شبکهٔ رایانه‌ای (که اغلب به طور خلاصه به آن شبکه گفته می‌شود) گروهی از رایانه‌ها و دستگاه‌هایی است که توسط کانال‌های ارتباطی به هم متصل شده‌اند. شبکه رایانه‌ای باعث تسهیل ارتباطات میان کاربران شده و اجازه می‌دهد کاربران منابع خود را به اشتراک بگذارند.
معرفی
یک شبکه رایانه‌ای اجازه به اشتراک گذاری منابع و اطلاعات را میان دستگاه‌های متصل شده به هم، می‌دهد. در دهه ۶۰ میلادی، آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPA)، بودجه‌ای را به منظور طراحی شبکه آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPANET) برای وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا اختصاص داد. این اولین شبکه رایانه‌ای در جهان بود. توسعه شبکه از سال ۱۹۶۹۹ و براساس طرح‌های توسعه یافته دهه ۶۰۰ آغاز شد.
هدف
شبکه‌های رایانه‌ای را می‌توان برای اهداف مختلف استفاده کرد:
- تسهیل ارتباطات: با استفاده از شبکه، افراد می‌توانند به آسانی از طریق رایانامه، پیام‌رسانی فوری، اتاق گفتگو،تلفن، تلفن تصویری و ویدئو کنفرانس، ارتباط برقرار کنند.
- اشتراک گذاری سخت‌افزارها: در یک محیط شبکه‌ای، هر کامپیوتر در شبکه می‌تواند به منابع سخت‌افزاری در شبکه دسترسی پیدا کرده و از آن‌ها استفاده کند؛ مانند چاپ یک سند به وسیله چاپگری که در شبکه به اشتراک گذاشته شده‌است.
- اشتراک گذاری پرونده‌ها، داده‌ها و اطلاعات: در یک محیط شبکه‌ای، هر کاربر مجاز می‌تواند به داده‌ها و اطلاعاتی که بر روی رایانه‌های دیگر موجود در شبکه، ذخیره شده‌است دسترسی پیدا کند. قابلیت دسترسی به داده‌ها و اطلاعات در دستگاه‌های ذخیره‌سازی اشتراکی، از ویژگی‌های مهم بسیاری از شبکه‌های است.
- اشتراک گذاری نرم‌افزارها: کاربرانی که به یک شبکه متصل اند، می‌توانند برنامه‌های کاربردی موجود روی کامپیوترهای راه دور را اجرا کنند.
تعریف
شبکه‌های کامپیوتری مجموعه‌ای از کامپیوترهای مستقل متصل به یکدیگرند که با یکدیگر ارتباط داشته و تبادل داده می‌کنند. مستقل بودن کامپیوترها بدین معناست که هر کدام دارای واحدهای کنترلی و پردازشی مجزا بوده و بود و نبود یکی بر دیگری تاثیرگذار نیست.
متصل بودن کامپیوترها یعنی از طریق یک رسانه فیزیکی مانند کابل، فیبر نوری، ماهواره‌ها و... به هم وصل می‌باشند. دو شرط فوق شروط لازم برای ایجاد یک شبکه کامپیوتری می‌باشند اما شرط کافی برای تشکیل یک شبکه کامپیوتری داشتن ارتباط و تبادل داده بین کامپیوترهاست.
این موضوع در بین متخصصین قلمرو شبکه مورد بحث است که آیا دو رایانه که با استفاده از نوعی از رسانه ارتباطی به یکدیگر متصل شده‌اند تشکیل یک شبکه می‌دهند. در این باره بعضی مطالعات می‌گویند که یک شبکه نیازمند دست کم ۳ رایانه متصل به هم است. یکی از این منابع با عنوان «ارتباطات راه دور: واژه‌نامه اصطلاحات ارتباطات راه دور»، یک شبکه رایانه‌ای را این طور تعریف می‌کند: «شبکه‌ای از گره‌های پردازشگر دیتا که جهت ارتباطات دیتا به یکدیگر متصل شده‌اند». در همین سند عبارت «شبکه» این طور تعریف شده‌است: «اتصال سه با چند نهاد ارتباطی». رایانه‌ای که به وسیله‌ای غیر رایانه‌ای متصل شده‌است (به عنوان نمونه از طریق ارتباط «اترنت» به یک پرینتر متصل شده‌است) ممکن است که یک شبکه رایانه‌ای به حساب آید، اگرچه این نوشتار به این نوع پیکربندی نمی‌پردازد.
این نوشتار از تعاریفی استفاده می‌کند که به دو یا چند رایانه متصل به هم نیازمند است تا تشکیل یک شبکه را بدهد. در مورد تعداد بیشتری رایانه که به هم متصل هستند عموماً توابع پایه‌ای مشترکی دیده می‌شود. از این بابت برای آنکه شبکه‌ای به وظیفه‌اش عمل کند، سه نیاز اولیه بایستی فراهم گردد، «اتصالات»، «ارتباطات» و «خدمات». اتصالات به بستر سخت‌افزاری اشاره دارد، ارتباطات به روشی اشاره می‌کند که بواسطه آن وسایل با یکدیگر صحبت کنند و خدمات آنهایی هستند که برای بقیه اعضای شبکه به اشتراک گذاشته شده‌اند.
دسته‌بندی شبکه‌های رایانه‌ای
فهرست زیر، دسته‌های شبکه‌های رایانه‌ای را نشان می‌دهد.
بر اساس نوع اتصال
شبکه‌های رایانه‌ای را می‌توان با توجه به تکنولوژی سخت‌افزاری و یا نرم‌افزاری که برای اتصال دستگاه‌های افراد در شبکه استفاده می‌شود، دسته‌بندی کرد؛ مانند فیبر نوری، اترنت، شبکه محلی بیسیم، HomePNA، ارتباط خط نیرو یا G.hnn.
اترنت با استفاده از سیم کشی فیزیکی دستگاه‌ها را به هم متصل می‌کند. دستگاه‌های مستقر معمول شامل هاب‌ها، سوئیچ‌ها، پل‌ها و یا مسیریاب‌ها هستند.
تکنولوژی شبکه بیسیم برای اتصال دستگاه‌ها، بدون استفاده از سیم کشی طراحی شده‌است. این دستگاه‌ها از امواج رادیویی یا سیگنالهای مادون قرمز به عنوان رسانه انتقال استفاده می‌کنند.
فناوری ITU-T G.hn از سیم کشی موجود در منازل (کابل هم‌محور، خطوط تلفن و خطوط برق) برای ایجاد یک شبکه محلی پر سرعت (تا۱ گیگا بیت در ثانیه) استفاده می‌کند.
بر اساس تکنولوژی سیم کشی
- زوج به‌هم‌تابیده: زوج به‌هم‌تابیده یکی از بهترین رسانه‌های مورد استفاده برای ارتباطات راه دور می‌باشد. سیم‌های زوج به‌هم‌تابیده، سیم تلفن معمولی هستند که از دو سیم مسی عایق که دو به دو به هم پیچ خورده‌اند درست شده‌اند. از زوج به‌هم‌تابیده برای انتقال صدا و داده‌ها استفاده می‌شود. استفاده از دو سیم به‌هم‌تابیده به کاهش تداخل و القای الکترومغناطیسی کمک می‌کند. سرعت انتقال داده، دامنه‌ای از ۲ میلیون بیت درهر ثانیه تا ۱۰۰ میلیون بیت در هر ثانیه، دارد.
- کابل هم‌محور: کابل هم‌محور به طور گسترده‌ای در سیستم‌های تلویزیون کابلی، ساختمان‌های اداری، و دیگر سایت‌های کاری برای شبکه‌های محلی، استفاده می‌شود. کابل‌ها یک رسانای داخلی دارند که توسط یک عایق منعطف محصور شده‌اند، که روی این لایهٔ منعطف نیز توسط یک رسانای نازک برای انعطاف کابل، به هم بافته شده‌است. همهٔ این اجزا، در داخل عایق دیگری جاسازی شده‌اند. لایه عایق به حداقل رساندن تداخل و اعوجاج کمک می‌کند. سرعت انتقال داده، دامنه‌ای از ۲۰۰ میلیون تا بیش از ۵۰۰ میلیون بیت در هر ثانیه دارد.
- فیبر نوری: کابل فیبر نوری شامل یک یا چند رشته از الیاف شیشه‌ای پیچیده شده در لایه‌های محافظ می‌باشد. این کابل می‌تواند نور را تا مسافت‌های طولانی انتقال دهد. کابل‌های فیبر نوری تحت تاثیر تابش‌های الکترومغناطیسی قرار نمی‌گیرند. سرعت انتقال ممکن است به چند تریلیون بیت در ثانیه برسد.
بر اساس تکنولوژی بی سیم
- ریزموج (مایکروویو) زمینی: ریزموج‌های زمینی از گیرنده‌ها و فرستنده‌های زمینی استفاده می‌کنند. تجهیزات این تکنولوژی شبیه به دیش‌های ماهواره‌است. مایکروویو زمینی از دامنه‌های کوتاه گیگاهرتز استفاده می‌کند، که این سبب می‌شود تمام ارتباطات به صورت دید خطی محدود باشد. فاصله بین ایستگاه‌های رله (تقویت سیگنال) حدود ۳۰ مایل است. آنتن‌های ریزموج معمولاً در بالای ساختمان‌ها، برج‌ها، تپه‌ها و قله کوه نصب می‌شوند.
- ماهواره‌های ارتباطی: ماهواره‌ها از ریزموج‌های رادیویی که توسط جو زمین منحرف نمی‌شوند، به عنوان رسانه مخابراتی خود استفاده می‌کنند.
ماهواره‌ها در فضا مستقر هستند؛ به طور معمول ۲۲۰۰۰ مایل (برای ماهواره‌های geosynchronous) بالاتر از خط استوا. این سیستم‌های در حال چرخش به دور زمین، قادر به دریافت و رله صدا، داده‌ها و سیگنالهای تلویزیونی هستند.
- تلفن همراه و سیستم‌های پی سی اس: تلفن همراه و سیستم‌های پی سی اس از چندین فناوری ارتباطات رادیویی استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها به مناطق مختلف جغرافیایی تقسیم شده‌اند. هر منطقه دارای فرستنده‌های کم قدرت و یا دستگاه‌های رله رادیویی آنتن برای تقویت تماس‌ها از یک منطقه به منطقه بعدی است.
- شبکه‌های محلی بی سیم: شبکه محلی بی سیم از یک تکنولوژی رادیویی فرکانس بالا (مشابه سلول دیجیتالی) و یک تکنولوژی رادیویی فرکانس پایین استفاده می‌کند. شبکه‌های محلی بی سیم از تکنولوژِی طیف گسترده، برای برقراری ارتباط میان دستگاه‌های متعدد در یک منطقه محدود، استفاده می‌کنند. نمونه‌ای از استاندارد تکنولوژی بی سیم موج رادیویی، IEEE است.
- ارتباطات فروسرخ: ارتباط فروسرخ، سیگنالهای بین دستگاه‌ها را در فواصل کوچک (کمتراز ۱۰ متر) به صورت همتا به همتا (رو در رو) انتقال می‌دهد؛ در خط انتقال نباید هیچ گونه شی ای قرار داشته باشد.
بر اساس اندازه
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس اندازه یا گستردگی ناحیه‌ای که شبکه پوشش می‌دهد طبقه‌بندی شوند. برای نمونه «شبکه شخصی» (PAN)، «شبکه محلی» (LAN)، «شبکه دانشگاهی» (CAN)، «شبکه کلان‌شهری» (MAN) یا «شبکه گسترده» (WAN).
بر اساس لایه شبکه
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای مطابق مدلهای مرجع پایه‌ای که در صنعت به عنوان استاندارد شناخته می‌شوند مانند «مدل مرجع ۷ لایه OSI» و «مدل ۴ لایه TCP/IP»، بر اساس نوع «لایه شبکه» ای که در آن عمل می‌کنند طبقه‌بندی شوند.
بر اساس معماری کاربری
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس معماری کاربری که بین اعضای شبکه وجود دارد طبقه‌بندی شود، برای نمونه معماری‌های Active Networking، «مشتری-خدمتگذار» (Client-Server) و «همتا به همتا» Peer-to-Peer (گروه کاری).
بر اساس همبندی (توپولوژی)
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس نوع همبندی شبکه طبقه‌بندی شوند مانند: «شبکه باس» (Bus)، «شبکه ستاره» ((Star، «شبکه حلقه‌ای» (Ring)، «شبکه توری» (Mesh)، «شبکه ستاره-باس» (Star-Bus)، «شبکه درختی» (Tree) یا «شبکه سلسله مراتبی» (Hierarchical) و ترکیبی و غیره.
همبندی شبکه را می‌توان بر اساس نظم هندسی ترتیب داد. همبندی‌های شبکه طرح‌های منطقی شبکه هستند. واژه منطقی در اینجا بسیار پرمعنی است. این واژه به این معنی است که همبندی شبکه به طرح فیزیکی شبکه بستگی ندارد. مهم نیست که رایانه‌ها در یک شبکه به صورت خطی پشت سر هم قرار گرفته باشند، ولی زمانیکه از طریق یک «هاب» به یکدیگر متصل شده باشند تشکیل همبندی ستاره می‌کنند نه باس؛ و این عامل مهمی است که شبکه‌ها در آن فرق می‌کنند، جنبه ظاهری و جنبه عملکردی.
فهرست مطالب:
1- اصول و مبانی شبکه ها
پاورپوینت کامل و جامع با عنوان شبکه های کامپیوتری در 279 اسلاید
