اجزای شبکه کامپیوتری

در این آموزش به اجزای شبکه کامپیوتری می‌پردازیم. یک شبکه کامپیوتری اساساً شامل چندین کامپیوتر است که به منظور اشتراک گذاری اطلاعات و منابع دیگر به یکدیگر متصل هستند. چندین رایانه یا با کمک کابل یا رسانه بی‌سیم به یکدیگر متصل می‌شوند. بنابراین اساساً با کمک یک شبکه کامپیوتری دو یا چند دستگاه به منظور به اشتراک گذاشتن طیف تقریباً نامحدودی از اطلاعات و خدمات شبکه مانند موسیقی، پایگاه‌های داده، وبسایت‌ها، اسناد، ایمیل و پیام، تلفن و کنفرانس و پرینترها و فکس‌ها را ارائه می‌دهد. اکنون اجازه دهید به اجزای اصلی شبکه کامپیوتری بپردازیم.

اجزای شبکه‌ کامپیوتری

قطعات کلیدی که برای نصب یک شبکه مورد نیاز هستند در اجزای شبکه کامپیوتری گنجانده شده‌اند. از ساده تا پیچیده انواع مختلفی از تجهیزات در شبکه‌های کامپیوتری وجود دارند. اجزایی که برای یک شبکه باید نصب کنیم، عمدتاً به نوع شبکه بستگی دارند. ما همچنین می‌توانیم برخی از اجزای شبکه را بر اساس نیاز خود حذف کنیم. به عنوان مثال: برای ایجاد یک شبکه بی سیم نیازی به کابل نیست. در زیر لیستی از اجزای یک شبکه کامپیوتری ارائه شده است:

• کارت رابط شبکه (NIC)
• هاب
• سوئیچ
• تکرار کننده
• روتر
• مودم
• سرور
• پل

اکنون قصد داریم تمام اجزای  شبکه کامپیوتری ذکر شده در بالا را مورد بحث قرار دهیم:

1- کارت رابط شبکه (NIC)

NIC عمدتاً رابط فیزیکی بین کامپیوتر و کابل کشی را فراهم می‌کند. NIC داده‌ها را آماده کرده، داده‌ها را ارسال می‌کند و جریان داده‌ها را کنترل می‌نماید. همچنین می‌تواند داده‌ها را به بایت‌هایی برای CPU دریافت و ترجمه کند.

• NIC یک جزء سخت افزاری است که عمدتاً برای اتصال یک رایانه به رایانه دیگر در شبکه استفاده می‌شود.
• نقش اصلی NIC انتقال سیگنال‌های سریال روی کابل‌های شبکه یا رسانه به جریان‌های داده موازی درون رایانه‌های شخصی است.
• نرخ انتقال پشتیبانی شده توسط NIC 10 مگابیت بر ثانیه، 100 مگابیت بر ثانیه، 1000 مگابیت بر ثانیه است.
• دو یا چند NIC در سرور به منظور تقسیم بار استفاده می‌شوند.
• وظیفه اصلی NIC کنترل دسترسی به رسانه است.
• NIC می‌تواند سیمی یا بی سیم باشد. در NIC سیمی، کابل‌ها و کانکتورهایی وجود دارند که به عنوان یک رسانه برای انتقال داده عمل می‌کنند. در حالی که در کارت وایرلس، اتصال به طور کلی با استفاده از آنتنی انجام می‌شود که از فناوری امواج رادیویی استفاده می‌کند.

فاکتورهایی که در انتخاب NIC باید در نظر گرفته شوند:

• آماده سازی داده‌ها
• ارسال و کنترل داده‌ها
• پیکربندی
• رانندگان
• سازگاری
• کارایی

2- هاب (Hub)

هاب‌ها دستگاه‌هایی هستند که برای اتصال چندین کامپیوتر به یکدیگر استفاده می‌شوند.‌ هاب‌ها یک سیگنال که در یک پورت وارد می‌شود را تکرار می‌کنند و سپس آن را در پورت‌های دیگری کپی می‌نمایند.

• هاب شبکه اساساً یک نقطه توزیع متمرکز برای تمام انتقال داده در یک شبکه است.
• هاب یک دستگاه غیرفعالی می‌باشد.
• هاب داده‌ها را دریافت می‌کند و سپس داده‌ها را به رایانه‌های دیگری که به آن متصل هستند، بازپخش می‌نماید. Hub عمدتا مقصد بسته داده دریافتی را نمی داند. بنابراین لازم است نسخه‌هایی از بسته‌های داده به تمام اتصالات هاب ارسال شوند.
• همچنین هاب‌ها پهنای باند بیشتری را در شبکه مصرف می‌کنند و در نتیجه میزان ارتباط را محدود می‌سازند.
• یکی از معایب استفاده از هاب‌ها، این است که آن‌ها هوش لازم را برای یافتن بهترین مسیر برای بسته‌های داده را ندارند که این منجر به ناکارآمدی و هدر رفتن می‌شود.

انواع هاب به شرح زیر هستند:

1- اکتیو هاب

اکتیو هاب‌ها از تجهیزات الکترونیکی برای تقویت و پاکسازی سیگنال‌ها قبل از پخش به پورت‌های دیگر استفاده می‌کنند.Active Hub عمدتا برای گسترش حداکثر فاصله بین گره‌ها استفاده می‌شود که هم به عنوان مرکز سیم کشی و هم به عنوان تکرار کننده کار می‌کند.

2- پسیو هاب

هاب‌های غیرفعال، آن دسته از هاب‌هایی هستند که فقط به هاب‌های فعال متصل می‌شوند. هاب‌های غیرفعال به سادگی برای اتصال تمام پورت‌ها به یکدیگر به صورت الکتریکی استفاده می‌شوند و معمولاً تغذیه نخواهند شد. این هاب نسبت به پسیو هاب ارزان تر است. هاب‌های غیرفعال نه سیگنال را تقویت می‌کنند و نه سیگنال را بازسازی می‌نمایند.

3- مرکزی هوشمند

هاب‌های هوشمند عملکرد بهتری نسبت به هاب‌های فعال و غیرفعال دارند. امروزه هاب‌های هوشمند به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند و تقاضای بیشتری نسبت به هاب‌های فعال و غیرفعال دارند. این هاب‌ها عمدتا برای اتصال دستگاه‌های مختلف استفاده می‌شوند. از تقویت و بازسازی سیگنال‌ها در هر نقطه از سیگنال‌های ورودی پشتیبانی می‌کند. هاب هوشمند شبکه را همراه با مسیر انتخاب حفظ می‌کند. وظایف منفعل و فعال توسط مرکز هوشمند قابل مدیریت است. با کمک یک هاب هوشمند، سرعت و کارایی کل شبکه افزایش می‌یابد که این به دستیابی به عملکرد سریع و کارآمد شبکه کمک می‌کند.

3- سوئیچ

سوئیچ عمدتاً شبیه هاب است. این یک دستگاه لایه 2 می‌باشد و برای ارسال هوشمند پیام‌ها استفاده می‌شود. منظور ما از هوشمند، توانایی تصمیم گیری سوئیچ است. همانطور که هاب با ارسال داده‌ها به همه پورت‌های دستگاه کار می‌کند، سوئیچ داده‌ها را فقط به پورتی که به دستگاه مقصد متصل است ارسال می‌نماید.

• سوئیچ یک جزء شبکه است و عمدتا برای اتصال بخش‌های شبکه استفاده می‌شود. همچنین، سوئیچ هوشمندتر از هاب شبکه است.

• سوئیچ‌ها عمدتاً می‌توانند بسته‌های داده را به محض دریافت بازرسی کنند، سپس منبع و مقصد آن بسته را تعیین نمایند و سپس آن را به طور مناسب ارسال کنند.
• سوئیچ با هاب متفاوت است، زیرا دارای پورت‌هایی با سرعت‌های مختلف نیز می‌باشد.
• قبل از ارسال اطلاعات به سوئیچ پورت‌ها، بررسی خطا را انجام می‌دهد و این ویژگی سوئیچ را کارآمد می‌کند.
• همانطور که سوئیچ پیام را به دستگاه متصلی که برای آن در نظر گرفته شده است می‌رساند، بنابراین پهنای باند شبکه را حفظ می‌کند و عملکرد بهتری نسبت به هاب ارائه می‌دهد.
• مهم ترین ویژگی سوئیچ این است که از ارتباطات unicast (یک به یک)، چند پخشی (یک به چند نفر) و پخش (یک به همه) پشتیبانی می‌کند.
• سوئیچ از آدرس MAC برای ارسال بسته‌های داده به پورت‌های مقصد انتخاب شده استفاده می‌نماید.

سوئیچ‌ها به 4 بخش دسته بندی می‌شوند:

1- سوئیچ مدیریت شده: این سوئیچ‌ها گران قیمت هستند و عمدتاً در سازمان‌هایی استفاده می‌شوند که دارای شبکه‌های بزرگ و پیچیده ای می‌باشند. سوئیچ‌های مدیریت شده با استفاده از پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP) پیکربندی می‌شوند. این سوئیچ‌ها سطح بالایی از امنیت و مدیریت کامل شبکه را ارائه می‌دهند، بنابراین علاوه بر گران بودن، در سازمان‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا مقیاس پذیری و انعطاف پذیری بالایی را ارائه می‌دهند.

2- سوئیچ بدون مدیریت: این سوئیچ‌ها ارزان هستند و عمدتاً در شبکه‌های خانگی و در مشاغل کوچکی استفاده می‌شوند. سوئیچ مدیریت نشده نیازی به پیکربندی ندارد. سوئیچ‌های مدیریت نشده را می‌توان به راحتی تنها با وصل کردن شان به شبکه راه اندازی کرد، پس از وصل کردن، آن‌ها فوراً شروع به کار می‌کنند.

3- سوئیچ  PoE: این‌ها به عنوان سوئیچ‌های Power over Ethernet شناخته می‌شوند. این سوئیچ‌ها با کمک فناوری  PoE، داده‌ها و انتقال برق را از طریق یک کابل ترکیب می‌کنند و به کمک آن دستگاه‌های متصل به این سوئیچ می‌توانند هم برق و هم داده را از یک خط دریافت نمایند. بنابراین سوئیچ‌های PoE انعطاف پذیری بیشتری را ارائه می‌دهند.

4- سوئیچ LAN: سوئیچ LAN  به عنوان سوئیچ شبکه محلی شناخته می‌شود و عمدتاً برای اتصال دستگاه‌ها در شبکه محلی داخلی یک سازمان استفاده خواهد شد. این‌ها برای کاهش تراکم شبکه مفید هستند. پهنای باند با این سوئیچ‌ها به گونه ای تخصیص داده می‌شود که هیچ همپوشانی بسته‌های داده در شبکه وجود نداشته باشد.

4- تکرار کننده

تکرار کننده یک دستگاه لایه فیزیکی است. همانطور که از نام آن پیدا بوده، تکرار کننده عمدتاً برای تولید مجدد سیگنال در همان شبکه استفاده می‌شود و عمدتاً قبل از خراب شدن یا ضعیف شدن سیگنال دوباره تولید خواهد شد. آن‌ها به منظور گسترش منطقه تحت پوشش در شبکه‌ها گنجانده شده‌اند. تکرار کننده‌ها می‌توانند سیگنال‌ها را با استفاده از انواع مختلف کابل به یکدیگر متصل کنند.

• تکرار کننده‌ها مقرون به صرفه هستند.
• ریپیترها نصب بسیار آسانی دارند و پس از نصب به راحتی می‌توانند ناحیه تحت پوشش شبکه را گسترش دهند.
• اما یک مشکل با تکرار کننده‌ها وجود دارد و این است که آن‌ها نمی توانند شبکه‌هایی که از یک نوع نیستند.
• تکرار کننده‌ها کمکی به کاهش ترافیک در شبکه نمی کنند.

انواع تکرار کننده‌های موجود به شرح زیر هستند:

1. تکرار کننده‌های آنالوگ: این‌ها فقط برای تقویت سیگنال‌های آنالوگ استفاده می‌شوند.
2. تکرار کننده‌های دیجیتال: این‌ها فقط برای تقویت سیگنال‌های دیجیتال استفاده می‌شوند.
3. تکرار کننده‌های سیمی: این تکرار کننده‌ها عمدتاً در شبکه‌های محلی سیمی استفاده می‌شوند.
4. تکرار کننده‌های بی سیم: این‌ها عمدتاً در شبکه‌های محلی بی سیم و همچنین در شبکه‌های سلولی استفاده می‌شوند.
5. تکرار کننده‌های محلی: برای اتصال بخش‌هایی از یک شبکه محلی که با فاصله کمی از هم جدا شده‌اند، استفاده می‌شوند.
6.  Remote Repeater: این‌ها عمدتاً برای اتصال آن دسته از شبکه‌های محلی که از یکدیگر دور هستند استفاده می‌شوند.

5- روتر

روتر یک جزء شبکه است که عمدتا برای ارسال یا دریافت داده‌ها در شبکه کامپیوتری استفاده می‌شود. فرآیند ارسال بسته‌های داده از مبدا به مقصد را مسیریابی می‌گویند.

• روتر یک دستگاه لایه شبکه (یعنی لایه 3) است.
• وظایف اصلی روتر، دریافت بسته‌های داده، تجزیه و تحلیل آن‌ها و سپس ارسال بسته‌های داده در بین شبکه‌های کامپیوتری متصل می‌باشد.
• هر زمان که هر بسته داده ای رسید، ابتدا روتر آدرس مقصد را بررسی می‌کند و سپس با جداول مسیریابی خود مشورت می‌نماید تا مسیر بهینه را تعیین کند و سپس بسته را در طول این مسیر به سمت مقصد منتقل می‌نماید.
• روترها عمدتاً برای محافظت در برابر طوفان‌های پخش استفاده می‌شوند.
• روترها نسبت به هاب، سوئیچ‌ها، تکرار کننده‌ها و پل‌ها گران هستند.
• روترها همچنین می‌توانند شبکه‌های مختلف را به یکدیگر متصل کنند و بنابراین بسته‌های داده نیز می‌توانند از یک شبکه به شبکه ای دیگر ارسال شوند.
• روترها هم در LAN و هم در WAN (شبکه گسترده) استفاده می‌شوند.
• روترها داده‌ها را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند تا جداول مسیریابی را آماده و به روز کنند.

انواع مختلف روترها به شرح زیر هستند:

1- روترهای اصلی: روترهای اصلی عمدتاً توسط ارائه دهندگان خدمات (مانند AT&T، Vodafone) یا توسط ارائه دهندگان ابری مانند (آمازون، مایکروسافت و  گوگل) استفاده می‌شوند. روترهای هسته حداکثر پهنای باند را برای اتصال روترها یا سوئیچ‌های اضافی فراهم می‌کنند. روترهای اصلی توسط سازمان‌های بزرگ استفاده می‌شوند.

2- Edge Routers: یک روتر لبه به سادگی به عنوان مسیریاب دروازه یا دروازه نیز شناخته می‌شود. دروازه، بیرونی ترین نقطه اتصال شبکه با شبکه‌های خارجی است و اینترنت را نیز شامل می‌شود. این روترها عمدتا برای بهینه سازی پهنای باند استفاده می‌خواهند شد و به منظور اتصال به روترهای دیگر به منظور توزیع داده‌ها به کاربران نهایی طراحی شده‌اند. پروتکل Border Gateway عمدتا برای اتصال توسط روترهای لبه استفاده می‌شود.

این‌ها بیشتر به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• روترهای لبه مشترک.
• روترهای لبه برچسب.

3- Brouters Brouter: این به معنای دستگاه مسیریابی پل زدن است. این روترهای ویژه هستند و همچنین قابلیت‌های پل‌ها را ارائه می‌دهند. آن‌ها عملکرد پل و همچنین روتر را انجام می‌دهند. مانند یک پل، این روترها به انتقال داده‌ها بین شبکه‌ها کمک می‌کنند و مانند روتر، داده‌ها را در دستگاه‌های یک شبکه هدایت می‌نمایند.

4- روترهای پهن باند: نوعی دستگاه شبکه است که عمدتاً به کاربران نهایی امکان دسترسی به اینترنت پهن باند از یک ارائه دهنده خدمات اینترنتی (ISP) را می‌دهد. ارائه دهنده خدمات اینترنت، معمولاً روتر باند پهن را برای کاربر نهایی تهیه و پیکربندی می‌کند.

5- روترهای توزیع: این روترها عمدتاً داده‌ها را از طریق یک اتصال سیمی از روتر لبه (یا دروازه) دریافت می‌کنند و سپس با کمک Wi-Fi به کاربران نهایی ارسال می‌نمایند.

6- روترهای بی سیم: این روترها عملکرد روترهای لبه و روترهای توزیع را با هم ترکیب می‌کنند. این روترها عمدتاً اتصال وای فای را به دستگاه‌های وای فای مانند لپ تاپ، تلفن‌های هوشمند و سایر ارائه می‌دهند. این روترها همچنین مسیریابی استاندارد اترنت را ارائه خواهند داد. برای اتصالات داخلی، برد این روترها 150 فوت است، در حالی که برای اتصالات خارجی 300 فوت می‌باشد.

6- مودم

مودم اساساً یک جزء سخت افزاری است که عمدتاً به رایانه یا هر دستگاه دیگری مانند روتر اجازه می‌دهد تا به اینترنت متصل شود. مودم اساساً شکل مختصری از Modulator-Demodulator  است. یکی از مهم ترین وظایف مودم، تبدیل سیگنال‌های آنالوگ به سیگنال دیجیتال و بالعکس است. همچنین این دستگاه ترکیبی از دو دستگاه مدولاتور و دمدولاتور می‌باشد. مدولاتور عمدتاً داده‌های دیجیتال را در زمانی که داده‌ها توسط رایانه ارسال می‌شوند، به داده‌های آنالوگ تبدیل می‌کند. دمدولاتور اساساً سیگنال‌های داده آنالوگ را در زمانی که توسط رایانه دریافت شده به داده‌های دیجیتال تبدیل می‌کند.

7- سرور

سرور اساساً رایانه ای است که داده‌ها را به دستگاه‌های دیگر ارائه می‌دهد. سرور ممکن بوده داده‌ها را از طریق یک شبکه محلی یا در یک شبکه گسترده با کمک اینترنت به دستگاه‌ها یا رایانه‌های دیگر ارائه دهد. سرورهای مجازی، سرورهای پروکسی، سرورهای برنامه، سرورهای وب، سرورهای پایگاه داده، سرورهای فایل و بسیاری از موارد دیگر، می‌توانند وجود داشته باشند. بنابراین سرورها عمدتاً برای ارائه درخواست‌های دستگاه‌های دیگر استفاده می‌شوند. این می‌تواند سخت افزاری یا نرم افزاری باشد.

8- پل

یکی دیگر از اجزای مهم شبکه کامپیوتری است. پل همچنین یک لایه2 است (یعنی دستگاه لایه پیوند داده). یک پل عمدتاً برای اتصال دو یا چند شبکه محلی به یکدیگر استفاده می‌شود. این‌ها عمدتاً استفاده خواهند شد، زیرا به انتقال سریع داده‌ها کمک می‌کنند. اما این‌ها مانند روترها همه کاره نیستند. بنابراین Bridge عمدتاً می‌تواند داده‌ها را بین پروتکل‌های مختلف (به عنوان مثال یک Token Ring و شبکه اترنت) انتقال دهد و در لایه پیوند داده یا سطح 2 مدل مرجع شبکه OSI (Open Systems Interconnection) همانطور که در بالا گفته شد، عمل می‌کند.

پل‌ها به دو دسته دیگر تقسیم می‌شوند:

• پل محلی: این‌ها پل‌های معمولی هستند.
• پل‌های راه دور: این پل‌ها عمدتا برای اتصال شبکه‌هایی که از یکدیگر فاصله دارند استفاده می‌شوند. به طور کلی شبکه گسترده بین دو پل ارائه می‌شود.

برخی از پروتکل‌های Bridge شامل پروتکل درختی، پروتکل مسیریابی منبع و پروتکل شفاف مسیریابی منبع هستند.

منابع:

studytonight.com