آشنایی با شبکههای کامپیوتری؛ قسمت اول: شبکههای باسیم
شبکه. این واژه امروزه به یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین بخش‌های دنیای فناوری و کامپیوتر اختصاص دارد. کافی است نگاهی به موضوعات خبری، فناوری‌ها یا حتی دوره‌های آموزشی بیاندازید تا به محبوبیت این مبحث پی ببرید. شبکه آن طور که تصور می‌شود سخت و پیچیده نیست. با صرف زمان کافی و مطالعه منابع مناسب، هر کسی می‌تواند در زمینه شبکه به یک متخصص برجسته تبدیل شود. ما در پیمودن قدم‌های اول و آشنایی اولیه در این زمینه به شما کمک می‌کنیم.
توضیح: بخشی از مفاهیم بیان شده در این مقالات ممکن است برای کاربران حرفه‌ای، ابتدایی به نظر برسد. اما لطفاً ســایر کاربران را نیز مدنظر داشته باشید.
شبکههای باسیم (Wired): تجهیزات و استانداردها
اصولاً یک شبکه محلی باسیم به گروهی از دستگاه‌های الکترونیکی گفته می‌شود که از طریق سیم به یکدیگر متصل شده‌اند. اغلب این دستگاه‌ها به کمک وسیله‌ای به نام روتر (Router) یا مسیریاب به هم متصل می‌شوند، وسیله‌ای که شراط اولیه شبکه را ایجاد می‌کنند.
- روتر (Router)
روتر (مسیریاب)، وسیله مرکزی یک شبکه محلی محسوب می‌شود. معمولاً یک سر کابل شبکه به روتر وصل می‌شود. سر دیگر کابل نیز، به پورت شبکه دستگاه (رایانه) وصل می‌شود. به زبان ساده روتر را می‌توان به اداره پست مرکزی تشبیه کرد. مرسوله‌ها از ایستگاه‌های مختلف به این اداره می‌آیند و سپس از بهترین مسیر به سمت مقصد ارسال می‌شوند.
اگر بخواهید چند دستگاه را به یک روتر متصل کنید علاوه بر کابل‌های بیشتر، به روتری با بیش از یک پورت نیاز خواهید داشت. به پورت‌های موجود در روتر و رایانه، پورت LAN گفته می‌شود. LAN مخفف عبارت Local Area Network یا شبکه محلی است. پورت‌های LAN با نام پورت RJ45 نیز شناخته می‌شوند.
با اتصال کابل به روتر، شما یک شبکه با سیم ساخته‌اید. دستگاه‌هایی که دارای پورت RJ45 هستند، دستگاه‌های Ethernet-Ready نامیده می‌شوند.
توضیح: از نظر فنی، می‌توان بدون استفاده از روتر و به کمک یک کابل، دو رایانه را به هم متصل کرده و یک شبکه ایجاد نمود. اما استفاده از این شبکه مستلزم تنظیم و پیکربندی دستی IP آدرس‌ها است. کاری که معمولاً کاربران ترجیح می‌دهند با آن درگیر نشوند.
- پورت‌های LAN
روترهای خانگی، عموماً ۴ پورت LAN دارند. به این معنی که می‌توانند میزبان شبکه‌ای با ۴ کلاینت (رایانه) باشند. اگر شبکه بزرگتری بخواهید باید از سوئیچ (Switch) یا هاب (Hub) استفاده کنید که نسبت به روتر، پورت‌های بیشتری دارند. معمولاً روترهای خانگی برای مدیریت شبکه‌ای با ۲۵۰ دستگاه مناسب هستند. البته اکثر شبکههای خانگی یا شبکههای تجاری کوچک هم به بیشتر از این تعداد نیازی ندارند.
http://www.zoomit.ir/images/92/LANPort.jpg
دو استاندارد سرعت انتقال داده برای پورت‌های LAN وجود دارد: Ethernet (اِترنت)، که از حداکثر سرعت تبادل ۱۰۰ مگابیت (تقریباً ۱۳ مگابایت) در ثانیه و Gigabit Ethernet که از حداکثر سرعت ترانسفر ۱ گیگابیت (تقریباً ۱۲۵ مگابایت) در ثانیه پشتیبانی می‌کند. به عبارت دیگر انتقال اطلاعات یک CD (یعنی حدوداً ۷۰۰ مگابایت) از طریق یک اتصال اِترنت، تقریباً یک دقیقه طول می‌کشد. انتقال همین میزان اطلاعات از طریق یک اتصال Gigabit Ethernet به ۵ ثانیه زمان نیاز دارد. در عمل، میانگین سرعت انتقال داده از طریق Ethernet، نزدیک به ۸ مگابایت در ثانیه و متوسط سرعت انتقال از طریق Gigabit Ethernet نزدیک به بین ۴۵ تا ۸۰ مگابایت در ثانیه (MBps) است.
با همه این‌ها سرعت واقعی هر شبکه به عوامل مختلفی مانند وضعیت دستگاه متصل به شبکه، کیفیت کابل، ترافیک شبکه و... بستگی دارد.
توضیح: سرعت یک شبکه بر اساس کُندترین دستگاه متصل به آن شبکه تعیین می‌شود. برای مثال اگر شبکه‌ای شامل چندین دستگاه، روتر و کابل‌هایی با پشتیبانی از Gigabit Ethernet داشته باشیم و تنها یک اتصال Ethernet در این شبکه وجود داشته باشد، سرعت این شبکه حداکثر برابر با ۱۰۰ مگابیت در ثانیه خواهد بود.
به صورت خلاصه، پورت‌های LAN بر روی روتر، به دستگاه‌های Ethernet-Ready فرصت می‌دهند به یکدیگر متصل شوند. در این میان برای اینکه رایانه‌های این شبکه به اینترنت دسترسی داشته باشند، روتر باید مجهز به پورت WAN نیز باشند. WAN مخفف عبارت Wide Area Network به معنی شبکه گسترده است.
- سوئیچ و هاب
هاب و سوئیچ هر دو برای اضافه کردن پورت‌های LAN به یک شبکه استفاده می‌شوند. به کمک این دو وسیله، می‌توان تعداد دستگاه‌های Ethernet-Ready یک شبکه را افزایش داد. تفاوت اصلی میان هاب و سوئیچ این است که هاب از یک کانال اشتراکی (Shared) برای تمام پورت‌های خود استفاده می‌کند، در حالیکه که سوئیچ برای هر پورت خود یک کانال اختصاصی (Dedicated) دارد. به عبارت دیگر، هر چه تعداد کلاینت‌های هاب افزایش پیدا کنند، سرعت (نرخ تبادل اطلاعات)، در آن کاهش می‌یابد، در حالیکه تعداد کاربران متصل به یک سوئیچ، در نرخ تبادل اطلاعات آن تغییری ایجاد نمی‌کند. به همین دلیل هاب‌ها بسیار ارزانتر از سوئیچ‌هایی با تعداد پورت مساوی هستند.
در سال‌های اخیر، با پیشرفت فناوری‌های شبکه و پایین آمدن قیمت سوئیچ‌ها در بازار، استفاده از هاب کمتر شده است. قیمت سوئیچ‌ها در بازار به دو عامل وابسته است. استاندارد سرعتی که دستگاه از آن پشتیبانی می‌کند (Ethernet یا Gigabit Ethernet) و تعداد پورت‌های دستگاه. همانگونه که مشهود است پیشتیبانی از استاندارد Gigabit Ethernet یا داشتن تعداد پورت‌های بیشتر باعث افزایش قیمت سوئیچ می‌شود.
امروزه انواع گوناگونی از سوئیچ‌های ۴ تا ۲۴ پورت (و حتی بیشتر) در بازار یافت می‌شود.
به یاد داشته باشید که تعداد کلاینت‌هایی که قرار است به وسیله سوئیچ به یک شبکه باسیم متصل شوند با تعداد پورت‌های سوئیچ منهای یک برابر هستند. برای مثال به کمک یک سوئیچ ۴ پورت می‌توان تنها ۳ رایانه را به یک شبکه اضافه کرد چرا که یکی از پورت‌ها برای اتصال سوئیچ به شبکه مورد اشاره استفاده خواهد شد. با این کار یکی از پورت‌های شبکه مذکور نیز برای اتصال سوئیچ (و نه کاربر)، استفاده شده است. برای همین همیشه بهتر است در شبکه خود از سوئیچی استفاده کنید که تعداد پورت‌های آن به میزان قابل قبولی بیشتر از رایانه‌هایی باشد که قرار است به آن شبکه ملحق (Join) شوند.
- پورت WAN
معمولاً هر روتر به یک پورت WAN مجهز است (بعضی از روترهای تجاری نیز شامل دو پورت WAN هستند که به کمک آنها می‌توانند در یک زمان دو دسترسی مجزا به اینترنت را برای کاربران شبکه خود فراهم کنند). پورت WAN دقیقاً همان پورت LAN است، که کاربرد متفاوتی دارد: اتصال به اینترنت. از این رو برای شناسایی راحت‌تر با رنگ متفاوتی نسبت به پورت‌های LAN مشخص می‌شود.
در تصویر زیر، پورت WAN با رنگ زرد، به راحتی قابل تشخیص است.
http://www.zoomit.ir/images/92/WANPort.jpg
پورت WAN، به روتر امکان می‌دهد که به اینترنت دسترسی داشته و آن را با سایر دستگاه‌های Ethernet-Ready به اشتراک بگذارد.
توضیح: از آنجائیکه که اغلب اتصال‌های اینترنتی، سرعتی کمتر از ۱۰۰ مگابیت در ثانیه دارند (برای مثال یک اتصال کابلی سریع، با حدود ۵۰ مگابیت در ثانیه دانلود و ۶ مگابیت در ثانیه آپلود سازگار است )، غالباً کابل‌های Ethernet برای اتصال به اینترنت مناسب هستند. با این حال روترهای گیگابیتی، با پورت Gigabit WAN عرضه می‌شوند. البته جابه‌جایی کلاینت‌ها بین روتر معمولی و روتر گیگابیتی به معنی دسترسی سریع‌تر به اینترنت نیست، بلکه به دستگاه متصل به شبکه LAN کمک می‌کند تا سریع‌تر به هم متصل شوند.
- مودم Broadband (پهن‌باند)
این مودم‌ها را مودم DSL یا مودم کابلی نیز می‌نامند. یک مودم پهن‌باند، وسیله‌ای است که اینترنت را از مراکز ISP به رایانه کاربر منتقل می‌کند. مودم‌ها معمولاً یک پورت LAN برای اتصال به پورت WAN روتر یا پورت LAN یک دستگاه Ethernet-Ready و یک پورت وابسته به سرویس جانبی دیگر دارند. پورت دوم در مودم‌های DSL یک پورت تلفن و در مودم‌های کابلی یک پورت کواکسیال (Coaxial) است که برای اتصال به سرویس‌های جانبی مثل دیال‌آپ استفاده می‌شود.
مودم DSL نمایش داده در تصویر زیر، علاوه بر پورت LAN، به یک پورت تلفن (Line) نیز مجهز است.
http://www.zoomit.ir/images/92/DSL-Modem.jpg
اگر شما یک مودم DSL داشته باشید، به کمک آن می‌توانید تنها به یک دستگاه Ethernet-Ready متصل شوید. برای اتصال بیش از یک دستگاه، نیازمند روتر خواهید بود. بعضی از سازندگان، دستگاه‌هایی موسوم به Combo را عرضه می‌کنند که ترکیبی از دو دستگاه مختلف مثل مودم و روتر در یک دستگاه هستند. امروزه تقریبا تمام مودم‌های ADSL دارای روتر داخلی نیز می‌باشند و نیازی به خرید روتر جداگانه نیست اما این مودم ها معمولا یک پورت شبکه دارند و اگر تمایل داشته باشید تا ابزارهای بیشتری را از طریق کابل و پورت اترنت به آن متصل کنید به یک سوئیچ جداگانه نیاز خواهید داشت.
- کابل شبکه
برای متصل نمودن دستگاه‌ها به روتر یا سوئیچ از کابل شبکه استفاده می‌شود. این کابل را با نام «کت ۵» یا Category 5 یا CAT5 نیز می‌شناسند. در حال حاضر اغلب کابل‌های CAT5 در‌واقع CAT5e هستند که با استاندارد Gigabit Ethernet سازگار شده‌اند. آخرین استاندارد کابلی که در بازار وجود دارد CAT7 است که نسبت به CAT5e و CAT6 از سرعت و قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار هستند.
تفاوت این دو نمونه در نوع سیم داخلی و انتهای آنها است. با این حال، هر دو نوع را می‌توان به جای یکدیگر به کار گرفت و اگر این دو نوع سیم را با هم جابه‌جا کنید، متوجه تغییر خاصی نمی‌شوید. برای کاربران خانگی، CAT5e همه آنچه را که نیاز است، ارائه می‌دهد با این حال استفاده از استاندارد جدیدتر ضرری ندارد.
در قسمت بعد به شبکههای بی‌سیم خواهیم پرداخت.
منبع
