يک شبکه شامل مجموعه اي از دستگاهها ( کامپيوتر ، چاپگر و ... ) بوده که با استفاده از يک روش ارتباطي ( کابل ، امواج راديوئي ، ماهواره ) و به منظور اشتراک منابع فيزيکي ( چاپگر) و اشتراک منابع منطقي ( فايل ) به يکديگر متصل مي گردند. شبکه ها مي توانند با يکديگر نيز مرتبط شده و شامل زير شبکه هائي باشند.

تفسيم بندي شبکه ها

.شبکه هاي کامپيوتري را بر اساس مولفه هاي متفاوتي تقسيم بندي مي نمايند. در ادامه به برخي از متداولترين تقسيم بندي هاي موجود اشاره مي گردد .

تقسيم بندي بر اساس نوع وظايف

کامپيوترهاي موجود در شبکه را با توجه به نوع وظايف مربوطه به دو گروه عمده : سرويس دهندگان (Servers) و يا سرويس گيرندگان (Clients) تقسيم مي نمايند. کامپيوترهائي در شبکه که براي ساير کامپيوترها سرويس ها و خدماتي را ارائه مي نمايند ، سرويس دهنده ناميده مي گردند. کامپيوترهائي که از خدمات و سرويس هاي ارائه شده توسط سرويس دهندگان استفاده مي کنند ، سرويس گيرنده ناميده مي شوند . در شبکه هاي Client-Server ، يک کامپيوتر در شبکه نمي تواند هم به عنوان سرويس دهنده و هم به عنوان سرويس گيرنده ، ايفاي وظيفه نمايد.
در شبکه هاي Peer-To-Peer ، يک کامپيوتر مي تواند هم بصورت سرويس دهنده و هم بصورت سرويس گيرنده ايفاي وظيفه نمايد.
يک شبکه LAN در ساده ترين حالت از اجزاي زير تشکيل شده است :
• دو کامپيوتر شخصي . يک شبکه مي تواند شامل چند صد کامپيوتر باشد. حداقل يکي از کامپيوترها مي بايست به عنوان سرويس دهنده مشخص گردد. ( در صورتي که شبکه از نوع Client-Server باشد ). سرويس دهنده، کامپيوتري است که هسته اساسي سيستم عامل بر روي آن نصب خواهد شد.
• يک عدد کارت شبکه (NIC) براي هر دستگاه. کارت شبکه نظير کارت هائي است که براي مودم و صدا در کامپيوتر استفاده مي گردد. کارت شبکه مسئول دريافت ، انتقال ، سازماندهي و ذخيره سازي موقت اطلاعات در طول شبکه است . به منظور انجام وظايف فوق کارت هاي شبکه داراي پردازنده ، حافظه و گذرگاه اختصاصي خود هستند.

تقسيم بندي بر اساس توپولوژي

الگوي هندسي استفاده شده جهت اتصال کامپيوترها ، توپولوژي ناميده مي شود. توپولوژي انتخاب شده براي پياده سازي شبکه ها، عاملي مهم در جهت کشف و برطرف نمودن خطاء در شبکه خواهد بود. انتخاب يک توپولوژي خاص نمي تواند بدون ارتباط با محيط انتقال و روش هاي استفاده از خط مطرح گردد. نوع توپولوژي انتخابي جهت اتصال کامپيوترها به يکديگر ، مستقيما" بر نوع محيط انتقال و روش هاي استفاده از خط تاثير مي گذارد. با توجه به تاثير مستقيم توپولوژي انتخابي در نوع کابل کشي و هزينه هاي مربوط به آن ، مي بايست با دقت و تامل به انتخاب توپولوژي يک شبکه همت گماشت . عوامل مختلفي جهت انتخاب يک توپولوژي بهينه مطرح مي شود. مهمترين اين عوامل بشرح ذيل است :
- هزينه . هر نوع محيط انتقال که براي شبکه LAN انتخاب گردد، در نهايت مي بايست عمليات نصب شبکه در يک ساختمان پياده سازي گردد. عمليات فوق فرآيندي طولاني جهت نصب کانال هاي مربوطه به کابل ها و محل عبور کابل ها در ساختمان است . در حالت ايده آل کابل کشي و ايجاد کانال هاي مربوطه مي بايست قبل از تصرف و بکارگيري ساختمان انجام گرفته باشد. بهرحال مي بايست هزينه نصب شبکه بهينه گردد.
- انعطاف پذيري . يکي از مزاياي شبکه هاي LAN ، توانائي پردازش داده ها و گستردگي و توزيع گره ها در يک محيط است . بدين ترتيب توان محاسباتي سيستم و منابع موجود در اختيار تمام استفاده کنندگان قرار خواهد گرفت . در ادارات همه چيز تغيير خواهد کرد.( لوازم اداري، اتاقها و ... ) . توپولوژي انتخابي مي بايست بسادگي امکان تغيير پيکربندي در شبکه را فراهم نمايد. مثلا" ايستگاهي را از نقطه اي به نقطه ديگر انتقال و يا قادر به ايجاد يک ايستگاه جديد در شبکه باشيم .
سه نوع توپولوژي رايج در شبکه هاي LAN استفاده مي گردد :
• BUS
• STAR
• RING

توپولوژي BUS

يکي از رايجترين توپولوژي ها براي پياده سازي شبکه هاي LAN است . در مدل فوق از يک کابل به عنوان ستون فقرات اصلي در شبکه استفاده شده و تمام کامپيوترهاي موجود در شبکه ( سرويس دهنده ، سرويس گيرنده ) به آن متصل مي گردند.

مزاياي توپولوژي BUS

• کم بودن طول کابل . بدليل استفاده از يک خط انتقال جهت اتصال تمام کامپيوترها ، در توپولوژي فوق از کابل کمي استفاده مي شود.موضوع فوق باعث پايين آمدن هزينه نصب و ايجاد تسهيلات لازم در جهت پشتيباني شبکه خواهد بود.
• ساختار ساده . توپولوژي BUS داراي يک ساختار ساده است . در مدل فوق صرفا" از يک کابل براي انتقال اطلاعات استفاده مي شود.
• توسعه آسان . يک کامپيوتر جديد را مي توان براحتي در نقطه اي از شبکه اضافه کرد. در صورت اضافه شدن ايستگاههاي بيشتر در يک سگمنت ، مي توان از تقويت کننده هائي به نام Repeater استفاده کرد.

معايب توپولوژي BUS

• مشکل بودن عيب يابي . با اينکه سادگي موجود در تويولوژي BUS امکان بروز اشتباه را کاهش مي دهند، ولي در صورت بروز خطاء کشف آن ساده نخواهد بود. در شبکه هائي که از توپولوژي فوق استفاده مي نمايند ، کنترل شبکه در هر گره داراي مرکزيت نبوده و در صورت بروز خطاء مي بايست نقاط زيادي به منظور تشخيص خطاء بازديد و بررسي گردند.
• ايزوله کردن خطاء مشکل است . در صورتي که يک کامپيوتر در توپولوژي فوق دچار مشکل گردد ، مي بايست کامپيوتر را در محلي که به شبکه متصل است رفع عيب نمود. در موارد خاص مي توان يک گره را از شبکه جدا کرد. در حالتيکه اشکال در محيط انتقال باشد ، تمام يک سگمنت مي بايست از شبکه خارج گردد.
• ماهيت تکرارکننده ها . در موارديکه براي توسعه شبکه از تکرارکننده ها استفاده مي گردد، ممکن است در ساختار شبکه تغييراتي نيز داده شود. موضوع فوق مستلزم بکارگيري کابل بيشتر و اضافه نمودن اتصالات مخصوص شبکه است .

توپولوژي STAR

در اين نوع توپولوژي همانگونه که از نام آن مشخص است ، از مدلي شبيه "ستاره" استفاده مي گردد. در اين مدل تمام کامپيوترهاي موجود در شبکه معمولا" به يک دستگاه خاص با نام " هاب " متصل خواهند شد.

مزاياي توپولوژي STAR

• سادگي سرويس شبکه . توپولوژي STAR شامل تعدادي از نقاط اتصالي در يک نقطه مرکزي است . ويژگي فوق تغيير در ساختار و سرويس شبکه را آسان مي نمايد.
• در هر اتصال يکدستگاه . نقاط اتصالي در شبکه ذاتا" مستعد اشکال هستند. در توپولوژي STAR اشکال در يک اتصال ، باعث خروج آن خط از شبکه و سرويس و اشکال زدائي خط مزبور است . عمليات فوق تاثيري در عملکرد ساير کامپيوترهاي موجود در شبکه نخواهد گذاشت .
• کنترل مرکزي و عيب يابي . با توجه به اين مسئله که نقطه مرکزي مستقيما" به هر ايستگاه موجود در شبکه متصل است ، اشکالات و ايرادات در شبکه بسادگي تشخيص و مهار خواهند گرديد.
• روش هاي ساده دستيابي . هر اتصال در شبکه شامل يک نقطه مرکزي و يک گره جانبي است . در چنين حالتي دستيابي به محيط انتقال حهت ارسال و دريافت اطلاعات داراي الگوريتمي ساده خواهد بود.

معايب توپولوژي STAR

• زياد بودن طول کابل . بدليل اتصال مستقيم هر گره به نقطه مرکزي ، مقدار زيادي کابل مصرف مي شود. با توجه به اينکه هزينه کابل نسبت به تمام شبکه ، کم است ، تراکم در کانال کشي جهت کابل ها و مسائل مربوط به نصب و پشتيبني آنها بطور قابل توجهي هزينه ها را افزايش خواهد داد.
• مشکل بودن توسعه . اضافه نمودن يک گره جديد به شبکه مستلزم يک اتصال از نقطه مرکزي به گره جديد است . با اينکه در زمان کابل کشي پيش بيني هاي لازم جهت توسعه در نظر گرفته مي شود ، ولي در برخي حالات نظير زمانيکه طول زيادي از کابل مورد نياز بوده و يا اتصال مجموعه اي از گره هاي غير قابل پيش بيني اوليه ، توسعه شبکه را با مشکل مواجه خواهد کرد.
• وابستگي به نقطه مرکزي . در صورتي که نقطه مرکزي ( هاب ) در شبکه با مشکل مواجه شود ، تمام شبکه غيرقابل استفاده خواهد بود.

توپولوژي RING

در اين نوع توپولوژي تمام کامپيوترها بصورت يک حلقه به يکديگر مرتبط مي گردند. تمام کامپيوترهاي موجود در شبکه ( سرويس دهنده ، سرويس گيرنده ) به يک کابل که بصورت يک دايره بسته است ، متصل مي گردند. در مدل فوق هر گره به دو و فقط دو همسايه مجاور خود متصل است . اطلاعات از گره مجاور دريافت و به گره بعدي ارسال مي شوند. بنابراين داده ها فقط در يک جهت حرکت کرده و از ايستگاهي به ايستگاه ديگر انتقال پيدا مي کنند.

مزاياي توپولوژي RING

• کم بودن طول کابل . طول کابلي که در اين مدل بکار گرفته مي شود ، قابل مقايسه به توپولوژي BUS نبوده و طول کمي را در بردارد. ويژگي فوق باعث کاهش تعداد اتصالات ( کانکتور) در شبکه شده و ضريب اعتماد به شبکه را افزايش خواهد داد.
• نياز به فضائي خاص جهت انشعابات در کابل کشي نخواهد بود.بدليل استفاده از يک کابل جهت اتصال هر گره به گره همسايه اش ، اختصاص محل هائي خاص به منظور کابل کشي ضرورتي نخواهد داشت .
• مناسب جهت فيبر نوري . استفاده از فيبر نوري باعث بالا رفتن نرخ سرعت انتقال اطلاعات در شبکه است. چون در توپولوژي فوق ترافيک داده ها در يک جهت است ، مي توان از فيبر نوري به منظور محيط انتقال استفاده کرد.در صورت تمايل مي توان در هر بخش ازشبکه از يک نوع کابل به عنوان محيط انتقال استفاده کرد . مثلا" در محيط هاي ادراي از مدل هاي مسي و در محيط کارخانه از فيبر نوري استفاده کرد.

معايب توپولوژي RING

• اشکال در يک گره باعث اشکال در تمام شبکه مي گردد. در صورت بروز اشکال در يک گره ، تمام شبکه با اشکال مواجه خواهد شد. و تا زمانيکه گره معيوب از شبکه خارج نگردد ، هيچگونه ترافيک اطلاعاتي را روي شبکه نمي توان داشت .
• اشکال زدائي مشکل است . بروز اشکال در يک گره مي تواند روي تمام گرههاي ديگر تاثير گذار باشد. به منظور عيب يابي مي بايست چندين گره بررسي تا گره مورد نظر پيدا گردد.
• تغيير در ساختار شبکه مشکل است . در زمان گسترش و يا اصلاح حوزه جغرافيائي تحت پوشش شبکه ، بدليل ماهيت حلقوي شبکه مسائلي بوجود خواهد آمد .
• توپولوژي بر روي نوع دستيابي تاثير مي گذارد. هر گره در شبکه داراي مسئوليت عبور دادن داده اي است که از گره مجاور دريافت داشته است . قبل از اينکه يک گره بتواند داده خود را ارسال نمايد ، مي بايست به اين اطمينان برسد که محيط انتقال براي استفاده قابل دستيابي است .

تقسيم بندي بر اساس حوزه جغرافي تحت پوشش .

شبکه هاي کامپيوتري با توجه به حوزه جغرافيائي تحت پوشش به سه گروه تقسيم مي گردند :
• شبکه هاي محلي ( کوچک ) LAN
• شبکه هاي متوسط MAN
• شبکه هاي گسترده WAN
شبکه هاي LAN . حوزه جغرافيائي که توسط اين نوع از شبکه ها پوشش داده مي شود ، يک محيط کوچک نظير يک ساختمان اداري است . اين نوع از شبکه ها داراي ويژگي هاي زير مي باشند :
• توانائي ارسال اطلاعات با سرعت بالا
• محدوديت فاصله
• قابليت استفاده از محيط مخابراتي ارزان نظير خطوط تلفن به منظور ارسال اطلاعات
• نرخ پايين خطاء در ارسال اطلاعات با توجه به محدود بودن فاصله
شبکه هاي MAN . حوزه جغرافيائي که توسط اين نوع شبکه ها پوشش داده مي شود ، در حد و اندازه يک شهر و يا شهرستان است . ويژگي هاي اين نوع از شبکه ها بشرح زير است :
• پيچيدگي بيشتر نسبت به شبکه هاي محلي
• قابليت ارسال تصاوير و صدا
• قابليت ايجاد ارتباط بين چندين شبکه
شبکه هاي WAN . حوزه جغرافيائي که توسط اين نوع شبکه ها پوشش داده مي شود ، در حد و اندازه کشور و قاره است . ويژگي اين نوع شبکه ها بشرح زير است :
• قابليت ارسال اطلاعات بين کشورها و قاره ها
• قابليت ايجاد ارتباط بين شبکه هاي LAN
• سرعت پايين ارسال اطلاعات نسبت به شبکه هاي LAN
• نرخ خطاي بالا با توجه به گستردگي محدوده تحت پوشش

کابل در شبکه

در شبکه هاي محلي از کابل به عنوان محيط انتقال و به منظور ارسال اطلاعات استفاده مي گردد.ازچندين نوع کابل در شبکه هاي محلي استفاده مي گردد. در برخي موارد ممکن است در يک شبکه صرفا" از يک نوع کابل استفاده و يا با توجه به شرايط موجود از چندين نوع کابل استفاده گردد. نوع کابل انتخاب شده براي يک شبکه به عوامل متفاوتي نظير : توپولوژي شبکه، پروتکل و اندازه شبکه بستگي خواهد داشت . آگاهي از خصايص و ويژگي هاي متفاوت هر يک از کابل ها و تاثير هر يک از آنها بر ساير ويژگي هاي شبکه، به منظور طراحي و پياده سازي يک شبکه موفق بسيار لازم است .

کابل Unshielded Twisted pair )UTP)

متداولترين نوع کابلي که در انتقال اطلاعات استفاده مي گردد ، کابل هاي بهم تابيده مي باشند. اين نوع کابل ها داراي دو رشته سيم به هم پيچيده بوده که هر دو نسبت زمين داراي يک امپدانش يکسان مي باشند. بدين ترتيب امکان تاثير پذيري اين نوع کابل ها از کابل هاي مجاور و يا ساير منابع خارجي کاهش خواهد يافت . کابل هاي بهم تابيده داراي دو مدل متفاوت : Shielded ( روکش دار ) و Unshielded ( بدون روکش ) مي باشند. کابل UTP نسبت به کابل STP بمراتب متداول تر بوده و در اکثر شبکه هاي محلي استفاده مي گردد.کيفيت کابل هاي UTP متغير بوده و از کابل هاي معمولي استفاده شده براي تلفن تا کابل هاي با سرعت بالا را شامل مي گردد. کابل داراي چهار زوج سيم بوده و درون يک روکش قرار مي گيرند. هر زوج با تعداد مشخصي پيچ تابانده شده ( در واحد اينچ ) تا تاثير پذيري آن از ساير زوج ها و ياساير دستگاههاي الکتريکي کاهش يابد.
کابل هاي UTP داراي استانداردهاي متعددي بوده که در گروههاي (Categories) متفاوت زير تقسيم شده اند:

Type	کاربرد
Cat 1	فقط صوت ( کابل هاي تلفن )
Cat 2	داده  با سرعت 4 مگابيت در ثانيه
Cat 3	داده با سرعت 10 مگابيت در ثانيه
Cat 4	داده با سرعت 20 مگابيت در ثانيه
Cat 5	داده با سرعت 100 مگابيت در ثانيه

مزاياي کابل هاي بهم تابيده :

• سادگي و نصب آسان
• انعطاف پذيري مناسب
• داراي وزن کم بوده و براحتي بهم تابيده مي گردند.

معايب کابل هاي بهم تابيده :

• تضعيف فرکانس
• بدون استفاده از تکرارکننده ها ، قادر به حمل سيگنال در مسافت هاي طولاني نمي باشند.
• پايين بودن پهناي باند
• بدليل پذيرش پارازيت در محيط هاي الکتريکي سنگين بخدمت گرفته نمي شوند.
کانکتور استاندارد براي کابل هاي UTP ، از نوع RJ-45 مي باشد. کانکتور فوق شباهت زيادي به کانکتورهاي تلفن (RJ-11) دارد. هر يک از پين هاي کانکتور فوق مي بايست بدرستي پيکربندي گردند. (RJ:Registered Jack)

کابل کواکسيال

يکي از مهمترين محيط هاي انتقال در مخابرات کابل کواکسيال و يا هم محور مي باشد . اين نوع کابل ها از سال 1936 براي انتقال اخبار و اطلاعات در دنيار به کار گرفته شده اند. در اين نوع کابل ها، دو سيم تشکيل دهنده يک زوج ، از حالت متقارن خارج شده و هر زوج از يک سيم در مغز و يک لايه مسي بافته شده در اطراف آن تشکيل مي گردد. در نوع ديگر کابل هاي کواکسيال ، به حاي لايه مسي بافته شده ، از تيوپ مسي استوانه اي استفاده مي شود. ماده اي پلاستيکي اين دو هادي را از يکديگر جدا مي کند. ماده پلاستيکي ممکن است بصورت ديسکهاي پلاستيکي يا شيشه اي در فواصل مختلف استفاده و مانع از تماس دو هادي با يکديگر شود و يا ممکن است دو هادي در تمام طول کابل بوسيله مواد پلاستيکي از يکديگر جدا گردند.

مزاياي کابل هاي کواکسيال :

• قابليت اعتماد بالا
• ظرفيت بالاي انتقال ، حداکثر پهناي باند 300 مگاهرتز
• دوام و پايداري خوب
• پايطن بودن مخارج نگهداري
• قابل استفاده در سيستم هاي آنالوگ و ديجيتال
• هزينه پائين در زمان توسعه
• پهناي باند نسبتا" وسيع که مورد استفاده اکثر سرويس هاي مخابراتي از جمله تله کنفرانس صوتي و تصويري است .

معايب کابل هاي کواکسيال :

• مخارج بالاي نصب
• نصب مشکل تر نسبت به کابل هاي بهم تابيده
• محدوديت فاصله
• نياز به استفاده از عناصر خاص براي انشعابات
از کانکتورهاي BNC)Bayone -Neill - Concelman) بهمراه کابل هاي کواکسيال استفاده مي گردد. اغلب کارت هاي شبکه داراي کانکتورهاي لازم در اين خصوص مي باشند.

فيبر نوري

يکي از جديدترين محيط هاي انتقال در شبکه هاي کامپيوتري ، فيبر نوري است . فيبر نوري از يک ميله استوانه اي که هسته ناميده مي شود و جنس آن از سيليکات است تشکيل مي گردد. شعاع استوانه بين دو تا سه ميکرون است . روي هسته ، استوانه ديگري ( از همان جنس هسته ) که غلاف ناميده مي شود ، استقرار مي يابد. ضريب شکست هسته را با M1 و ضريب شکست غلاف را با M2 نشان داده و همواره M1>M2 است . در اين نوع فيبرها ، نور در اثر انعکاسات کلي در فصل مشترک هسته و غلاف ، انتشار پيدا خواهد کرد. منابع نوري در اين نوع کابل ها ، ديود ليزري و يا ديودهاي ساطع کننده نور مي باشند.منابع فوق ، سيگنال هاي الکتريکي را به نور تبديل مي نمايند.

مزاياي فيبر نوري :

• حجم و وزن کم
• پهناي باند بالا
• تلفات سيگنال کم و در نتيجه فاصله تقويت کننده ها زياد مي گردد.
• فراواني مواد تشکيل دهنده آنها
• مصون بودن از اثرات القاهاي الکترو معناطيسي مدارات ديگر
• آتش زا نبودن آنها بدليل عدم وجود پالس الکتريکي در آنها
• مصون بودن در مقابل عوامل جوي و رطوبت
• سهولت در امر کابل کشي و نصب
• استفاده در شبکه هاي مخابراتي آنالوگ و ديجيتال
• مصونيت در مقابل پارازيت

معايب فيبر نوري :

• براحتي شکسته شده و مي بايست داراي يک پوشش مناسب باشند. مسئله فوق با ظهور فيبر هاي تمام پلاستيکي و پلاستيکي / شيشه اي کاهش پيدا کرده است .
• اتصال دو بخش از فيبر يا اتصال يک منبع نور به فيبر ، فرآيند دشواري است . در چنين حالتي مي توان از فيبرهاي ضخيم تر استفاده کرد اما اين مسئله باعث تلفات زياد و کم شدن پهناي باند مي گردد.
• از اتصالات T شکل در فيبر نوري نمي توان جهت گرفتن انشهاب استفاده نمود. در چنين حالتي فيبر مي بايست بريده شده و يک Detector اضافه گردد. دستگاه فوفق مي بايست قادر به دريافت و تکرار سيگنال را داشته باشد.
• تقويت سيگنال نوري يکي از مشکلات اساسي در زمينه فيبر نوري است . براي تقويت سيگنال مي بايست سيگنال هاي توري به سيگنال هاي الکتريکي تبديل ، تقويت و مجددا" به علائم نوري تبديل شوند.
کابل هاي استفاده شده در شبکه هاي 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