پروژه شبکه های کامپیوتری

پروژه

مدارهای الکترونیکی

چکیده

شبکه های کامپیوتری امروزی فصل نویسی در انفورماتیک است . با وجود شبکه های کامپیوتری , محققین می توانند در اقصی نقاط دنیا تنها با فشردن کلیدهایی از صفحه کلید کامپیوتر , در چند ساعت بعد از تازه ترین اطلاعات موضوعات مورد نظر خود باخبر شوند .

تکنولوژی شبکه به سرعت در حال رشد است رشد و توسعه شبکه های کامپیوتری بر کسی پوشیده نیست مدت هاست که جمع آوری و پردازش اطلاعات توسط کامپیوتر انجام می شود . علاوه بر این , کامپیوتر در توزیع اطلاعات و برقراری ارتباطات از طریق شبکه های کامپیوتری نقش مهمی را بازی می کند .

این پروژه تحقیقاتی که شبکه های کامپیوتری را مورد بررسی قرار می دهد که در 4 فصل تقسیم بندی و ویرایش گردیده است . 

مقدمه :

استفاده از شبکه های کامپیوتری در چندین سال اخیر رشد فراوانی کرده وسازمانها وموسسات اقدام به برپایی شبکه نموده اند . هر شبکه کامپیوتری باید با توجه به شرایط وسیاست های هر سازمان ، طراحی وپیاده سازی گردد. در واقع شبکه های کامپیوتری زیر ساخت های لازم را برای به اشتراک گذاشتن منابع در سازمان فراهم می آورند؛در صورتیکه این زیر ساختها به درستی طراحی نشوند، در زمان استفاده از شبکه مشکلات متفاوتی پیش آمده و باید هزینه های زیادی به منظور نگهداری شبکه وتطبیق آن با خواسته های مورد نظر صرف شود.

در زمان طراحی یک شبکه سوالات متعددی مطرح می شود:

-برای طراحی یک شبکه باید از کجا شروع کرد؟

-چه پارامترهایی را باید در نظر گرفت ؟

-هدف از برپاسازی شبکه چیست ؟

- انتظار کاربران از شبکه چیست ؟

- آیا شبکه موجود ارتقاء می باید ویا یک شبکه از ابتدا طراحی می شود؟

-چه سرویس ها و خدماتی برروی شبکه ارائه خواهد شد؟

 بطور کلی قبل از طراحی فیزیکی یک شبکه کامپیوتری ، ابتدا باید خواسته ها شناسایی وتحلیل شوند، مثلا در یک کتابخانه چرا قصد ایجاد یک شبکه را داریم واین شبکه باید چه سرویس ها وخدماتی را ارائه نماید؛ برای تامین سرویس ها وخدمات مورد نظر اکثریت کاربران ، چه اقداماتی باید انجام داد ؛ مسائلی چون پروتکل مورد نظر برای استفاده از شبکه ، سرعت شبکه واز همه مهمتر مسائل امنیتی شبکه ، هریک از اینها باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. سعی شده است پس از ارائه تعاریف اولیه ، مطالبی پیرامون کاربردهای عملی آن نیز ارائه شود تا  در تصمیم گیری بهتر یاری کند.

فصل اول

معرفی شبکه های کامپیوتری

معرفی شبکه های کامپیوتری

   برای یک تکنسین شبکه دانستن اینکه کامپیوتر ها چطور با یکدیگر در یک شبکه کامپیوتری  ارتباط برقرار می کنند بسیار مهم می باشد .

   در این بخش اساس آنچه شبکه های کامپیوتری را میسازند،معرفی می گردد .در این جا نگاهی می اندازیم به توپولوژی های مختلف،سیستم عامل های شبکه و اطلاعات عمومی راجع به شبکه های کامپیوتری .جهت درک بهتر مطالب دیگر بخشها ،فهم اساسی م+طالب این بخش لازم می باشد.

   این روزها استفاده از کامپیوترها در یک Setting خاص و حرفه ای بدون وجود شبکه تصور کردنی نیست. تکنسینهای شبکه باید تمامی ملزومات یک شبکه کامپیوتری را بدانند وبر نگهداری و اشکال زدایی شبکه های خود مسلط باشند.

    یک شبکه کامپوتری از دو جزء اساسی تشکیل شده : Entity که اطلاعات و منابع را به اشتراک می گذارد،شبیه سرورها و ایستگاه های کاری . جزء دوم واسطه ایست که Entity ها را قادر به ایجاد ارتباط با یکدیگر می سازد ، که کابل یا واسط بی سیم می باشد.

Entity ها معمولا ایستگاه های کاری می باشند و واسط ها یک کابل یا یک واسط بی سیم مثل Infra red هستند.

   یک شبکه شامل مجموعه ای از دستگاهها ( کامپیوتر ، چاپگر و ... ) بوده که با استفاده از یک روش ارتباطی ( کابل ، امواج رادیوئی ، ماهواره ) و بمنظور اشتراک منابع فیزیکی ( چاپگر) و اشتراک منابع منطقی ( فایل )  به یکدیگر متصل می گردند. شبکه ها می توانند با یکدیگر نیز مرتبط شده و شامل زیر شبکه هائی باشند.

   شبکه های کامپیوتری را بر اساس مولفه های متفاوتی تقسیم بندی می نمایند. در ادامه به برخی از متداولترین تقسیم بندی های موجود اشاره می گردد .

 1-1: تقسیم بندی بر اساس نوع وظایف :

   کامپیوترهای موجود در شبکه را با توجه به نوع وظایف مربوطه به دو گروه عمده : سرویس دهندگان (Servers) و یا سرویس گیرندگان (Clients) تقسیم می نمایند. کامپیوترهائی در شبکه که برای سایر کامپیوترها سرویس ها و خدماتی را ارائه می نمایند ، سرویس دهنده  نامیده می گردند. کامپیوترهائی که از خدمات و سرویس های ارائه شده توسط سرویس دهندگان استفاده می کنند ، سرویس گیرنده نامیده می شوند .

Client Server:

   در این نوع شبکه های کامپیوتری یعنی شبکه های مبتنی بر سرور، به تعداد محدودی از کامپیوتر ها وظیفه عمل به عنوان سرور داده می شود. در سازمان هایی که دارای بیش از 10 کاربر در شبکه خود هستند، استفاده از شبکه های Peer to Peer نامناسب بوده و شبکه های مبتنی بر سرور ترجیح داده می شوند. در این شبکه ها از سرور اختصاصی برای پردازش حجم زیادی از درخواست های کامپیوترهای سرویس گیرنده استفاده می شود و آنها مسئول حفظ امنیت اطلاعات خواهند بود. در شبکه های مبتنی بر سرور، مدیر شبکه، مسئول مدیریت امنیت اطلاعات شبکه است و بر تعیین سطوح دسترسی به منابع شبکه مدیریت می کند. بدلیل اینکه اطلاعات در چنین شبکه هایی فقط روی کامپیوتر یا کامپیوتر های سرور متمرکز می باشند، تهیه نسخه های پشتیبان از آنها ساده تر بوده و تعیین برنامه زمانبندی مناسب برای ذخیره سازی و تهیه نسخه های پشتیبان از اطلاعات به سهولت انجام می پذیرد. در چنین شبکه هایی می توان اطلاعات را روی چند سرور نگهداری نمود، یعنی حتی در صورت از کار افتادن محل ذخیره اولیه اطلاعات (کامپیوتر سرور اولیه)، اطلاعات همچنان در شبکه موجود بوده و سیستم می تواند به صورت روی خط به کارکردخود ادامه دهد. به این نوع از سیستم ها Redundancy Systems یا سیستم های یدکی می گویند.

    برای بهره گیری از مزایای هر دو نوع از شبکه ها، معمولاً سازمان ها از ترکیبی از شبکه های نظیر به نظیر و مبتنی بر سرور استفاده می کنند. این نوع از شبکه ها، شبکه های ترکیبی یا Combined Network نام دارند. در شبکه های ترکیبی دو نوع سیستم عامل برای تامین نیازهای شبکه مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال یک سازمان می تواند از سیستم عامل Windows NT Server برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات مهم و برنامه های کاربردی در شبکه خود استفاده کنند. در این شبکه، کامپیوتر های Client می توانند از سیستم عامل ویندوز 95 استفاده کنند. در این وضعیت، کامپیوتر ها می توانند ضمن قابلیت دسترسی به اطلاعات سرور ویندوز NT، اطلاعات شخصی خود را نیز با دیگر کاربران به اشتراک بگذارند.

Peer-To-Peer :

   در یک شبکه نظیر به نظیر یا Peer to Peer، بین گره های شبکه هیچ ترتیب یا سلسله مراتبی وجود ندارد و تمام کامپیوتر های واقع در شبکه از اهمیت یا اولویت یکسانی برخوردار هستند. به شبکه Peer to Peer یک گروه کاری یا Workgroup نیز گفته می شود. در این نوع از شبکه ها هیچ کامپیوتری در شبکه به طور اختصاصی وظیفه ارائه خدمات همانند سرور را ندارد. به این جهت هزینه های این نوع شبکه پایین بوده و نگهداری از آنها نسبتاً ساده می باشد. در این شبکه ها براساس آن که کدام کامپیوتر دارای اطلاعات مورد نیاز دیگر کامپیوتر هاست، همان دستگاه نقش سرور را برعهده می گیرد. و براساس تغییر این وضعیت در هر لحظه هر یک از کامپیوتر ها می توانند سرور باشند. و بقیه سرویس گیرنده. به دلیل کارکرد دوگانه هر یک از کامپیوتر ها به عنوان سرور و سرویس گیرنده، هر کامپیوتر در شبکه لازم است تا بر نوع کارکرد خود تصمیم گیری نماید. این فرآیند تصمیم گیری، مدیریت ایستگاه کاری یا سرور نام دارد. شبکه هایی از نوع نظیر به نظیر مناسب استفاده در محیط هایی هستند که تعداد کاربران آن بیشتر از 10 کاربر نباشد.

   سیستم عامل هایی نظیر Windows NT Workstation، Windows 9X یا Windows for Workgroup نمونه هایی از سیستم عامل های با قابلیت ایجاد شبکه های نظیر به نظیر هستند. در شبکه های نظیر به نظیر هر کاربری تعیین کننده آن است که در روی سیستم خود چه اطلاعاتی می تواند در شبکه به اشتراک گذاشته شود. این وضعیت همانند آن است که هر کارمندی مسئول حفظ و نگهداری اسناد خود می باشد.

   در شبکه های Peer-To-Peer ، یک کامپیوتر می تواند هم بصورت سرویس دهنده و هم بصورت سرویس گیرنده ایفای وظیفه نماید.

-1: تقسیم بندی بر اساس توپولوژی:

الگوی هندسی استفاده شده جهت اتصال کامپیوترها ، توپولوژی نامیده می شود. توپولوژی انتخاب شده برای پیاده سازی شبکه ها، عاملی مهم در جهت کشف و برطرف نمودن خطاء در شبکه خواهد بود. انتخاب یک توپولوژی خاص نمی تواند بدون ارتباط با محیط انتقال و روش های استفاده از خط مطرح گردد. نوع توپولوژی انتخابی جهت اتصال کامپیوترها به یکدیگر ، مستقیما" بر نوع محیط انتقال و روش های استفاده از خط تاثیر می گذارد. با توجه به تاثیر مستقیم توپولوژی انتخابی در نوع کابل کشی و هزینه های مربوط به  آن ، می بایست با دقت و تامل به انتخاب توپولوژی یک شبکه همت گماشت . عوامل مختلفی جهت انتخاب یک توپولوژی بهینه مطرح می شود. مهمترین این عوامل بشرح ذیل است :

   - هزینه :  هر نوع محیط انتقال که برای شبکه LAN انتخاب گردد، در نهایت می بایست عملیات نصب شبکه در یک ساختمان پیاده سازی گردد. عملیات فوق فرآیندی طولانی جهت نصب کانال های مربوطه به کابل ها و محل عبور کابل ها در ساختمان است . در حالت ایده آل کابل کشی و  ایجاد کانال های مربوطه می بایست قبل از تصرف و بکارگیری ساختمان انجام گرفته باشد. بهرحال می بایست هزینه نصب شبکه بهینه گردد.

   - انعطاف پذیری:   یکی از مزایای شبکه های LAN ، توانائی پردازش داده ها و گستردگی و توزیع گره ها در یک محیط است . بدین ترتیب توان محاسباتی سیستم و منابع موجود در اختیار تمام استفاده کنندگان قرار خواهد گرفت . در ادارات همه چیز تغییر خواهد کرد.( لوازم اداری،  اتاقها و ... ) . توپولوژی انتخابی می بایست بسادگی امکان تغییر پیکربندی در شبکه را فراهم نماید. مثلا" ایستگاهی را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال و یا قادر به ایجاد یک ایستگاه جدید در شبکه باشیم .

توپولوژی های مختلفی شبکه های کامپیوتری را می سازند.

    Bus   Star  Mesh  Ring   Wireless

توپولوژی Bus  :

    یکی از رایجترین توپولوژی ها برای پیاده سازی شبکه های LAN است . در مدل فوق از یک کابل بعنوان ستون فقرات اصلی در شبکه استفاده شده و تمام کامپیوترهای موجود در شبکه ( سرویس دهنده ، سرویس گیرنده ) به آن متصل می گردند.   این کار از لحاظ منطقی ممکن است عجیب باشد ، اما تنظیم و نصب چنین شبکه ای بسیار ساده می با شد.در توپولوژی Bus بیشر از کابل کواکسیال استفاده می شود.

   در توپولوژی Bus در آن واحد تنها یک کامپیوتر می تواند یک Packet را انتقال دهد.در این توپولوژی کامپیوتر ها تنها Packet هایی را که شامل آدرس آنهاست می پذیرند.یک Packet ازلحظه ارسال شدن توسط کامپیوتر مبداء تا لحظه دریافت توسط کامپیوتر مقصد در طول مسیر در حرکت است . این بدان معنی است که شبکه تا زمانی که کامپیوتر مقصد آن Packet را بپذیرد اشغال می شود.در توپولوژی Bus برای جلوگیری از bounce ،اجزایی به نام ترمیناتور را در دو سر انتهایی کابل قرار می دهند .یک ترمیناتور سیگنال های الکتریکی را جذب کرده و کابل را آزاد می کند ، بنابراین کامپیوترها می توانند Packet ها را به شبکه بفرستند .

    توپولوژی Bus یک توپولوژی بی بهره است . این بدان معنی است که در توپولوژی Bus یک کامپیوتر اطلاعات را دریافت میکند ومی فرستد و هیچ data یی را دوباره تولید نمی کند ،بنابر این اگر یک کامپیوتر در یک شبکه fail شود شبکه از کار خواهد افتاد .

   یکی از مزایای توپولوژی Bus هزینه آن می باشد.توپولوژی Bus کمتر از Star ویا Mesh کابل مصرف می کند.دیگر مزیت آن سادگی نصب این نوع توپولوژی می باشد .

مهمترین عیب توپولوژی Bus مشکل بودن عیب یابی آن می باشد.

مزایای توپولوژی BUS :

   - کم بودن طول کابل . بدلیل استفاده از یک خط انتقال جهت اتصال تمام کامپیوترها ، در توپولوژی فوق از کابل کمی استفاده می شود.موضوع فوق باعث پایین آمدن هزینه نصب و ایجاد تسهیلات لازم در جهت پشتیبانی شبکه خواهد بود.

  - ساختار ساده . توپولوژی BUS دارای یک ساختار ساده است . در مدل فوق صرفا" از یک کابل برای انتقال اطلاعات استفاده می شود.

  - توسعه آسان . یک کامپیوتر جدید را می توان براحتی در نقطه ای از شبکه اضافه کرد. در صورت اضافه شدن ایستگاههای بیشتر در یک سگمنت ، می توان از تقویت کننده هائی به نام Repeater استفاده کرد.

معایب توپولوژی BUS :

   - مشکل بودن عیب یابی . با اینکه سادگی موجود در تویولوژی BUS امکان بروز اشتباه را کاهش می دهند، ولی در صورت بروز خطاء کشف آن ساده نخواهد بود. در شبکه هائی که از توپولوژی فوق استفاده می نمایند ، کنترل شبکه در هر گره دارای مرکزیت نبوده و در صورت بروز خطاء می بایست نقاط زیادی بمنظور تشخیص خطاء بازدید و بررسی گردند.

  - ایزوله کردن خطاء مشکل است . در صورتیکه یک کامپیوتر در توپولوژی فوق دچار مشکل  گردد ، می بایست کامپیوتر را در محلی که به شبکه متصل است رفع عیب نمود. در موارد خاص می توان یک گره را از شبکه جدا کرد. در حالتیکه اشکال در محیط انتقال باشد ، تمام یک سگمنت می بایست از شبکه خارج گردد.

نصب کابل در یک شبکه Bus :

1- همه کامپیوتر ها در کارت شبکه یک اتصال دهنده BNC دارند.

2- کابل را بین کامپیوتر ها روی یک خط رد کنید ، طول کابل بیش از 185 متر نباشد.

3- از یک ابزار Crimping برای جاگذاری اتصال دهنده BNC در انتهای تمام کابل ها استفاده کنید .

4- یک T-connector روی همه رابطهای BNC قرار دهید .

5- انتهای هر کابل را به T-connector متصل کنید .

6- ترمیناتور را روی دو کامپیوتری که در انتهای Bus قرار دارند و هر کدام یک سوکت T-connector خالی نیز دارند وصل کنید.