نویسنده موضوع: معرفی سخت افزارهای شبکه  (دفعات بازدید: 4939 بار)

amobasher

  • Moderator
  • Sr. Member
  • *****
  • ارسال: 274
  • Karma: +0/-0
  • بیمارستان حضرت زهرا(س)
  • نام: احمد
  • نام خانوادگی: مبشر زرقانی
معرفی سخت افزارهای شبکه
« : مارس 31, 2014, 07:35:21 am »
معرفي سخت افزارهاي شبکه


مقدمه
در اولین بخش به بررسی سخت افزار شبكه خواهیم پرداخت . این مباحث معمولآ در دوره network plus مورد بحث قرار مي گيرد. این مقاله برای آشنا شدن افراد مبتدی و تازه كار با سخت افزار شبكه LAN مفید است.

تجهيزات سخت افزاري شبکه بسيار متنوع هستند. با اين وجود به هنگام پيکربندي سخت افزاري شبکه هاي محلي اترنت و شبکه هاي بدون سيم در عمل با تعداد محدودي سخت افزار سرو کار خاهيد داشت. اين تجهيزات عبارتند از: کارت شبکه، هاب يا سوئيچ، کابلهاي شبکه، روتر و اکسس پوينت. در اين بخش توضيحات در مورد اين سخت افزارهاي ارائه شده است.



كارت شبكه
کارت شبکه، يکی از مهمترين عناصر سخت افزاری در زمان پياده سازی يک شبکه کامپیوتری است. هر کامپيوتر موجود در شبکه، نيازمند استفاده از يک کارت شبکه است. کارت شبکه، ارتباط بين کامپيوتر و محيط انتقال ( نظير کابل ها ی مسی و يا فيبر نوری ) را فراهم می نمايد. اکثر مادربردهای جديدی که از آنان در کامپيوترهای شخصی استفاده می گردد ، دارای کارت شبکه onboard می باشند.

   
کارت شبکه با پورت RJ-45
 کارت شبکه PCMCIA بیسیم
 کارت شبکه بی سیم
 

به كارت شبكه ، كارت اینترفیس شبكه و یا NIC مخفف Network Interface Cards نیز گفته می شود . وظیفه اصلي كارت شبكه ، اتصال فیزیكی یك كامپیوتر به شبكه است تا امكان مبادله اطلاعات برای وی فراهم گردد . هر کارت شبکه دارای یک آدرس فیزیکی (MAC) است. آدرس فوق يک عدد شش بايتي بوده که سه بايت اول آن مشخص کننده سازنده کارت شبکه و سه بايت دوم، شماره سريال کارت شبکه است.

كارت شبكه می بایست با نوع محیط انتقال مطابقت و به نوعی با آن سازگار باشد . اترنت ، Token ring و Arcnet نمونه هائی از استانداردهای مختلف شبكه می باشند . شكل زیر یك نمونه كارت شبكه را نشان می دهد .



کابل شبکه
از کابل هاي شبکه تحت عنوان محيط انتقال نيز ياد مي شود. اما به خاطر داشته باشيد ممحيط انتقال فقط کابل نيست. امواج مختلف مانند امواج راديوئي، microwave و infrared نيز محيط انتقال محسوب مي شوند.

در شبكه های اترنت پیشرفته ، از كابل های بهم تابیده موسوم به twisted pair با هشت رشته سیم استفاده می شود  كه با یك نظم خاص سازماندهی می گردند . از یك كانكتور RJ-45 در دو سر كابل استفاده می گردد . كانكتور RJ-45 نظیر كانكتورهای استفاده شده در خطوط تلفن است با این تفاوت كه اندازه آن بزرگتر می باشد . در خطوط تلفن از كانكتورهای RJ-11 استفاده می شود . شكل زیر یك كابل اترنت به همراه یك كانكتور RJ-45 را نشان می دهد. ادامه مطلب...


كابل اترنت به همراه یك كانكتور RJ-45

هاب و سوئیچ
با استفاده از كابل كراس نمی توان شبكه ای با بیش از دو دستگاه كامپیوتر را ایجاد نمود . هاب يک قطعه سخت افزاري است که در شبکه هاي محلي استفاده مي شود و هر يک از کامپيوترهاي عضو شبکه با اتصال به هاب با سرور شبکه ارتباط برقرار مي کنند. استفاده از هاب در متن مباحث شبکه ستاره اي قرار دارد که قبلا توضيح داده شد.

بيشتر هابهاي مورد استفاده در شبکه هاي محلي یك جعبه به همراه تعدادي پورت RJ-45 هستند. هر كامپیوتر موجود در شبكه از طریق یك كابل اترنت به هاب متصل می شود . شكل زیر یك نمونه هاب را نشان می دهد . سوئيچ نوعي هاب پيشرفته است که اکنون جاي هابهاي قديمي را گرفته است.


یك نمونه هاب


وظيفه اصلي هاب ارائه یك نقطه مركزی برای اتصال تمامی كامپیوترهای موجود در شبكه است. هر كامپیوتر موجود در شبكه به هاب متصل می گردد . در صورت نیاز می توان چندین هاب را به یكدیگر متصل تا بتوان كامپیوترهای بیشتری را به شبكه متصل نمود .

 در صورت اتصال بیش از دو دستگاه كامپیوتر به هاب ، چگونه و بر اساس چه مكانیزمی داده به مقصد مورد نظر خواهد  رسید . رمز این كار در كارت شبكه است . هر كارت شبكه اترنت در كارخانه تولید كننده برنامه نویسی شده و  یك آدرس MAC ( برگرفته از Media Access Control   ) منحصربفرد در آن نوشته می گردد. زمانی كه یك كامپیوتر موجود در یك شبكه اترنت كه شامل چندین دستگاه متصل به هاب است ، اقدام به ارسال داده می نماید ، داده برای هر یك از كامپیوترها ارسال خواهد شد. كامپیوترهای دریافت كننده پس از دریافت داده ، آدرس مقصد آن را با آدرس MAC خود مقایسه می نمایند و در صورت مطابقت دو آدرس ( آدرس ارسالی موجود در بسته اطلاعاتی با آدرس كامپیوتر دریافت كننده ) ،‌ مقصد داده مشخص خواهد شد و در صورتی كه دو آدرس اشاره شده با یكدیگر مطابقت ننمایند ، كامپیوتر دریافت كننده از داده صرفنظر خواهد كرد .
همانگونه كه اشاره گردید ، در مواردی كه كامپیوترهای موجود در یك شبكه از طریق هاب به یكدیگر متصل می گردند ، هر بسته اطلاعاتی برای هر یك از كامپیوترهای موجود در شبكه ارسال خواهد شد . یكی از نكات قابل تامل در این سناریو ، ارسال فرازمانی داده توسط هر كامپیوتر است ( در هر زمان دلخواه امكان ارسال داده وجود خواهد داشت ). این وضعیت مشابه طرح سوال همزمان از طرف دو دانشجو در یك كلاس درس است كه قصد استفاده از یك منبع مشترك ( معلم ) را دارند . وضعیتی اینچنین بدفعات در شبكه اتفاق می افتد .
زمانی كه یك كامپیوتر قصد ارسال داده را داشته باشد ، در ابتدا بررسی می نماید كه سایر كامپیوترها چنین قصدی را نداشته باشند و در صورت آزاد بودن محیط انتقال ، اقدام به ارسال داده مورد نظر می نماید . در صورتی كه كامپیوتری دیگر سعی در مبادله اطلاعات و در زمان مشابه را داشته باشد ، بسته های اطلاعاتی حاوی داده در طول شبكه با یكدیگر برخورد و از بین خواهند رفت . به همین علت است كه به این نوع شبكه ها یك collision domain نیز گفته می شود . در صورت بروز تصادم ، دو كامپیوتر مجبور خواهند بود كه پس از یك مدت زمان كاملا" تصادفی ، مجددا" تلاش نمایند تا داده خراب شده را ارسال نمایند . 
به موازات افزایش كامپیوترهای موجود در یك collision domain ، احتمال بروز تصادم نیز افزایش خواهد یافت . وضعیت فوق كارآئی شبكه را به شدت كاهش خواهد داد . به همین علت است كه سوئیچ در شبكه مطرح و جایگزین هاب گردید .
شكل زیر یك نمونه سوئیچ را نشان می دهد.


یك نمونه سوئیچ

عملكرد سوئیچ ، همانند هاب است و تمامی كارهای مشابه یك هاب را انجام می دهد با این تفاوت كه زمانی كه یك كامپیوتر نیازمند مبادله داده با كامپیوتر دیگر باشد ، سوئیچ از مجموعه ای مدارات منطقی داخلی به منظور ایحاد یك مسیر منطقی و اختصاصی بین دو كامپیوتر استفاده می نماید . این بدان معنی است  كه دو كامپیوتر بدون نگرانی در خصوص بروز یك تصادم می توانند با یكدیگر داده مبادله نمایند .
استفاده از سوئیچ بطرز كاملا" محسوسی افرایش كارآئی شبكه را به دنبال خواهد شد و باعث حذف تصادم در یك شبكه می گردد . ویژگی فوق تنها مزیت سوئیچ محسوب نمی گردد و علاوه بر آن می تواند مسیرهای مبادله داده موازی را ایجاد نمایند . به عنوان نمونه زمانی كه كامپیوتر A با كامپیوتر B ارتباط برقرار می نماید ، دلیلی ندارد كه كامپیوتر C نتواند با كامپیوتر D داده مبادله نماید . در یك collision domain این نوع مبادله داده موازی امكان پذیر نمی باشد .

 

روتر يا مسيرياب
از روتر جهت اتصال شبکه ها به يکديگر استفاده مي شود. بويژه براي ارتباط اينترنت در يک شبکه محلي از روتر استفاده مي شود. کار روتر مسير يابي براي بسته هاي اطلاعاتي در شبکه است. روتر کوتاه ترين مسير را براي رساندن اطلاعات به مقصد انتخاب مي کند. يک روتر هم چنين مي تواند دو شبکه مجزا که هر کدام node هايي براي خودشان دارند به هم وصل کند.
به عبارت ديگر براي انتقال و مسير يابي اطلاعات در شبکه از دستگاهي مسير ياب به نام روتر استفاده مي گردد. براي مثال روي شبکه اينترنت امکان ارسال اطلاعات از مسيرهاي زيادي وجود دارد و انتخاب بهينه ترين مسير به عهده روتر است. وظيفه اصلي روتر آن است که دو زير شبکه را به هم متصل کند که لزوما از نظر فيزيکي مستقيما به هم متصل نيستند. معمولا از اصطلاح سوييچ لايه نيز براي روتر استفاده مي کنند اما سوييچ کردن اصطلاح غير فني و بازاري است. روتر با هاب تفاوت دارد. هرچند که هاب ها بين دوشبکه مختلف قرار مي گيرند اما مسيريابي صورت نمي دهند و تنها بسته ها را از يک شبکه به شبکه ديگر مي فرستند.



روتر های سخت افزاری
براساس مدل مرجع OSI روترها دستگاههای لايه سوم می باشند. مسیریاب ها شبکه هایی که دارای یک رنج آدرس شبکه (IP Address) نیستند را به هم متصل می کنند. مانند ارتباط کامپیوترهای یک شبکه به سرورهای اینترنت.
هر روتر حداقل دارای یک پورت LAN جهت اتصال به شبکه محلی و یک پورت WAN جهت اتصال به شبکه دور دست می باشد. مسیریابها بهترین مسیر را برای فرستادن بسته ها به مقصد انتخاب می کند و چک می کند تا ببیند آیا بسته ها به مقصد رسیده اند یا نه. بر اساس مقصد داده ها، بسته ها از یک مسیر یاب دیگر از طریق بهترین راه فرستاده می شوند. این موضوع باعث می شود تا به عنوان یک وسیله ی قدرتمند در شبکه های پیچیده مثل اینترنت استفاده شود، در واقع می توان اینترنت را به عنوان شبکه ای از مسیر یاب ها توصیف کرد. انواع مسیر یاب ها با جداول و پروتکل های مختلفی کار می کنند اما حداقل این که هر مسیر یاب در اینترنت باید با پروتکل TCP/IP کار کند.


یك نمونه روتر



روتر های نرم افزاری
روترهای نرم افزاری دارای عملکردی مشابه با روترهای سخت افزاری بوده و مسئوليت اصلی آنان نيز ارسال داده از يک شبکه به شبکه ديگر است. يک روتر نرم افزاری می تواند يک سرويس دهنده NT، يک سرويس دهنده نت ور و يا يک سرويس دهنده لينوکس باشد. تمامی سيستم های عامل شبکه ای مطرح ،دارای قابليت های روتينگ از قبل تعبيه شده می باشند.

در اکثر موارد از روترها به عنوان فايروال و يا gateway اينترنت، استفاده می گردد. در اين خصوص لازم است به يکی از مهمترين تفاوت های موجود بين روترهای نرم افزاری و سخت افزاری ، اشاره گردد: در اکثر موارد نمی توان يک روتر نرم افزاری را جايگزين يک روتر سخت افزاری نمود، چرا که روترهای سخت افزاری دارای سخت افزار لازم و از قبل تعبيه شده ای می باشند که به آنان امکان اتصال به يک لينک خاص WAN ( از نوع Frame Relay ، ISDN و يا ATM ) را خواهد داد. يک روتر نرم افزاری ( نظير سرويس دهنده ويندوز ) دارای تعدادی کارت شبکه است که هر يک از آنان به يک شبکه LAN متصل شده و ساير اتصالات به شبکه های WAN از طريق روترهای سخت افزاری ، انجام خواهد شد.


پرینت سرور
این دستگاه جهت به اشتراک گذاشتن پرینترهایی که دارای پورت و کارت شبکه نمی باشند استفاده می شود. این دستگاه، یک وسیله کوچک است که به عنوان یک Node به شبکه متصل می شود (یعنی آدرس IP می گیرد) و چاپگر و یا چاپگرها به آن وصل می شود.

Access Point
نقطه دسترسی یا AP به عنوان يک پل ارتباطی بين شبکه های کابلی و دستگاههای بدون کابل عمل می نمايد . با استفاده از سخت افزار فوق ، امکان ارتباط چندين دستگاه به منظور دستيابی به شبکه فراهم می گردد .access point می تواند دارای عملکردی مشابه يک روتر نيز باشد . در چنين مواردی انتقال اطلاعات در محدوده وسيعتری انجام شده و داده از يک access point به access point ديگر ارسال می گردد.

 
يک نمونه اکسس پوينت

 دقت کنيد مواردي مانند داکت، سوکت، محفظه هاي فلزي و از اين دست نيز بعضاً به عنوان سخت افزارهاي کامپيوتري معرفي مي شوند که به زعم نويسنده صحيح نيست.



تنها دو روز در زندگی است که نمی توان برای آن کاری انجام داد، یکی دیروز و دیگری فردا