خلاصه درس

خلاصه پودمان اول کتاب دانش فنی تخصصی
شبکۀ رایانه ای Computer Network
شبکۀ رایانه ای از اتصال دو یا چند رایانه برای تبادل اطالعات و استفادۀ مشترک از منابع سخت افزاری و نرم افزاری ایجاد میشود.
منابع سخت افزاری شامل چاپگر، دیسک سخت، حافظه، پردازنده و... و منابع نرم افزاری شامل پوشه ها، پرونده ها و نرم افزارها هستند.
شبکۀ رایانه ای به طور ساده میتواند دو رایانه متصل به یکدیگر باشد یا در حالت پیچیده تر مثل اینترنت میتواند شامل میلیون ها رایانه در سراسر جهان باشد.
هر وسیله ای Device مانند رایانه و چاپگر که به یک شبکۀ رایانه ای متصل میشود و نشانی منحصر به فرد دارد، یک گره node نامیده میشود.
در شبکۀ رایانه ای نیز هر رایانه دارای یک نام یکتاست که به این نام آدرس IP گفته میشود. آدرس IP مجموعه ای از چند عدد است و در شبکه باید آدرس IP هر رایانه یکتا باشد.
اجزای شبکۀ رایانه ای عبارتاند از:
1- سرویس گیرنده Client 
2- سرویس دهنده Server 
3- محیط انتقال Communication media  
4- سیستم عامل شبکه
5- پروتکل Protocol 
انواع شبکه بر اساس مدل سرویس دهی:
شبکۀ مبتنی بر سرویس دهنده
شبکه های نظیر به نظیر
انواع شبکه بر اساس ابعاد و گستردگی جغرافیایی:
از نظر گستردگی جغرافیایی شبکه ها را به دو گروه LocalAreaNetwork) LAN) و WideAreaNetwork) WAN) تقسیم میکنند.
چند نمونه از شبکۀ محلی عبارتند از:
الف) شبکه ای متشکل از دو رایانه خانگی
ب) شبکۀ رایانه های یک اداره واقع در یک ساختمان
ج) شبکۀ رایانه ای کارگاه های رایانه هنرستان شما
چند نمونه از شبکۀ گسترده عبارتند از:
الف)شبکۀ بین شعب مختلف بانک های کشور
ب) شبکۀ بین هنرستان های یک استان
ج) شبکۀ اینترنت
انتقال داده در شبکه
هنگام ارسال داده ها در شبکه، داده ها به واحدهای کوچکی به نام بسته (Packet )تقسیم میشوند. سپس بسته ها در قالب سیگنال
(Signal )روی رسانه فرستاده میشوند. سیگنال ها امواجی هستند که به وسیلۀ یک منبع، تولید و منتشر میشوند. ماهیت سیگنال به رسانۀ شبکه بستگی دارد.
3 نوع متداول سیگنال برای ارتباط در شبکه عبارتند از:
1- الکتریکی
2- نوری
3- رادیویی
در حوزه ارسال اطلاعات علاوه بر مفهوم سیگنال، لازم است با مفاهیم فرکانس(Frequency) باند فرکانسی (band Frequency) و پهنای باند (Bandwidth) نیز آشنا شویم.
فرکانس: تعداد تکرار یک سیگنال در واحد زمان را فرکانس مینامند. فرکانس سیگنال ها با واحد هرتز(Hz ) سنجیده میشود. یک هرتز معادل یک بار تکرار سیگنال در ثانیه است.
باند فرکانسی: به محدوده مشخصی از فرکانس ها یک باند فرکانسی گفته میشود.
پهنای باند: پهنای باند مفهومی است که در علوم مخابرات و رایانه تعاریف متفاوتی دارد. در علم مخابرات، پهنای باند فرکانسی بدین صورت تعریف میشود: هر سیستم انتقال، توانایی محدودی در انتقال امواج دارد. به صورتی که پایین ترین و بالا ترین فرکانسی که یک رسانه برای انتقال اطلاعات استفاده میکند، مشخص است. فاصلۀ بین پایین ترین و بالا ترین فرکانس، پهنای باند رسانه نامیده میشود. اما در علم رایانه تعریف پهنای باند به معنی نرخ ارسال اطلاعات در رسانه است. به بیان ساده تر پهنای باند حداکثر تعداد بیت هایی است که میتواند به طور هم زمان از رسانه منتقل شود.
نویز
نویز عامل مخربی است که شکل یا مقدار سیگنال ارسالی را تغییر میدهد. این تغییر شکل سبب میشود اطلاعات ارسال شده قابل تشخیص نباشند یا تشخیص آنها مشکل باشد. عوامل مختلفی باعث ایجاد نویز میشوند.
با توجه به محیطی که داده ها در آن انتشار مییابند، میتوان برای کاهش نویز از رسانه های انتقال مناسب استفاده کرد.
رسانه های انتقال
برای برقراری ارتباط بین دو رایانه لازم است تا داده ها به وسیلۀ سیگنال های الکتریکی مبادله شوند. سیگنال ها به وسیلۀ محیط یا رسانۀ انتقال جا به جا میشوند. به محیطی که اجازه عبور سیگنال ها را میدهد رسانۀ انتقال گفته میشود.
رسانه ها به دو نوع کلی هدایت پذیر یا سیمی مانند سیم مسی و فیبرنوری و هدایت ناپذیر یا بی سیم مانند امواج رادیویی تقسیم میشوند.
1- رسانه های انتقال سیمی
رسانه های انتقال هدایت پذیر زوج سیم به هم تابیده (Twisted-Pair) کابل کواکسیال ( Coaxial cable)و فیبرنوری هستند. هر یک از این رسانه ها میتوانند برای اتصال رایانه به شبکه و انتقال داده ها در شبکه استفاده شوند.
2- رسانه های انتقال بی سیم
تبادل اطلاعات در محیط انتقال بی سیم از طریق امواج رادیویی یا الکترومغناطیسی، لیزر یا نور مادون قرمز انجام میشود.
فناوری های انتقال بی سیم
فناوری بلوتوث (Bluetooth) و Near Field Communication) NFC) برای تبادل داده از انتقال بی سیم استفاده میکنند.
پروتکل
پروتکل، زبان مشترک برای برقراری ارتباط بین رایانه هاست. شیوۀ تقسیم بندی، ارسال، جمع بندی مجدد بسته های ارسالی در مقصد و کنترل زمان تبادل اطلاعات از وظایف پروتکل است. برای ارتباط در شبکه، پروتکل های متعددی وجود دارد که از نظر سرعت، قابلیت اطمینان، سادگی و... با یکدیگر تفاوت دارند؛ اما مسالۀ مهم این است که دو طرف ارتباط از پروتکل یکسان استفاده کنند و زبان یکدیگر را بفهمند.
برای تبادل داده ها در شبکه از مجموعه ای از استانداردها و پروتکل ها استفاده میشود.
درگاه (Port)
برای برقراری ارتباط بین دو میزبان در شبکه ممکن است از پروتکل ها و سرویس های مختلفی استفاده شود.
تفکیک این سرویس ها از یکدیگر با استفاده از ارتباطات مجازی به نام درگاه انجام میشود.
داده های هر سرویس از طریق درگاه مخصوص آن سرویس به رایانه وارد یا از آن خارج میشوند.
شناسایی هر یک از این درگاه های مجازی با استفاده از یک شماره انجام میشود که عددی بین 0 تا 65535 است.
درگاه ها به دو نوع TCP و UDP تقسیم میشوند و از بین درگاه های مختلف، درگاه های 0 تا 1023 برای کاربردهای سیستم عامل استاندارد رزرو شده اند و دیگر درگاه ها آزاد هستند.
برخی از ویروس های رایانه ای و برنامه های مخرب میتوانند با استفاده از این درگاه ها در رایانه اختلال ایجاد کنند؛ بنابراین بهتر است برای جلوگیری از ایجاد اختلال، با استفاده از روش های مناسب نظیر دیوار آتش، درگاه های بدون استفاده را بست.

نحوه چیدمان و آرایش رایانه ها در هر شبکه مهم است و ممکن است با دیگر شبکه ها متفاوت باشد.
همبندی شبکه
اجزای یک شبکه را میتوان به روش های مختلفی مبتنی بر یک طرح یا نقشۀ مشخص به یکدیگر متصل کرد، به این طرح و نقشه اتصال، همبندی(Topology) شبکه میگویند.
عواملی از قبیل هزینه و قابلیت اطمینان در انتخاب نوع همبندی یک شبکه مهم است.
در شبکه های رایانه ای همبندی های خطي (Bus) حلقوی (Ring) ستاره ای (Star) مش (Mesh ) و ترکیبی (Hybrid) استفاده میشوند.
سیستم عامل شبکه
ینترنت یک شبکه در وسعت جهانی است که از ترکیب تعداد زیادی شبکه LAN و WAN با همبندی های متفاوت ایجاد شده است. به عبارتی میتوان اینترنت را به عنوان ترکیبی از شبکه های دانشگاهی، اداری، نظامی، خانگی و... معرفی کرد و از آن به عنوان شبکۀ شبکه ها نام برد.
اطلاعات و سرویس های فراوان و متنوعی در اینترنت وجود دارند که از آن جمله میتوان به سرویس های وب (Web) رایانامه (Email) و انتقال پرونده (FTP) اشاره کرد.
 سرویس هایی که در اینترنت ارائه میشود، از طریق پروتکل های مختلفی در اختیار سرویس گیرنده ها قرار میگیرد.
از آنجایی که اینترنت از ترکیب هزاران شبکه با اندازه ها و پروتکل های مختلف و روش های ارتباطی گوناگون درست شده است؛ اکثر مواقع آن را به صورت یک ابر نشان میدهند که داخل این ابر انبوهی از سرویس ها و شبکه ها وجود دارد.
سیستم عامل سرویس دهنده
سیستم عامل سرویس دهنده، سیستم عاملی است که علاوه بر انجام کارهای معمول یک سیستم عامل، بتواند سرویس ها و خدمات مورد نیاز مدیران شبکه را ارائه کند.
سیستم عامل شبکه نسبت به سیستم عاملی که روی سایر رایانه ها نصب شده است باید توانایی های خاصی را داشته باشد که عبارتاند از:
1- امنیت (Security )
2- پشتیبانی از چندین پردازنده (Multi-processor )
3- تحمل خطا (Fault Tolerance )
4- امکان تهیه نسخه پشتیبان
5- ابزارهای مدیریتی ساده و یکپارچه (Simple & Unified Management Tools)
6- قابلیت اطمینان و پایداری (Reliable & Stable)
استاندارد تجهیزات شبکه
شرکت ها و مؤسسات زیادی وجود دارند که تجهیزات شبکه را تولید میکنند. وجود این تنوع باعث میشود هر شرکت در رابطه با روش استفاده از رسانۀ انتقال یا شکل کابل یا ... نظرات مختلفی داشته باشد.
با وجود تنوع تجهیزات شبکه، برای اتصال تجهیزات مختلف به شبکه و بهره گرفتن از همۀ آنها باید توافقی مشخص بین سازندگان تجهیزات شبکه وجود داشته باشد تا سازگاری آنها حفظ شود.
این توافق ها که مورد قبول همۀ شرکت ها و کاربران است، به استاندارد معروف است. در این استانداردها نوع کابل شبکه، اتصلات، همبندی و سرعت انتقال مشخص شده است. استفاده از استاندارد باعث میشود بتوان تجهیزات ساخته شده به وسیلۀ سازندگان مختلف را در یک شبکه به کار برد.
سازمان های بسیاری در زمینه تهیه استانداردهای شبکه فعالیت میکنند. یکی از این سازمان ها IEEE
(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 
نام دارد که استاندارد های مختلفی را در زمینه شبکه های رایانه ای ارائه کرده است.