شبکه کامپیوتری به مجموعهای از رایانهها و سایر دستگاههای ارتباطی که به یکدیگر متصل شدهاند و اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک میگذارند و تبادل داده میکنند، گفته میشود. این دستگاهها میتوانند از طریق انواع اتصالات مختلف مثل کابلهای شبکه یا اتصالات بیسیم مانند Wi-Fi به یکدیگر متصل باشند. هدف اصلی این شبکهها، امکان ارتباط و تبادل اطلاعات بین دستگاهها را برای اهداف مختلف ارتقاء داده و امکانات گوناگون ارائه میدهد.
شبکههای کامپیوتری به دو دسته اصلی تقسیم میشوند: شبکههای کامپیوتری محلی (LAN) و شبکههای کامپیوتری گسترده (WAN).
شبکههای کامپیوتری محلی (LAN): این نوع از شبکهها در محدوده جغرافیایی کوچکتری فعالیت میکنند، مثل یک ساختمان یا یک دفتر. این شبکهها معمولاً توسط تجهیزاتی مانند روترها و سوئیچها مدیریت میشوند.
شبکههای کامپیوتری گسترده (WAN): این نوع از شبکهها در مقیاس جغرافیایی بزرگتری فعالیت میکنند و اغلب اتصالات اینترنتی را شامل میشوند. این شبکهها از تجهیزاتی مانند مودمها، روترها و خطوط انتقال داده استفاده میکنند.
شبکههای کامپیوتری از پروتکلها و استانداردهای مختلف برای مدیریت و انتقال دادهها استفاده میکنند، معروفترین آنها شاید پروتکل TCP/IP باشد که در اکثر اینترنت بهکار میرود.
یک شبکه کامپیوتری از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر کدام نقش خاص خود را در ارتباط و تبادل اطلاعات با دیگر اجزا ایفا میکنند. این اجزا عبارتند از:
دستگاههای کاربری (End Devices): این اجزا شامل رایانهها، لپتاپها، تلفنها، تبلتها و دستگاههای مشابه هستند که کاربران از طریق آنها به شبکه متصل میشوند.
روتر (Router): روتر یک دستگاه شبکه است که بستههای داده را از یک شبکه به شبکه دیگر میفرستد. این دستگاه در لایه 3 (لایه شبکه) مدل OSI قرار دارد و مسئولیت مسیریابی بستههای داده در شبکه را بر عهده دارد.
سوئیچ (Switch): سوئیچ یک دستگاه شبکه است که بستههای داده را درون یک شبکه محلی (LAN) به صورت مستقیم بین دستگاهها منتقل میکند. این دستگاه در لایه 2 (لایه دیتا لینک) مدل OSI قرار دارد و با استفاده از آدرسهای MAC به ارتباط با دستگاهها میپردازد.
هاب (Hub): هاب نیز همانند سوئیچ بستههای داده را بین دستگاهها انتقال میدهد. اما با این تفاوت که هویهی این دستگاه به طور معمول فقط یک پورت است و تمام دادهها را به تمام دستگاهها منتقل میکند. به همین دلیل هابها به دلیل کارایی پایینتر به نسبت سوئیچها، در شبکههای مدرن به کار نمیروند.
کابلها و اتصالات (Cables and Connectors): برای ارتباط دستگاهها با یکدیگر نیاز به کابلها و اتصالات داریم. این کابلها ممکن است از نوع اترنت (Ethernet) باشند که برای اتصال به سوئیچها و روترها استفاده میشوند.
مودم (Modem): اگر اتصال به یک شبکه گسترده (WAN) از طریق خطوط تلفن یا اتصالات دیگر انجام شود، نیاز به مودم داریم. مودم برای تبدیل سیگنال دیجیتال دستگاه به سیگنال آنالوگ مورد نیاز برای ارتباط با خطوط تلفن است.
کارت شبکه (Network Interface Card – NIC): این کارت در دستگاههای کاربری نصب میشود و به آنها این امکان را میدهد که به شبکه متصل شوند. این کارتها اغلب درون مادربرد یا به صورت جداگانه نصب میشوند.
پروتکلها و نرمافزارها (Protocols and Software): استفاده از پروتکلها (مانند TCP/IP) و نرمافزارها (مانند سیستمعامل شبکه) برای مدیریت ارتباطات و انتقال داده در شبکه ضروری است.
تعامل و هماهنگی این اجزا با یکدیگر امکان ایجاد یک شبکه کارآمد و انعطافپذیر را فراهم میکند.
شبکههای کامپیوتری بر اساس ابعاد مختلف میتوانند به دستههای مختلفی تقسیم شوند. دسته بندی این شبکهها بر اساس ابعاد معمولاً شامل سه دسته اصلی است: شبکههای محلی (LAN)، شبکههای گسترده (WAN) و شبکههای شخصی (PAN). به طور کلی:
شبکههای محلی (LAN):
توضیح: شبکههای محلی در محدوده جغرافیایی کوچکی فعالیت میکنند، مثل یک ساختمان یا یک دفتر.
مثال: شبکه داخل یک سازمان یا دفتر که به کمک سوئیچها و روترها به یکدیگر متصل است.
شبکههای گسترده (WAN):
توضیح: شبکههای گسترده دارای محدوده جغرافیایی بزرگتری هستند و اغلب از اتصالات اینترنتی برخوردارند.
مثال: ارتباط شبکههای محلی مختلف در شهر یا کشور به یکدیگر، از طریق خطوط انتقال داده.
شبکههای شخصی (PAN):
توضیح: شبکههای کوچکتری که برای ارتباط دستگاهها در محدوده کوچک مثل یک اتاق یا یک دستگاه تلفن همراه ایجاد میشوند.
مثال: ارتباط بین یک تلفن همراه و یک لپتاپ از طریق تکنولوژیهای بیسیم مانند بلوتوث.
در اضافه به این دستهبندیها، ممکن است شبکهها بر اساس ابعاد خاص دیگری هم مورد بررسی قرار گیرند. به عنوان مثال:
شبکههای متوسط محدوده (MAN): در این دسته، شبکهها در یک محدوده جغرافیایی بین LAN و WAN قرار دارند. مثال شبکههای شهری یا دانشگاهی.
شبکههای فراگیر (GAN): این نوع از شبکهها به دنبال ایجاد اتصالات گستردهتر از شبکههای WAN هستند و به طور گستردهتر از مرزهای ملی فعالیت میکنند.
شبکههای شخصی محلی (VLAN): شبکههایی که بر اساس نیازهای خاص یک بخش یا تیم داخل یک سازمان ایجاد میشوند و از سوئیچها و تنظیمات نرمافزاری برای ایزوله کردن اطلاعات استفاده میکنند.
این دستهبندیها به تنهایی نشاندهنده تنوع گستردهای است که در زمینه شبکههای کامپیوتری وجود دارد، و هر نوع شبکه بستگی به نیازها و اهداف خاص خود را دارد.
تقسیمبندی شبکههای کامپیوتری از لحاظ زیرساخت منابع میتواند بر اساس نحوه ارتباط و توزیع منابع فیزیکی و لایههای شبکه صورت گیرد. در این راستا، شبکهها به چندین دسته بندی قابل توجه تقسیم میشوند:
شبکههای سختافزاری (Hardware-Based Networks):
توضیح: در این نوع شبکه، سختافزارها و دستگاهها به عنوان منابع اصلی تشکیل دهنده شبکه عمل میکنند.
مثال: شبکههایی که از زیرساختهای فیزیکی مانند سوئیچها، روترها، کابلها و دستگاههای شبکه مشتمل میشوند.
شبکههای نرمافزاری (Software-Based Networks):
توضیح: در این نوع شبکه، اجزاء اصلی توسط نرمافزارها و مجازیسازی مدیریت میشوند و سختافزار ممکن است به طور مجازی به اشتراک گذاشته شود.
مثال: شبکههای مبتنی بر نرمافزار (SDN) که از تکنولوژیهای مجازیسازی و نرمافزارهای مختلف برای مدیریت ترافیک و تنظیمات شبکه استفاده میکنند.
شبکههای ترکیبی (Hybrid Networks):
توضیح: این نوع شبکه از ترکیبی از منابع سختافزاری و نرمافزاری بهره میبرد.
مثال: یک شبکه که از سختافزارهای فیزیکی برای لایههای اصلی و از نرمافزارهای مجازیسازی برای مدیریت منابع به صورت دینامیک استفاده میکند.
شبکههای مبتنی بر ابر (Cloud-Based Networks):
توضیح: این نوع شبکه از منابع ابری برای فراهمکردن سرویسها و منابع شبکه بهره میبرد.
مثال: شبکههایی که از سرویسهای ابری برای ذخیرهسازی داده، محاسبات، و ارائه سرویسهای مختلف استفاده میکنند.
شبکههای نرمافزاری تعریفشده (Software-Defined Networks – SDN):
توضیح: در این نوع شبکه، نرمافزارها تصمیمات مربوط به مسیریابی و مدیریت ترافیک را کنترل میکنند.
مثال: استفاده از تکنولوژیهای SDN برای مدیریت و کنترل ترافیک در شبکه.
این دستهبندیها نشاندهنده تنوع و پویایی در راههایی است که شبکههای کامپیوتری ممکن است بر اساس زیرساختهای منابع تشکیل گردند. این تفاوتها به نیازها و شرایط خاص هر سازمان یا شبکه بستگی دارد.
پروتکلها در شبکههای کامپیوتری، مجموعهای از قوانین و توافقات هستند که تعیین میکنند چگونه دستگاهها در یک شبکه با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و اطلاعات را تبادل کنند. این پروتکلها از لحاظ معماری و نحوه عملکرد به تقسیمبندیهای مختلف معروف هستند. در زیر، چندین پروتکل معروف در لایههای مختلف مدل OSI (Open Systems Interconnection) ذکر شده است:
لایه فیزیکی (Physical Layer):
Ethernet (IEEE 802.3) یکی از پرکاربردترین پروتکلهای لایه فیزیکی برای اتصال دستگاهها در یک شبکه محلی (LAN) از طریق کابلهای اترنت.
USB (Universal Serial Bus) برای اتصال دستگاههای مختلف به کامپیوتر از جمله چاپگرها، دستگاههای ذخیرهسازی و دیگر وسایل USB.
لایه دیتا لینک (Data Link Layer):
Point-to-Point Protocol (PPP) برای ایجاد اتصال امن بین دو دستگاه از طریق خطوط انتقال داده.
IEEE 802.1Q (VLAN tagging): برای ایجاد شبکههای مجازی (VLANs) در یک شبکه.
لایه شبکه (Network Layer):
Internet Protocol (IP) برای ارسال و دریافت بستههای داده در شبکه از طریق اینترنت یا شبکه محلی.
Routing Information Protocol (RIP) یک پروتکل مسیریابی برای انتقال دادهها در شبکههای IP.
لایه ترانسپورت (Transport Layer):
Transmission Control Protocol (TCP) برای ارتباطات قابل اعتماد و مطمئن بین دستگاهها در شبکه.
User Datagram Protocol (UDP) برای ارسال دادهها به صورت ناقص و بدون تضمین تحویل.
لایه جلسه (Session Layer):
Session Initiation Protocol (SIP) برای برقراری، حفظ و خاتمه جلسات ارتباطی بین دستگاهها.
لایه نقلیه (Presentation Layer):
Hypertext Transfer Protocol (HTTP) برای انتقال اطلاعات مرتبط با صفحات وب.
Secure Sockets Layer (SSL) / Transport Layer Security (TLS) برای ارتقاء امنیت ارتباطات در اینترنت.
لایه اپلیکیشن (Application Layer):
File Transfer Protocol (FTP) برای انتقال فایلها بین دستگاهها.
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) برای ارسال ایمیل.
Post Office Protocol (POP) / Internet Message Access Protocol (IMAP) برای دریافت ایمیل از سرور. این تعداد محدودی از پروتکلها، نمایندههایی از دستههای مختلف پروتکلهای شبکه هستند که در مدل OSI به کار میروند. در واقعیت، بسیاری از شبکهها از ترکیب مختلف این پروتکلها برای ارتباطات خود استفاده میکنند.
در جمعبندی، شبکههای کامپیوتری از ترکیب مجموعهای از پروتکلها و اجزای مختلف به منظور ارتباط و تبادل اطلاعات بین دستگاهها تشکیل میشوند. این شبکهها بر اساس معماری و نحوه عملکرد به دستهبندیهای مختلف تقسیم میشوند. تعدادی از نکات کلیدی در مورد شبکههای کامپیوتری عبارتند از:
پروتکلها: شبکهها از مجموعهای از پروتکلها استفاده میکنند که قوانین و توافقاتی برای ارتباط و تبادل اطلاعات مشخص میکنند. این پروتکلها در لایههای مختلف مدل OSI عمل میکنند.
لایههای OSI: مدل OSI به شش لایه از لایه فیزیکی تا لایه اپلیکیشن تقسیمبندی شده است. هر لایه مسئولیتها و وظایف خود را دارد و ارتباط بین دستگاهها را مدیریت میکند.
نوع شبکه: شبکهها بر اساس ابعاد، زیرساخت منابع، و نوع اتصالات متنوعی تقسیم میشوند. این انواع شامل LAN، WAN، PAN، MAN، GAN، و غیره هستند.
پروتکلهای معروف: مثالهایی از پروتکلهای معروف شامل TCP/IP برای ارتباطات اینترنت، Ethernet برای شبکههای LAN، و HTTP برای انتقال اطلاعات وب هستند.
نحوه اتصال و تبادل داده: اتصال دستگاهها به یکدیگر از طریق کابلها یا اتصالات بیسیم صورت میگیرد، و تبادل دادهها بین دستگاهها از طریق پروتکلهای تعیینشده انجام میشود. با توجه به پیچیدگی و گستردگی استفاده از شبکههای کامپیوتری، توجه به این نکات و فهم درست از اجزاء و پروتکلهای مختلف شبکهها، به مدیریت و بهرهوری بالاتر در استفاده از این فناوری حائز اهمیت است.