تاكنون مقالات متعددي در رابطه با شبكه و تجهيزات سخت افزاري بكار گرفته شده در آن بر روي سايت منتشر شده است . در تهيه مقالات فوق ، فرض ما بر اين بوده است كه خوانندگان محترم از جمله كاربران آشنا به دنياي شبكه هاي كامپيوتري مي باشند .شايد نوبت آن باشد كه مطالبي براي علاقه منداني كه اخيرا" قدم در اين عرصه گذاشته اند نيز بر روي سايت منتشر شود . در مجموعه مطالبي كه با اين هدف بر روي سايت منشتر خواهد شد با مفاهيم مهم و كليدي شبكه آشنا خواهيم شد تا از اين رهگذر بتوانيم يك شبكه عملياتي را ايجاد نمائيم .
در اولين بخش به بررسي سخت افزار شبكه خواهيم پرداخت .

كارت شبكه

اولين عنصر سخت افزاري كه به تشريح جايگاه و عملكرد آن در يك شبكه خواهيم پرداخت ، كارت شبكه است . به كارت شبكه ، كارت اينترفيس شبكه و يا NIC ( برگرفته از Network Interface Cards ) نيز گفته مي شود . مهمترين رسالت و يا وظيفه كارت شبكه ، اتصال فيزيكي يك كامپيوتر به شبكه است تا امكان مبادله اطلاعات براي وي فراهم گردد .
كارت شبكه مي بايست با نوع محيط انتقال مطابقت و به نوعي با آن سازگار باشد . منظور از محيط انتقال ، نوع كابلي است كه از آن در شبكه استفاده مي گردد ( شبكه هاي بي سيم شرايط مختص به خود را دارند كه در مطالب جداگانه اي به تشريح آنها خواهيم پرداخت ) .
با توجه به وجود استانداردهاي متعدد ، تشخيص سازگاري كارت شبكه با محيط انتقال ، كار چندان مشكلي بنظر نمي آيد . قبل از ايجاد شبكه و خريد تجهيزات سخت افزاري مورد نياز( نظير كارت شبكه و كابل ) ، مي بايست در ابتدا مشخص گردد كه قصد استفاده از كدام استاندارد شبكه را داريم . اترنت ، Token ring و Arcnet نمونه هائي از استانداردهاي مختلف شبكه مي باشند . توجه داشته باشيد كه هر فناوري شبكه داراي نقاط قوت و ضعف مختص به خود مي باشد و همواره مي بايست گزينه اي انتخاب گردد كه قادر يه تامين نيازهاي يك سازمان با شرايط مطلوب تري باشد .
اكثر فناورهاي شبكه كه به آنها اشاره گرديد ، منسوخ و در حال حاضر تقريبا" اترنت تنها گزينه براي ايجاد شبكه هاي كابلي در اكثر سازمان ها (صرفنظر از ابعاد آنها ) مي باشد . شكل زير يك نمونه كارت شبكه را نشان مي دهد .
در شبكه هاي اترنت پيشرفته ، از كابل هاي بهم تابيده موسوم به twisted pair با هشت رشته سيم استفاده مي شود كه با يك نظم خاص سازماندهي مي گردند . از يك كانكتور RJ-45 در دو سر كابل استفاده مي گردد . كانكتور RJ-45 نظير كانكتورهاي استفاده شده در خطوط تلفن است با اين تفاوت كه اندازه آن بزرگتر مي باشد . در خطوط تلفن از كانكتورهاي RJ-11 استفاده مي شود . شكل زير يك كابل اترنت به همراه يك كانكتور RJ-45 را نشان مي دهد .

هاب و سوئيچ

كامپيوتر هاي موجود در يك شبكه از كارت شبكه به منظور ارسال و دريافت داده استفاده مي نمايند. داده بر روي كابل هاي اترنت منتقل مي گردد . معمولا" نمي توان صرفا" از يك كابل اترنت بين دو كامپيوتر استفاده نمود و نام آن را هم شبكه گذاشت .
همزمان با گسترش و عموميت دستيابي سريع به اينترنت ، احتمالا" با واژه broadband بدفعات برخورد نموده ايد . در شبكه هاي broadband ، ارسال و دريافت داده بر روي رشته سيم هاي مشابه انجام مي شود . در شبكه هاي اترنت از فناوري Baseband به منظور مبادله اطلاعات استفاده مي گردد . در اين نوع شبكه ها به منظور ارسال و دريافت داده از رشته سيم هاي جداگانه اي استفاده مي گردد . اين بدان معني است كه اگر كامپيوتري در حال ارسال داده از طريق رشته سيم هائي خاص از يك كابل اترنت باشد ، كامپيوتر دريافت كننده داده نيازمند رشته سيم هائي است كه به پورت دريافت هدايت شده اند.
با استفاده از روش فوق مي توان دو دستگاه كامپيوتر را به يكديگر متصل نمود . در چنين مواردي مي بايست از يك كابل كراس ( cross ) استفاده نمود . كابل كراس ، يك كابل شبكه است كه رشته سيسم هاي ارسال و دريافت آن بصورت معكوس بسته شده اند . بدين ترتيب ، مي توان دو كامپيوتر را مستقيما" به يكديگر متصل نمود .
با استفاده از كابل كراس نمي توان شبكه اي با بيش از دو دستگاه كامپيوتر را ايجاد نمود . در مقابل استفاده از كابل كراس ، در اكثر شبكه ها از كابل هاي اترنت معمولي استفاده مي گردد . در اين نوع كابل ها رشته سيم هاي ارسال و دريافت بصورت معكوس نخواهند بود .
به منظور مبادله موفقيت آميز داده ، رشته سيم هاي دريافت و ارسال مي بايست در نقاط خاصي معكوس گردند . اين وظيفه بر عهده هاب و يا سوئيچ است . در ابتداي شكل گيري شبكه هاي كامپيوتري ، استفاده از هاب بسيار متداول بود ولي امروزه اين وضعيت وجود ندارد و سوئيچ جايگزين آن شده است . به منظور تشريح عملكرد سوئيچ ، بد نيست كه در ابتدا با نحوه عملكرد هاب آشنا شويم .
با اين كه هاب در شكل و اندازه هاي متعددي توليد و ارائه شده است ولي آنها چيزي بيشتر از يك جعبه به همراه تعداد محدودي پورت RJ-45 نمي باشند .هر كامپيوتر موجود در شبكه از طريق يك كابل اترنت به هاب متصل مي شود . شكل زير يك نمونه هاب را نشان مي دهد .
هاب داراي دو وظيفه عمده در شبكه است :
• ارائه يك نقطه مركزي براي اتصال تمامي كامپيوترهاي موجود در شبكه . هر كامپيوتر موجود در شبكه به هاب متصل مي گردد . در صورت نياز مي توان چندين هاب را به يكديگر متصل تا بتوان كامپيوترهاي بيشتري را به شبكه متصل نمود .
• سازماندهي پورت هاي ارسال و دريافت داده . در صورتي كه يك كامپيوتر اقدام به ارسال داده نمايد ، داده بر روي رشته سيم هاي دريافت كننده ارسال گردد .
شايد براي شما اين سوال مطرح شده باشد كه در صورت اتصال بيش از دو دستگاه كامپيوتر به هاب ، چگونه و بر اساس چه مكانيزمي داده به مقصد مورد نظر خواهد رسيد . رمز اين كار در كارت شبكه است . هر كارت شبكه اترنت در كارخانه توليد كننده برنامه نويسي شده و يك آدرس MAC ( برگرفته از Media Access Control ) منحصربفرد در آن نوشته مي گردد . زماني كه يك كامپيوتر موجود در يك شبكه اترنت كه شامل چندين دستگاه متصل به هاب است ، اقدام به ارسال داده مي نمايد ، داده براي هر يك از كامپيوترها ارسال خواهد شد . كامپيوترهاي دريافت كننده پس از دريافت داده ، آدرس مقصد آن را با آدرس MAC خود مقايسه مي نمايند و در صورت مطابقت دو آدرس ( آدرس ارسالي موجود در بسته اطلاعاتي با آدرس كامپيوتر دريافت كننده ) ،‌ مقصد داده مشخص خواهد شد و در صورتي كه دو آدرس اشاره شده با يكديگر مطابقت ننمايند ، كامپيوتر دريافت كننده از داده صرفنظر خواهد كرد .
همانگونه كه اشاره گرديد ، در مواردي كه كامپيوترهاي موجود در يك شبكه از طريق هاب به يكديگر متصل مي گردند ، هر بسته اطلاعاتي براي هر يك از كامپيوترهاي موجود در شبكه ارسال خواهد شد . يكي از نكات قابل تامل در اين سناريو ، ارسال فرازماني داده توسط هر كامپيوتر است ( در هر زمان دلخواه امكان ارسال داده وجود خواهد داشت ) . اين وضعيت مشابه طرح سوال همزمان از طرف دو دانشجو در يك كلاس درس است كه قصد استفاده از يك منبع مشترك ( معلم ) را دارند . وضعيتي اينچنين بدفعات در شبكه اتفاق مي افتد .
زماني كه يك كامپيوتر قصد ارسال داده را داشته باشد ، در ابتدا بررسي مي نمايد كه ساير كامپيوترها چنين قصدي را نداشته باشند و در صورت آزاد بودن محيط انتقال ، اقدام به ارسال داده مورد نظر مي نمايد . در صورتي كه كامپيوتري ديگر سعي در مبادله اطلاعات و در زمان مشابه را داشته باشد ، بسته هاي اطلاعاتي حاوي داده در طول شبكه با يكديگر برخورد و از بين خواهند رفت . به همين علت است كه به اين نوع شبكه ها يك collision domain نيز گفته مي شود . در صورت بروز تصادم ، دو كامپيوتر مجبور خواهند بود كه پس از يك مدت زمان كاملا" تصادفي ، مجددا" تلاش نمايند تا داده خراب شده را ارسال نمايند .
به موازات افزايش كامپيوترهاي موجود در يك collision domain ، احتمال بروز تصادم نيز افزايش خواهد يافت . وضعيت فوق كارآئي شبكه را به شدت كاهش خواهد داد . به همين علت است كه سوئيچ در شبكه مطرح و جايگزين هاب گرديد .
عملكرد سوئيچ ، همانند هاب است و تمامي كارهاي مشابه يك هاب را انجام مي دهد با اين تفاوت كه زماني كه يك كامپيوتر نيازمند مبادله داده با كامپيوتر ديگر باشد ، سوئيچ از مجموعه اي مدارات منطقي داخلي به منظور ايحاد يك مسير منطقي و اختصاصي بين دو كامپيوتر استفاده مي نمايد . اين بدان معني است كه دو كامپيوتر بدون نگراني در خصوص بروز يك تصادم مي توانند با يكديگر داده مبادله نمايند .
استفاده از سوئيچ بطرز كاملا" محسوسي افرايش كارآئي شبكه را به دنبال خواهد شد و باعث حذف تصادم در يك شبكه مي گردد . ويژگي فوق تنها مزيت سوئيچ محسوب نمي گردد و علاوه بر آن مي تواند مسيرهاي مبادله داده موازي را ايجاد نمايند . به عنوان نمونه زماني كه كامپيوتر A با كامپيوتر B ارتباط برقرار مي نمايد ، دليلي ندارد كه كامپيوتر C نتواند با كامپيوتر D داده مبادله نمايد . در يك collision domain اين نوع مبادله داده موازي امكان پذير نمي باشد .
در اين مقاله ، با برخي از عناصر پايه و كليدي كه از آنها به منظور ايجاد يك شبكه استفاده مي گردد ، آشنا شديم . در بخش دوم به بررسي ساير عناصر سخت افزاري يك شبكه خواهيم پرداخت .