شبکه های کامپیوتری چگونه کار میکنند؟

توی این مقاله قرار ببینیم شبکه های کامپیوتری چگونه کار میکنند ، چه نوع شبکه های کامپیوتری داریم

شبکه های کامپیوتری چیست ؟

شبکه کامپیوتری ارتباطی بین چندین کامپیوتر است که آن‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند و امکان برقراری ارتباط و تبادل داده‌ها را فراهم می‌سازد. به‌طور خلاصه، شبکه را می‌توان زیربنای ارتباطات در فناوری اطلاعات (IT) دانست.

یک شبکه کامپیوتری چطوری کار میکند؟

شبکه‌های کامپیوتری به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهند که داده‌ها و منابع را از طریق اتصالات سیمی یا بی‌سیم با هم به اشتراک بگذارند. هر شبکه با توجه به نیازها و کاربردهای مختلف، طراحی منحصربه‌فرد و انعطاف‌پذیری دارد.

 

شبکه های کامپیوتری چه کاربردی دارن ؟

امروزه شبکه‌های کامپیوتری به‌طور گسترده در سازمان‌ها، مؤسسات، فروشگاه‌ها، مراکز صنعتی، درمانی و آموزشی استفاده می‌شوند. مهم‌ترین کاربرد شبکه در این مکان‌ها، تبادل اطلاعات و اشتراک منابع است که برای زندگی و صنعت امروز ضروری به‌نظر می‌رسد. برای مثال، در شرکتی با دفاتر مختلف که هر یک دارای کامپیوترهای متعددی هستند، نبود شبکه باعث میشود همکاری و پیشبرد پروژه‌ها بسیار دشوار شود، چون تقریبا امکان اشتراک و ذخیره اسناد و اطلاعات وجود نخواهد داشت. همچنین، اعضای تیم نمیتوانند اپلیکیشن‌ها و منابع سخت‌افزاری خود را به اشتراک بگذارند و استفاده کارآمد و مقرون‌به‌صرفه از تجهیزات مانند پرینتر ها نیز دشوار می‌شود. وجود شبکه داخلی این چالش‌ها را حل کرده و اتصال کامپیوترها به پرینتر را به‌راحتی امکان‌پذیر می‌سازد.

 

بعضی از امکاناتی که شبکه های کامپیوتری به ما میدهند

– اشتراک داده‌ها و اطلاعات

– اشتراک منابع

– تسهیل مدیریت داده‌ها و برنامه‌ها با کنترل متمرکز

– ذخیره‌سازی متمرکز و امکان تهیه نسخه پشتیبان

– اشتراک توان محاسباتی و ذخیره‌سازی داده‌ها

– مدیریت آسان قابلیت‌ها و مسئولیت‌ها

 

انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری

توپولوژی مناسب می‌تواند تأثیر زیادی بر عملکرد و هزینه‌های شبکه داشته باشد. رایج‌ترین انواع توپولوژی‌ها عبارتند از:

1. توپولوژی ستاره‌ای (Star):

   در این مدل، یک نود مرکزی به تمام نودهای دیگر متصل است. این توپولوژی قابلیت اطمینان بالایی دارد، زیرا اگر یک نود جانبی دچار مشکل شود، شبکه همچنان به کار خود ادامه می‌دهد. اما اگر نود مرکزی از کار بیفتد، کل شبکه مختل خواهد شد. هزینه نصب این توپولوژی کم و عیب‌یابی آن آسان است.

2. توپولوژی مش (Mesh):

   در این توپولوژی، نودها به صورت چندگانه به یکدیگر متصل می‌شوند. در حالت کامل (Full Mesh)، هر نود با تمام نودهای دیگر ارتباط دارد. این توپولوژی مسیرهای متعددی را برای انتقال داده فراهم می‌کند، که در نتیجه موجب افزایش اطمینان شبکه می‌شود. با این حال، هزینه راه‌اندازی بالایی دارد و پیچیدگی بیشتری نسبت به سایر توپولوژی‌ها دارد.

3. توپولوژی ترکیبی (Hybrid):

   این نوع از ترکیب چند توپولوژی مختلف به‌وجود می‌آید و با توجه به نیازهای خاص شبکه طراحی می‌شود. این روش امکان انعطاف‌پذیری بیشتری را فراهم می‌کند و شبکه به‌راحتی قابل ارتقا است. با این حال، نصب و عیب‌یابی آن ممکن است پیچیده‌تر باشد.

4. توپولوژی باس (BUS):

   در این توپولوژی، نودها به‌صورت خطی به یکدیگر متصل هستند و داده‌ها در یک جهت انتقال می‌یابند. این ساختار، هزینه راه‌اندازی کمتری دارد، اما فقط تعداد محدودی نود را پشتیبانی می‌کند و برای شبکه‌های کوچک مناسب است.

5. توپولوژی حلقوی (Ring):

   در این مدل، هر نود به دو نود دیگر متصل است و شبکه به شکل یک حلقه بسته عمل می‌کند. جریان داده در دو جهت امکان‌پذیر است، اما اگر یکی از نودها دچار مشکل شود، کل شبکه از کار خواهد افتاد. نصب و مدیریت این توپولوژی ساده است.

 

پروتکل‌ها و استانداردهای شبکه

پروتکل‌ها و استانداردهای شبکه قوانین و مقرراتی هستند که برای ارتباط و ارسال داده‌ها بین دستگاه‌ها در شبکه به کار می‌روند.

 

پروتکل HTTP:

این پروتکل (Hypertext Transfer Protocol) برای انتقال صفحات وب استفاده می‌شود و درخواست‌ها و پاسخ‌ها را بین کلاینت و سرور منتقل می‌کند. HTTP یکی از پروتکل‌های پایه برای مرور وب است.

پروتکل FTP:

پروتکل FTP (File Transfer Protocol) به کاربران اجازه می‌دهد فایل‌ها را بین کامپیوترها در شبکه جابجا کنند. این پروتکل برای مدیریت و انتقال فایل‌ها به‌طور مستقیم بین سیستم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پروتکل SMTP:
این پروتکل (Simple Mail Transfer Protocol) برای ارسال ایمیل‌ها بین سرورها استفاده می‌شود و وظیفه انتقال ایمیل‌ها از سرور ارسال‌کننده به سرور گیرنده را بر عهده دارد.

 

پروتکل TCP/IP: یکی از مهم‌ترین پروتکل‌ها برای انتقال داده‌ها در اینترنت است و شامل دو لایه اصلی است:

1. • لایه TCP (Transmission Control Protocol): مسئول برقراری و مدیریت ارتباط.
   • لایه IP (Internet Protocol): وظیفه مسیریابی و ارسال بسته‌های داده را دارد.

 

استاندارد Wi-Fi:

استانداردی برای ارتباط بی‌سیم بین دستگاه‌ها در شبکه‌های محلی است. Wi-Fi امکان ارسال و دریافت داده‌ها و دسترسی به اینترنت بی‌سیم را فراهم می‌کند.

استاندارد Ethernet:

این استاندارد برای اتصال دستگاه‌ها در شبکه‌های محلی (LAN) استفاده می‌شود و هم ارتباطات سیمی و هم بی‌سیم را پشتیبانی می‌کند. Ethernet پایه‌ای برای ساختار فیزیکی و دسترسی به رسانه (MAC) است.

استاندارد DNS: DNS (Domain Name System)

سیستمی برای تبدیل نام‌های دامنه به آدرس‌های IP است. این استاندارد دسترسی آسان به وب‌سایت‌ها را با استفاده از نام‌های دامنه به جای آدرس‌های عددی IP فراهم می‌کند.

دسته بندی شبکه های کامپیوتری

شبکه‌های کامپیوتری را می‌توان بر اساس معیارهای مختلفی مانند اندازه، رسانه انتقال، توپولوژی و هدف سازمانی طبقه‌بندی کرد. در ادامه به انواع شبکه‌های کامپیوتری بر اساس مقیاس جغرافیایی با ترتیب جدید می‌پردازیم:

شبکه گسترده (WAN):

شبکه‌های گسترده مناطقی بسیار بزرگ مانند شهرهای بزرگ، ایالت‌ها و حتی کشورها را پوشش می‌دهند و معمولاً برای اتصال چندین شبکه محلی به کار می‌روند.

شبکه متروپولیتن (MAN):

شبکه‌ای است که در سطح یک شهر یا منطقه شهری گسترده شده و برای اتصال شبکه‌های محلی متعدد در یک منطقه جغرافیایی استفاده می‌شود.

شبکه محلی (LAN):

این شبکه دستگاه‌ها را در یک منطقه جغرافیایی کوچک مانند دفاتر، مدارس یا بیمارستان‌ها به هم متصل می‌کند و معمولاً سرعت بالایی دارد.

شبکه ابری:

نوعی شبکه WAN که زیرساخت آن توسط ارائه‌دهندگان خدمات ابری ارائه می‌شود و مزایای انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری را به همراه دارد.

چالش‌های راه‌اندازی شبکه

1. مدیریت شبکه:
   مدیریت شبکه‌های بزرگ پیچیدگی‌های خاص خود را دارد و نیازمند تخصص در زمینه IT است. نظارت بر عملکرد شبکه، حل مشکلات و به روز رسانی سیستم‌ها نیاز به زمان و منابع دارد. استفاده از سیستم‌های مدیریت شبکه مناسب می‌تواند این فرآیند را تسهیل کند.
2. امنیت شبکه:
   یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در شبکه‌ها امنیت است. تهدیداتی مانند ویروس‌ها، بدافزارها و حملات سایبری می‌توانند به اطلاعات حساس آسیب بزنند. برای مقابله با این تهدیدات، استفاده از ابزارهای امنیتی مانند فایروال‌ها، آنتی‌ویروس‌ها و سیستم‌های تشخیص نفوذ ضروری است.
3. هزینه بالای راه‌اندازی:
   هزینه تجهیزاتی که برای راه‌اندازی شبکه نیاز است می‌تواند بالا باشد. این هزینه بسته به اندازه و پیچیدگی شبکه متغیر است، اما به طور کلی تجهیزات برندهای معتبر معمولاً قیمت بالاتری دارند، که برای برخی سازمان‌ها ممکن است چالش‌برانگیز باشد.