مفاهیم تکنولوژی WAN

WAN ( برگرفته از   wide-area network  ) ،‌ يك شبكه ارتباطی است كه يك حوزه جغرافيائی گسترده نظير يك شهرستان ، استان و يا كشور را تحت پوشش قرار می دهد. اين نوع شبكه ها دارای  مشخصات منحصربفرد مختص به خود می باشند كه آنان را از يك شبكه محلی متمايز می نماد .

ویژگیهای یک شبکه WAN

 شبكه های WAN ،‌ يك حوزه جغرافيائی گسترده  نظير يك شهرستان ،  استان  و يا يك كشور را تحت پوشش قرار داده و معمولا\" از امكانات ارائه شده توسط شركت های  مخابراتی استفاده می نمايند . اين نوع شبكه ها دارای خصوصيات زير می باشند :

1 - دستگاه های موجود در يك حوزه جغرافيائی گسترده را به يكديگر متصل می نمايند .
2 - از سرويس های ارائه شده توسط شركت های مخابراتی به منظور حمل داده استفاده می نمايند .
3 - از اتصالات سريال مختلف به منظور دستيابی به پهنای باند در يك حوزه  جغرافيائی گسترده استفاده می نمايند . 

 این فیلم به طور کامل توضیح میده .

فیبر نوری

فیبر نوری از پالس‌های نور برای انتقال داده‌ها از طریق تارهای سیلکون بهره می‌گیرد. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد می‌تواند صدها هزار مکالمهٔ صوتی را حمل کند. فیبرهای نوری تجاری ظرفیت ۲٫۵ تا ۱۰ گیگابایت در ثانیه را فراهم می‌سازند. فیبر نوری از چندین لایه ساخته می‌شود. درونی‌ترین لایه را هسته می‌نامند. هسته شامل یک تار کاملاً بازتاب کننده از شیشه خالص (معمولاً) است. هسته در بعضی از کابل‌ها از پلاستیک کاملاً بازتابنده ساخته می‌شود، که هزینه ساخت را پایین می‌آورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار می‌رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می‌دهند که باعث می‌شود که نور در هسته تابیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم می‌رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلی کلی) می‌نامند. قطر هسته و پوسته با هم حدود ۱۲۵ میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است)، که در حدود اندازه یک تار موی انسان است.

بسته به سازنده، حول پوسته چند لایه محافظ، شامل یک پوشش قرار می‌گیرد. یک پوشش محافظ پلاستکی سخت لایه بیرونی را تشکیل می‌دهد. این لایه کل کابل را در خود نگه می‌دارد، که می‌تواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است .

از لحاظ کلی، دو نوع فیبر وجود دارد:

• فیبر تک حالتی: یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می‌دهد
• فیبر چند حالتی: صدها حالت نور را به طور هم‌زمان انتقال می‌دهد

طراحان فیبرهای نسل سوم، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای کمترین تلفات و پاشندگی باشند. برای دستیابی به این نوع فیبرها، محققین از حداقل تلفات در طول موج ۵۵/۱ میکرون و از حداقل پاشندگی در طول موج ۳/۱ میکرون بهره جستند و فیبری را طراحی کردند که دارای ساختار نسبتاً پیچیده‌تری بود. در عمل با تغییراتی در پروفایل ضریب شکست فیبرهای تک مد از نسل دوم، که حداقل پاشندگی آن در محدوده ۳/۱ میکرون قرار داشت، به محدوده ۵۵/۱ میکرون انتقال داده شد و بدین ترتیب فیبر نوری با ماهیت متفاوتی موسوم به فیبر دی.اس.اف ساخته شد. 

خطوط    E1 , T1 

 یکی از استانداردهای کلی برای خطوط دیجیتال (E1/T1) هست که استانداردهای اروپائی و آمریکائی (که E1 برای اروپاست و T1 استاندارد آمریکائی) فرق این دو تا در تعداد کانالهای اوناست. تو خط تلفن معمولی ما صرفا یه کانال واسه ارتباط داریم ولی تو این خطوط تعداد کانالها از یکی بیشتر مثلا T1 دارای ۲۴ کاناله یعنی اینکه اگه شما یه خط T1 داشته باشین می تونین ۲۴ تا ارتباط همزمان داشته باشین. تعداد این کانالها در E1 برابر ۳۲ تاست. که ۲ تاش واسه سیگنالیگ و همزمان سازی بکار میره و باقیش یعنی ۳۰ تاش قابل بهره برداریه. یعنی اینکه یه خط E1 مثل سی تا خط تلفن می ماند .

کانالهای این خطوط می تونن حداکثر تا ۶۴۰۰۰bps دیتا انتقال بدن. به این مفهوم که اگه تلفن شما دیجیتال باشه شما می تونن سرعت ارتباطتون با یه خط E1 رو به ۶۴۰۰۰bps برسونین. اما چون خطوط ما آنالوگه و چون مودم های ما حداکثر تا ۵۶۰۰۰bps می تونن ارتباط برقرار کن سرعت ارتباط به حداکثر ۵۶۰۰۰bps محدود میشه. خط تلفن آنالوگ یه کانال داره که حداکثر می تونه به سرعت ارتباط ۳۳۶۰۰bps برسد. شما می تونید  از مودم  برای e1 استفاده کنید .

این فیلم به طور کامل تکنولوژی های E1 و T1 و .... توضیح میده .

آدرس دهی و مسیر یابی در شبکه

به زبان ساده : هر دیوایس متصل به شبکه دارای یک آدرس می باشد . این آدرس به وسیله ادمین شبکه یا بصورت اتوماتیک به دیوایس داده می شود و در شبکه بوسیله این آدرس شناخته می شود . نام انگلیسی آن IP Address می باشد . دقت داشته باشید که IP Address قابل تغییر و در دسترس است و با Mac Address متفاوت است . Mac Address توسط کارخانه سازنده کارت شبکه بر روی کارت گذاشته می شود و به راحتی قابل تغییر نیست.

کاربرد Network Mask

برای دانستن مفهوم Subnet Mask نیاز به دانستن مفاهیم مختلفی از شبکه است. ولی به طور خیلی خلاصه عدد Subnet Mask مشخص می‌کند چه قسمتی از یک آدرس IP مربوط به کامپیوترهای داخل شبکه و چه قسمتی مربوط به شناسه خاص آن شبکه است. برای مثال مشخصات زیر را فرض کنید:

IP Address : 192.168.1.30

Subnet Mask : 255.255.255.0

در مثال بالا چون سه بخش اول Subnet Mask عدد ۲5۵ است که معادل باینری آن 11111111 می‌شود به معنی این است که سه بخش اول IP Address یعنی 192.168.1.30 مربوط به شناسه خاص آن شبکه و بخش آخر آن که عدد 30است مربوط به کامپیوترهای داخل آن شبکه است که این عدد می‌تواند بین 1 تا 256 باشد و در این شبکه حداکثر 256کامپیوتر می‌تواند باشد.

حال اگر Subnet Mask عدد 255.255.255.0 باشد دو بخش آخر IP که 1.30است کامپیوترهای داخل شبکه را مشخص میکند که هر کدام می‌توانند بین1 تا 256 باشند در نتیجه تعداد کامپیوترهای داخل این شبکه می‌تواند 256*256 باشد که 65536عدد کامپیوتر را شامل می‌شود و برای سازمان ‌‌های بزرگ کاربرد دارد.

به زبان ساده :‌ ساب نت ماسك براي ما مشخص مي كنه كه از كجا تا كجاي آدرس اي پي مربوطه به هاست و از كجا تا كجا مربوط ميشه به نتورك . حالا اين موضوع به چه درد ميخوره ؟ اين به كامپيوتر كمك مي كنه كه در مورد مقصد بسته ارسالي اش تصميم بگيره ! اگر كامپيوتر مقصد توي همين سازمان و همين شبكه است مستقيم ارسال ميشه براش و گرنه اون بسته به گيت وي و روتر مربوطه ارسال ميشه و از اون طريق به مقصد مي رسه .

اختصاص آدرس های IP

هر دستگاهي كه در اينترنت وجود دارد يا به آن متصل است يك شماره شناسايي منحصر به فرد دارد كه به آن آدرس IP يا شماره IP گفته مي شود.

تركيبي از 4.3 ميليارد آدرس IP

همانطور كه در بالا ذكر شد آدرسهاي IP براي قابل فهم بودن افراد معمولاً به صورت دسيمال (دهدهي) بيان مي شوند. كه با نقطه از يكديگر جدا شده اند. اما كامپيوتر ها با شكل باينري (دودويي) اعداد سروكار دارد و براي ارتباط با يكديگر آنرا در قالب صفر و يك بيان مي كنند مانند مثال زير:

11011000. 00011011. 00111101. 10001001

8تا              8تا             8تا             8تا

چهار عدد در يك آدرس IP اكت (به معناي هشتايي) ناميده مي شوند، چون هر عدد به تنهايي از 8 عدد باينري تشكيل شده است. با تركيب همه اعداد 32 عدد باينري خواهيم داشت. آدرس IP از اعداد 32 بيتي تشكيل شده است. كه هر كدام از 8 وضعيت مي تواند 0 يا 1 باشد. يعني براي هر هشتايي 2 به توان 8 تا، 256 عدد مخلتف را مي توان در نظر گرفت. پس هر عدد كه بين نقطه ها قرار مي گيرد مي تواند بين 0 ــ 255 باشد. با توجه به اين كه 4 عدد داريم كه با نقطه از هم جدا مي شوند مجموعاً 2 به توان 32 يا مجموعاً 4294967296 عدد منحصر به فرد خواهيم داشت.

در نتيجه در حدود 4.3 ميليارد عدد را مي توان براي آدرسهاي IP منحصر به فرد معين كرد البته با صرفنظر از تعدادي آدرس معين كه استفاده از آنها براي عموم محدود شده است. مثلاً آدرس IP به صورت 0. 0. 0. 0 براي شبكه default و آدرس 255. 255. 255. 255 براي broad cast رزرو شده اند.

تركيب اين اعداد فقط براي دادن يك شماره منحصر به فرد و شناسايي نيست بلكه براي ايجاد كلاسهايي است كه بتوان آنها را به يك شغل، دولت، منطقه خاص و غيره نسبت داد.

اعداد بين نقطه ها يا اكت ها (هشتايي) به دو قسمت تقسيم مي شوند. شبكه و هاست. اولين عدد بين نقطه ها مربوط به شبكه است. اين عدد براي شناسايي يك شبكه كه يك كامپيوتر به آن متصل است استفاده مي شود.

هاست (كه گاهي با نام Node شناخته مي شود) كامپيوتري كه واقعاً در شبكه وجود دارد مشخص مي كند. قسمت مربوط به هاست معمولاً آخرين عدد است. 5 كلاس IP به علاوه آدرسهاي خاص مشخص وجود دارد:

ــ default network: يا شبكه پيش فرض كه آدرس IP آن 0. 0. 0. 0 است.

ــ كلاس A: اين كلاس براي شبكه هاي خيلي بزرگ است. مانند يك كمپاني عظيم بين المللي كه داراي يك شبكه بزرگ است. آدرسهاي IP كه اعداد اول آنها (اولين اكت) از 1 تا 126 باشد قسمتي از اين شبكه هستند. سه عدد بعدي براي شناسايي Host به كار مي روند. اين بدان معناست كه 126 شبكه كلاس Aوجود دارند كه هر كدام 16777214 هاست و مجموعاً 2 به توان 31 آدرس IP منحصر به فرد مي توان ساخت. اما نيمي از اين تعداد آدرس IP قابل دسترسي است. در شبكه هاي كلاس A اولين عدد باينري هميشه صفر است.

آدرس خود يا loopback: اين آدرس IP عبارتست از127.0.0.1 با اين آدرس IP يك كامپيوتر مي تواند پيغامي را براي خودش ارسال كند. اين آدرس معمولاً براي عيب يابي شبكه و تست كردن آن استفاده مي شود.

این فیلم کاملا توضیح داده

این فیلم هم کل مطالبی که تا الان گفتیم رو بصورت خلاصه و کامل مرور میکنه

اصول شبکه های اترنت

اترنت اصولا برای کام‍‍‍‍‍‍‍‍پیوتر های متصل به یک کابل مشترک ایجاد گردید . 

اترنت در لایه های یک و دو عمل می کند که هر دوی این لایه ها بر روی کارت شبکه پیاده سازی می شوند .

Ethernet بطور کلی بر این نظریه بنا شد: ارتباط کامپیوترها برروی کابل کواکسیال که به‌عنوان یک وسیله انتقال عمل می‌کند و به صورت اشعاب تزریقی به کامپیوتر وصل می‌شود بدین معنا که به کمک یک ابزار محکم شونده بروی کابل.سوزنی به هسته کابل تزریق می‌شود وبه مرکز کابل می‌رسد واین کابل به نام 10Base5هم مشهور است که عدد 10سرعت انتقال بحسب مگا بیت بر ثانیه عدد 5 طول حداکثر هر قطعه کابل بدون نیاز به تکرار کننده را بر حسب100متر مشخص می‌کرد روش بکار گرفته شده شباهت زیادی به سیستم‌های رادیوئی داشت اگرچه تفاوتهای پایه‌ای با هم داشتند همچون این واقعیت که تشخیص تصادم در یک سیستم ارسال در کابل ساده تر از ارسال رادیو است. کابل مشترک که کانال ارتباطی مشترک را ایجاد می‌کند به ether(اتر) مربوط شده است و از این مبناست که نام Ethernet اقتباس شده‌است. با توجه به این مفاهیم اولیه، Ethernet تکامل یافت به تکنولوژی شبکه‌ای پیچیده‌ای که امروزه در اغلب شبکه‌های LAN بکار گرفته شده‌است کابلهای کواکسیال با ارتباطات نقطه به نقطه که به‌وسیله Ethernet به Hub یا سوئیچ متصل می‌شوند جایگزین شدند. که موجب کاهش هزینه نصب، افزایش اطمینان و قابلیت مدیریت نقطه به نقطه و خطایابی می‌شود. StarLAN اولین قدم تکامل Ethernet از یک گذرگاه عمومی با کابل کواکسیال به یک شبکه با کابلهای جفت به هم تابیده و Hubهای قابل مدیریت بود. ایجاد کابلهای زوج به هم تابیده بطور قابل ملاحظه‌ای هزینه نصب را کاهش داد. پایانه‌های Ethernet با ارسال بسته‌های اطلاعاتی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند هر پایانه دارای یک آدرس ۴۸ بیتی (MAC) می‌باشد که بصورت سخت‌افزاری در کارت شبکه (NIC) قرار دارد و کارت شبکه بسته‌های اطلاعاتی که آدرس پایانه‌های دیگر را دارند قبول نمی‌کند. علی رغم تغییرات مهم در Ethernet از یک کابل ضخیم کوکسیال که با سرعت Gbit/s۱ کار می‌کنند از آنجا که همگی از یک قالب اطلاعاتی استفاده می‌کنند قابلیت اتصال به یکدیگر را دارند . امروزه با توجه به فراگیری Ethernet و کاهش هزینه سخت‌افزاری آن اغلب تولیدکنندگان بردهای اصلی ( mother board) که دارای کارت Ethernet باشد تولید می‌کنند که باعث عدم نیاز به یک کارت شبکه جدا و صرفه جوئی در فضای بکار رفته می‌شود.

نحوه آدرس دهی و ارسال اطلاعات در اترنت

به زبان ساده :‌ هر دستگاهی که به شبکه متصل است دارای یک آدرس استاندارد و یکتا می باشد . این آدرس با نام mac address شناخته می شود . توجه داشته باشید که این آدرس با IP Address متفاوت است . دیوایس متصل به شبکه اترنت از روی mac address می تواند با بقیه دیوایس ها ارتباط برقرار کند .

 عجله نکنید

شبکه چیست ؟

اساسا شبکه به معنی اتصال دو یا چند کامپیوتر (چاپگر . اسکنر . دستگاه حضور و غیاب و ...)  و به اشتراگ گداری منابع آنهامی باشد . 

به زبان ساده :‌شبکه به مجرای ارتباطی میان دو کامپیوتر اطلاق می گردد . برای تشکیل شبکه حتما نیاز نیست که هر دو سوی شبکه کامپیوتر وجود داشته باشد. ارتباط میان یک کامپیوتر و یک پرینتر به اشتراک گذاشته شده نیز یک نوع شبکه است .

این فیلم به طور کامل اتفاقی که در یک شبکه می افته رو توضیح میده .

الگوی لایه ای چیست ؟‌

ساختاریست که سالها پیش جهت شکستن فرایند پیچیده ارسال داده از یک کامپیوتر به کامپیوتر به هفت مرحله ارائه گردید .

مدل OSI مخفف کلمه ی Open Systems Interconnection اساسی ترین مدل برای شبکه ها می باشد و علی رغم وجود استانداردهای دیگر، اکثر شرکت های معتبر فعال در زمینه شبکه های کامپیوتری، از این استاندارد پیروی می کنند. این مدل در سال ۱۹۸۴ توسط ISO توسط یک سازمان بین المللی استاندارد سازی ارائه گردید.در مدل OSI از هفت لایه برای تشریح فرآیندهای مربوط به ارتباطات استفاده می گردد. هریک از لایه ها مسئولیت انجام عملیات خاصی را برعهده دارند، مدل OSI به عنوان یک مرجع و راهنما برای شناخت عملیات مربوط به ارتباطات استفاده می گردد، به منظور آشنا یی با نحوه عملکرد یک شبکه ، مطالعه مدل OSI ، مفید می باشد.

به طور خلاصه مدل OSI به شما اجازه می دهد عملکرد شبکه را در لایه های مختلف مشاهده کنید. شما توسط OSI می توانید چگونگی انتقال اطلاعات میان دو نرم افزار بر روی دو کامپیوتر را مشاهده کنید.

مجموعه ی این لایه ها که در کنار یکدیگر فعالیت می کنند تشکیل یک پشته شبکه یا network stack را می دهند . 

توجه داشته باشید که مدل OSI تنها یک دستور العمل است . 

هفت لایه ی OSI عبارتند از:

لایه ی : (Application) هفتماین لایه با سیستم عامل و یا برنامه های کاربردی ارتباط دارد. کاربران با استفاده از نرم افزارهای کاربردی متفاوت قادر به انجام عملیات مرتبط با شبکه خواهند بود. مثلا کاربران می توانند اقدام به ارسال فایل خواندن پیام ارسال پیام و … نمایند.

لایه ی ششم: (Presentation) این لایه داده های مورد نظر خود را از لایه Application اخذ و آنها را بگونه ای تبدیل خواهد کرد که توسط سایر لایه ها قابل استفاده باشد.

لایه ی  پنجم : (Session)این لایه مسئول ایجاد ، پشتیبانی و ارتباطات مربوطه با دستگاه دریافت کننده اطلاعات است .

لایه ی چهارم: (Transport) این لایه مسئول پشتیبانی کنترل جریان داده ها و و بررسی خطاء و بازیابی اطلاعات بین دستگاه های متفاوت است . کنترل جریان داده ها  ، بدین معنی است که لایه فوق در صورتی که اطلاعاتی از چندین برنامه ارسال شده باشد  ، داده های مربوطه به هر برنامه را به یک stream آماده تبدیل  تا در اختیار شبکه فیزیکی قرار داده شوند.

لایه ی سوم: (Network) در این لایه روش ارسال داده ها برای دستگاه گیرنده تعیین خواهد شد. پروتکل های منطقی  ، روتینگ و آدرس دهی در این لایه انجام خواهد شد.

لایه ی دوم: (Data) این  لایه ، پروتکل های فیزیکی به داده اضافه خواهند شد. در این لایه نوع شبکه و وضعیت بسته های اطلاعاتی (Packet) نیز تعیین می گردند.

لایه ی اول: (physical) این لایه در ارتباط مستقیم با سخت افزار بوده و خصایص فیزیکی شبکه نظیر : اتصالات ، ولتاژ و زمان را مشخص می نماید.

مدل OSI بصورت یک مرجع بوده و پروتکل های پشته ای  یک و یا چندین لایه از مدل فوق را ترکیب و در یک لایه پیاده سازی می نمایند. 

مدل مرجع TCP/IP

TCP/IP مهمترین پروتکل ارتباطی در شبکه های کامپیوتری و به ویژه شبکه اینترنت می باشد.در اینترنت پروتکل های مختلفی وجود دارد که هر یک وظیفه خاص خود را انجام می دهند .  

این فیلم اتفاقی که در مدل 5 لایه ای می افته رو به خوبی توضیح میده

پروتکل چیست ؟

تصور کنید مثلا یک چینی و یک فرانسوی، هر یک به زبان خودشان بخواهند با یکدیگر صحبت کنند؛ چه اتفاقی خواهد افتاد؟ قطعا از صحبتهای هم هیچ نخواهند فهمید.

در واقع، هر زبان از 2 بخش لغات و مفاهیم و دستور زبان تشکیل شده است و ما برای درک یکدیگر، باید در هر دو طرف مکالمه مجهز به قوانین یکسانی باشیم در غیر این صورت، امکان برقراری ارتباط نخواهیم یافت.

این موضوع دقیقا به همین سادگی درباره رایانه ها هم برقرار است. رایانه ها برای ارتباط با یکدیگر احتیاج به یک زبان مشترک دارند که این زبان، همان پروتکل است. پروتکل در لغت به معنای آداب و رسوم، تشریفات و نیز توافق است که این مفاهیم، با کاربرد رایانه ای آن هم سازگار است.

در حقیقت، پروتکل عبارت است از مجموعه استانداردی از قوانین و توافق ها که تعیین می کنند چگونه رایانه های درون یک شبکه با هم ارتباط برقرار کنند. قالب انتقال داده ها، مکانیزم چک کردن خطا که هنگام نقل و انتقال در داده ها پیش می آید، مکانیزم تصحیح خطا، روش فشرده سازی داده ها (اگر وجود داشته باشد)، همه و همه، از سوی قوانین استاندارد پروتکل تعیین می شوند. 

پروتکل های متعددی برای هر یک از کاربردهای فوق وجود دارد که مزایا و معایب خودشان را دارند. برخی سریع ترند، بعضی مطمئن ترند، برخی ساده ترند و برخی به صورت سخت افزاری و بعضی به صورت نرم افزاری پیاده سازی می شوند. اما مساله مهم این است که هر دو طرف ارتباط، از یک پروتکل یکسان برای هر یک از اعمال مذکور استفاده کنند و زبان هم را بفهمند.