دانلود مقاله مقدمه ای کوتاه بر کاربردهای شبکه، تقسیم بندی شبکه ها، نرم افزار شبکه و معروف ترین شبکه های موجود

word قابل ویرایش
57 صفحه
11700 تومان
117,000 ریال – خرید و دانلود

مقدمه ای کوتاه بر کاربردهای شبکه، تقسیم بندی شبکه ها، نرم افزار شبکه و معروف ترین شبکه های موجود

از شبکه های کامپیوتری می توان برای مقاصد مختلفی (در شرکتها، یا برای افراد عادی) استفاده کرد. در شرکتها شبکه می تواند دسترسی به منابع اطلاعاتی را برای تمام کارکنان فراهم آورد. در این شبکه معمولاً از مدل مشتری- سرویس دهنده (که در آن منابع مشترک روی کامپیوترهای قدرتمندی موسوم به server قرار می گیرند) استفاده می شود. شبکه برای افراد عادی امکان دسترسی به منابع اطلاعاتی یا تفریحی را فراهم می آورد. امروزه افراد بسیاری با یک مودم از منزل خود به شرکتهای خدمات اینترنتی (Internet Service Provider)(ISP) متصل شده و از امکانات آن استفاده می کنند.

یکی دیگر از زمینه هایی که امروزه به سرعت رو به گسترش است، شبکه های بی سیم است که امکان دسترسی به اینترنت راحتی از تلفنهای همراه به افراد می دهد.
در یک تقسیم بندی بسیار کلی، شبکه ها را می توان به شبکه های محلی (LAN)، شبکه های شهری (MAN) شبکه های گسترده (WAN). شبکه شبکه های (network) تقسیم کرد. که هر کدام برای خود دارای ویژگیها، سرعت، تکنولوژی و جایگاه خاصی می باشد.

شبکه محلی (LAN) شبکه ایست خصوصی واقع در یک ساختمان یا مجتمع، که حداکثر ابعاد آن یکی، دو کیلومتری می باشد. که معمولاً برای متصل کردن کامپیوترهای یک شرکت و به اشتراک گذاشتن منابع مثل چاپگر یا مبادله اطلاعات استفاده می شود. این نوع شبکه سرعت بالایی دارد ولی معمولاً به یک ساختمان منفرد محدود می شود.

شبکه شهری یا MAN شبکه ایست که یک شهر را پوشش می دهد. شبکه های تلویزیون کابلی بهترین نمونه MAN هستند. اولیه شبکه های تلویزیون کابلی در نقاط کور شهرها راه اندازی شدند، بدین ترتیب که یک آنتن مرکزی و بزرگ در محلی که فرستنده اصلی را می دید نصب، و از این آنتن کابلهایی به مشترکین محروم از برنامه‌های تلویزیونی کشیده می شد.

شبکه شهری بر اساس تلویزیون کابلی

شبکه های گسترده (WAN) یک کشور یا قاره را در بر می گیرند. شبکه های LAN و MAN سوییچ نشده هستند (مسیریاب ندارند router) ولی شبکه های WAN سوییچ شده اند و router دارند.
از اتصال چند شبکه یکدیگر نیز یک شبکه به شبکه ها شکل می گیرد.
نرم افزار شبکه:
از پروتکلها (که قواعد کم ارتباط process ها را تعیین می کنند) تشکیل می شود. پروتکل ها یا اتصال‌گرا (connection- oriented) هستند که بر اساس مدل سیستمهای تلفن کار می کند. وقتی می خواهید با یک نفر تماس بگیرید، گوشی تلفن را برداشته، شماره می گیرید، صحبت می کنید و بعد گوشی را می گذارید. مهمترین نکته در این نوع سرویس اینست که آنها مانند یک لوله عمل می کنند. فرستنده از یک طرف داده‌ها (بیت ها) را به داخل لوله می فرستاد و گیرنده در طرف دیگر آنها را می گیرد. در اغلب مواد داده ها به همان ترتیبی که فرستاده شده اند دریافت می شوند.

از سوی دیگر سرویس غیر متصل (connectionless) بر اساس مدل پست بنا شده است. هر پیام (نامه) دارای آدرس مشخصی است و مسیری که برای رسیدن به مقصد طی می کند، کاملاً مستقل از پیامهای دیگر است. معمولاً دو نامه که به یک مقصد فرستاده می شوند، اولین نامه زودتر به مقصد می رسد ولی گاهی پیش می آید که اولی با تأخیر و بعد از دمی به مقصد برسد. به عبارتی تضمیمی نداریم که کدام داده زودتر به مقصد می رسد. برخی سرویسها مطمئن و قابل اطمینان هستند بگونه ای که هیچ داده ای در حین انتقال از بین نمی رود. یک سرویس قابل اعتماد معمولاً به گونه ای طراحی می شود که گیرنده دریافت صحیح داده ها را به فرستنده اعلام کند

(acknowledgement) در ساده ترین حالت پروتکل عبارتست از قراردادهای توافق شده بین دو طرف برای برقراری و پیشبرد ارتباط.
اغلب شبکه ها از مدل سلسله مراتبی پروتکل ها استفاده می کنند. به این ترتیب که برای کاهش پیچیدگی های طراحی، اغلب شبکه ها به صورت مجموعه ای از چند لایه(layer) که هر کدام روی دیگری قرار می گیرند طراحی می شوند. در مدل سلسله مراتبی پروتکل ها، هر لایه سرویسهایی را در اختیار لایه های بالاتر قرار می دهد و آنرا از جزئیات کار در لایه های پایینتر ایزوله می کند به این ترتیب که وظیفه هر لایه، ارائه سرویسهای خاص- لایه های بالاتر و پنهان کردن جزئیات کار از دیدگاه آنهاست. در این مفهوم هر لایه یک ماشین مجازی (virtual machin) است که سرویسهای خاصی را در اختیار لایه های بالاتر می گذارد.
مجموعه پروتکل های مهم امروزی عمدتاً بر مبنای دو مدل OSI و TCP/IP بنا شده اند. هر دو مدل دارای لایه های شبکه، انتقال و کاربرد هستند ولی در لایه های دیگر با هم فرق دارند .

معروف ترین شبکه های موجود عبارتند از:
۱- اینترنت که محصول تکامل شبکه آرپانت (شبکه سوئیچ بسته مزارت دفاع ایالت متحده امریکا) بود. در واقع شبکه ایست از هزاران شبکه دیگر، نه یک شبکه واحد . مشخصه اصلی اینترنت استفاده از مجموعه پروتکل TCP/IP است.
۲- ATM که بیشتر در سیستمهای تلفن، و برای مخابرت راه دور به کار می رود.

۳- اترنت (Ethernet) نیز محبوب ترین تکنولوژی LAN است که در اغلب شرکتها و دانشگاهها از آن استفاده می شود.
۴- LAN بی سیم که با سرعت خیره کننده ۵۴ Mbps بسرعت در حال گسترش است.

مدل مرجع OSI: (International standards organization ISO)
مدل OSI بر اساس نظرات پیشنهادی سازمان بن المللی استانداردها
(International standards organization ISO) به عنوان اولین استاندارد بین المللی شبکه های چند لایه توسعه داده شد. این مدل در سال ۱۹۹۵ مورد تجدید نظر قرار گرفت این مدل که نام کامل آن مدل مرجع ارتباط سیستمهای باز (Open system interconnection) است، با ارتباط سیستمهای باز- سیستمهای که قادر به ارتباط با سیستمهای دیگر هستند سروکار دارد. ولی ما آنرا به سادگی مدل OSI خواهیم نامید.
مدل OSI هفت لایه دارد که عبارتند از:

۱- لایه فیزیکی: (physical layer)
وظیفه انتقال بیت های خام را از طریق کانال مخابراتی بر عهده دارد. مهمترین نکته در طراحی این لایه اینست که وقتی یک طرف یک بیت ۱ می فرستند، طرف مقابل یک بیت ۱ دریافت کند. نه یک بیت ۰٫ مسائل طراحی در این لایه عمدتاً از نوع مکانیکی، الکتریکی، تایمینگ (همزمانی) و رسانه فیزیکی انتقال (که زیر لایه فیزیکی قرار دارد) هستند.

۲- لایه پیوند داده ها (Data Link Layer) :
مهمترین وظیفه لایه پیونده داده عبارتست از تبدیل خط فیزیکی پر از خطا به یک خط ارتباطی عاری از خطا برای لایه بالاتر، یعنی لایه شبکه- لایه پیوند داده این کار را با شکستن داده های ورودی به بسته های کوچک چند صد یا هزار بایتی (که فریم داده data frame نامیده می شوند) و ارسال آنها انجام می دهد (وقتی گیرنده P بسته را دریافت می کند، یک فریم تصدیق دریافت (acknowledgement frame) به فرستنده باز پس می فرستد، تا آنرا از دریافت صحیح بسته مطلع کند.

۳- لایه شبکه (network layer) :
یکی از مسائلی که باید در این لایه حل شود، نحوه مسیریابی بسته ها از مبدأ به مقصد است. این مسیرها می توانند مسیرهای استاتیک باشند (مسیرهایی که به طور ثابت و بندرت در شبکه تعبیه شده اند) یا مسیرهای نیمه استاتیک (مسیرهایی که در ابتدای هر نشست تعیین و مشخص می شوند) و یا مسیرهای دینامیک (مسیرهایی که در لحظه و برای هر بسته از نو و با توجه به بار شبکه جستجو و مشخص می شوند). اگر تعداد بسته های در حال حرکت در یک زیر شبکه بیش از حد باشد، وضعیتی به وجود می‌آورند که به آن ازدحام (congestion) گفته می شود. کنترل این وضعیت بر عهده لایه شبکه است. به طور کلی کیفیت سرویس (تأخیر انتشار بسته ها، زمان انتقال آنها و حالتهای گذرا در شبکه) همگی مسئولیتهای شبکه است.

همچنین اگر بسته ای برای رسیدن به مقصد باید از یک شبکه خارج وارد شبکه دیگر شود حل مسائلی از قبیل آدرس دهی های جدید، عدم پذیرش بسته توسط شبکه دوم به دلیل حجم زیاد، تفاوت پروتکل ها و غیره از وظایف لایه شبکه است.
۴- لایه انتقال (transport layer):

اصلی ترین وظیفه این لایه گرفتن داده ها از لایه بالاتر، تقسیم آن به قطعات کوچکتر (در صورت نیاز)، ارسال آن به لایه شبکه و حصول اطمینان از دریافت صحیح آنها در طرف مقابل است.
۵- لایه نشست: (session layer)

اجازه می دهد تا بین کاربران در ماشینهای مختلف نشست برقرار شود. نشست سرویسهای مختلفی ارایه می کند از جمله : کنترل دیالوگ (dialog control کنترل اینکه نوبت چه کسی است) مدیریت نشانه (token management جلوگیری از تداخل اعمال مهم) و سنکرون کردن (sunchronization- کنترل عملیات انتقال طویل‌المدت، و از سرگیری آن از نقطه قطع شده در صورت بروز اختلال)

۶- لایه نمایش(presen talion layer)
بر خلاف لایه های پایین تر که عمدتاً با بیت ها سرو کار دارند، لایه نمایش توجه خود را روی ساختار پیامها و مفهوم آنها متمرکز می کند. برای اینکه کامپیوترهایی با ساختارهای متفات داده بتوانند با هم ارتباط برقرار کنند، ساختار پیامهای مبادله شده بایستی کاملاً مشخص و استاندارد باشد. وظیفه لایه نمایش مدیریت این ساختارها در سطح بالاست.
۷- لایه کاربرد (application layer)

بسیاری از پروتکل های مورد نیاز کاربران در لایه کاربرد قرار داد که از معروف ترین آنها می توان به پروتکل Http( پروتکل اصلی وب اشاره کرد.)وقتی مرورگر وب می خواهد صفحه ای را باز کند، نام آن صفحه را استفاده http به سرویس دهنده وب می فرستند، سرویس دهنده وب نیز با همین پروتکل صفحه را به مرور گر بر می گرداند.
پروتکل انتقال فایل (FTP) . پروتکل انتقال (NNTO)، پروتکل پست الکترونیک (pop, smtp) نیز فرد جزء پروتکل های کاربردی هستند.

مدل مرجع TCP/IP
مدل TCP/IP از تکامل مدل مرجع آرپانت (ARPANET) که یک شبکه تحقیقاتی وزارت دفاع ایالت متحده امریکا بود پایه ریزی شد. یکی از اولین هدفهای آرپانت ارتباط یکپارچه شبکه های مختلف بودکه بعد از بررسی چندین پروتکل توسط مدل مرجع TCP/IP محقق شد. در این مدل هدف اینست که شبکه باید بگونه ای طراحی شود که حتی در صورت از بین رفتن بخشی از زیر شبکه های آن، بتواند بدون وقفه به کار خود ادامه دهد. یا به عبارتی دو کامپیوتر مادامیکه کار می کنند، باید بتوانند با هم ارتباط داشته باشند حتی اگر تعدادی از ماشینهای واسط بین آنها از مدار خارج شوند) علاوه بر آن، این مدل باید بتواند از عهده طیف وسیعی از کاربردهای متنوع از انتقال فایل گرفته تا مکالمه زمان واقعی بر آید.
مدل TCP/IP چهار لایه دارد که عبارتند از:

۱- لایه اینترنت:این لایه سنگ بنای معماری TCP/IP است. وظیفه این لایه است که به ماشینها اجازه دهد بسته های خود را روی شبکه و به سمت مقصد بفرستدو این لایه رسیدن پیامها را با همان ترتیبی که فرستاده شده اند تضمین نمی کند، وظیفه مرتب کردن پیامها (در صورن نیاز) بر عهده لایه های بالاتر است.
فرمت بسته های پیام و پروتکل آنها در لایه اینترنت تعریف می شود که
(Internet protocol)IP نام دارد . وظیفه لایه است که بسته های IP را به مقصد برساند. مسیریابی بسته ها (و جلوگیری از ازدحام در مسیرهای شلوغ) بر عهده این لایه است، که از این نظر می توان آنرا مدل لایه شبکه در مدل OSI دانست.

به طور کلی سه پروتکل اساسی TCP/IP در این لایه قرار داند: این سه پروتکل عبارتند از IP، ARP، ICMP که هر یک هدف خاصی دارند.
پروتکل اینترنت IP: TCP/IP توسط صدها میلیون و بلکه میلیاردها کامپیوتر که از شمای آدرس دهی IP استفاده می کنند، مورد استفاده قرار می گیرد. پروتکل IP از آدرس های IP بهره می گیرد که قادر است اطلاعات را در شبکه بسته به کامپیوتر شخصی در هر جای دنیا ارسال کند. به طور کلی IP از آدرس های IP برای ارتباط با کامپیوترهای دیگر استفاده می کند. IP منبع بررسی می کند میزبان از نوع محلی است یا راه دور، IP این کار را با استفاده از انجام دو محاسبه و مقایسه نتایج آن صورت می‌دهد که در صورت یکسان بودن نتایج مقصد محلی است و در غیر اینصورت مقصد راه دور است. IP قادر است به صورت مستقیم با میزبان های محلی ارتباط برقرار کند. اما ارتباط با میزبانهای راه دور از طریق یک مسیریاب انجام می شود.
پروتکل IP:

برای شروع به تحلیل پروتکل IP، بهترین کار آن است که قالب بسته های IP را بررسی کنیم به بسته های IP اصطلاحاً دیتاگرام IP گفته می شود. «دیتاگرام IP» یک قطعه فرمت بسته پیام و پروتکل داده دارای هویت و شناسنامه است. یک بسته IP در برگیرنده دو بخش سرآیند و بخش محتوی است: سرآیند هر بسته دارای یک بخش ثابت ۲۰ بایتی و یک بخش اختیاری با طول متغیر است. ساختار سرآیند در شکل زیر نشان داده شده است. ترتیب ارسال بسته IP از بایت پر ارزش به کم ارزش است یعنی بایتها به ترتیب از چپ به راست ارسال می شوند.

شکل سرآیند IP

بنابراین اولین فیلدی که ارسال می شود فیلد veision (شماره نسخه پروتکل) است.
فیلد version مشخص می کند که بسته بر اساس چه نسخه ای از پروتکل IP سازماندهی و ارسال شده است.
از آنجایی که طول سرآیند ثابت نیست لذا فیلد IML بدان منظور در نظر گرفته شده که مشخص کند طول سرآیند ( برمبنای کلمات ۳۲ بیتی) چه قدر است. مقدار حداقل این فیلد (یعنی زمانی که هیچ داده ای در بخش اختیاری سرایند وجود ندارد) معادل ۵ است. حداکثر مقدار این فیلد ۴ بیتی ۱۵ است و طبعاً طول سرآیند به ۶۰ بایت (۴*۱۵) محدود می شود. یعنی حداکثر طول بخش اختیاری ۴۰ بایت (۲۰-۶۰) است. این فضای ۴۰ بایتی برای برخی از گزینه هایی که می توان درون این فیلد اختیاری درج کرد (مثل گزینه ثبت مسیر طی شده توسط بسته) بسیار ناکافی است و عملاً فیلد اختیاری را بی استفاده کرده است.

فیلد type of service (نوع خدمات): این فیلد به منظور مشخص کردن کلاسهای مختلف خدمات مد نظر بوده است. در این فیلد می توان ترکیبی از خدمات مثل قابلیت اعتماد (reliability) و سرعت (speed) را برای بسته تقاضا کرد. فیلد شش بیسی type of service (به ترتیب از چپ به راست، در بر گیرنده یک فیلد سه بیتی به نام procedence (فیلد تقدم) و سه بیت علامت به نامهای D، T و R است. فیلد procedence اولویت بسته را مشخص می کند. از صفر (اولویت

معمولی) تا ۷ (بالاترین اولویت برای بسته های کنترلی شبکه). سه بیت علامت به ماشین میزبان اجازه می دهد که از بین سه ویژگی (D: تأخیر، T: ظرفیت خروجی، R: قابلیت اعتماد) نیازهای خود را توصیف نماید. این فیلد این امکان را فراهم می کنند که مسیریاب مثلاً از بین یک خط ماهواره ای با ظرفیت خروجی بالا و تأخیر زیاد و یک خط اجاره ای (leased line) با ظرفیت خروجی کم و تأخیر پایین، انتخاب مناسبی داشته باشد.

فیلد total lngth طول کل بسته (شامل سرآیند و داده) را مشخص می کند. حداکثر طول بسته ۶۵۵۳۶ بایت است.
فیلد Identification بدان جهت نیاز است که مشخص کنیم قطعه دریافتی. به کدام دیتاگرام متعلق است. تمام قطعات یک دیتاگرام واحد، دارای مقداری مشابه در این فیلد هستند در ادامه یک بیت بلا استفاده و سپس یک فیلد تک بیتی به نام DF(Dont fragment) به معنای عدم قطعه قطعه سازی بسته قرار گرفته. این بیت به مسیریابها فرمان می دهد که دیتاگرام (بسته) جاری را قطعه قطعه نکنند چرا که مقصد از بازسازی آن عاجز است.

بیت MF(مخفف more fragment) به معنای آنست که دنباله قطعات هنوز ادامه دارد. در تمام قطعات به استثنای قطعه آخر این بیت ۱ است. به این بیت از آن جهت نیاز است که متوجه شویم آیا تمام قطعات یک دیتاگرام دریافت شده یا هنوز دنباله قطعات ادامه دارد. فیلد Fragment offset مشخص کننده آن است که قطعه جاری در کجای دیتاگرام اصلی واقع شده است. طول تمام قطعات به استثنای قطعه آخر باید ضریبی از ۸ بابت باشد. از آنجا که این فیلد ۱۳ بیتی است حداکثر می توان ۸۱۹۲ قطعه در هر دیتاگرام داشت و بدین ترتیب طول حداکثر هر دیتاگرام ۶۵۵۳۶ بایت خواهد شد. حداکثر طول دیتاگرام=طول قطعات* تعداد قطعات فیلد Time to live(زمان حیات بسته) شمارنده است که طول عمر بسته را تعیین می کند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 11700 تومان در 57 صفحه
117,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد