جلسه اول شبکه در مورد مفهوم شبکه، اجزاء اصلي شبکه و تقسيم بندي هاي شبکه از نظر اندازه و مدل هاي سرويس دهي و تعريف توپولو‍ژي هاي مختلف و مزايا و معايب آنها است.

شبکه چیست؟
فرهنگ لغت کلمه شبکه را "گروه یا سیستم افراد یا چیزهای در هم پیوسته" تعریف می کند. به همین ترتیب ، در دنیای رایانه ، اصطلاح شبکه به معنی دو یا چند رایانه متصل است که می توانند منابعی مانند داده و برنامه ها ، دستگاه های اداری و اتصال به اینترنت را به اشتراک بگذارند. شبکه به حداقل دو کامپیوتر که به طریقی به یکدیگر اتصال یافته باشند تا از منابع و امکانات یکدیگر به صورت مشترک استفاده کنند گفته می شود. این منابع شامل فایل ها، پرینترها، سی دی رام ها و غیره است. در حقیقت قبل از به وجود آمدن شبکه بزرگترین مشکل کاربران کامپیوتر جابجا کردن اطلاعات بود. شبکه با اتصال کامپیوترها به روش های گوناگون شرایطی را فراهم می آورد که برای انتقال اطلاعات هزینه ها کاهش یافته و سرعت و ریسک انتقال نیز پایین بیاید. ساده ترین شکل شبکه از اتصال فقط دو کامپیوتر حاصل می شود که می توانند منابعی مانند فایل ها و حتی چاپگری که به یکی از این دو کامپیوتر وصل شده است را به اشتراک بگذارند. این دو کامپیوتر با استفاده از یک زبان رایانه ای به نام کد باینری با یکدیگر صحبت می کنند که شامل تعداد زیادی ۰ و ۱ به ترتیبی خاص است که آنچه را می خواهند بگویند، بیان می کنند.

شبكه هاي کامپيوتري از ۴ جزء اصلي تشكيل مي شوند :

١ .Server :‎ سرويس دهنده.
 ٢ .Client :‎ سرويس گيرنده .
٣ .Media Communication :‎ محيط انتقال (مثل کابل يا بي سيم)
 ۴ .Protocol :‎ مجموعة قوانيني که با رعايت آنها سـرويس دهـي در شـبكه برقرار مي شود. بديهي است که سرويس دهنده ها و سرويس گيرنده ها بايد طبـق يـك طـرح و نقـشة مشخص (بوسيلة محيط انتقال) به يكديگر متصل شوند که به اين طرح و نقـشه اصطلاحاً پيکربندی Topology شبكه گفته مي شود.

دلايل استفاده از شبكه را مي توان موارد ذيل عنوان كرد:
۱ - استفاده مشترك از منابع : استفاده مشترك از يك منبع اطلاعاتي يا امكانات جانبي رايانه ، بدون توجه به محل جغرافيايي هر يك از منابع را اسـتفاده از منـابع مـشترك گويند.
۲ - كاهش هزينه: متمركز نمودن منابع واستفاده مشترك از آنها و پرهيز از پخش آنها در واحدهاي مختلف واستفاده اختصاصي هر كـاربر در يك سازمان كاهش هزينه را در پي خواهد داشت.
۳ - قابليت اطمينان: اين ويژگي در شبكه ها بوجود سرويس دهنده ها يپشتيبان در شبكه اشاره مي كند، يعني به ايـن معنـا كـه مـي تـوان از منـابع گونـاگون اطلاعاتي و سيستم ها در شبكه نسخه هاي دوم و پشتيبان تهيه كرد و در صورت عدم دسترسي به يكي از منابع اطلاعاتي در شـبكه " بعلـت از كار افتادن سيستم " از نسخه هاي پشتيبان استفاده كرد. پشتيبان از سرويس دهنده ها در شبكه كارآيي، فعاليت و آمادگي دايمي سيـستم را افزايش مي دهد.
۴ - كاهش زمان: يكي ديگر از اهداف ايجاد شبكه هاي رايانه اي، ايجاد ارتباط قوي بين كاربران از راه دور است؛ يعنـي بـدون محـدوديت جغرافيـايي تبـادل اطلاعات وجود داشته باشد. به اين ترتيب زمان تبادل اطلاعات و استفاده از منابع خود بخود كاهش مي يابد.
۵ - قابليت توسعه: يك شبكه محلي مي تواند بدون تغيير در ساختار سيستم توسعه يابد و تبديل به يك شبكه بزرگتر شود. در اينجا هزينه توسعه سيستم، هزينه امكانات و تجهيزات مورد نياز براي گسترش شبكه مد نظر است.
۶ - ارتباطات: كاربران مي توانند از طريق نوآوريهاي موجود مانند پست الكترونيكي و يا ديگر سيستمهاي اطلاع رساني پيغامهايشان را مبادله كنند. حتی امكان انتقال فايل نيز وجود دارد.
در طراحي شبكه مواردي كه قبل از راه اندازي شبكه بايد مد نظر قرار دهيد شامل موارد ذيل هستند:
۱ - اندازه سازمان ۲ - سطح امنيت ۳ - نوع فعاليت ۴ - سطح مديريت ۵ - مقدار ترافيك ۶ – بودجه
شبكه هايLAN: حوزه جغرافيائي كه توسط اين نوع از شبكه ها پوشش داده مي شود ، يك محيط كوچك نظير يـك سـاختمان اداري است وحتی می تواند یک سازمان واقع در ۵ ساختمان نزدیک به هم یا شبکه کامپیوتری یک برج ۱۱۰ طبقه با ۵۰۰ نود (گره) باشد. ولی بهتر است شبکه بزرگ lan را به قسمت های کوچکتری جدا کنیم مثل بخش حسابداری و بخش فروش و غیره.
شبكه هايMAN: حوزه جغرافيائي كه توسط اين نوع شبكه ها پوشش داده مي شود، در حد و اندازه يك شهر و يـا شهرسـتان اسـت.
شبكه هايWAN: حوزه جغرافيائي كه توسط اين نوع شبكه ها پوشش داده مي شود، در حد و اندازه كشور و قاره است. در اين شبكه كاربران يا رايانه ها از مسافت هاي دور واز طريق خطوط مخابراتي به يكديگر متصل مـي شوند. در شبكه گسترده سرعت انتقال داده نسبت به شـبكه هاي محلي خيلي كمتر است. كاربران هر يك از اين شبكه ها مي توانند به اطلاعات و منابع به اشتراك گذاشته شده توسط شبكه هاي ديگر دسترسـي يابنـد. بزرگترين و مهم ترين شبكه گسترده، شبكه جهاني اينترنت مي باشد.

تقسيم بندي شبكه هاي کامپیوتری از نظر مدل سرويس دهي:
(Domain‏)Server-Based اگر در يك شبكه تعدادي از سيـستمها فقـط در نقـش سـرويس دهنـده و تعدادي فقط در نقش سرويس گيرنده ظاهر شوند در آن صورت مـي گـوييم مـدل سرويس دهي آن شبكه (Based-Server) به اختصار SB است.در مدل SB تجمع سرويسها روي سرويس دهنده بوده و Clients هيچگونه سرويسي ارايه نمي دهند.
مزيت : مديريت جامع و متمرکز . مناسب بـراي اسـتفاده در شـبكه هـاي متوسط و بزرگ .
عيب : چنانچه سرويس دهنده دچار مشكل شـوند چـه اتفـاقي مـي افتـد؟ سرويس دهي در همه شبكه دچار اختلال مي شود .

(workgroup‏)Peer-to-Peer اگـر در شـبكه اي، سيـستمها همزمـان عـلاوه بـر ارايـة سـرويس ، از سرويسهاي بقيه هم استفاده کنند يا بعبارتي بطور همزمـان هـم سـرويس دهنده باشند هم سرويس گيرنده در آن صورت مي گوييم مدل سرويس دهي در آن شبكه Peer-to-Peer است به اختصار (PtP)
مزيت : چون مجموعة سرويسها در نقطـة خاصـي متمرکز نـشده انـد بلكـه احتمالا در نقاط مختلفي از شبكه پراکنده هستند بنابراين در صـورت بـروز مشكل، سرويس دهي به صورت ناگهانی دچار اختلال آني نمي شود .
 عيب : مديريت آن پيچيده بوده و هنگامي عملي است که تعداد سيـستمها زياد نبوده (شبكه هاي کوچك) يا اينكه کاربران در مورد نحوة اشتراك گذاري منابع و مديريت سرويسها آموزشهاي لازم را ديده باشند.

برای تصمیم گیری در مورد روش راه اندازی شبکه و انتخاب workgroup يا Domain به موارد زیر توجه نمایید:
-اندازه شرکت یا سازمان مورد نظر
- میزان امنیت مورد نیاز
- میزان بودجه
- سطح مدیریت در دسترسی به اطلاعات و امکانات

انواع سرويس هایی که سرور ارايه مي دهد:

File server-Mail server- Print server- Web server- Fax server- Application server-Telephony server- Remote-access server- Proxy server

نكته :
در مجموع براي تمامي سرورها بايد دقت داشته باشيم آن قدرت سخت افزاري سرور ، نقطة ارتباط سرور با شبكه (مانند کارت شبكه) ، بستر سخت افـزاري شبكه و سرعت آن براي ارايه ی يك سرويس سريع و مطمئن بسيار تعيين کننده است.
File Service
بطور مختصر و ساده Server File يعني " سريس دهنده فايل ". سخت افزاري است بـا وسايل ذخيره سازي حجيم، سريع و پايدار (ماننـد ديـسك سـخت) که روي آن انواع پرونده ها با درنظر گرفتن سطوح امنيتي، بـه وسـيله کاربران از نقاط مختلف شبكه ذخيره و مورد استفاده قرار مي گيرد. البته سخت افزار بـه تنهايي کافی نبوده و بايد نرم افزار خاص Service File نحوه ذخيره سازي، بازيابي و مديريت اينگونه کارها را به نحو احسن در شبكه انجام دهد.
Print Service
اين سرويس که معمولاً به وسيله Server Print ارائه مي شـود، سـخت افـزاری اسـت(همراه با نرم افزار) که تعدادی چاپگر متناسب با نيازهـای کاربران تحـت کنترل آن قرار دارد. کارهاي چاپي (Jobs Print) که در نقاط مختلف شبكه بـه بـه وسيله کاربران ارسال مي شود به وسـيله ی ايـن سـرور دريافـت شـده و ابتدا در يك صف (Queue) قرار مي گيرد سـپس کار چـاپي از صـف؛ تحويـل چـاپگرمربوطه مي شود. چاپگرها ممكن است از نظر فيزيكي مستقيماً به سرور متـصل بوده يا غيرمستقيم از طريق سيستمهاي ديگر تحت مديريت سرور باشند ، مهـم آن است که چاپگرها تحت کنترل Server_Print اداره مي شوند.
Application Service
Application server کامپیوتری است که نرم افزارهاي کاربردی (Applications) رابه درخواست کاربران براي آنها اجرا کرده و نتايج حاصل از اجـرا را روي کامپيوتر خودشان نمايش مي دهد .هسته مرکزي اجراي Application روي سرويس دهندهاست و نه سرويس گيرنده. در اينجـا سـرويس گيرنـده تنـها بعنـوان يـك درخواست کننده براي اجرای عمل کرده و بقيه بعهده سرويس دهنـده اسـت. اينكه چند درصد کار به وسيله ی سرور انجام مي شود و چند درصد به وسـيله ايستگاه ، متغير بوده و بستگي به ماهيت Application و عملكرد سرويس دهنـده دارد . گاهي اوقات ممكن است همه Application روي سـرويس دهنـده اجـرا شـده و ايستگاه فقط نتايج را استفاده کند و گاهي ممكن است بخش کوچكي از اجـرايApplication بعهده سرويس گيرنده بوده و بقيه بعهده سـرور باشـد .بـه عنـوان مثال در برخي از Net Game هـا بـاز ی هـا در سـرور نـصب مـي شـود و بقيـه کامپيوترها به عنوان سرويس گيرنده از برنامـه اسـتفاده مـي کنند.
Database Service

به يك Server Application  که روي بانك هاي اطلاعاتي کارمی کند اصـطلاحاً Server Database به اختصار Server DB مي گوييم . پس مي بينيم کهServer DB یک سـرور جديد نيست بلكه همان App Server است که براي کار روي بانكهاي اطلاعاتي طراحي شده است.

ريخت شناسي شبكه " Topology work Net :
توپولوژي شبكه تشريح كننده نحوه اتصال كامپيوتر ها در يك شبكه به يكديگر است. در توصيف و بررسي يك توپولوژي بايد علاوه بر چگـونگي اتصال ظاهري، نحـوة تبـادل اطلاعـات را هـم جـزو توپولـوژي بحـساب آورد. بنابراين توپولوژي را به شكل زير تعريف می کنیم.
تعريف توپولوژي :
چگونگي اتصال ظاهري اجزا از طريق محيط انتقال به يكديگر. نحوة دسترسي اجزا به محيط انتقال و گردش اطلاعات مابين آنهاست.
پارامترهاي اصلي در طراحي يك شـبكه ، قابـل اعتمـاد بودن ومقرون به صرفه بودن است. انواع متداول توپولوژي ها در شبكه كامپيوتري عبارتند از :
-توپولوژی خطی (Bus):
جنبة ظاهري : کلیه سيستمها از طريق يك قطعه کابل به يكديگر متصل شده و اطلاعات خود را از طريق آن تبادل می نمایند. نكتة اصـلي در توپولـوژي خطی آن است که يك قطعه کابل بين کلیه کامپيوترهـا مـشترك بـوده و همـه از طريق همان يك قطعه با هم ارتباط دارند.
چگونگي دسترسي کامپيوترها به خط و نحوة گردش اطلاعات : هـر سيـستمي که بخواهد اطلاعاتي را روي خط ارسال کند مـثلا کامپيوتر A ابتـدا بايـد ببيند خط آزاد است يا خير و اگر پاسخ مثبت بود اقدام به ارسال اطلاعات براي کامپيوتر(هاي) مقصد می کند. اگر کامپيوتر A بخواهد اطلاعاتي را براي B ارسال کند بقيـه کامپيوتر ها D,C هم از اين اطلاعات باخبر مي شوند چون محيط انتقال مشترك بوده و کنترلي روي آن وجود ندارد؛ به محض آنكه سيگنال ارسال شـده از A روي خـط قـرار بگيرد، بسرعت در تمامي محيط انتقال منتشر شده و همه آن را دريافت مي کننـد اما بديهي است که فقط گيرنده (گيرندگان) تعيين شده از طرف فرسـتنده آن ـرا مورد استفاده قرار مي دهد و بقية گيرندگان به آن دسترسي ندارند.

برخورد يا Collision
فرض کنيم A درحال ارسال اطلاعات براي B باشد، همزمان C هـم مي خواهـد اطلاعاتي را براي D بفرستد دراين حالت، چون فقط يـك محـيط انتقـال وجـود دارد که بين همه مشترك است. به محـض آنكـه A اطلاعـات خـود را روي خـط بفرستد، خط اشغال شده و بقيه بايد صبر کنند تا ارسال A به اتمام رسـيده و خط مجدداً آزاد شود. البته اگر کامپيوتر A کارش طولاني باشد بايـد کار خود را به صورت مقطعي انجام دهد بدين معـني که پـس از ارسـال قـسمتي از اطلاعات، خط را آزاد مي کند تا بقيه هم امكان دسترسي و استفاده از خط را داشته باشند. در صورتي که به طور همزمان C نيز بخواهد براي D اطلاعاتي را ارسال نمايد باعث "تـصادم اطلاعـاتي" يـا Collision شـده و سـيگنالها بهـم مي ريزد . بنابر اين در يك لحظة مشخص فقط يـك فرسـتنده مـي توانـد وجـود داشته باشد.
در محيط هاي انتقال مشترك، هـيچ ٢ فرسـتنده اي نمـي تواننـد همزمان با هم اقدام به ارسال اطلاعات کنند مگر آنكه از تكنيك هاي TDM يـا FDM استفاده شود.
تکنیک TDM: با استفاده از اين تكنيك ، هر فرستنده کسري از زمـان را (يا حجم محدودي از اطلاعات را) براي ارسال درنظر گرفته که پس از بـه پايان رسيدن مجبور است خط را آزاد کرده تا ديگران نيز شـانس ارسـال را داشته باشند. در اين تكنيك هرچند که بطور واقعي و در يـك لحظـة مـشخص چندين فرستنده با هم وجود ندارند اما در مجمـوع همـه مـي تواننـد ارسـال اطلاعات خود را با هم به پيش ببرند.
تکنیک FDM : در این تکنیک از فرکانس های مختلف برای ارسال داده استفاده می شود به عبارتی هیچ دو فرستنده ای ( در یک محدوده معین) نباید دارای فرکانس یکسانی باشند که به آن اصطلاحاً تقسیم فرکانسی(FDM =Frequency Multiplexing Division) گفته می شود مثل حالتی که فرستنده های تلوزیونی، رادیوئی و مخابراتی امواج خود را در فضا پخش می کنند و تداخلی هم با هم ندارند.
مزايا و معايب توپولوژي خطی :
مزايا : - افزايش و کاهش سيستمها براحتي (تا حد مجاز) صورت مي گيرد - در کل ساده و کم هزينه است.
معايب : - در صورت قطعي در يك قسمت از کابل اصلي ، تمامي شبكه از کار ميافتد ، - عيبيابي آن وقتگير است - نياز به نگهداري و مراقبت بيشتري نسبت به ساير توپولوژي هـاي ديگـر دارد.
توپولوژي حلقوی  (Ring):
جنبة ظاهري : کلیه کامپيوترها در يك حلقه به يكديگر متصل مي شوند. بديهي است وقتي مي گوييم حلقه، منظور آن است که آخرين کامپيوتر هـم بايـد به اولين متصل شود.
مزاياو معايب حلقوی (يكطرفه) نسبت به خطی :
 مزيت :  نحـوة گردش اطلاعات در حلقوی نسبت به خطی داراي مزايايي از قبيل اولويت بنـدي و زمان بندي است که خطی از آن محروم است .
معايب : ١ .مصرف کابل در آن نسبت به توپولوژي خطی بيشتر است. ۲- همچون توپولوژي خطی اگر يك قسمت از حلقه قطع شود، کل حلقوی از کار مي افتد البته نه بدليل Collision، بلكه بدين سبب که اطلاعـات قـادر به گردش کامل نخواهد بود.

توپولوژي ستاره ای (Star):
جنبة ظاهري : کلیه کامپيوترها به يك نقطـة مرکزي بنـام Hub متـصل مي شوند. امروزه عمدتاً در شبكه هاي کامپيوتري با توپولوژي ستارهاي بجاي هـاب معمولي از سـوييچ اسـتفاده مـي شـود که از ويژگـي هـاي آن عملكـرد هوشمندانه در پيدا کردن مقصد نسبت به Hub مي باشد. در يك شبكه، اگر ارسال اطلاعات فقط بـه سمـت يـك مقـصد مـشخص باشـد اصطلاحاً واژة Unicast و اگر ارسال اطلاعات براي چند سيستم مـشخص باشـد واژة Multicast و اگر همگان مورد خطاب قرار گيرند واژة Broadcast بكار م يرود.
مزاياو معايب توپولوژي ستاره ای نسبت به توپولوژي خطی :
 مزايا: - قطعي يك خط بطور معمول بقية شبكه را تحت تأثير قرار نمي دهد. در نتيجه حجم ترافيك بيشتري در واحد زمان مي تواند انجام شود. - اگر از Switch استفاده شود امكان تبادل اطلاعات دو به دو بصورت همزمـان وجـود دارد، - اگر از Switch استفاده شود چـون ترافيـك مقـصد بـه يـك ايـستگاه روي گذرگاههاي (Ports ) ديگر ارسال نميشود لذا ترافيك ناخواسته کاهش يافتـه و ضريب ايمني در تبادل اطلاعات افزايش مي يابد.
 معايب: - اگر به هر دليلي "نقطة مرکزي" از کار بي افتد ، کل شبكه از کار باز مي ايستد ، به همين دليل معمولا Hub را از نظـر فيزيكـي در يـك تـابلوي مخصوص معروف به Rack نصب کرده و Rack را در يك مكان مطمئن و با شرايط محيطي مناسب قرار مي دهند. در شبكه هايي که ضريب حـساسيت آنهـا بيـشتر است، ترکیبي از دو يا چند سويچ را در توپولـوژي Mesh قـرار داده و بدين ترتيب اگر يكـي از سـويچها از کار بي افتـد ، سـويچهاي ديگـر بلافاصله وارد عمل شده و ترافيك از طريق آنها به عبـور خـود ادامـه (Fault Tolerance) مي دهد - مصرف کابل و بطور کلي هزينة پياده سازي آن نسبت به خطی بيشتر است. البته در عوض هزينة نگهداري و رفع عيب پـايينتر است زيرا کمتر دچار مشكل شده و عيب يابي درآن ساده تر و سريعتر انجـام مي شود.
توپولوژی مش (Mesh):
جنبة ظاهري : در هر سيستم به تعداد لازم، سخت افزار شبكه (Interface Network) نصب شده و همگي مستقيماً بصورت ٢ به ٢ به يكديگر متصل مـي شـوند. البتـه اين حالت ايده ال بوده که اصطلاحاً گراف کامل (Mesh Complete) خوانده مي شود.
در عمل ممكن است ارتباط ٢ به ٢ براي همه امكانپذير نباشد لذا توپولـوژي به حالت يك گراف ناقص درمي آيد (Mesh Partial).

چگونگي دسترسي کامپيوترها به محيط انتقال و گردش اطلاعات: چون هر سيستم ارتباط دوطرفه اي با بقيه داشته و از طرفي بيش از يـك مـسير بـراي رسيدن به مقصد وجود دارد لذا پس از انتخاب مسير بهينه، اطلاعات به مقصد مي رسد. در توپولوژي مش بحث جديدي بنام مسيريابي Routing مطرح مي شود و به هر سيستمي که کار مسيريابي را انجام دهد اصطلاحاً مسيرياب “Router “گفته مي شود.
مسير ياب Router : مسير ياب يا روتر به سخت افزاري گفته مي شـود مجهـز بـه حداقل ٢ کارت شبكه (Interface Network ) که نرم افزار مسيريابي (Routing) روي آن فعال شده و کار انتخاب مسير بهينه و هدايت ترافيك را روي اطلاعات انجام مي دهد. چون روتر محل عبور و تلاقي مسيرهاي مختلف براي تبادل ترافيك است لذا علاوه بر "پليس راهنمـايي و راننـدگي" ، در برخـي از روترهـا "پلـيس ايـست- بازرسي" نيز وجود داشتهج، نوع و محتواي ترافيك را کنترل مي کند. بعبـارت فني عمليات Filtering و Firewall را هم انجام مي دهند.
مزاياو معايب توپولوژي Mesh نسبت به ساير توپولوژي ها :

مزيت:چون بيش از يك مسير براي هدايت ترافيك وجود دارد بنابراين بـه احتمال زياد، قطعي در يك مسير باعث اخـتلال کلـي در ارتبـاط نمي شـود و بالاخره شانسي براي رسيدن به مقصد وجود دارد ضمن آنكه بعضي از روترهـا در حالت عادي ترافيك را روي چندين مسير تقسيم مي کنند و بنـابراين حجـم تبادلات نيز افزايش مي يابد. خلاصه آنكه توپولوژي مش داراي ويژگي Redundancy يا Tolerance Fault و همچنين Balancing Load است.
معايب Mesh نسبت به ساير توپولوژي ها : بديهي اسـت که پيچيـده تـر و پرهزينه تر از بقيه است.

پي دي اف شبکه جلسه اول