FTP اشاره کرد.

تعریف شبکه اینترانت چیست؟

شبکه intranet شبکه‌ای محدود و خصوصی که معمولا توسط سازمان یا شرکت‌های بزرگ راه اندازی می‌شود و از پروتکل‌های مشابه شبکه اینترنت استفاده می‌کند. با این تفاوت که داده ها خارج از این شبکه قابل دسترسی نیستند و افراد خارج سازمان نمی‌توانند به اطلاعات این شبکه دسترسی داشته باشند. مانند شبکه اتوماسیون بین شعبات یک بانک که فقط کارکنان آن بانک‌ها به این شبکه دسترسی دارند.

تعریف شبکه اکسترانت چیست؟

شبکه اکسترانت یا extranet تلفیقی از دو شبکه اینترنت و اینترانت است. به زبان ساده تر شبکه امنی که بر روی فضای مجازی وجود دارد و افراد خاصی از داخل و خارج سازمان می‌توانند به این شبکه دسترسی داشته باشند.

تفاوت اینترانت و اکسترانت در این است که اینترانت معمولا شبکه ای داخلی بوده و سرورهای مجموعه در داخل سازمان وجود دارد و افراد خارج از محیط سازمان نمی‌توانند از این شبکه استفاده کنند. اما اکسترانت بر روی فضای مجازی و به طور سراسری فعالیت می‌کند و افراد خارج سازمان، مانند شرکای تجاری و مشتریان نیز می‌توانند از این شبکه بر روی محیطی امن استفاده کنند.

توپولوژی شبکه چیست؟

قبل از راه اندازی شبکه باید به معماری شبکه توجه داشت. یکی از عناصر مهم در طراحی و معماری یک شبکه، توپولوژی یا اصطلاحاً همبندی شبکه است. توپولوژی به معنای نحوه قرار گیری و معماری فیزیکی اجزا ء شبکه و چگونگی اتصال آن ها به یکدیگر است.

 

انوع توپولوژی شبکه

در این قسمت به بررسی انواع توپولوژی های شبکه می‌پردازیم.

توپولوژی خطی یا BUS

در این توپولوژی تمام سیستم ها به یک کابل اصلی یا همان Trunk متصل هستند به این کابل Backbone نیز می‌گویند. از مزایای این شبکه می توان به هزینه راه اندازی پایین به دلیل عدم نیاز به دستگاه خاص اشاره کرد. از معایب این توپولوژی می‌توان به این مورد اشاره کرد که اگر کابل Trunk قطع شود تمام شبکه از کار می‌افتد یا اصطلاحاً شبکه Down می‌شود.

 

توپولوژی ستاره ای یا Star

در این توپولوژی همه clientها به یک دستگاه مرکزی که معمولا Switch یا Hub است متصل می‌شوند. این توپولوژی یکی از رایج ترین توپولوژی های شبکه است. از مزایای همبندی ستاره ای می‌توان به این موضوع اشاره کرد که اگر اتصال یکی از دستگاه ها قطع شود برای سیستم های دیگر مشکلی به وجود نخواهد آمد. همچنین مدیریت و عیب یابی این نوع شبکه ها آسان است و یکی از معایب این توپولوژی این است که اگر دستگاه مرکزی دچار مشکل شود، تمام شبکه Down  خواهد شد.

 

توپولوژی token ring یا حلقه‌ای

در شبکه های حلقوی،clientها به دستگاهی به نام MAU متصل می‌شوند. این شبکه ساختار حلقه ای دارد بدین معنا که هر بسته‌ای هر کجا که بخواهد برود ابتدا باید token را دریافت کند و سپس تک تک CLIENT‌ها را دور بزند تا به مقصد مورد نظر برسد.

 

توپولوژی Mesh

در این شبکه client ها از طریق چندین مسیر به طور مستقیم به همه client های دیگر متصل هستند. این توپولوژی امنیت و تحمل خطای بالایی دارد اما به دلیل نیاز به کابل‌ها و پورت‌های بیشتر برای client ها، طبیعتاً هزینه بیشتری در بر خواهد داشت.

توپولوژی Mesh خود به دو دسته تقسیم می‌شود:

1. Full mesh: تمام سیستم‌ها با سیستم های دیگر ارتباط مستقیم دارند.
2. Partial mesh: هر سیستم صرفاً به چند سیستم متصل است نه همه سیستم‌ها.

 

توپولوژی Hybrid یا ترکیبی

در این توپولوژی از چند توپولوژی به صورت ترکیبی استفاده شده تا در شرایط مختلف بهترین عملکرد را در شبکه داشته باشیم.

برای مثال در تصویر زیر می‌توان ترکیب دو توپولوژی Bus و Star را مشاهده کرد.

 

توپولوژی بی سیم Wireless

این توپولوژی مخصوص شبکه‌های بی‌سیم بوده که امروزه بسیار پرکاربرد هستند. یکی از معایب این توپولوژی امنیت پایین آن است. در شبکه وایرلس یا بی سیم دستگاه‌ها به دو صورت زیر می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند:

Ad hoc:

در این توپولوژی دستگاه ها بدون هیچگونه تجهیزاتی و فقط از طریق کارت شبکه بی سیم با یکدیگر شبکه‌ای را راه اندازی می‌کنند.

Infrastructure:

در این توپولوژی اجزا شبکه از طریق دستگاهی به نام Access point با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این نوع توپولوژی پایداری و سرعت بیشتری نسبت به توپولوژی ad hoc دارد.