fryaco


بحث های تخصصی در چند زمینه

شبکه-قسمت دوم

اجزا ی اصلی شبکه :


اجزا اصلی یک شبکه کامپیوتری عبارتند از :
1 - کارت شبکه : (NIC- Network Interface Card)
برای استفاده از شبکه وبرقراری ارتباط بین کامپیوتر ها از کارت شبکه ای استفاده می شود که در داخل یکی از شیارهای برد اصلی کامپیوتر های شبکه " اعم از سرویس دهنده وگیرنده " بصورت سخت افزاری وبرای کنترل ارسال ودریافت داده نصب می گردد.
2 - رسانه انتقال : (Transmission Medium)
رسانه انتقال کامپیوتر ها را به یکدیگر متصل کرده وموجب برقراری ارتباط بین کامپیوتر های یک شبکه می شود . برخی از متداولترین رسانه های انتقال عبارتند از :

2-1.کابل

کابل زوج سیم بهم تابیده " Twisted- Pair" ، کابل کواکسیال " Coaxial" وکابل فیبر نوری "Fiber- Optic" .
2-2. سیستم عامل شبکه  (NOS- NetworkOperating System)
سیستم عامل شبکه برروی سرویس دهنده اجرا می شود و سرویس های مختلفی مانند: اجازه ورود به سیستم "Login" ، رمز عبور "Password" ، چاپ فایل ها " Printfiles" ، مدیریت شبکه " Net work management " را در اختیار کاربران می گذارد.

 

اکنون اجزای شبکه را باجزئیات بیشتری بررسی می کنیم

اجزای شبکه ساده :

ـ فایل سرور(PS)

ـ ایستگاه کاری(WS)

ـ کارت های شبکه(NIC)

ـ سیستم کابل کشی

ـ منابع و ادوات اشتراکی

    فایل سرور :

سیستم عامل شبکه روی فایل سرور اجرا شده و سرویس های شبکه توسط این دستگاه در اختیار کاربران شکبه قرار داده می شود. این سرویس ها شامل سرویس های ذخیره سازی فایل؛ مدیریت کاربران؛ سرویس های امنیتی و … می باشد.

ایستگاه کاری :

 بعد از برقراری ارتباط یک کامپیوتر با شبکه؛ این کامپیوتر یک گره از شیکه را تشکیل داده و به آن Workstation یا Client گفته می شود. یک ایستگاه کاری می تواند کامپیوتری مبتنی بر سیستم عامل Dos؛  اپل مکینتاش؛ سیستم عاملUNIX؛ سیستم عاملOS/2 و یا حتی یک ایستگاه کاری بدون دیسک باشد.

کارت های شبکه:

 هر کامپیوتر متصل به شبکه؛ نیاز به یک کارت رابط سخت افزاری برای ارتباط با شبکه دارد. هر کارت شبکه برای یک نوع سیستم شبکه خاص طراحی شده که بعداً بطور مفصل با انواع این سیستم ها آشنا خواهیم شد.

سیستم کابل کشی :

کابل ها؛ محیطی برای برقراری ارتباطات بین فایل سرور و ایستگاههای کاری را فراهم می نمایند. البته درسیستم هایی که از تکنولوژی بدون سیم برای برقراری ارتباطات استفاده می نمایند؛ انتقال توسط امواج رادیویی انجام می شود ونیازی به سیستم کابل کشی نخواهد بود.

منابع و ادوات اشتراکی :

 این منابع از ادوات و دستگاههای متصل به فایل سرور؛ نظیر دیسک های نوری؛ چاپگر ها؛ رسام ها و مجموعه ادوات دیگر تشکیل یافته اند که می توانند توسط کلیه کاربران مورد استفاده قرار گیرند.

برای برقراری ارتباط بین دستگاهها در یک شبکه کامپیوتری ناول؛ از کارت های شبکه و سیستم کابل کشی استفاده می شود. امروزه کارت های شبکه گوناگونی از سازندگان مختلف به بازار عرضه می شود؛ ولی انتخاب کارت شبکه باید با توجه به ساختار شبکه انجام گیرد. سه نوع رایج و متداول کارت های شبکه عبارتند از : کارت های آرک نت ( ArcNet) ؛ اترنت (Ethernet ) و توکن رینگ (Token Ring ) .تفاوت این سه کارت در نوع شبکه؛ سرعت و قیمت آنها ست. در سالها ی اولیه ظهور شبکه های کامپیوتری در کارت های شبکه آرک نت واترنت برای برقراری ارتباط از کابل های هم محور و در کارت های توکن رینگ از زوج سیم های به هم تابیده استفاده می شد؛ اما امروزه کارت های شبکه موجود طیف گستردهای از محیط های ارتباطی مختلف را به کار گرفته و برقراری ارتباطات بین ایستگاهها را ساده تر می سازد. با توجه به این امر در طرح ریزی یک شبکه؛ انتخاب کارت باید با توجه به هزینه؛ فواصل کابل کشی و توپولوژی شبکه انجام گیرد.

توپولوژی یک شبکه بیانگر ساختار ارتباطی ایستگاهها و درحقیقت نقشه ای برای سیستم کابل کشی شبکه است. برای برقراری ارتباط بین ایستگاهها سه نوع توپولوژی خطی؛ حلقوی و ستاره ای مورد استفاده قرار می گیرد.

ساختار یک شبکه،توسط توپولوژی شبکه و نحوه دسترسی ایستگاهها تعیین می شود. نحوه دسترسی ایستگاهها به کابل شبکه بر اساس قراردادی که بین ایستگاههای موجود در شبکه حاکم است؛ تعیین می شود و بدین ترتیب کابل شبکه می تواند به عنوان یک گذرگاه مشترک؛ مورد استفاده تمامی ایستگاههای شبکه قرار گیرد؛ در شبکه های با توپولوژی خطی؛ مثل شکبه های اترنت؛ ایستگاههای کاری قبل از ارسال اطلاعات روی کابل؛‌ ابتدا آن را آزمایش می کنند تا از آزاد بودن آن مطلع شوند. پیغام ارسالی توسط کارت شبکه؛ یک بسته اطلاعاتی است که در سرتاسر طول کابل منتشر می شود. هرگاه شبکه این پیام را شنیده و تنها در صورتی که پیام را مرتبط با خود بیابد، آن را مورد استفاده قرار می دهد. اگر دو گره شبکه بطور همزمان مبادرت به ارسال پیام روی کابل بنمایند، یک تصادم رخ خواهد داد. در این حالت ارسال پیام از سوی هر دو ایستگاه لغو شده و هر کدام به اندازه یک مدت زمان تصادفی صبر نموده و مجدداً به ارسال پیام خواهند پرداخت. بدین ترتیب در شبکه هایی که حجم اطلاعات ارسالی بالا باشد؛ راندمان شبکه کاهش چشمگیری خواهد داشت.

در شبکه های حلقوی برای ارسال پیام از سیستم های token passing  استفاده می شود. در این گونه سیستم ها؛ هر ایستگاه بعد از مشاهده یک token خاص به ارسال پیام روی گذرگاه خواهد پرداخت. در حقیقت token به منزله بلیط یا مجوز موقتی است که به ایستگاه اجازه استفاده از گذرگاه را خواهد داد. زمانی که یک ایستگاه آماده ارسال پیام روی شبکه باشد؛ باید در انتظار آمدن اولین tokenروی گذرگاه باقی بماند. با آمدن اولین token ؛ این ایستگاه می تواند پیام ارسالی خود را توسط گذرگاه انتقال دهد. در زمان ارسال پیام؛ هیچ گونه token روی گذرگاه موجود نبوده و بدین ترتیب هیچ گاه دو ایستگاه کاری بطور همزمان مبادرت به ارسال پیام نخواهند کرد.

سیستم های شبکه را می توان در ابعاد مختلفی پیاده نمود. یک شبکه کامپیوتری ابتدا  می تواند بسیار کوچک باشد و سپس متناسب با نیازهای محیط گسترش داده شود.

 

 

روشهای برقراری ارتباطات داخلی شبکه

 

اگر شبکه ها و یا گروههای مختلف به یکدیگر اتصال داده شوند، کاربران این شکبه ها می توانند منابع شبکه های مختلف را بکار گیرند. اگر این شبکه های ارتباطی از یک نوع توپولوژی و یک استاندارد (نظیر اترنت) استفاده کنند، برقراری ارتباط کار ساده ای خواهد بود. اما در زمان اتصال شبکه های مختلف با استانداردها و توپولوژی های گوناگون نیاز به سخت افزارهای ویژه ای نیز خواهد بود که این ارتباط را برقرار سازند (Connectivity Devices). در این مبحث بطور خلاصه به بررسی چگونگی برقراری ارتباط بین شبکه ها خواهیم پرداخت.

روشهای ارتباطی

Hubs :

 هاب ها (Hub) ابزاری هستند در شبکه که برای اتصال یک یا بیش از دو ایستگاه کاری به شبکه مورد   استفاده قرار می گیرد ویک ابزار معمول برای اتصال ابزارهای شبکه است .

 Switches:

 عملکرد سوئیچ ، همانند هاب است و تمامی کارهای مشابه یک هاب را انجام می دهد با این تفاوت که زمانی که یک کامپیوتر نیازمند مبادله داده با کامپیوتر دیگر باشد ، سوئیچ از مجموعه ای مدارات منطقی داخلی به منظور ایحاد یک مسیر منطقی و اختصاصی بین دو کامپیوتر استفاده می نماید . این بدان معنی است  که دو کامپیوتر بدون نگرانی در خصوص بروز یک تصادم می توانند با یکدیگر داده مبادله نمایند .

 Repeaters:

تکرار کننده ها با عمل در لایه فیزیکی، بسته های اطلاعاتی را از یک بخش شبکه به بخش دیگر ارسال می کنند.

 Bridges:

پل های ارتباطی برای برقراری ارتباط بین2 یا چند شبکه که می توانند متفاوت نیز باشند به کار گرفته شده و بسته های اطلاعاتی را از یک شکبه به شبکه دیگر ارسال می نمایند.

 Routers:

مسیریاب ها عملکردی مشابه با پل های ارتباطی دارند، با این تفاوت که ابتدا آدرس مقصد بسته های اطلاعاتی را مورد بررسی قرار داده و سپس آنها را به مسیرهای مناسب ارسال می نمایند.

B Routers:

 این تجهیزات ترکیبی از پل های ارتباطی و مسیریاب را ارایه می نمایند که معمولاً دارای چندین مسیر ارتباطی هستند که تعدادی از آنها می توانند به عنوان پل ارتباطی و تعدادی نیز به عنوان مسیریاب به کار گرفته شوند.

 Gateways:

دروازه ها در لایه کاربرد مدل ا اس ای عمل می کنند. کاربرد آن تبدیل یک پروتکل به پروتکل دیگر است. هر هنگام که در ساخت شبکه هدف استفاده از خدمات اینترنت است دروازه ها مقوله های مطرح در شبکه سازی خواهند بود.

این تجهیزات در بالاترین سطح پشته پروتکل عمل می کنند و به سیستم ها و شبکه ها اجازه می دهند تا پروتکل های متفاوت را با یکدیگر مرتبط سازند.

استفاده از هر یک از تجهیزات فوق، وابسته به شبکه یا شبکه هایی است که این تجهیزات را به کار می گیرند. به عنوان مثال سازمانی را در نظر بگیرید که بخشهای آن در طبقات و ساختمانهای مختلف در سطح شهر و یا در سطح یک کشور دارای شبکه های مجزا می باشند. برای ارتباط شبکه هایی که در طبقات مختلف یک ساختمان قرار گرفته اند، می توان از تکرار کننده ها و پل های ارتباطی استفاده نمود. مسیریاب ها با استفاده از مسیرهای ویژه فیبر نوری یا خطوط تلفنی می توانند ساختمانهای مختلف در سطح شهر و یا کشور را به یکدیگر ارتباط دهند. برای برقراری ارتباط بین بخشهای مختلف که از پروتکل های ارتباطی گوناگون استفاده می کنند، باید یک بسته اطلاعاتی از ساختار وابسته به یک پروتکل خاص به ساختار دیگری تغییر شکل داده شود. این تغییرات می تواند توسطGateways ها داده شود.

 

مطالب تخصصی روشهای ارتباطی


1. کنترل کننده یا تکرار کننده ها(Repeaters)  : 

سینگال الکتریکی ارسال شده درطول یک کابل، با افزایش طول کابل تضعیف می شود. تکرار کننده، دستگاه ساده ای است که سینگال های الکتریکی را تقویت می نماید و بدین ترتیب طول شبکه براحیت می تواند افزایش داده شود. تکرار کننده، هیچ گونه تغییری در سیگنال ارسالی اعمال نکرده وحتی بعضی از تکرارکننده ها دارای فیلترهایی هستند که می توانند نویزهای سیگنال را نیز حذف نمایند.

به طورکلی مشخصه تکرار کنندهها را می توان به صورت زیرخلاصه نمود:

1_ تکرار کننده، سیگنال های شبکه را به گونه ای تقویت می کند که بتوانند مسافت بیشتری را طی نمایند.

2_ تکرارکننده ها، معمولاً در سیستم های کابل خطی، نظیر اترنت به کار گرفته می شوند.

3_ تکرارکننده ها در پایین ترین سطح پشته پروتکل، یعنی لایه فیزیکی عمل نموده و در لایه های بالایی کاربردی ندارند.

4_ دو بخشی که توسط یک تکرار کننده به یکدیگر مرتبط می شوند، باید از روشهای یکسانی برای انتقال اطلاعات استفاده نمایند.

5_ تکرار کننده ها، معمولاً در داخل یک ساختمان به کار گرفته می شوند.

6_ بخشهایی که توسط یک تکرار کننده به یکدیگر متصل می شوند، مربوط به یک شبکه واحد بوده و آدرسهای وابسته به  یک شبکه را دارند.

7_ هر گره در هر بخش از شبکه، آدرس خود را داشته و گره های بخشهای مختلف نمی توانند دارای آدرسهای یکسان باشند، زیرا مجموعه این گره ها وابسته به یک شبکه واحد هستند.

تکرار کننده ها معمولاً با سرعت شبکه ای که به آن متصل هستند کار می کنند، به عنوان مثال تکرار کننده ها در شبکه های اترنت تقریباً15000 بسته اطلاعاتی را در ثانیه انتقال می دهند.

 

2- پل های ارتباطی(Bridges)

یک پل ارتباطی دو بخشLAN مشابه و یا غیر مشابه را به یکدیگر مرتبط  می سازد. پل ارتباطی، مانند شخصی استکه نامه های مختلف را با توجه به أدرس پستی أنها تفکیک کرده، سپس أنها را به مقصد مناسب ارسال می نماید. با نصب کارت های شبکه مجزا داخل فایل سرور می توان LAN های مختلف با پروتکل های گوناگون نظیر اترنت، أرک نت و یا توکن رینگ را به یکدیگر متصل نمود. با استفاده از پل ارتباطی مطابق شکل(23-5) می توان شبکه های کوچکتر تفکیک نموده و با کاهش ترافیک، سرعت انتقال اطلاعات را افزایش داد. علاوه بر این می توان با استفاده از پل های ارتباطی مطابق شکل(24-5) شبکه های با پروتکل های متفاوت را نیز به یکدیگر ارتباط داد.

دلایل استفاده از پل های ارتباطی به صورت خلاصه عبارتند از:

1_ بسط شبکه در زمانی که به حداکثر طول شبکه رسیده ایم.

2_ کاهش گلوگاههای ترافیکی که از تعداد زیاد ایستگاههای کاری متصل به یک بخش از LAN ناشی می شوند. با کاهش تعداد ایستگاهها درهر بخش می توان راندمان شبکه را افزایش داد.

3_ اتصال شبکه های مختلف به یکدیگر نظیر اتصال شبکه های اترنت و توکن رینگ.

هر بخش از LANکه به یک پل ارتباطی متصل است، دارای یک أدرس شبکه مجزا بوده که این أدرس در زمان نصب شبکه تعریف خواهد شد.

علاوه بر فایل سرور که می تواند یک پل ارتباطی داخلی را برقرار نماید، پل های ارتباطی بیرونی  نیز از سوی سازندگان مختلف به بازار عرضه شده اند. این پل های ارتباطی می توانند بخشهای مجزای یک شبکه را به یکدیگر مرتبط نمایند. بسیاری از این پل های ارتباطی مجهز به سیستم های خبره می باشند که با ذخیره سازی أدرس ایستگاههای موجود در شبکه، می توانند سرعت انتقال اطلاعات را افزایش داده به کاهش ترافیک شبکه کمک نماید.

 

3- مسیریاب ها(Routers)

مسیریاب ها تجهیزات لاینفک شبکه های گسترده می باشند که مسیرهای ارتباطی راه دور را برقرار می سازند. در شبکه های گسترده ای که مناطق مختلف یک شهر و یا یک کشور را در بر می گیرند، مسیریاب های خبره می توانند یا برقراری ارتباطات بین بخشهای مختلف به ارسال اطلاعات از بهترین مسیر ممکن پرداخته و یک شبکه با سرعت بالارا ارایه نمایند.

دلایل اسفتاده از مسیریاب ها به جای پل های ارتباطی به صورت خلاصه عبارتند از:

1_ مسیر یاب ها، عمل فیلتر را روی بسته های اطلاعاتی انجام داده و سیگنال های ناخواسته را حذف می نمایند.

2_زمانی که در شبکه از پروتکل های مختلف استفاده می شود، بکارگیری مسیریاب باعث می شود تا بخشهای مجزای شبکه با پروتکل های خاص خود کار نمایند.

3_ با توجه به اینکه عمل فیلتر از سوی مسیریاب صورت می گیرد، ارزش أنها در شبکه های گران و دارای مسیرهای ارتباطی کند بیشتر مشخص خواهد شد.

مسیر یاب اطلاعات مربوط به لایه شبکه، در بسته اطلاعاتی ارسالی را مورد بررسی قرار داده و بسته مورد نظر را به بخش مناسب از شبکه ارسال می نماید. هر مسیر یاب تنها بسته های اطلاعای را که شامل أدرس أن مسیریاب و یا أدرس مسیر یاب های دیگری که به أن مسیر یاب متصل هستند را مورد بررس قرار داده و از طریق بهترین مسیر ممکن، بسته ها را به مقصد ارسال می نماید، هر مسیریاب جدولی از أدرسهای و دیگر مسیریاب های موجود در شبکه دراختیار داردو در زمان ارسال بسته های اطلاعاتی با رجوع به این جدول مسیر مناسب را برای رسیدن به مقصد انتخاب می نماید.

بسیاری از پروتکل ها نظیر Net BIOSدارای آدرس شکبه در بسته های ارسالی نبوده و توسط مسیریاب قابل انتقال نمی باشند. بسته اطلاعاتیNet BIOS باید در داخل بسته هایIPX یا TCP/IP بسته بندی گردند تا بتوانند بین  شبکه های مختلف انتقال داده شوند. به روشی مشابه  بسته های اطلاعاتیIPX نیز می توانند برای ارسال در شبکه هایTCP/IP، داخل بسته هایTCP/IP بسته بندی شوند.

مسیریاب ها می توانند از یک پروتکل خاص و یا چندین پروتکل استفاده نمایند. یک مسیریاب تک پروتکل، تنها یک نوع بسته اطلاعاتی را سرویس خواهد داد. اما مسیریاب چند پروتکل، می تواند بطور همزمان بسته های اطلاعاتی در چارچوب پروتکل های مختلفی نظیرTCP/IP, SPX/IPX را پردازش نماید.

با استفاده از مسیریاب ها یک شبکه می تواند به شبکه های منطقی تفکیک شود. این شبکه ها راحت تر مورد هدایت قرار گرفته، هر بخش دارای شمارهLAN   خاص خود بوده و هر ایستگاه کاری نیز أدرس خاصی خواهد داشت. این اطلاعات در لایه شبکه، مورد استفاده مسیریاب قرار خواهدگرفت.

4- ستونهای اصلی ارتباطی(Backbones)

Backbones ، کابلی است که دو یا چند بخش شبکه را به یکدیگر ارتباط داده و یک مسیر ارتباطی دیتا با سرعت بالا را برای شبکه فراهم می نماید. کابل Backbone معمولاً از یک مسیر ارتباطی سریع مثل فیبرنوری تشکیل شده که اغلب فایل سرورهای بخشهای مختلف یک شبکه را به یکدیگر متصل می نمایند.



5-پل ها (Bridge) 
یک پل برای اتصال سگمنت های یک شبکه " همگن " به یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد. یک پل در لایه پیوند داده ها " Data link" عمل می کند.
پل ها فریم ها را بر اساس آدرس مقصدشان ارسال می کنند. آنها همچنین می توانند جریان داده ها را کنترل نموده وخطاهایی را که در حین ارسال داده ها رخ می دهد.
عملکرد این پل عبارتست از تجزیه وتحلیل آدرس مقصد یک فریم ورودی واتخاذ تصمیم مناسب برای ارسال آن به ایستگاه مربوطه . پل ها قادر به فیلتر کردن فریم ها می باشند. فیلتر کردن فریم برای حذف فریم های عمومی یا همگانی که غیر ضروری هستند مفید می باشد، پل ها قابل برنامه ریزی هستند ومی توان آنها را به گونه ای برنامه ریزی کرد که فریم های ارسال شده از طرف منابع خاصی را حذف کنند.
با تقسیم یک شبکه بزرگ به چندین سگمنت واستفاده از یک پل برای اتصال آنها به یکدیگر ، توان عملیاتی شبکه افزایش خواهد یافت . اگر یک سگمنت شبکه از کار بیفتد ، سایر سگمنت ها ی متصل به پل می توانند شبکه را فعال نگه دارند ، پل ها موجب افزایش وسعت شبکه محلی می شوند.

 

 

 

رسانه های انتقال داده در شبکه های کامپیوتری


امروزه از رسانه های متفاوتی به عنوان محیط انتقال در شبکه های کامپیوتری استفاده می شود که از آنان با نام ستون فقرات در یک شبکه یاد می شود . کابل های مسی،  فیبرنوری و شبکه های بدون کابل نمونه هائی متداول در این زمینه می باشند.

1.کابل های مسی : 

از کابل های مسی تقریبا" در اکثر شبکه های محلی  استفاده می گردد . این نوع کابل ها دارای انواع متفاوتی بوده که هر یک دارای مزایا و محدودیت های مختص به خود می باشند . انتخاب مناسب کابل، یکی از پارامترهای اساسی در زمان پیاده سازی یک شبکه کامپیوتری است که بر نحوه عملکرد یک شبکه تاثیر مستقیم خواهد داشت . اطلاعات در کابل های مسی با استفاده از جریان الکتریکی حمل می گردد .

کابل ها دارای مشخه های متفاوتی می باشند  که اهم آنان عبارتند از : 

  • سرعت انتقال داده : نرخ انتقال داده از طریق کابل را مشخص  می نماید که یکی از پارامترهای بسیار مهم در شبکه های کامپیوتری است .
  • نوع انتقال داده : نحوه ارسال اطلاعات ( دیجیتال و یا آنالوگ ) را مشخص می نماید .انتقال اطلاعات به صورت دیجیتال یا Baseband و یا آنالوگ یا Broadband  دارای تاثیری مستقیم بر نحوه ارسال اطلاعات در یک شبکه کامپیوتری است .
  • حداکثر مسافت انتقال داده : حداکثر مسافت ارسال یک سیگنال  بدون این که تضعیف و یا دچار مشکل گردد را مشخص می نماید .

 2.فیبر نوری :  

                                                                                                فیبر نوری یکی از رسانه های متداول انتقال داده با ویژگی های متعددی نظیر قابلیت ارسال داده در مسافت های طولانی ، ارائه پهنای باند بالا ، انتقال اطلاعات نظیر به نظیر مورد نیاز بر روی ستون فقرات شبکه های محلی  و شبکه های WAN  می باشد . با استفاده از رسانه های نوری ، از نور برای انتقال داده بر روی فیبرهای نازک شیشه ای و یا پلاستیک استفاده می گردد . فرستنده فیبر نوری ، سیگنال های الکتریکی را به سیگنال های نوری تبدیل و در ادامه آنان را بر روی فیبر ارسال می نماید . در نهایت ، دریافت کننده سیگنال های نوری آنان را به سیگنال های الکتریکی تبدیل خواهد کرد .  در کابل های فیبرنوری ، الکتریسته ای وجود نداشته و شیشه استفاده شده در کابل فیبر نوری یک عایق مناسب الکتریکی است .

3.شبکه های بدون کابل :                                                                                                                                                                                                 نوع و نحوه ارتباط فیزیکی عناصر موجود در یک شبکه کامپیوتری می تواند تاثیر مستقیمی در نحوه اشتراک فایل ها ، عملکرد سرویس دهندگان و سرویس های ارائه شده بر روی یک شبکه را به دنبال داشته باشد . در شبکه های سنتی انعطاف لازم برای جابجائی یک کامپیوتر، محدود به ساختمان محل نصب شبکه و نوع رسانه استفاده شده برای محیط انتقال است . با معرفی شبکه های بدون کابل ، امکان ارتباط کامپیوترها در محدوده بیشتری فراهم و سناریوئی دیگر به منظور برپاسازی شبکه های کامپیوتری مطرح گردید. انعطاف شبکه های بدون کابل یکی از مهمترین ویژگی های این نوع شبکه ها محسوب می گردد ، گرچه همچنان این نوع شبکه های دارای چالش هائی در زمینه امنیت و سرعت بالای انتقال داده می باشند .

مطالب تخصصی درباره ی کابل :

کابل شبکه، رسانه ای است که از طریق آن، اطلاعات از یک دستگاه موجود در شبکه به دستگاه دیگر انتقال می یابد.انواع مختلفی از کابلها بطور معمول در شبکه های LAN استفاده می شوند. در برخی موارد شبکه تنها از یک نوع کابل استفاده می کند، اما گاه انواعی از کابلها در شبکه به کار گرفته می شود. غیر از عامل توپولوژی، پروتکل و اندازه شبکه نیز در انتخاب کابل شبکه مؤثرند. آگاهی از ویژگیهای انواع مختلف کابلها و ارتباط آنها با دیگر جنبه های شبکه برای توسعه یک شبکه موفق ضروری است. امروزه سه گروه از کابل‌ها، در ایجاد شبکه مطرح هستند:

 

 

ویژگیهای کابل های هم محور:(Coaxial Cable)

کابل هم محور دارای مشخصات زیر می باشد :

الف ) چون محیط روی این کابل تاثیر می گذارد ، همراه با محافظ(Shield) عرضه می شود.

ب ) در مسافتهای طولانی به صورت آنتن عمل نموده و می تواند نویز ناشی از موتورهای الکتریکی و فرستنده های رادیویی را جذب کند.

ج ) از نظر اتصالات زمین مسئلخ ساز است.

د ) سیگنال های مزاحمی که می توانند مشکل آفرین باشند، از کابل تشعشع می شود.

ه ) هزینه نسبتا بالایی به ازای هر متر دارد.


کابلهای Coaxial زمانی بیشترین مصرف را در میان کابلهای موجود در شبکه داشت. چند دلیل اصلی برای استفاده زیاد از این نوع کابل وجود دارد :
1- قیمت ارزان آن.
2- سبکی و انعطاف‌پذیری.
3- این نوع کابل به نسبت زیادی در برابر سیگنالهای مداخله‌گر مقاومت می نماید.
4- مسافت بیشتری را بین دستگاههای موجود در شبکه، نسبت به کابل UTP پشتیبانی می‌نماید.

(1) Conducting Core یا هسته مرکزی که معمولاً از یک رشته سیم جامد مسی تشکیل می‌گردد.
(2) Insulation یا عایق که معمولاً از جنس PVC یا تفلون است.
(3) Copper Wire Mesh که از سیم‌های بافته شده تشکیل می‌شود و کار آن جمع‌آوری امواج الکترومغناطیسی است.
(4) Jacket که جنس آن اغلب از پلاستیک بوده و نگهدارنده خارجی سیم در برابر خطرات فیزیکی است.
کابل Coaxial به دو دسته تقسیم می‌شود:
1- Thin net: کابلی است بسیار سبک، انعطاف‌پذیر و ارزان قیمت، قطر سیم در آن 6 میلیمتر معادل 25/0 اینچ است. مقدار مسیری که توسط آن پشتیبانی می‌شود 185 متر است.
2- Thick net: این کابل قطری تقریباً 2 برابر Thin net دارد. کابل مذکور، پوشش محافظی را(علاوه بر محافظ خود) داراست که از جنس پلاستیک بوده و بخار را از هسته مرکزی دور می‌سازد.
رایج‌ترین نوع اتصال دهنده (connector) مورد استفاده در کابل coaxial، Bayonet-Neill-Concelman (BNC) می‌باشد. انواع مختلفی از سازگار کننده‌ها برایBNCها وجود دارند شامل:Tconnector , Barrel connector وTerminator.

در شبکه هایی با توپولوژی اتوبوسی از کابلcoaxial استفاده می‌شود. 

2-4 استفاده از کابل coaxial در شبکه اتوبوسی
باید دانست که از عبارتهایی مانند "10Base5 " برای توضیح اینکه چه کابلی در ساخت شبکه بکار رفته استفاده می‌گردد. عبارت مذکور بدان معناست که از کابل coaxial و از نوع Thicknet استفاده شده، علاوه بر آن روش انتقال در این شبکه، روش Baseband است و نیز سرعت انتقال 10 مگابیت در ثانیه ((mbps می‌باشد. همچنین "10Base2" یعنی اینکه از کابل Thinnet استفاده شده، روش انتقال Baseband و سرعت انتقال 10 مگابیت در ثانیه است.
در طراحی جدید شبکه معمولاً از کابلهای Twisted Pair استفاده می‌گردد. قیمت آن ارزان بوده و از نمونه‌های آن می‌توان به کابل تلفن اشاره کرد. این نوع کابل که از چهار جفت سیم بهم تابیده تشکیل می‌گردد، خود به دو دسته تقسیم می‌شود:
1-Unshielded Twisted Pair=UTP: کابل ارزان قیمتی است که نصب آسانی دارد و برای شبکه‌های LAN سیم بسیار مناسبی است، همچنین نسبت به نوع دوم کم‌وزن‌تر و انعطاف‌پذیرتر است. مقدار سرعت دیتای عبوری از آن 4 مگابیت در ثانیه تا 100 مگابیت در ثانیه می‌باشد. این کابل می‌تواند تا مسافت حدوداً 100 متر یا 328 فوت را بدون افت سیگنال انتقال دهد. کابل مذکور نسبت به تداخل امواج الکترومغناطیس (Electrical Magnatic Interference) حساسیت بسیار بالایی دارد و در نتیجه در مکانهای دارای امواج الکترومغناطیس، امکان استفاده از آن وجود ندارد.
در سیم تلفن که خود نوعی از این کابل است از اتصال دهنده RJ11 استفاده می‌شود، اما در کابل شبکه اتصال دهنده‌ای با شماره RJ45 بکار می‌رود که دارای هشت مکان برای هشت رشته سیم است. در شکل زیر یک connector RJ45 دیده می‌شود.

 

2-5. Connector RJ45


کابل UTP دارای پنج طبقه مختلف است (که البته امروزه CAT6 و CAT7 هم اضافه شده است):
 CAT-1 یا نوع اول کابل UTP برای انتقال صدا بکار می‌رود، اما CAT2‌تا CAT5 برای انتقال دیتا در شبکه‌های کامپیوتری مورد استفاده قرار می‌گیرند و سرعت انتقال دیتا در آنها به ترتیب عبارتست از: 4 مگابیت در ثانیه، 10مگابیت در ثانیه،‌ 16مگابیت در ثانیه و 100مگابیت در ثانیه.
برای شبکه‌های کوچک و خانگی استفاده از کابل CAT3‌توصیه می‌شود.


2- (Shielded Twisted Pair=STP) : در این کابل سیم‌های انتقال دیتا مانند UTP‌ هشت سیم و یا چهار جفت دوتایی هستند. باید دانست که تفاوت آن با UTP‌ در این است که پوسته‌ای به دور آن پیچیده شده که از اثرگذاری امواج بر روی دیتا جلوگیری می‌کند. از لحاظ قیمت،‌ این کابل از UTP گرانتر و از فیبر نوری ارزان‌تر است. مقدار مسافتی که کابل مذکور بدون افت سیگنال طی می کند برابر با 500 متر معادل 1640 فوت است.
در شبکه‌هایی با توپولوژی اتوبوسی و حلقه‌ای از دو نوع اخیر استفاده می‌شود. گفته شد که در این نوع کابل، 4 جفت سیم بهم تابیده بکار می‌رود که از دو جفت آن یکی برای فرستادن اطلاعات و دیگری برای دریافت اطلاعات عمل می‌کنند.
در شبکه‌هایی با نام اترنت سریع١ (Fast Ethernet) دو نوع کابل به چشم می‌خورد:
- 100Base TX: یعنی شبکه‌ای که در آن از کابل UTP نوع Cat5 استفاده شده و عملاً دو جفت سیم در انتقال دیتا دخالت دارند (دو جفت دیگر بیکار می‌مانند)، سرعت در آن 100 مگابیت در ثانیه و روش انتقال Baseband است.
- 100Base T4: تنها تفاوت آن با نوع بالا این است که هر چهار جفت سیم در آن بکار گرفته می‌شوند.
کابل فیبر نوری کاملاً متفاوت از نوع Coaxial و Twisted Pair عمل می‌کند. به جای اینکه سیگنال الکتریکی در داخل سیم انتقال یابد، پالسهایی از نور در میان پلاستیک یا شیشه انتقال می‌یابد. این کابل در برابر امواج الکترومغناطیس کاملاً مقاومت می‌کند و نیز تأثیر افت سیگنال بر اثر انتقال در مسافت زیاد را بسیار کم در آن می‌توان دید. برخی از انواع کابل فیبر نوری می‌توانند تا 120 کیلومتر انتقال داده انجام دهند. همچنین امکان به تله انداختن اطلاعات در کابل فیبر نوری بسیار کم است. کابل مذکور دو نوع را در بر می‌گیرد:
1- Single Mode: که دراین کابل دیتا با کمک لیزر انتقال می‌یابد و بصورت 8.3/125 نشان داده می‌شود که در آن 8.3 میکرون قطر فیبر نوری و 125 میکرون مجموع قطر فیبر نوری و محافظ آن می‌باشد. این نوع که خاصیت انعطاف‌پذیری کم و قیمت بالایی دارد برای شبکه‌های تلویزیونی و تلفنی استفاده می‌گردد.
2- MultiMode: که در آن دیتا بصورت پالس نوری انتقال می‌یابد و بصورت 62.5/125 نشان داده می‌شود که در آن 62.5 میکرون قطر فیبر نوری و 125 میکرون مجموع قطر فیبر نوری و محافظ آن می‌باشد. این نوع مسافت کوتاهتری را نسبت به Single Mode طی می‌کند و قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. قیمت آن نیز ارزان‌تر است و در شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود. بطورکلی کابل فیبر نوری نسبت به دو نوع Coaxial و Twisted pair قیمت بالایی دارد و نیز نصب آن نیاز به افراد ماهری دارد. شبکه‌های 100Base FX، شبکه‌هایی هستند که در آنها از فیبر نوری استفاده می‌شود، سرعت انتقال در آنها 100 مگابیت در ثانیه بوده و روش انتقال Baseband می‌باشد. امروز، با پیشرفت تکنولوژی در شبکه‌های فیبر نوری می‌توان به سرعت 1000 مگابیت در ثانیه دست یافت. در شکل زیر یک کابل فیبر نوری مشاهده می‌شود.


بطور کلی توصیه‌هایی در مورد نصب کابل شبکه وجود دارد:
- همیشه بیشتر از مقدار مورد نیاز کابل تهیه کنید.
- هر بخشی از شبکه را که نصب می‌کنید، آزمایش نمایید. ممکن است بخشهایی در شبکه وجود داشته باشند که خارج ساختن آنها پس از مدتی دشوار باشد.
- اگر لازم است بر روی زمین کابل‌کشی نمایید، کابلها را بوسیله حفاظت‌کننده‌هایی بپوشانید.
- دو سر کابل را نشانه‌گذاری کنید.

در  شبکه های محلی از کابل به عنوان محیط انتقال و به منظور ارسال اطلاعات استفاده می گردد.ازچندین نوع کابل در شبکه های محلی استفاده می گردد.  در برخی موارد ممکن است در یک شبکه  صرفا" از یک نوع کابل استفاده و یا با توجه به شرایط موجود از چندین نوع کابل استفاده گردد. نوع کابل انتخاب شده برای یک شبکه به عوامل متفاوتی نظیر : توپولوژی شبکه،  پروتکل و اندازه  شبکه بستگی خواهد داشت . آگاهی از خصایص و ویژگی های متفاوت هر یک از کابل ها و تاثیر هر یک از آنها بر سایر ویژگی های شبکه،  به منظور طراحی و پیاده سازی یک شبکه موفق بسیار لازم است .

 

ویژگیهای کابل های زوج سیم :

 کابل های زوج سیم، سریعترین و ساده ترین راه برای گسترش شبکه عنوان کابل ها را معمولا در ساختمانها به عنوان کابل های تلفن بکار می برند که می توانند به عنوان کابل رابط شبکه نیز مورد استفاده قرار گیرند. مشخصات این نوع کابل عبارتست از :

الف ) از نظر اقتصادی فوق العاده مقرون به صرفه است.

ب ) امکان استفاده از کابل های موجود تلفن بجای این نوع کابل وجود دارد.

ج ) استفاده از این نوع کابل محدودیت طول کابل را به همراه دارد.

د ) از نظر هزینه در مقایسه با دو نوع دیگر فوق العاده ارزانتر است و هزینه ناچیزی را در بر خواهد داشت.

از آنجا که سهولت نصب، عامل مهمی در انتخاب نوع کابل است، کابل های زوج سیم خطوط تلفنی و یا شبکه های بدون سیم می توانند انتخاب مناسبی به شمار آیند. در نصب کابل نیز باید فاکتورهای مختلفی مورد توجه قرار گیرند که از آن جمله می توان به فاصله بین ایستگاهها در شبکه و میزان کابل مصرفی اشاره نمود.

 

کابل UTP =Unshielded Twisted pair   
متداولترین نوع کابلی که در انتقال اطلاعات استفاده می گردد ، کابل های بهم تابیده می باشند. این نوع کابل ها دارای دو رشته سیم به هم پیچیده بوده که هر دو نسبت زمین  دارای یک امپدانش یکسان می باشند. بدین ترتیب امکان تاثیر پذیری این نوع کابل ها از کابل های مجاور و یا سایر منابع خارجی کاهش خواهد یافت . کابل های بهم تابیده دارای دو مدل متفاوت : Shielded ( روکش دار ) و Unshielded ( بدون روکش ) می باشند. کابل UTP نسبت به کابل STP بمراتب متداول تر بوده و در اکثر شبکه های محلی استفاده می گردد.کیفیت کابل های UTP متغیر بوده و از کابل های معمولی استفاده شده برای تلفن تا کابل های با سرعت بالا را شامل می گردد. کابل دارای چهار زوج  سیم بوده  و درون یک روکش قرار می گیرند.  هر زوج  با تعداد مشخصی پیچ تابانده شده ( در واحد اینچ ) تا تاثیر پذیری آن از سایر زوج ها و یاسایر دستگاههای الکتریکی  کاهش یابد. کابل های UTP دارای استانداردهای متعددی بوده که در گروههای (Categories) متفاوت  زیر تقسیم شده اند:

 Type

کاربرد

Cat 1

فقط صوت ( کابل های تلفن )

Cat 2

داده  با سرعت 4 مگابیت در ثانیه

Cat 3

داده با سرعت 10 مگابیت در ثانیه

Cat 4

داده با سرعت 20 مگابیت در ثانیه

Cat 5

داده با سرعت 100 مگابیت در ثانیه

مزایای کابل های بهم تابیده :

  • سادگی و نصب آسان
  • انعطاف پذیری مناسب
  • دارای وزن کم بوده و براحتی بهم تابیده می گردند.

معایب کابل های بهم تابیده :

  • تضعیف فرکانس
  • بدون استفاده از تکرارکننده ها ، قادر به حمل سیگنال در مسافت های طولانی نمی باشند.
  • پایین بودن پهنای باند 
  • بدلیل پذیرش پارازیت در محیط های الکتریکی سنگین بخدمت گرفته  نمی شوند.

کانکتور استاندارد برای کابل های UTP  ، از نوع  RJ-45 می باشد. کانکتور فوق شباهت زیادی به کانکتورهای تلفن (RJ-11) دارد. هر یک از پین های کانکتور فوق می بایست بدرستی پیکربندی  گردند. (RJ:Registered Jack)

 کابل کواکسیال 
یکی از مهمترین محیط های انتقال در مخابرات کابل کواکسیال و یا هم محور می باشد . این نوع کابل ها از سال 1936 برای انتقال اخبار و اطلاعات در دنیار به کار گرفته شده اند. در این نوع کابل ها، دو سیم تشکیل دهنده یک زوج ، از حالت متقارن خارج شده و هر زوج از یک سیم در مغز و یک لایه مسی بافته شده در اطراف آن تشکیل می گردد. در نوع دیگر کابل های کواکسیال ، به حای لایه مسی بافته شده ، از تیوپ مسی استوانه ای استفاده می شود. ماده ای پلاستیکی این دو هادی را از یکدیگر جدا می کند. ماده پلاستیکی ممکن است بصورت دیسکهای پلاستیکی یا شیشه ای در فواصل مختلف استفاده و مانع از تماس دو هادی با یکدیگر شود و یا ممکن است دو هادی در تمام طول کابل بوسیله مواد پلاستیکی از یکدیگر جدا گردند.

 

مزایای کابل های کواکسیال :

  • قابلیت اعتماد بالا
  • ظرفیت بالای انتقال ، حداکثر پهنای باند 300 مگاهرتز
  • دوام و پایداری خوب
  • پایطن بودن مخارج نگهداری
  • قابل استفاده در سیستم های آنالوگ و دیجیتال
  • هزینه پائین در زمان توسعه
  • پهنای باند نسبتا" وسیع که مورد استفاده اکثر سرویس های مخابراتی از جمله تله کنفرانس صوتی و تصویری است .

معایب کابل های کواکسیال :

  • مخارج بالای نصب
  • نصب مشکل تر نسبت به کابل های بهم تابیده
  • محدودیت فاصله
  • نیاز به استفاده از عناصر خاص برای انشعابات

از کانکتورهای BNC)Bayone -Neill - Concelman) بهمراه کابل های کواکسیال استفاده می گردد.  اغلب کارت های شبکه دارای کانکتورهای  لازم در این خصوص می باشند.

کابل های استفاده شده در شبکه های اترنت

Specification

Cable Type

Maximum length

10BaseT

Unshielded Twisted Pair

100 meters

10Base2

Thin Coaxial

185 meters

10Base5

Thick Coaxial

500 meters

10BaseF

Fiber Optic

2000 meters

100BaseT

Unshielded Twisted Pair

100 meters

100BaseTX

Unshielded Twisted Pair

220 meters

 

 

ویژگیهای کابل های فیبر نوری :

    فیبر نوری گرانترین نوع کابل شبکه است که دارای مشخصات زیر می باشد :

الف ) در ترکیب با دو نوع دیگر کابل، برای برقراری ارتباطات بین فایل سرورها و بخشهای مختلف شبکه به کار می رود.

ب ) برد این کابل در مقایسه با دو نوع دیگر بیشتر بوده و از سرعت انتقال بیشتری نیز برخورداراست.

ج ) دارای سیگنال های تشعشعی مزاحم نیست

 د ) نویز الکتریکی محیط بیرون روی آن تاثیر نمی گذارد

 

   + فریدون خسروی - ۳:٠٩ ‎ب.ظ ; ۱۳٩۱/٩/۱