یک شبکه کامپیوتری ، اجازه به اشتراک گذاری منابع و اطلاعات در میان دستگاه ها و سیستم عامل های مختلف به هم را می دهد.
در دهه 60 میلادی ، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته ARPA ، بودجه ای را به منظور طراحی شبکه شبکه آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته ARPANET برای وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا اختصاص داد.این اولین شبکه کامپیوتری در جهان بود . توسعه شبکه از سال 1969 و بر اساس طرح های توسعه یافته دهه 60 آغاز شد.
در واقع شبکه های کامپیوتری زیر ساخت های لازم را برای به اشتراک گذاشتن منابع در سازمان فراهم می آورند ، در صورتیکه ایت زیر ساخت ها به درستی طراحی نشوند ، در زمان استفاده از شبکه مشکلات متفاوتی پیش آمده و باید هزینه های زیادی به منظور نگهداری شبکه و تطبیق آن با خواسته های مورد نظر صرف شود.
Stand Alone Environment
در محیط تک کاربره یا Stand-alone هر کاربر به اطلاعات کامپیوتر خود دسترسی دارد و توانایی دسترسی به اطلاعات و منابع موجود در سایر کامپیوترها را نخواهد داشت در این حالت هیچ اتصالی بین کامپیوترها برقرار نیست و هر شخص مدیر کامپیوتر خود می‌‌باشد. يک شركت را در نظر بگيريد كه در آن بخش‌هاي زيادي مانند مديريت، حسابداري، مالی، دبيرخانه و غيره وجود دارد. فرض كنيد كه اين شركت در يک ساختمان چندطبقه قرار دارد كه هر كاربر(User) به‌‌صورت مستقل پشت كامپيوتر خود نشسته و كامپيوترها هرکدام به‌‌صورت جدا از هم در محيط Stand-alone كار مي‌كنند.
اگر در اين شركت نياز باشد كه بعضي از بخش‌ها به اطلاعات بخش‌هاي ديگر دسترسي داشته باشند کاربران بایستی از پشت ميز خود بر خواسته و سراغ كامپيوتری بروند كه به سخت‌افزار و يا نرم‌‌افزار و يا اطلاعات آن نياز دارند.
از جمله خصوصیات محیط های Stand Alone :
– به کامپیوتر های دیگر متصل نیستند
– از نرم افزارها و داده های خود استفاده می کنند.
شبکه همتا به همتا (Peer-to-Peer)
به بیان ساده سیستم همتا به همتا شبکه ای متشکل از کامپیوترها است که از ساختاری توزیع شده تبعیت میکنند و از طریق اینترنت به یکدیگر متصل هستند. فایل ها بدون نیاز به سرور مرکزی بین این کامپیوترها به اشتراک گذاشته میشود. در واقع هر کامپیوتر در شبکه همتا به همتا بطور همزمان هم یک سرور و هم کاربر است.
کلاینت سرور (Client Server) چیست؟
معماری Client Server بر پایه مفهومی بنا شده است که در آن سرورها خدماتی را که توسط کلاینتها درخواست میشود تامین میکنند. یک سرور در واقع میزبانی است که یک یا چند برنامه ویژه سرور را اجرا کرده و منابع خود را با کلاینتها به اشتراک میگذارند. این کلاینتها با درخواست محتوا یا خدمات سرور یک جلسه ارتباطی با این سرورها برقرار میکنند. سرورها همیشه منتظر درخواستهای ورودی از طرف کلاینتها هستند.
امروزه چند نوع مختلف از Client Server وجود دارد که هر کدام از آنها چندین ویژگی مشترک از قبیل پایگاه داده امنیت متمرکز برای کنترل دسترسی به منابع به اشتراک گذاشته شده در سرور دارند. یک سرور شامل فهرستی از نامهای کاربری و کلمات عبور است و یک کاربر تنها در صورتی میتواند به شبکه دسترسی داشته باشد که یک نام کاربری و کلمه عبور معتبر را در اختیار داشته باشد. بعد از این که یک کاربر به سیستم وارد شد تنها میتواند به منابعی دسترسی داشته باشد که اجازه آن توسط مسئول شبکه صادر شده است. کاربردهای گستردهای از جمله تبادل ایمیل، دسترسی به وب و دسترسی به پایگاه داده برای معماری client–server تعریف شده است.
ویژگی های شبکه های Client Server
- یک مدل سرور مشتری می تواند در یک سیستم رایانه ای واحد یا چندین سایت پیاده سازی شود ،
- این امر باعث می شود تا چندین رایانه ؛ به هم پیوسته و به اشتراک گذاری اطلاعات بپردازند.
- با گسترش مشاغل ؛ مردم در مسافت های گسترده با یکدیگرمیتوانند همکاری کنند ،
- یک مدل سرور مشتری امکان دسترسی به یک پایگاه داده یا برنامه مشترک را فراهم می کند.
- همچنین وقتی کاربران آنلاین به حساب بانکی خود دسترسی پیدا می کنند یا صورتحساب های خاصی را بصورت آنلاین پرداخت می کنند ،
- این کار نیز انجام می شود. کاربران با پرس وجوهای خود وارد سرور بانک می شوند و سپس سرور اقدام به انتقال اطلاعات خود به آنها می کند.
معایب Client Server Networks
- تحت یک مدل سرور-مشتری ، عمده ترین خطر؛ قرار گرفتن در معرض خطر اضافه بار سیستم به دلیل نداشتن منابع کافی برای خدمت به کلیه مشتری ها؛ است.
- اگر مشتری های مختلف بیش از حد تلاش کنند که همزمان به شبکه مشترک دسترسی پیدا کنند ،ممکن است یک خرابی یا کند شدن اتصال ایجاد شود.علاوه بر این ، اگر شبکه خراب باشد ، دسترسی به اطلاعات از هر سایت یا مشتری دیگری را در هر نقطه غیرفعال می کند.
این می تواند برای مشاغل بزرگ مضر باشد.
Network Topology ( توپولوژی شبکه )
توپولوژی از دو کلمه یونانی topo و logy گرفته شده است ، جایی که topo به معنی “مکان” و logy به معنای “مطالعه” است. در انواع شبکه های رایانه ای، از توپولوژی برای توضیح چگونگی اتصال فیزیکی عناصرشبکه و جریان منطقی انتقال اطلاعات در شبکه استفاده می شود. به طور خلاصه توپولوژی شبکه به نحوه چیدمان پیوندها و نود های شبکه برای ارتباط با یکدیگر اشاره دارد.
بطور کلی انواع توپولوژی شبکه دو نوع هستند:
- توپولوژی فیزیکی : توپولوژی فیزیکی نحوه اتصال کامپیوترها یا گره ها با یکدیگر در یک شبکه رایانه ای را توصیف می کند.
- توپولوژی منطقی : یک توپولوژی منطقی نحوه انتقال و جریان داده از یک رایانه به رایانه دیگر در شبکه را توصیف می کند.
به طورکلی ۷ نوع توپولوژی شبکه وجود دارد :
- توپولوژی Point-to-point
- توپولوژی Star
- توپولوژی BUS
- توپولوژی Ring
- توپولوژی Mesh
- توپولوژی Tree
- توپولوژی Hybrid
توپولوژی شبکه Point-to-point
توپولوژی P2P ساده ترین توپولوژی شبکه است. در این توپولوژی، شبکه از یک ارتباط مستقیم بین دو رایانه تشکیل شده است.
.
مزایای توپولوژی P2P
- از آنجا که اتصال مستقیم وجود دارد ، این سریع تر و بسیار مطمئن تر از انواع دیگر اتصالات است.
- نیازی به سیستم عامل شبکه نیست.
- نیازی به سرور گران قیمت ندارد .
- نیازی به هیچ تکنسین شبکه ای نیست زیرا هر کاربر مجوزهای خود را تنظیم می کند.
معایب توپولوژی P2P
- بزرگترین اشکال این است که فقط برای مناطق کوچکی که کامپیوترها در نزدیکی آنها هستند استفاده می شود.
- نمی توانید به طور متمرکز از پرونده ها و پوشه ها پشتیبان (Back up) تهیه کنید.
- هیچ امنیتی غیر از مجوزها وجود ندارد. کاربران اغلب نیازی به ورود به ایستگاه های کاری خود ندارند.
توپولوژی شبکه Star
در توپولوژی Star تمام رایانه ها توسط کابل های جداگانه به یک نود مرکزی (هاب یا سوئیچ) متصل می شوند. هنگامی که رایانه ای بخواهد داده ای را به رایانه های دیگر شبکه ارسال کند، در ابتدا آن داده توسط کابل به هاب یا سوئیچ مرکزی ارسال می شود سپس مشخص می شود که برای رسیدن به مقصد مناسب، از کدام پورت برای ارسال داده ها باید استفاده کند و درآخر داده با سرعت زیاد و بدون داشتن ترافیک در مسیرش ارسال می گردد. توپولوژي STAR در شبکه های LAN از محبوبیت بالاتری برخوردار است.
مزایای توپولوژی Star
- عیب یابی ، پیکربندی و اصلاح آسان است.
- اگر اختلالی در اتصالی پیش آید، فقط آن گره ها تحت تأثیر قرار می گیرند که خراب شده اند باقی گره ها به کار خود ادامه می دهند.
- عملکرد سریع و ترافیک شبکه بسیار کم.
- در توپولوژی Star ، اضافه کردن ، حذف و جابجایی دستگاه ها آسان است.
معایب توپولوژی Star
- در صورت خرابی نود مرکزی، تمام شبکه مختل می شود.
- هزینه نصب توپولوژی Star زیاد است.
- عملکرد شبکه به ظرفیت هاب (دستگاه مرکزی) بستگی دارد.
توپولوژی BUS
توپولوژی شبکه BUS از یک کابل واحد استفاده می کند که تمام کامپیوتر های شبکه را به هم متصل می کند. کابل اصلی برای کل شبکه مانند ستون فقرات عمل می کند. یکی از رایانه های موجود در شبکه به عنوان سرور عمل می کند. در این توپولوژی هنگامی که کامپیوتری اقدام به ارسال بسته میکند، آن بسته را برای هردو طرف کابل اصلی میفرستد و تمام کامپیوترهای شبکه بسته را دریافت می کنند و آدرس مقصد روی بسته را می خوانند، اگر بسته برای آن بود آن را دریافت و در غیر صورت آن را نادیده میگیرند.
در این توپولوژی چون دوطرف کابل اصلی بسته است بسته پس از رسیدن به انتهای کابل برمیگردند و در این حالت می گویند عمل Bouncing رخ داده است. برای پیشگیری از این اتفاق در دوطرف کابل یک مقاوت به نام Terminator قرار می دهند که به محض رسیدن بسته اطلاعاتی به انتهای مسیر(کابل), آن را نابود کند. توپولوژی BUS در شبکه های اترنت استفاده میشود.
مزایای توپولوژی شبکه BUS
- هزینه کابل شبکه در مقایسه با توپولوژی دیگر بسیار کمتر است ، بنابراین از آن برای ساخت شبکه های کوچک بسیار استفاده می شود.
- برای شبکه های LAN مشهور هستند زیرا نصب آنها ارزان و آسان است.
- این یکی از توپولوژی های منفعل است. بنابراین رایانه های موجود در گذرگاه فقط به اطلاعات ارسال شده گوش می دهند ومسئولیت انتقال داده ها از یک رایانه به رایانه دیگر را ندارند.
معایب توپولوژی شبکه BUS
- در صورت خراب شدن کابل اصلی، کل سیستم خراب می شود.
- وقتی ترافیک شبکه سنگین است، باعث ایجاد برخورد در شبکه می شود.
- هر زمان که ترافیک شبکه سنگین باشد یا نود ها بسیار زیاد باشند، سرعت شبکه به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
- طول کابل ها همیشه محدود است.
توپولوژی شبکه Ring
در توپولوژی Ring (حلقه ای) تمام دستگاه ها توسط یک کابل به شکل حلقه بهم متصل شده اند ودر نهایت انتهای کابل به ابتدای آن متصل میشود. عملکرد این توپولوژی مانند توپولوژی BUS است .
مزایای توپولوژی Ring
- نصب و پیکربندی آسان
- در توپولوژی Ringبرای افزودن یا حذف یک دستگاه نیاز است تا فقط دو اتصال را جابجا کنید.
- خرابی اتصال یک رایانه، کل شبکه را مختل نمی کند.
- دسترسی برابر به همه رایانه های شبکه می دهد.
- بررسی سریعتر و تأیید خطا.
معایب توپولوژی Ring
- ترافیک یک طرفه
- اختلال در حلقه می تواند باعث خراب شدن کل شبکه شود.
- این توپولوژی در شبکه های پرسرعت از محبوبیت کمی برخوردار است.
- در حلقه، سیگنالهای توپولوژی در هر زمان در گردش هستند، که باعث مصرف برق زیاد ناخواسته می شود.
- عیب یابی شبکه بسیار دشوار است.
- افزودن یا حذف رایانه ها می تواند فعالیت شبکه را مختل کند.
توپولوژی Mesh
توپولوژی شبکه مش دارای یک طراحی شبکه منحصر به فرد است که در آن هر کامپیوتر در شبکه به یکدیگر متصل می شود. این یک اتصال P2P (نقطه به نقطه) بین تمام دستگاه های شبکه است. حتی اگر یک کابل شبکه از کار بیفتد ، باز هم داده ها یک مسیر جایگزین برای رسیدن به مقصد دارند.
انواع توپولوژی شبکه Mesh
full Mesh Topology : در این توپولوژی ، هر گره یا دستگاه مستقیماً با یکدیگر در ارتباط هستند.
:Topology Mesh Partial
در این نوع توپولوژی ، اکثر دستگاه ها تقریباً مشابه توپولوژی کامل به هم متصل می شوند. تنها تفاوت این است که تعداد کمی از دستگاه ها فقط با دو یا سه دستگاه متصل می شوند.
مزایای توپولوژی Mesh
- بدون ایجاد مزاحمت می توان شبکه را گسترش داد.
- هیچ ترافیکی وجود ندارد زیرا تمام نودها پیوندهای اختصاصی دارند.
- این توپولوژي دارای چندین پیوند است، بنابراین اگر هر مسیر منفرد مسدود شده باشد، میتوان از مسیرهای دیگری برای ارتباط داده استفاده شود.
- پیوندهای P2P، روند شناسایی خطا را آسان می کنند.
- توپولوژی مش قوی است.
- هر سیستمی حریم خصوصی و امنیت خود را دارد.
معایب توپولوژی Mesh
- نصب و اجرای توپولوژی Mesh پیچیده است زیرا تمام دستگاه ها (نود ها) شبکه بهم متصل اند.
- به دلیل استفاده از کابل های بیشتر هزینه ، اجرای این توپولوژی زیاد است.
- این توپولوژی به فضای بیشتری برای پیوندهای(کابل کشی) اختصاصی نیاز دارد.
توپولوژی Tree
توپولوژی درختی (Tree) دارای یک نود یا دستگاه ریشه یا مرکزی (معمولا این دستگاه هاب می باشد.) هستند که همه ی گره های دیگر به طور سلسله مراتبی به آن دستگاه مرکزی متصل هستند و به صورت کلی یک سلسله مراتب را تشکیل می دهند، بنابراین به توپولوژی سلسله مراتبی نیز معروف اند. توپولوژی Tree در شبکه های رایانه ای بزرگ بسیار رایج است.
مزایای توپولوژی درختی (Tree)
- در توپولوژی درختی خرابی یک گره هرگز بر بقیه شبکه تأثیر نمی گذارد.
- در توپولوژی درختی گسترش گره سریع و آسان است.
- در توپولوژی درختی تشخیص خطا به راحتی صورت می گیرد.
- در توپولوژی درختی مدیریت و نگهداری آن نیز آسان است.
معایب توپولوژی Tree
- این توپولوژی از میزان کابل زیادی استفاده می کند در نتیجه هزینه های آن زیاد است.
- اگر نود های زیادی به شبکه اضافه شود، نگهداری آن دشوار است.
- اگر هاب یا دستگاه مرکزی خراب باشد، گره های متصل نیز غیرفعال می شوند.
- نصب و اجرای آن پیچیده است.
توپولوژی Hybrid
توپولوژی Hybrid دو یا چند توپولوژی را با هم ترکیب می کند. به عنوان مثال ، همانطور که در تصویر بالا مشاهده می کنید در آن در یک بخش، از توپولوژی Star و در قسمت پایینی از توپولوژی P2P استفاده شده است. توپولوژی ترکیبی همیشه هنگامی تولید می شود که دو توپولوژی اساسی شبکه مختلف بخواهند به هم متصل شوند.
مزایای توپولوژی Hybrid
- ساده ترین روش برای تشخیص خطا و عیب یابی را ارائه می دهد.
- توپولوژی شبکه بسیار انعطاف پذیری است.
- به راحتی می توانید اندازه شبکه خود را افزایش دهید.
معایب توپولوژی Hybrid
- طراحی توپولوژی ترکیبی پیچیده است.
- این توپولوژی یکی از پرهزینه ترین هاست.
چگونه توپولوژی شبکه را انتخاب کنیم؟
در اینجا برخی از ملاحظات مهم برای انتخاب بهترین توپولوژی برای ایجاد شبکه در سازمان شما ذکر شده است:
- توپولوژی Bus برای نصب شبکه مطمئناً کمترین هزینه را دارد.
- اگر می خواهید از کابل کوتاه تری استفاده کنید یا قصد گسترش شبکه در آینده را دارید، توپولوژی Starبهترین انتخاب برای شماست.
- توپولوژی full Mesh از لحاظ نظری یک انتخاب ایده آل است زیرا هر دستگاهی به تمام دستگاه های دیگر متصل است.
در کل توپولوژی ایده آل هر شبکه ای به اندازه، اهداف و بودجه آن شبکه بستگی دارد.