تحلیل و بررسی سخت افزار شبکه

مقدمه
تعریف شبکه :
در این فصل برای درک دقیق و اساسی پروژه بهتر است تعریفی از شبکه کامپیوتری و نیازهای آن داشته باشیم و در فصول بعدی به جزئیات وارد می‌شویم. در تعریف شبکه کامپیوتری می‌توان گفت: یک شبکه کامپیوتری سیستم ارتباطی برای تبادل داده هاست که چندین کامپیوتر و دستگاه جانبی مثل چاپگرها، سیستم‌های ذخیره سازی انبوه، کتابخانه‌های CD-Rom، فکس و بسیاری از دستگاه‌های دیگر را به هم متصل می‌کند. نرم افزار شبکه به کاربران امکان می‌دهد که از طریق پست الکترونیکی به تبادل اطلاعات بپردازند. به طور گروهی روی پروژه‌ها کار کنند، برنامه‌های کاربردی مجوز دار را به اشتراک گذارند و به منابع مشترک دسترسی پیدا کنند. سرپرستان شبکه همه این منابع را مدیریت کرده و خط مشی‌های امنیتی برای تعیین حقوق دستیابی کاربران و محدویت‌های وی اتخاذ می‌کنند.
یک شبکه کامپیوتری از سخت افزار و نرم افزار تشکیل می‌شود. سخت افزار شامل کارتهای ارتباط شبکه و کابل هایی است که آنها را به هم متصل می‌کند. نرم افزار شبکه کارتهای ارتباط شبکه و کابل هایی است که آنها را به هم متصل می‌کند. نرم افزار شبکه شامل سیستم عامل شبکه، پروتکل‌های ارتباطی، نرم افزار راه اندازی برای پشتیبانی اجزای سخت افزاری چون کارتهای رابط شبکه و برنامه‌های کاربردی شبکه است.
حال باید بررسی کنیم که اصولاً چرا یک شبکه کامپیوتری ایجاد می‌شود. پاسخ این سؤال این است که ممکن است که واضح به نظر آید، اما بسیاری از دلایل این کار می‌توانند شما را در درک مفهوم شبکه و این که چه کاری می‌تواند برای سازمانتان انجام دهد، یاری کنند. از جمله این دلایل عبارتند از:
اشتراک فایل و برنامه : نسخه‌های شبکه ای بسیاری از بسته‌های نرم افزاری معروف با قیمتی بسیار کمتر از کپی‌های مجوز دار جداگانه در دسترس هستند. برنامه‌ها و داده‌های آن در فایل سرور ذخیره شده و بسیاری از کاربران شبکه به آن دسترسی دارند. وقتی که حقوق برنامه‌ها به ثبت می‌رسند، لازم است تنها به تعداد افرادی که همزمان ار برنامه کاربردی استفاده می‌کنند، مجور تهیه کنید.
اشتراک منابع شبکه : چاپگرها، رسام‌ها و دستگاه‌های ذخیره سازی منابع شبکه را تشکیل می‌دهند. وقتی اشخاص بیشماری از طریق شبکه به چاپگرهای پیشرفته دسترسی پیدا می‌کنند، توجیه اقتصادی خرید این گونه تجهیزات آسانتر می‌شود.
اشتراک بانکهای اطلاعاتی : شبکه‌ها محیط‌های ایده آلی برای برنامه‌های کاربردی بانکهای اطلاعاتی و اشتراک اطلاعاتی هستند. وقتی که ویژگیهای قفل کردن رکوردها پیاده سازی می‌شود، چندین کاربر می‌توانند همزمان به فایلهای بانک اطلاعاتی دسترسی پیدا کنند. قفل کردن رکوردها تضمین می‌کند که هیچ دو کاربری همزمان یک رکود را تغییر نمی دهندو یاتغییرات انجام شده یک شخص دیگر را بازنویسی نمی کنند.
گسترش اقتصادی کامپیوترهای شخصی : شبکه‌ها روش اقتصادی مناسبی برای گسترش تعداد کامپیوترها در یک سازمان ارائه می‌دهند. کامپیوترهای ارزان یا ایستگاه‌های کاری بدون دیسک را می‌توانید برای کاربرانی نصب کنید که به سرویس دهنده‌های قدرتمند داشته باشند و یا چاپگرهای پیچیده و سایر دستگاه‌های جانبی را به اشتراک می‌گذارند.
قابلیتهای گروه کاری : نرم افزار شبکه ای خاصی به نام گروه افزار برای کار در شبکه‌ها طراحی شده است. این نرم افزار به گروه‌های مختلف کاری، صرف نظر از اینکه به طور مشترک از پست الکترونیکی استفاده می‌کنند و یا روی پروژه‌های خاص خود کار می‌کنند، امکان می‌دهد که با یک سازمان ارتباط داشته باشند. با وجود گروه افزار دیگر نیازی به گروه بندی فیزیکی اشخاص نیست. با وجود نرم افزار به آسانی می‌توانید اشخاصی را که در نواحی جغرافیایی مختلف قرار دارند، مثلاً اشخاصی که در گروه‌های فروش قسمتهای مختلف کشور قرار داشته و از فایلها به طور مشترک استفاده می‌کنند، در یک گروه قرار دهید. ارسال پیامها و نامه‌های الکترونیکی به گروهی از کابران نیز آسانتر است.
مدیریت متمرکز : شبکه‌ها می‌توانند سازمانها را در تقویت مدیریت شبکه یاری کنند. سرویس دهنده هایی که قبلاً در چندین دپارتمان توزیع می‌شدند را اینک می‌توان در یک محل مجتمع نمود. انجام این کار مدیریت روند ارتقای سخت افزار، پشتیبان گیری از نرم افزارها، نگهداشت سیستم و حافظت از سیستم را بسیار آسانتر می‌کند. مدیران و دپارتمان‌ها در این حالت کنترل سیستم خود را از دست نمی دهند. درعوض، نگهداشت توسط دپارتمان مرکزی سیستم اطلاعات انجام شده و در عین حال مدیران دپارتمانها نیز کنترل خود را بر روی سرویس دهنده حفظ می‌کنند و این ویژگی به آنها امکان می‌دهد که سیاستهای دستیابی اشخاص تحت مدیریت خود را و یا اشخاص خارجی (بیرون از دپارتمان) که می‌خواهند وجود دستیابی به سرویس دهنده را دریافت کنند، مدیریت کنند.
امنیت : سیستم عامل شبکه باید روشهای امنیت شبکه را از زمان برقراری ارتباط با سیستم آغاز می‌شود، پیاده سازی کند. فقط افراد مجاز می‌توانند سیستم‌های عامل دست یابند و account را طوری می‌توان مطابق بانیازهاتعریف نمود که دستیابی به زمان یا سیستم‌های خاص محدود شوند.
ارتباطات داخلی: امروزه شبکه‌های مدرن به صورت محیط هایی در نظر گرفته می‌شوند که می‌توان هر نوع کامپیوتر را بدون در نظر گرفتن سیستم عامل به آن متصل و تقریباً به هر کاربر شبکه امکان دسترسی به آن سیستم را داد.
بهبود ساختار شرکت : شبکه‌ها می‌توانند ساختار یک سازمان و نحوه مدیریت آن را تغییر دهند. کاربرانی که برای دپارتمان و مدیر به خصوصی کار می‌کنند، دیگر نیازی به حضور فیزیکی در همان محل ندارند، دفتر کار آنها می‌تواند درمناطقی باشد که تخصص آنها بیشتر لازم است. شبکه آنها را به مدیران دپارتمانها و همکارانشان متصل می‌کند. این آرایش برای پروژه‌های به خصوصی که افراد دپارتمانهای مختلف، مثل تحقیقات، تولید و بازاریابی، نیاز به کار جمعی دارند مفید است.

متدلوژی (روش شناسی) ایجاد یک سیستم
تعاریف:
متدلوژی ایجاد یک سیستم فرآیندی است که یک تحلیل گر سیستم از مرحله اولیه تحلیل سیستم موجود و یا حتی مرحله قبل از آن یعنی امکان سنجی سیستم موجود تاپیاده سازی سیستم و ارزیابی سیستم و تجهیزات سیستم جدید انجام می‌دهد.
۱-امکان سنجی
۲-شناخت سیستم‌های موجود
۳-طراحی سیستم‌های بهینه
البته دو مرحله عمده طراحی عبارت است از تحلیل سیستم و طراحی کلی سیستم همچنین مراحل ارزیابی سیستم، طرح تفصیلی سیستم و پیاده کردن سیستم پس از این دو مرحله اصلی انجام می‌شود.
 
فصل ۱- مفاهیم اولیه
۱-۱    مقدمه
با پیشرفت تکنولوژی و ورود به عصر اطلاعات روش زندگی انسان‌ها تغییر کرده است. انتقال اطلاعات و به اشتراک گذاشتن منابع اطلاعات از ضروریات غیرقابل انکار ما هستند. در گذشته نه چندان دور انتقال اطلاعات با روش هایی ابتدایی صورت می‌گرفته و فرایندی پرهزینه در سازمان‌ها محسوب می‌شده است. به اشتراک گذاشتن منابع اطلاعات امروزه در سازمان‌ها و موسسات وحتی زندگی شخصی آن قدر اهیمت دارد که این شاخه از دانش انفورماتیک در سطوح گوناگون نظیر نرم افزار ، سخت افزار ، مدیریت و غیره گسترش یافته و هر روز به دستاوردهای جدیدی دست می‌یابد.

۱-۱-۱    تاریخچه
۱-۱-۲     کاربردهای شبکه
هسته اصلی سیستم‌های توزیع اطلاعات را شبکه‌های کامپیوتری تشکیل می‌دهند. شبکه‌های کامپیوتری بر پایه اتصالات کامپیوترها و دیگر تجهیزات سخت افزاری به یکدیگر برای ایجاد امکان ارتباط و تبادلات اطلاعات استوار شده است . گروهی از کامپیوترها و دیگر تجهیزات متصل به هم را یک شبکه می‌نامند. کامپیوترهایی که در یک شبکه واقع هستند ومیتواند اطلاعات ، پیام‌ها ، نرم افزارها و حتی سخت افزارها را بین یکدیگر به اشتراک  بگذارند . به اشتراک گذاشتن اطلاعات پیام‌ها و نرم افزارها تقریبا برای همه قابل تصور است در این فرایند نسخه‌ها یا کپی اطلاعات نرم افزار از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل می‌شود. هنگامی که از به اشتراک گذاشتن سخت افزار سخن می‌گوییم به معنی آن است که تجهیزاتی نظیر چاپگر یا دستگاه مودم را می‌توان به یک کامپیوتر متصل کرده و از کامپیوتر دیگر واقع در همان شبکه از امکانات این سخت افزار‌ها استفاده کرد.
به عنوان مثال در یک سازمان معمولا اطلاعات مربوط به حقوق  ودستمزد پرسنل در دپارتمان یا بخش حساب داری نگهداری می‌شود. در صورتی که در این سازمان از شبکه کامپیوتری استفاده شده باشد مدیر سازمان می‌تواند از دفتر خود به این اطلاعات دسترسی یابد و آن‌ها را مورد بررسی قرار دهد. به اشتراک گذاشتن اطلاعات و منابع نرم افزاری و سخت افزاری دارای مزیت‌های زیادی است . شبکه‌های کامپیوتری میتوانند تقریبا هر نوع اطلاعاتی را به هر شخصی که به شبکه دسترسی داشته باشد عرضه کنند. این ویژگی امکان پردازش غیرمتمرکز اطلاعات را فراهم می‌کند. در گذشته به علت محدود بودن روش‌های انتقال اطلاعات امروزی در مقایسه با روش هایی نظیر انتقال دیسکت  کامپیوتری باعث شده است که ارتباطات انسانی نیز علاوه بر مکالمات صوتی ، رسانه ای جدید بیابند.
به کمک شبکه‌های کامپیوتری می‌توان در هزینه‌های مربوط به تجهیزات گران قیمت سخت افزاری نظیر دیسک‌های سخت دستگاه‌های ورود اطلاعات وغیرصرفه جویی کرد. این آرایش شبکه‌های کامپیوتری نیازهای کاربران در نصب منابع سخت افزاری را رفع کرده یا به حداقل  می‌رساند.
از شبکه‌های کامپیوتری می‌توان برای استاندارد سازی برنامه‌های کاربردی نظیر واژه پردازها و صفحه گسترها استفاده کرد. یک برنامه کاربردی می‌تواند در یک کامپیوتر مرکزی واقع در شبکه اجرا شده و کاربران می‌توانند بدون نیاز به نگهداری نسخه اصلی برنامه از آن در کامپیوتر خود استفاده کنند.
استانداردسازی برنامه‌های کاربردی دارای  این مزیت است که تمام کاربران از یک نرم افزار و یک نسخه مشخص آن استفاده می‌کنند. این مطلب باعث می‌شود تا پشتیبانی شرکت عرضه کننده نرم افزار از محصول خود سهولت یافته و نگهداری از آن به شکل موثرتری انجام شود.
مزیت دیگر استفاده از شبکه‌های کامپیوتری امکان استفاده از شبکه برای برقراری ارتباطات on-line توسط ارسال پیام است. به عنوان مثال مدیران می‌توانند برای ارتباط با تعداد زیادی از کارمندان به شکل موثری از پست الکترونیک استفاده کنند.

۱-۱-۳    اجزای شبکه
یک شبکه کامپیوتری شامل اجزایی است که برای درک کارکرد شبکه لازم است تا با کارکرد هر یک از این اجزا آشنا باشید.
شبکه‌های کامپیوتری در یک نگاه کلی دارای چهار قسمت هستند. مهم ترین قسمت یک شبکه کامپیوتر سرور (server) یا خدمت گذار نام دارد. یک کامپیوتر سرور در واقع یک کامپیوتر با قابلیت‌ها و سرعت بالا است. تمام اجزای دیگر شبکه به کامپیوتر سرور متصل می‌شوند.
به عنوان یک مثال کاربردی با استفاده از فن آوری امروزی حداقل مشخصات یک کامپیوتر سرور عبارت است از یک ماشین ۴۸۶ با ۱۶ MB حافظه RAM و دیسک سخت ۱GB . هر چند که این مشخصات تقریبا امروزه قدیمی شده اند اما تکنولوژی نرم افزاری شبکه این حداقل مشخصات را تعیین کرده است. دومین جز یک شبکه کامپیوتر سرویس گیر یا Client است. کامپیوتر سرویس گیر یا Client می‌تواند هر کامپیوتری که به سرور متصل است باشد . به یک کامپیوتر سرور می‌توان چندین کامپیوتر Client متصل کرد.
کامپیوتر سرور وظیفه به اشتراک گذاشتن منابع نظیر فایل دایرکتوری ، (Directory) و غیره را بین کامپیوترهای سرویس گیر یا Client بر عهده دارد.
مشخصات کامپیوتر‌های Client می‌تواند بسیار متنوع باشد و در یک شبکه واقعی کامپیوترهای Client دارای آرایش و مشخصات سخت افزاری متفاوتی هستند.
تمام شبکه‌های کامپیوتری دارای بخش سومی هستند که بستر یا محیط انتقال اطلاعات را فراهم می‌کند. متداول ترین محیط انتقال در یک شبکه کابل است.
تجهیزات جانبی یا منابع سخت افزاری نظیر چاپگر مودم ، دیسک‌های سخت، تجهیزات ورود اطلاعات نظیر اسکنر و غیره تشکیل دهنده بخش چهارم شبکه‌های کامپیوتری هتسند.
تجهیزات جانبی از طریق کامپیوتر سرور در دسترس تمام کامپیوترهای واقع در شبکه قرار می‌گیرند. شما میتوانید بدون آن که چاپگری مستقیما به کامپیوتری شما متصل باشد از اسناد خود پرینت بگیرید. در عمل چاپگر از طریق سرور شبکه به کامپیوتر شما متصل است.
۲-۱ تقسیم بندی شبکه
۱-۲-۱ طبقه بندی براساس Range
شبکه‌های کامپیوتری براساس موقعیت محل نصب دارای انواع متفاوتی هستند. یکی از مهم ترین فاکتورهای تعیین نوع شبکه مورد نیاز طول فواصل ارتباطی بین اجزای شبکه است.
شبکه‌های کامپیوتری دارای فواصل مخابراتی متفاوتی هستند که از فاصله‌های کوچک در حدود چند مترشروع شده و در بعضی از مواقع به فواصلی به بزرگی فاصله‌های بیش چند کشور بالغ می‌شود . شبکه‌های کامپیوتری براساس حداکثر فاصله مخابراتی آن‌ها به سه نوع طبقه بندی می‌شوند.
یکی از انواع شبکه‌های  کامپیوتری، شبکه محلی Local Area  Network  (LAN) است . این نوع از شبکه دارای فواصل مخابراتی کوچک نظیر  فواصل درون ساختمانی یا حداکثر مجموعه ای از چند ساختمان است .
برای مثال شبکه مورد استفاده یک شرکت را در نظر بگیرید. در این شبکه حداکثر فواصل مخا براتی محدود به فاصله‌های بین طبقات ساختمان شبکه می‌باشد.
شبکه‌های LAN شامل کامپیوترهایی است که در سطح نسبتا کوچکی توزیع شده اند. کامپیوترها در شبکه LAN توسط کابل به هم اتصال می‌یابند. به همین دلیل شبکه‌های LAN را گاهی شبکه‌های کابلی نیز می‌نامند.
نوع دوم شبکه‌های کامپیوتری شکبه‌های شهری یا Metropolitan است. فواصل مخابراتی در شبکه‌های شهری یا     (MAN ) Metropolitan Area Network از فواصل شبکه‌های LAN بزرگ تر است. در این نوع از شبکه‌ها فواصل مخابراتی دارای طول هایی در حدود ابعاد شهری هستند.
شبکه‌های MAN معمولا از ترکیب و ادغام دو یا چند شبکه LAN به وجود می‌آیند.
به عنوان مثالی از شبکه‌های MAN موردی را در نظر بگیرید که شبکه‌های LAN یک شرکت را از دفتر مرکزی در شهر A به دفتر نمایندگی این شرکت در شهر B متصل می‌سازد. در نوع سوم شبکه‌های کامپیوتری موسوم به (Wide Area Network) WAN فواصل مخابراتی از انواع دیگر شبکه بزرگ تر بوده و به فاصله هایی در حدود ابعاد کشوری یا قاره ای بالغ هستند.
شبکه‌های WAN ترکیب چندین شبکه LAN یا MAN ایجاد می‌گردند. شبکه اتصال دهنده دفاتر هواپیمایی یک شرکت در شهرهای مختلف در قاره‌ها یک شبکه WAN است.

شبکه کامپیوتری
شبکه کامپیوتری را می‌توان مجموعه ای از کامپیوترهای مستقل و دستگاه‌های جانبی ای دانست که برای بالا بردن راندمان، انتقال داده بین کاربران، استفاده از منابع مشترک (مانند چاپرگرها، حافظه‌های دیسک، نوارهای معناطیسی، برنامه‌های حجیم و گرانقیمت) به یکدیگر متصل می‌باشند. قلمرو یک شبکه کامپیوتری می‌تواند از چند متر تا چندین کیلومتر داشته باشد.
به طور کلی شبکه‌ها را بدون در نظر گرفتن نوع توپولوژی، ساختار، نحوه نصب سیستم عامل مورد استفاده به دو گروه تقسیم می‌کنند که هر کدام دارای ویژگی پارامترهای خاص خود می‌باشد و عبارتند از:
۱-شبکه‌های (Local Area Network):
این گونه شبکه‌ها خود از چهار گروه تشکیل شده است که مهمترین آنها عبارتند از:
اترنت، حلقوی، ستاره ای، فیبر نوری (FDDI). در این گونه شبکه‌ها فاصله بین ایستگاه کاری، از چند متر تا چندین کیلومتر می‌تواند باشد و فقط حجم تبادل اطلاعات در آنها پایین است و قادر به تبادل و جابجایی اطلاعات حجیم نمی باشند.
۲-شبکه‌های (Wide Area Network):
از این گونه شبکه‌ها جهت انتقال حجم بالای اطلاعات و به خدمت گرفتن اطلاعات وسیع استفاده می‌شود و معمولاً حوزه کاری آن وسیع و فاصله‌ها زیاد خواهد بود. از اهم این گونه شبکه‌ها می‌توان به Relay Frame, ATM اشاره نمود.
در ساده ترین شکل، LAN یک سیستم کابل کشی مؤثر می‌باشد. با نصب سیستم کابل‌کشی و به وسیله استفاده از پروتکلهای مختلف مورد توافق، اتصال و ارتباط اطلاعات بین ایستگاه‌های مختلف امکان پذیر است.
برای نصب و راه اندازی شبکه LAN باید چندین پارامتر مشخص شود که عبارتند از:
– ایجاد یک محیط جهت اتصال و ارسال اطلاعات
– تعیین نوع توپولوژی شبکه و پیاده سازی توپولوژی فوق
– تعیین نوع کابل جهت ارتباطات و کابل کشی محیط مورد نظر بر اساس توپولوژی انتخاب شده

تعیین نوع سیستم عامل و نهایتاً نصب سیستم عامل
توپولوژیهای شبکه LAN
اولین گام در ایجاد یک شبکه، انتخاب نوع توپولوژی یا ساختار آن می‌باشد. زیرا با تعییر نوع ساختار، کلیه پارامترها، سخت افزار، نرم افزار و سیستم عامل شبکه می‌تواند تغییر کنند. بسته به تعداد ایستگاه‌های کاری و افرادی که در شبکه کار خواهند کرد و سرعت مورد نیاز در جابجایی اطلاعات، ساختار یا توپولوژی شبکه انتخاب می‌شود. با انتخاب توپولوژی شبکه، interface شبکه، نوع کابل، کابل کشی و نوع سیستم عامل، تعیین خواهند شد.
سه نوع توپولوژی مهم شبکه تقریباً ۹۸% از شبکه‌های جهان را به خود اتصاص داده اند که عبارتند از:
۱-توپولوژی باس خطی (Linear bus)
۲-توپولوژی حلقوی (Ring)
۳-توپولوژی ستاره ای (Star)

توپولوژی باس خطی
این نوع توپولوژی خطی، که تقریباً متداولترین در ایران و جهان بود، از امتداد یک کابل از
ابتدا تا انتهای یک شبکه تشکیل یافته است که در طول مسیر به ایستگاه‌های‌کاری و فایل سرور وصل شده است. با قطع هر نقطه شبکه، کل شبکه از کار می‌افتد و متوقف می‌شود. اما با در نظر گرفتن تدابیر خاص و نحوه کابل کشی. این نقص را می‌توان برطرف کرد. در این نوع توپولوژی به دلیل تداخل اطلاعات ارسالی از سوی ایستگاه کاری، سرعت آن پایین است وهرچه تعداد ایستگاه‌های کاری بیشتر شوند  این سرعت کمتر خواهد شد.

 توپولوژی حلقوی
شکل واقعی این نوع توپولوژی به صورت یک حلقه وابسته است و از یک علامت به نام
Token passing جهت انتقال اطلاعات بین ایستگاه‌های کاری استفاده می‌کند.
توپولوژی حلقوی به دلیل عدم تداخل یا کاهش تداخل اطلاعات ارسالی، سرعت آن نسبت به باس بالاتر می‌باشد. قطع هر یک از ایستگاه‌های کاری یا خرابی در هر منطقه کابل کشی شبکه، کل شبکه را متوقف می‌کند. در این نوع ساختار، هر کدام از ایستگاه‌ها به عنوان فایل سرور یا سرویس دهنده اصلی می‌توانند اجرای نقش کنند. علامت شبکه یا Token در اختیار هر ایستگاهی که باشد، آن ایستگاه قادر به ارسال یا دریافت اطلاعات در طول شبکه می‌باشد بنابر این هیچ زمانی دو ایستگاه کاری با همدیگر اقدام به ارسال یا دریافت اطلاعات نخواهند کرد و تداخل اطلاعات به وجود نخواهد آمد.

توپولوژی ستاره ای
در این توپولوژی، فایل سرور در مراکز قرار گرفته است و ایستگاه‌های کاری هر کدام با کابلی به آن وصل شده اند و در واقع وسیله ای به نام هاب (hub) کار سوئیچ کردن بین ایستگاه‌های کاری مختلف را بر عهده دارد. با توجه به ساخت هابهایی با سرعت سوئیچینگ بالا، اینگونه شبکه‌ها می‌توانند از سرعت بالایی برخوردار باشند. در توپولوژی ستاره ای سرعت انتقال اطلاعات به راحتی به ۱۶ مگابیت در ثانیه می‌رسد و افزایش ایستگاه‌های کاری تأثیر چندانی بر سرعت انتقال نخواهد داشت. این توپولوژی برای شبکه‌های گسترده در ساختمانهای چندین طبقه، بسیار مناسب است.در این روش در صورت قطع هر اتصال در شبکه، فقط همان ایستگاه کاری از شبکه خارج می‌شود و کل شبکه قطع نخواهد شد. در اکثر واحدها یک کامپیوتر به عنوان Server در نظر گرفته شده است و بقیه کامپیوترهای آن واحد به وسیله کابل UTP و HUB به آن متصل هستند و این Server نیز خود با Server‌های دیگر موجود در سطح شرکت در ارتباط است و به این وسیله کلیه دستگاه‌های سطح شرکت می‌توانند با یکدیگر در ارتباط باشند.

استاندارد اترنت:
این استاندارد به عنوان یک استاندارد قدیمی و به حد کمال رسیده در سال ۱۹۷۳ توسط شرکت زیراکس، جهت انتقال داده از کامپیوترهای بزرگ به چاپگرها، با سرعت ۱۰ مگابایت در ثانیه ارائه شد. اترنت همچنین توسط کمیته ۸۰۲ از سازمان IEEE با پروتکلهای ۸۰۲.۳ و ۸۰۲.۵ تأیید گردیده است. استاندارد IEEE در ابتدا کابلهای ضخیم کواکسیال موسوم به Thicknet را در بر می‌گرفت ولی بعداً به کابلهای کواکسیال نازک (۱۰Base2) و کابلهای فیبر نوری (۱۰BaseF) و کابلهای UTP یا جفت زوج به هم تابیده بدون محافظ توسعه داده شد.
به طور کلی استاندارد اترنت بر اساس دو لایه تعریف شده است. لایه اول کابل یا وسیله ارتباطی می‌باشد، که در بالای انوع کابلهای متصل به استاندارد اترنت را بیان کردیم و لایه دوم موسوم به CSMA/CD که نحوه ارسال از ایستگاهی به ایستگاه دیگر را تعریف می‌نماید.

محیط‌های انتقال فیزیکی
مهمترین محیط‌های انتقال اطلاعات برای شبکه‌های محلی عبارتند از :کابلهای کواکسیال نازک، ضخیم، سیمهای جفت زوج به هم تابیده با محافظ و بدون محافظ و کابلهای فیبر نوری توسط این کابلها با دو روش شناخت و علامت token  و روش تصادف اطلاعات جابجا می‌شود.

۲-۲-۱ تقسیم بندی براساس گره (Node)
این نوع از تقسیم بندی شبکه‌ها براساس ماهیت گره‌ها یا محل‌های اتصال خطوط ارتباطی شبکه‌ها انجام می‌شود . در این طبقه بندی شبکه‌ها به دو نوع تقسیم بندی می‌شوند. تفاوت این دو گروه از شبکه‌ها در قابلیت‌های آن‌ها نهفته است.
این دو نوع اصلی از شبکه‌ها شبکه هایی از نوع نقطه به نقطه یا peer to peer  و شبکه‌های براساس server یا server Based نام دارند.
در یک شبکه نقطه به نقطه یا peor to peer بین گره‌های شبکه هیچ ترتیب بندی یا سلسله مراتبی وجود ندارد و تمام کامپیوترهای واقع در شبکه از اهمیت یا اولویت یکسانی برخوردار هستند. به یک شبکه peer to peer  یک گروه کاری یا work group  نیز گفته میشود. در این نوع از شبکه‌های هیچ کامپیوتری در شبکه به طور اختصاصی وظیفه ارائه خدمات از نوع سرور را ندارد بلکه تمام کامپیوترها در نقش سرور و Client ظاهر می‌شود . به این جهت هزینه‌های این نوع شبکه‌ها پایین بوده و نگهداری از آن‌ها نسبتا ساده می‌باشند.
در این شبکه‌ها براساس آن که کدام کامپیوتر دارای اطلاعات مورد نیاز دیگر کامپیوتر‌ها است. نقش سرور بر عهده یکی از کامپیوترها قرار می‌گیرد و براساس تغییر این وضعیت در هر لحظه هر یک از کامپیوترها میتواند سرور باشند و بقیه Client باشند.
بنابر این وضعیت یعنی کارکرد دو گانه هر یک از کامپیوترها به عنوان سرور و client هر کامپیوتر در شبکه لازم است تا بر نوع کارکرد خود تصمیم گیری نماید. این عمل تصمیم گیری در مورد نوع کارکرد سرور بودن یا client شدن به همراه دیگر موارد مدیریت ایستگاه کاری یا سرور نام دارد.
شبکه‌های از نوع peer to peer مناسب استفاده در محیط هایی است که تعداد کا ربران آن ناحیه بیشتر از ۱۰ کاربر نباشد.
سیستم عامل نظیر
MS Windows for work group‌یا‌ MS  Windows95, MS windows NT workstation
مثالهایی از سیستم عامل هایی با قابلیت شبکه‌های peer to peer هستند .
در شبکه‌های peer to peer هر کاربری تعیین کننده آن است که در روی سیستم خود چه اطلاعاتی می‌تواند در شبکه به اشتراک گذاشته شود. این وضعیت همانند آن است که هر کارمندی مسئول حفظ و نگهداری اسناد خود می‌باشند.

شبکه‌های Server Based
در نوع دوم شبکه‌های کامپیوتری یعنی شبکه‌های براساس سرور به تعداد محدودی از کامپیوترها وظیفه عمل به عنوان سرور داده میشود. این کامپیوتر به عنوان کامپیوترها Client عمل نخواهد کرد. در سازمان هایی که دارای بیش از ۱۰ کاربر در شبکه خود هستند استفاده از شبکه‌های peer to peer ناکارآمد بوده و شبکه‌های server Based ترجیح داده میشوند. در این شبکه‌ها از کامپیوترهای سرور اختصاصی برای پردازش حجم زیادی از درخواست‌های کامپیوتری Client  استفاده می‌شود و این سرورها مسئول امنیت اطلاعات خواهند بود.
در شبکه‌های sever Based مدیر شبکه مسئول مدیریت امنیت اطلاعات شبکه است . مدیر شبکه بر تعیین سطوح دسترسی به منابع شبکه مدیریت می‌کند.
به دلیل آن که اطلاعات در شبکه‌های server Based فقط روی کامپیوتر یا کامپیبوترهای سرور متمرکز می‌باشند. تهیه نسخه‌های پشتیبان از آن‌ها ساده تر بوده و تعیین برنامه زمان بندی مناسب برای ذخیره سازی و تهیه نسخه‌های پشتیبان از اطلاعات به سهولت انجام پذیر است.
در شبکه‌های کامپیوتری server Based می‌توان اطلاعات را روی چند سرور نگهداری نمود. در چنین حالتی حتی در صورت از کارافتادن محل ذخیره اولیه اطلاعات یعنی کامپیوتر سرور اولیه اطلاعات هم چنان درشبکه موجود بوده و سیستم می‌تواند به صورت online به کارکرد خود ادامه دهد. به این نوع ازسیستم‌ها Redundancy systems می‌گویند.
با افزایش اندازه‌های یک شبکه و همچنین بر حسب نوع کارکرد شبکه از نظر تعداد درخواست‌های کامپیوتری مشتری یا Client که به ترافیک شبکه تعبیر می‌شود برای پاسخ گویی مناسب به تعداد زیاد فعالیت‌ها نیاز به افزایش تعداد سرورها خواهد بود. به این ترتیب می‌توان سرعت و کارائی شبکه را حفظ نمود.
 در یک محیط شبکه که دارای چندین سرور است هر سرور یک کار خاص انجام می‌دهد این نوع از سرورها سرورهای خاص نام دارد (specialized server)
سرورهای خاص مشابه بخش‌های متفاوت یک فروشگاه بزرگ هستند. هر بخش به ارائه نوع خاصی از کالا یا خدمات اختصاص داده می‌شود.
برای بهره گیری از مزایای هر دو نوع از شبکه‌ها معمولا سازمان‌ها از ترکیبی از شبکه‌های peer to peer و Server Based استفاده میکنند. این نوع از شبکه‌ها ، شبکه‌های ترکیبی یا Combined network نام دارند.
در شبکه‌های ترکیبی دو نوع سیستم عامل برای تامین نیازهای شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
به عنوان مثال یک سازمان می‌تواند از سیستم عامل MS Windows NT Server برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات مهم وبرنامه‌های کاربردی در شبکه خود استفاده کند. در این شبکه کامپیوترهای مشتری یا Client می‌توانند از سیستم عامل ویندوز ۹۵ استفاده کنند. در این وضعیت کامپیوترهای Clientمی‌توانند ضمن قابلیت دسترسی به اطلاعات سرور ویندوز NT  اطلاعات شخصی خود را نیز با دیگر کاربران شبکه به اشتراک گذارند. اشکال استفاده از شبکه‌های ترکیبی در آن است که نیاز به طراحی صحیح داشته وبرای پیاده سازی آن افراد آموزش دیده مورد نیاز خواهند بود.

۳-۲-۱ تقسیم بندی براساس توپولوژی
نوع آرایش هندسی اجزای شبکه بر قابلیت شبکه تاثیر عمیقی دارند. آرایش هندسی اجزای شبکه بر مدیریت و قابلیت توسعه شبکه نیز تاثیر می‌گذارند.
برای طرح بهترین شبکه از جهت پاسخ گویی به نیازمندی‌های یک شبکه درک انواع آرایش شبکه دارای اهمیت زیادی خواهد بود.
آرایش هندسی یک شبکه توپولوژی شبکه نام دارد. توپولوژی شبکه تعیین کننده آرایش هندسی کامپیوترها کابل کشی ودیگر تجهیزات شبکه است.
روش‌های مخابراتی به کاررفته در شبکه نیز به انواع توپولوژی مورد استفاده در شبکه بستگی دارد.
اساس انواع طرح‌های شبکه بر سه نوع توپولوژی استوار شده است. این انواع عبارتند از : توپولوژی BUS ،  Ring یا حلقه و ستاره یا Star
توپولوژی  BUS ساده ترین و مرسوم ترین توپولوژی مورد استفاده شبکه‌ها در اتصال کامپیوترها است. در این آرایش تمام کامپیوترها به صورت ردیفی به یک کابل متصل می‌شوند. به این کابل در این در این آرایش ستون فقرات یا Segment  یا Back bone اطلاق می‌شود.
در این آرایش هر کامپیوتر آدرس یا نشانی کامپیوتر مقصد را به پیام خود افزوده و این اطلاعات را به صورت یک سینگال الکتریکی روی کابل ارسال می‌کند.
این سیگنال الکتریکی روی کابل ارسال می‌کند.
این سیگنال توسط کابل به تمام کامپیوترهای شبکه ارسال می‌شود، کامپیوترهایی که نشانی آن‌ها با نشانی ضمیمه شده به پیام انطباق داشته باشد پیام را دریافت می‌کنند.
در کابل‌های ارتباط دهنده کامپیوترهای شبکه هر سیگنال الکتریکی پس از رسیدن به انتهای کابل منعکس شده و دوباره در مسیر مخالف در کابل به حرکت در می‌آید. برای جلوگیری از انعکاس سینگال در انتهای کابل‌ها ، از یک پایان دهنده یا Terminator استفاده می‌شود. فراموش کردن این قطعه کوچک گاهی موجب از کارافتادن کل شبکه می‌شود.
در این آرایش شبکه ،‌در صورت از کارافتادن هر یک از کامپیوتر‌ها آسیبی به کارکرد کلی شبکه وارد نخواهد شد. در برابر این مزیت اشکال این توپولوژی در آن است که هر یک از کامپیوتر‌ها باید برای ارسال پیام منتظر فرصت باشند. به عبارت دیگر در این توپولوژی در هر لحظه فقط یک کامپیوتر می‌تواتند پیام ارسال کند.
اشکال دیگر این توپولوژی در آن است که تعداد کامپیوترهای واقع در شبکه تاثیر معکوس و شدیدی برکارایی شبکه می‌گذارند. در صورتی که تعداد کاربران زیاد باشد سرعت شبکه به مقدار قابل توجهی کند می‌شود. علت این امر آن است که در هر لحظه یک کامپیوتر باید برای ارسال پیام مدت زمان زیادی به انتظار بنشیند.
پارامتر مهم دیگری که باید در نظر گرفته شود آن است که در صورت آسیب دیدگی کابل شبکه ارتباط در طول شبکه قطع می‌شود.
آرایش نوع دوم شبکه‌های کامپیوتری آرایش ستاره است. دراین آرایش تمام کامپیوترهای شبکه به یک قطعه مرکزی به نام Hub متصل می‌شوند.
در این آرایش اطلاعات قبل از رسیدن به مقصد خود از Hub عبور می‌کنند. در این نوع از شبکه‌ها در صورت از کارافتادن یک کامپیوتر یا بر اثر قطع شدن یک کابل ، شبکه از کار نخواهند افتاد. از طرف دیگر در این نوع آرایش هندسی شبکه حجم زیادی از کابل کشی مورد نیاز خواهد بود ویا براثر از کار افتادن Hub کل شبکه از کار خواهد افتاد.
در این توپولوژی همانند آرایش Bus تمام کامپیوتر‌ها توسط یک کابل به هم  متصل می‌شوند. اما در این توپولوژی دو انتهای کابل نیز به هم متصل شده و تشکیل یک حلقه می‌دهد. بدین ترتیب در این آرایش نیازی به استفاده از قطعه پایان دهنده یا Terminator نخواهد بود.
در این نوع از شبکه نیز سیگنال‌های مخابراتی در طول کابل حرکت کرده  و از تمام کامپیوترها عبور می‌کنند تا به کامپیوتر مقصد برسند. در این آرایش تمام کامپیوتر‌ها سیگنال را دریافت کرده و پس از تقویت آن آن را به کامپیوتر بعدی ارسال می‌کند. به همین جهت به این توپولوژی توپولوژی فعال یا Active نیز گفته می‌شود.
در این توپولوژی در صورت از کارافتادن هر یک از کامپیوتر‌ها کل شبکه از کار خواهد افتاد زیرا همان طور که گفته شده در این توپولوژی هر کامپیوتر وظیفه دارد تا سیگنال ارتباطی دریافت کرده را تقویت کند و دوباره ارسال نماید. این حالت را نباید با دریافت خود پیام اشتباه بگیرید. این حالت چیزی شبیه عمل رله در فرستند ه‌های تلویزیونی است.
از ترکیب توپولوژی‌های ستاره حلقه و BUS یک توپولوژی آمیخته یا Hybrid به دست می‌دهد. از توپولوژی هیبرید در شبکه‌های بزرگ استفاده می‌شود. خود توپولوژی هیبرید دارای دو نوع است . نوع اول توپولوژی هیبرید، توپولوژی ستاره BUS استفاده شده است. در این آرایش چندین توپولوژی ستاره به هم ارتباط داده می‌شوند. این عمل با اتصال Hub‌های این شبکه‌ها انجام می‌شود. در این وضعیت اختلال در کارکرد یک کامپیوتر تاثیر در مابقی شبکه ایجاد نمی کند.
در صورت از کارافتادن هاب ، فقط بخشی از شبکه از کار خواهد افتاد. در صورت آسیب دیدگی کابل ا تصال دهنده هاب‌ها ، فقط ارتباط کامپیوترهایی که در گروه‌های متفاوت هستند قطع خواهد شد وارتباط داخلی شبکه پایدار می‌ماند.
نوع دو توپولوژی هیبرید، توپولوژی ستاره-حلقه نام دارد. در این توپولوژی هاب‌های چند شبکه از نوع ستاره در یک الگوی ستاره ای به یک هاب مرکزی متصل می‌شوند.

۳-۱ ویژگی‌های شبکه
۱-۳-۱ سرویس‌های شبکه
همان طور که گفته شد یکی از مهم ترین اجزای شبکه‌ها ی کامپیوتری، کامپیوتر سرور است. سرور مسئول ارائه خدماتی از قبیل انتقال فایل، سرویس‌های چاپگر و غیره است. با افزایش حجم وترافیک شبکه ممکن است تحت فشارهای تعداد زیادی از کامپیوترهای Client برای سرور مشکلاتی بروز کند. در شبکه‌های بزرگ برای حل این مشکل از افزایش تعداد کامپیوترهای سرور استفاده میشود. که به این سرورها سرورهای اختصاصی گفته می‌شود. دو نوع متداول این سرورها عبارتند از Application server , file and print server نوع اول یعنی file and print server مسئول ارائه خدماتی از قبیل ذخیره سازی فایل، حذف فایل، تغییر نام فایل و غیره است که این درخواست‌ها را از کامپیوترهای Client دریافت می‌کند. این سرور همچنین مسئول مدیریت امور چاپگر نیز هست. این سرور با استفاده از کلمات password بر به اشتراک گذاشتن دایرکتوری‌ها نیز نظارت دارد. هنگامی که یک کاربر درخواست دسترسی به فایلی واقع در سرور را ارسال می‌کند، کامپیوتر سرور نسخه ای از فایل کامل را برای آن کاربر ارسال می‌کند. بدین ترتیب کاربر می‌تواند به صورت محلی یعنی بر روی کامپیوتر خود این فایل را ویرایش کند.
کامپیوتر print servcer مسئول دریافت درخواست‌های کاربران برای پرینت اسناد است. این سرور این درخواست‌ها را در یک صف قرار می‌دهد و به نوبت آن‌ها را به چاپگر ارسال می‌کند این فرایند spooling نام دارد. به کمک spooling کاربران می‌تواند بدون نیاز به انتظار برای اجرای فرمان پرینت به فعالیت بر روی کامپیوتر خود ادامه دهند.
نوع دیگر سرور، Application server نام دارد. این سرور مسئول اجرای برنامه‌های client /server و تامین داده‌های Client است.
Application server‌ها حجم زیادی از اطلاعات را در خود نگهداری می‌کنند. برای امکان بازیابی سریع و ساده اطلاعات، این داده‌ها در یک ساختار مشخص ذخیره می‌شوند.
هنگامی کاربری در خواستی را به Application server ارسال می‌کند، سرور نتیجه درخواست را به کامپیوتر کاربر انتقال می‌دهد.
به عنوان مثال یک شرکت بازاریابی را در نظر بگیرید. این شرکت در نظر دارد تا برای مجموعه ای از محصولات جدید خود، تبلیغ کند. این شرکت می‌تواند برای کاهش حجم ترافیک ، برای مشتریان با طیف درآمدهای مشخصی، فقط گروهی از محصولات را تبلیغ نماید.
علاوه بر سرورهای یاد شده ، در یک شبکه میتوان برای خدماتی از قبیل پست الکترونیکی ، فکس ، سرویس ‌های دایرکتوری و غیره نیز سرورهایی اختصاص داد.
اما بین سرورهای فایل و Application server تفاوت‌های مهمی نهفته است. یک سرور فایل در پاسخ به درخواست کاربر برای دسترسی به یک فایل، یک نسخه کامل از فایل برای او ارسال می‌شود و در حالی که یک Application server فقط نتایج درخواست کاربر را برای او ارسال می‌کند.

۲-۳-۱- امنیت شبکه
یکی از مهم ترین فعالیت‌های مدیر شبکه ، تضمین امنیت منابع شبکه است. دسترسی غیرمجاز به منابع شبکه و یا ایجاد آسیب عمدی یا غیرعمدی در اطلاعات شبکه ، امنیت شبکه را مختل می‌کنند. از طرف دیگر امنیت شبکه نباید آن چنان باشد که کارکرد عادی کاربران شبکه را مشکل سازد.
برای تضمین امنیت اطلاعات و منابع سخت افزاری شبکه ، از دو مدل امنیت شبکه استفاده می‌شود. این مدل‌ها عبارتند از : امنیت در سطح share-level و امنیت در سطح کاربر user-level . در مدل امنیت در سطح share-level این عمل با انتساب اسم رمز یا password برای هر منبع به اشتراک گذاشته تامین میشود. دسترسی به منبع به اشتراک گذاشته فقط هنگامی برقرار می‌گردد که کاربر اسم رمز صحیح را برای منبع به اشتراک گذاشته شده مشخص کرده باشد.
به عنوان مثال اگر سندی قابل دسترسی برای سه کاربر باشد، می‌تواند با نسبت دادن یک اسم رمز به این سند مدل امنیت در سطح share-level را پیاده سازی کرد.
منابع شبکه را میتوان در سطوح مختلف به اشتراک گذاشت . برای مثال در سیستم عامل ویندوز ۹۵ می‌توان دایرکتوری‌ها را به صورت فقط خواندنی (Read only) بر حسب اسم رمز یا کامل (Full) به اشتراک گذاشت. از مدل امنیت در سطح share-level می‌توان برای ایجاد بانک‌های اطلاعاتی ایمن استفاده کرد.
برای مثال از بانک اطلاعاتی مربوط به حقوق کارمندان یک شرکت می‌توان با نسبت دادن اسم رمز در برابر دسترسی غیرمجاز، حفاظت کرد. این مدل، روش ساده برای تامین امنیت منابع به اشتراک گذاشته در شبکه‌ها است.
در مدل دوم یعنی امنیت در سطح کاربران، دسترسی کاربران به منابع به اشتراک گذاشته شده با دادن اسم رمز به کاربران تامین می‌شود. در این مدل کاربران در هنگام اتصال به شبکه باید اسم رمز و کلمه عبور را وارد نمایند. در این جا سرور مسئول تعیین اعتبار اسم رمز و کلمه عبور است.
سرور در هنگام دریافت درخواست کاربر برای دسترسی به منبع به اشتراک گذاشته شده به بانک اطلاعاتی خود مراجعه کرده و درخواست کاربر را رد یا قبول می‌کند.
تفاوت این دو مدل در آن است که در مدل امنیت در سطح share-level اسم رمز به منبع نسبت داده شده و در مدل دوم اسم رمز و کلمه عبور به کاربر نسبت داده می‌شود.
مدل امنیت در سطح کاربر بسیار مستحکمتر از مدل امنیت در سطح share-level است. بسیاری از کاربران به راحتی می‌تواننند اسم رمز یک منبع را به دیگران بگویند، اما اسم رمز وکلمه عبور شخصی را نمی توانند به سادگی به شخص دیگر منتقل نمایند.
 
فصل ۲- معماری و پروتکل‌های شبکه
۱-۲    لایه‌های پروتکل
۱-۱-۲ مدل OSI
هر فعالیتی در شبکه مستلزم ارتباط بین نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر واجزای دیگر شبکه است. انتقال اطلاعات بین کامپیوترهای مختلف در شبکه وابسته به انتقال اطلاعات بین کامپیوترهای مختلف در شبکه وابسته به انتقال اطلاعات بین بخش‌های نرم افزاری و سخت‌افزاری درون هر یک از کامپیوترها است. هر یک از فرایند‌های انتقال اطلاعات را می‌توان به بخش‌های کوچکتری تقسیم کرد. هر یک از فعالیت‌های کوچک را سیستم عامل براساس دسته ای از قوانین مشخص انجام می‌دهد. این قوانین را پروتکل می‌نامند. پروتکل‌ها تعیین کننده روش کار در ارتباط بین بخش‌های نرم افزاری و سخت افزاری شبکه است. بخش‌های نرم افزاری و سخت افزاری تولید کنندگان مختلف دارای مجموعه پروتکل‌های متفاوتی هستند.
برای استاندارد سازی پروتکل‌های ارتباطی، سازمان استانداردهای بین المللی در سال ۱۹۸۴ اقدام به تعیین مدل مرجع(Open Systems  Intrconnection) نمود.
مدل مرجع OSI ، ارائه دهنده چارچوب طراحی محیط‌های شبکه ای است. در این مدل، جزئیات بخش‌های نرم افزاری و سخت افزاری برای ایجاد سهولت انتقال اطلاعات مطرح شده است.
در این مدل کلیه فعالیت‌های شبکه ای در یک مدل هفت لایه ای مدل سازی می‌شود.  هنگام بررسی فرایند انتقال اطلاعات در بین دو کامپیوتر، مدل هفت لایه ای OSI روی هر یک از کامپیوترها پیاده سازی می‌گردد. در تحلیل این فرایند‌ها می‌تواند عملیات انتقال اطلاعات را بین لایه‌های متناظر مدل OSI واقع در کامپیوترهای مبدا و مقصد در نظر گرفت. این تجسم از انتقال اطلاعات را انتقال مجازی Virtual می‌نامند…