شبکه چیست؟ بررسی انواع شبکه های کامپیوتری

شبکه چیست و انواع آن کدامند؟

شبکه در لغت به گروهی از افراد یا اشیاء گفته می شود که می توانند با هم ارتباط برقرار کنند و اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. اما در مفاهیم فناوری اطلاعات به شبکه کامپیوتری و یا شبکه دیتا به اختصار شبکه گفته می‌شود. به این معنی که کامپیوترها، ابزار و اشیایی هستند که اطلاعات را به شکل قابل فهم به اشتراک می‌‎گذارند. به بیانی ساده‌تر، یک شبکه کامپیوتری، شامل گروهی از سیستم‌های کامپیوتری و دیگر تجهیزات سخت افزاری کامپیوتری می‌باشد که از طریق کانال‌های ارتباطی به یکدیگر متصل می‌شوند تا ارتباطات و اشتراک گذاری منابع اطلاعاتی را در بین طیف وسیعی از کاربران ایجاد کنند.

انواع شبکه براساس وسعت:

در این بخش از مقاله قصد داریم 3 تا از رایج ترین انواع شبکه کامپیوتری براساس وسعت و گستردگی را بررسی کنیم.

• Local Area Network (شبکه محلی): شبکه اترنت LAN رایج ترین شبکه محلی است که برای کار در یک منطقه جغرافیایی بسیار کوچک مانند دفتر، ساختمان و… طراحی شده است. که دستگاه‌ها می‌توانند از طریق کابل اترنت یا Wi-Fi متصل شوند.
• Wide Area Network (شبکه گسترده): WAN مخفف عبارت Wide Area Network است که از به هم پیوستن چند شبکه LAN به وجود می‌آید. این نوع از شبکه، مناطق بزرگ جغرافیایی، از جمله شهر، استان یا کشور را پوشش می‌دهد. با وجود شبکه‌های WAN، امکان اتصال شبکه‌های LAN به آن فراهم می‌شود.
• Metropolitan Area Network  (شبکه شهری): MAN مخفف عبارت Metropolitan Area Network است و گستردگی آن به اندازه یک شهر یا مساحتی بزرگ را در محدوده شهر دارد. برای مثال اتصال شعبات یک موسسه به شعبه‌های دیگر در محدوده شهری و شبکه تلویزیون کابلی نمونه‌ای از شبکه MAN هستند.

انواع شبکه براساس کارکرد:

در این بخش به بررسی انواع شبکه از لحاظ کارکرد می‌پردازیم.

شبکه‌های Peer to Peer:

در این نوع از شبکه‌ها هیچ مدیریت متمرکزی وجود ندارد و کلاینت‌ها به طور مستقیم به یکدیگر متصل شده‌اند. در این شبکه‌ها هیچ سروری وجود ندارد و هر کلاینت می‌تواند هم نقش سرور را ایفا کند و هم نقش کلاینت. شبکه های peer to peer که برای محیط هایی با کمتر از 10 کلاینت استفاده می‌شود، هزینه راه اندازی نسبتاً کمی دارند. هدف اصلی این نوع شبکه های کامپیوتری ایجاد شبکه های ارتباطی بین سیستم‌ها و دستگاه‌های دیجیتال و اشتراک گذاری فایل و دیتا است.

شبکه‌های client/server:

این شبکه ها معمولاً در محیط های بزرگ راه اندازی می‌شوند که دو نقش client به عنوان سرویس گیرنده و کاربر شبکه و نقش server به عنوان سرویس دهنده مطرح است. در شبکه های کلاینت سروری، سرورها، محلی برای ذخیره تمام فایل‌های شبکه هستند و همه کاربران شبکه دارای سطح دسترسی معین هستند.

شبکه domain:

شبکه های Domain از خانواده شبکه های کلاینت سروری هستند که کاربران می‌توانند از سرویس های شبکه استفاده کنند. مدیران شبکه می‌توانند به راحتی تمام کاربران را مدیریت کرده و امنیت و پایداری شبکه را تامین کنند. در حقیقت کامپیوترها و دستگاه‌های دیجیتال در این نوع شبکه عضو دامین می‌شوند و نام و آدرسی تحت نام دامین دریافت می‌کنند.

کاربرد شبکه چیست؟

شبکه‌های کامپیوتری بخش مهمی از زندگی دیجیتال ما هستند و تقریباً در تمام فعالیت‌های روزمره حضور دارند. از اتصال چند سیستم در یک اداره گرفته تا استفاده از اینترنت، خدمات ابری و کنترل دستگاه‌های هوشمند، همه به کمک شبکه انجام می‌شود.
به‌ طور خلاصه، شبکه‌ها باعث می‌شوند ارتباط بین انسان‌ها و دستگاه‌ها سریع‌تر، ساده‌تر و کارآمدتر باشد. در جدول زیر، مهم‌ترین کاربردهای شبکه و نمونه‌های واقعی از آن‌ها آورده شده است:

💡  شبکه‌ها به ما کمک می‌کنند ارتباط مؤثرتری برقرار کنیم، منابع را به‌اشتراک بگذاریم و از فناوری‌های نوین مانند خدمات ابری و اینترنت اشیاء بهره ببریم. به زبان ساده، شبکه پلی است میان انسان، دستگاه و اطلاعات.

توپولوژی شبکه و انواع آن

به نحوه قرارگیری و معماری فیزیکی اجزا شبکه و چگونگی اتصال آن‌ها به یکدیگر، توپولوژی یا همبندی شبکه می‌گویند. یکی از عناصر مهم در طراحی و معماری یک شبکه، توپولوژی است و قبل از راه اندازی شبکه باید به معماری شبکه توجه داشت.

انواع توپولوژی:

در این بخش به بررسی انواع توپولوژی های شبکه می‌پردازیم.

• Mesh Topology یا توپولوژی مش
• Star Topology یا توپولوژی ستاره‌‌ای
• Bus Topology یا توپولوژی خطی
• Ring Topology یا توپولوژی حلقه‌‌ای
• Hybrid Topology یا توپولوژی ترکیبی
• Tree Topology یا توپولوژی درختی

توپولوژی مش

در این نوع توپولوژی دستگاه‌ها به صورت نقطه‌ای به هم متصل می‌شوند، تمامی نودهای شبکه با هم در ارتباط هستند. برای انتقال داده روی توپولوژی مش از دو روش مسیریابی و سیلابی استفاده می‌شود. در روش مسیریابی داده‌ها براساس منطق مسیریابی شبکه کوتاه‌ترین فاصله بین مبدا و مقصد را مشخص و از آن برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کنند ولی در روش سیلابی داده‌های مشابه به تمام سیستم‌های عضو شبکه ارسال می‌شوند.

توپولوژی خطی

درتوپولوژی خطی انتقال اطلاعات در لحظه فقط در یک جهت انجام می‌شود. هر نود شبکه به یک کابل متصل است.

توپولوژی ستاره‌ای

در توپولوژی ستاره، همه تجهیزات و کلاینت‌ها به یک دستگاه مرکزی که معمولا سوییچ، هاب یا سرور است متصل می‌شوند. اگر ارتباط یکی از گره‌ها با سرور مرکزی قطع شود، شبکه به کار خود ادامه می‌دهد، اما اگر سوئیچ یا سرور مرکزی از کار بیافتد، شبکه از کار می‌افتد.

توپولوژی حلقه‌ای

در توپولوژی شبکه حلقه‌‌ای، ارتباط هر دستگاه با دو دستگاه در دو طرف آن است که در نهایت ساختار یک حلقه را تشکیل می دهد. به همین دلیل این توپولوژی به عنوان توپولوژی حلقه‌‌ای شناخته می‌شود.

توپولوژی ترکیبی

از ترکیب دو یا چند توپولوژی، توپولوژی شبکه ترکیبی ساخته می‌‌شود. به عنوان مثال ترکیبی از توپولوژی ستاره‌‌ای و مش به عنوان توپولوژی ترکیبی شناخته می شود. توپولوژی ترکیبی در واقع ارتباط بین پیوندها و گره های مختلف برای انتقال داده است.

توپولوژی درختی

این توپولوژی یک دستگاه مرکزی دارد و تمام دستگاه‌های شبکه با نظم خاصی به دستگاه مرکزی متصل می‌شوند. توپولوژی درختی در شبکه‌های بزرگ کاربرد دارد و نسبت به توپولوژی خطی و ستاره‌ای دستگاه‌های بیشتری را شامل می‌شود.

ساختار و عناصر شبکه به چه شکل هستند؟

هر شبکه از مجموعه‌ای از عناصر سخت‌افزاری و نرم‌افزاری تشکیل شده است که هدف اصلی آن‌ها انتقال داده‌ در شبکه، اشتراک منابع و ایجاد ارتباط مؤثر میان دستگاه‌های مختلف است. درک درست از این اجزا برای طراحی، نصب و پیکربندی شبکه ضروری است.

۱. گره‌ها (Nodes)

گره یا نود، هر دستگاهی است که در شبکه شرکت دارد و می‌تواند داده ارسال یا دریافت کند. این دستگاه‌ها شامل کامپیوترها، لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه، پرینترها، دوربین‌های مداربسته و حتی سنسورهای هوشمند هستند.

۲. رسانه انتقال داده

رسانه انتقال، بستر فیزیکی یا بی‌سیمی است که داده‌ها از طریق آن جابه‌جا می‌شوند.

• در شبکه‌های سیمی، از کابل‌های مسی ( Cat5e یا کابل شبکه Cat6) یا فیبر نوری برای انتقال داده استفاده می‌شود.
• در شبکه‌ بی‌سیم، داده‌ها از طریق امواج رادیویی منتقل می‌شوند که با استفاده از فناوری‌هایی نظیر Wi-Fi یا WLAN امکان‌پذیر است.

۳. تجهیزات شبکه

برای مدیریت ارتباط میان گره‌ها از تجهیزاتی مانند سوئیچ شبکه، روتر، هاب و اکسس پوینت (Access Point) استفاده می‌شود.

• سوئیچ شبکه وظیفه دارد دستگاه‌های موجود در یک شبکه محلی (LAN) را به یکدیگر متصل کند.
• روتر (Router) بین شبکه‌های مختلف ارتباط برقرار می‌کند و داده‌ها را به مسیر درست هدایت می‌کند.
• هاب (Hub) نیز مانند سوئیچ عمل می‌کند اما هوشمند نیست و داده را به تمام پورت‌ها ارسال می‌کند.

۴. نرم‌افزارها و پروتکل‌های شبکه

برای اینکه تبادل داده میان دستگاه‌ها ممکن شود، نیاز به پروتکل‌های ارتباطی داریم؛ مانند TCP/IP، HTTP، FTP و DNS. این پروتکل‌ها قوانین برقراری ارتباط را مشخص می‌کنند.

سوئیچ‌ها، روترها و Access point های بی‌سیم

برای درک بهتر و پاسخ به سوال شبکه چیست؟ باید بداینم که در یک شبکه، سوئیچ‌ شبکه، روتر‌ها و اکسس پوینت‌های بی‌سیم، عملکردهای بسیار متفاوتی با یکدیگر دارند.

سوئیچ‌ها

سوئیچ‌ شبکه مبنای اصلی اغلب شبکه‌های تجاری بوده که به‌عنوان یک کنترلر عمل کرده و کامپیوترها، چاپگرها و سرورها را در یک ساختمان یا یک مجموعه به یکدیگر متصل می‌کند. در واقع سوئیچ‌ها امکان تبادل اطلاعات تجهیزات موجود در یک شبکه و همین‌طور شبکه‌های دیگر را با ایجاد شبکه‌ای از منابع اشتراکی، فراهم می‌کنند. به این ترتیب، با اشتراک‌گذاری اطلاعات و تخصیص منابع در هزینه‌ها صرفه‌جویی کرده و بهره‌وری را افزایش می‌دهند.

به طور کلی دو نوع سوئیچ «قابل‌تنظیم» و «غیرقابل‌تنظیم» وجود دارد که بسته به الزامات و نیازمندی‌های شبکه انتخاب می‌شوند.

• سوئیچ غیرقابل‌تنظیم را کافی‌ است از جعبه خارج کرده و به شبکه متصل کنید؛ اما در عین قابلیت تنظیمات و پیکربندی ندارد. این سوئیچ‌ها به طور معمول در شبکه‌های خانگی و اداری کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• سوئیچ قابل‌تنظیم قابلیت پیکربندی داشته و شما می‌توانید آن را در محل یا از راه دور تنظیم کنید تا کنترل بیشتری بر روی ترافیک شبکه و دسترسی به آن داشته باشید.

در برقچی بخوانید :سوئیچ شبکه چیست؟ هر آنچه که باید درباره سوئیچ شبکه بدانید!

روترها

روترها (routers) چند شبکه مختلف را به یکدیگر متصل می‌کنند. بنابراین، کامپیوترهای موجود در این شبکه‌ها را نیز می‌توان با استفاده از روتر به اینترنت متصل کرد. در واقع روتر امکان استفاده اشتراکی از یک اتصال اینترنت را برای تمامی کامپیوترهای موجود در شبکه فراهم کرده و به این طریق در هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌کند.
به طور دقیق‌تر، روتر به‌عنوان یک توزیع‌کننده (dispatcher) عمل کرده و با تجزیه و تحلیل داده‌هایی که در شبکه ارسال می‌شوند، بهترین مسیر را برای انتقال آنها انتخاب می‌کند.

روترها امکان ارتباط کسب و کار شما را با سراسر جهان فراهم کرده و تاحدودی از اطلاعات شما در مقابل تهدیدات امنیتی محافظت می‌کنند. این دستگاه‌ها حتی می‌توانند تصمیم بگیرند که کدام کامپیوتر برای دریافت اطلاعات نسبت به کامپیوترهای دیگر در اولویت قرار داشته باشد.

روترها از ویژگی‌هایی فراتر از عملکردهای شبکه‌سازی پایه برخوردار بوده که موجب تسهیل و ایمنی بیشتر در فرآیند شبکه‌سازی می‌گردند. به‌عنوان مثال شما می‌توانید بسته به نیازمندی‌های خود یک روتر را با قابلیت ایجاد یک «شبکه اختصاصی مجازی» (VPN)، «فایروال» یا یک سیستم ارتباطی «پروتکل اینترنت» (IP) انتخاب کنید.

 اکسس پوینت

یک اکسس پوینت امکان اتصال دستگاه‌ها به شبکه بی‌سیم را بدون استفاده از کابل فراهم می‌کند. شبکه‌های بی‌سیم به سادگی امکان آنلاین کردن دستگاه‌های جدید را به وجود آورده و پشتیبانی انعطاف‌پذیری از کاربران سیار انجام می‌دهند.

در واقع، اکسس پوینت مانند یک «تقویت‌کننده» (amplifier) برای شبکه شما عمل می‌کند. در حالی که یک روتر پهنای‌باند را در اختیار شبکه قرار می‌دهد، اکسس پوینت این پهنای‌باند را به‌گونه‌ای گسترس می‌دهد که شبکه بتواند از دستگاه‌های متعددی پشتیبانی کرده و این دستگاه‌ها قادر به دسترسی به شبکه از مسافت‌های دورتر باشند.

باید توجه داشته باشید که Access point مفهومی گسترده‌تر از توسعه ساده وای‌فای (Wi-Fi) است. در حقیقت، اکسس پوینت اطلاعات مفیدی در مورد دستگاه‌های موجود در شبکه ارائه کرده، قابلیت ایجاد امنیت کنش‌گرایانه (ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻋﻤﻠﻴﺎﺕ پیش‌گیرانه ﻗﺒﻞ ﺍﺯ ﻭﻗﻮﻉ ﻳﮏ ﻣﺸﮑﻞ ﺧﺎﺹ ﺍﻣﻨﻴﺘﻲ) داشته و کاربردهای عملی دیگری نیز دارد.

نکته: اکسس پوینت‌ها از استاندارهای مختلف IEEE پشتیبانی می‌کنند. هر استاندارد در واقع یک اصلاحیه است که به مرور زمان و کسب تجربه، تصویب شده است. این استانداردها در فرکانس‌های مختلف عمل کرده، پهنای‌باندهای متفاوتی را ارائه کرده و از تعداد کانال‌های مختلفی پشتیبانی می‌کنند.

اصطلاحات رایج شبکه‌های کامپیوتری

در شبکه‌های کامپیوتری اصطلاحات فنی فراوانی وجود دارد که هر یک نقش ویژه‌ای دارند. آشنایی با این مفاهیم برای درک عملکرد شبکه ضروری است.

1. کلاینت (Client)

کلاینت دستگاه یا نرم‌افزاری است که از سرور درخواست خدمات می‌کند. مثلاً وقتی شما با مرورگر خود وارد یک وب‌سایت می‌شوید، مرورگر شما نقش کلاینت را دارد.

2. سرور (Server)

سرور دستگاه یا سیستمی است که داده‌ها، برنامه‌ها یا خدماتی را در اختیار کلاینت‌ها قرار می‌دهد. برای مثال، یک وب‌سرور فایل‌های وب‌سایت را برای مرورگر کاربر ارسال می‌کند.

3. هاست (Host)

هر دستگاهی که دارای آدرس IP است و قادر به ارسال یا دریافت داده در شبکه باشد، هاست محسوب می‌شود. در واقع، هر کلاینت و سرور می‌تواند یک هاست باشد.

4. PAN (Personal Area Network)

شبکه شخصی بسیار کوچکی است که معمولاً برای اتصال دستگاه‌های شخصی مانند لپ‌تاپ، تلفن همراه و هدفون بلوتوث در محدوده‌ی چند متری استفاده می‌شود.

5. WLAN (Wireless Local Area Network)

شبکه محلی بی‌سیم است که ارتباط بین دستگاه‌ها را بدون نیاز به کابل برقرار می‌کند. Wi-Fi نمونه‌ای از WLAN است که در خانه‌ها و شرکت‌ها به کار می‌رود.

6. CAN (Campus Area Network)

این نوع شبکه معمولاً در محدوده‌ی بزرگ‌تری مانند دانشگاه، بیمارستان یا مجتمع‌های سازمانی استفاده می‌شود و چند شبکه محلی (LAN) را به هم متصل می‌کند.

7. SAN (Storage Area Network)

شبکه‌ای پرسرعت برای اتصال مستقیم سرورها به دستگاه‌های ذخیره‌سازی داده است. SAN معمولاً در دیتاسنترها و سیستم‌های ابری برای دسترسی سریع و مطمئن به داده‌ها استفاده می‌شود.

شبکه‌ بی‌سیم

برای راه‌اندازی یک شبکه بی‌سیم شما چهار گزینه (روش استقرار) در اختیار دارید که در ادامه هر یک از آن‌ها را برای شما معرفی می‌کنیم. هر گزینه دارای ویژگی‌هایی است که بسته به راه حل‌ انتخابی شما، بهتر عمل خواهد کرد.

روش تکنولوژی Cisco Mobility Express

تکنولوژی «پویایی سریع» (Mobility Express) یک راه‌حل بی‌سیم ساده و کارآمد برای سازمان‌های کوچک و متوسط محسوب می‌شود که دارای ویژگی‌های پیشرفته سیسکو است. این تکنولوژی بهترین ویژگی‌های سوئیچ‌های سیسکو را دارا می‎باشد. تنظیمات پیش‌فرض، امکان استقرار سریع و بدون‌دردسر Wi-Fi را ایجاد کرده که می‌تواند ظرف چند دقیقه عملیاتی ‌شود. در نتیجه این راه‌حل برای شبکه‌های تجاری کوچک، کاملاً مناسب است.

روش استقرار مرکزی

«استقرار مرکزی» (centralized deployments) به‌عنوان رایج‌ترین نوع شبکه‌های بی‌سیم محسوب شده و به‌طور سنتی در مجموعه‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که ساختمان‌ها و شبکه‌ها در نزدیکی یکدیگر قرار دارند. این راه حل، شبکه بی‌سیم را یکپارچه کرده و در نتیجه ارتقاء آن را ساده‌تر و عملکردهای پیشرفته بی‌سیم را تسهیل می‌کند. کنترلرها براساس خصوصیات مجموعه و ساختمان‌ها در نظر گرفته شده و در یک مکان به‌صورت متمرکز نصب می‌شوند.

روش استقرار همگرا

«استقرار همگرا» (converged deployment) برای مجموعه‌ها یا ادارات کوچک مورد استفاده قرار میگیرد، موجب هماهنگی و سازگاری در ارتباطات بی‌سیم و باسیم می‌شود. این روش، ارتباطات باسیم و بی‌سیم در یک دستگاه شبکه مانند یک سوئیچ دسترسی را همگرا کرده و وظایف سوئیچ و کنترلر بی‌سیم را به‌طور توأم انجام می‌دهد.

روش استقرار مبتنی بر ابر

این سیستم از «ابر» (cloud) برای مدیریت دستگاه‌های شبکه مستقر (براساس خصوصیات فیزیکی) در مکان‌های مختلف استفاده می‌کند. استقرار مبتنی بر ابر نیازمند دستگاه‌های مدیریت ابری شرکت Meraki بوده که اخیراً تحت تملک شرکت سیسکو درآمده است. از طریق داشبوردهای این دستگاه‌ها قابلیت نظارت کامل بر شبکه فراهم می‌شود.

🎯 سخن پایانی

با توجه به بررسی مفهوم شبکه، انواع مختلف توپولوژی شبکه، کارکرد و اهمیت آن در این مقاله شما می‌توانید با در نظر گرفتن ساختار هرکدام از انواع توپولوژی‌‌ شبکه، اقدام به شبکه کردن سیستم‌‌های خود نمائید. همچنین اگر هر کدام از ساختارهای شبکه را متناسب با اهداف و کسب و کار خود انتخاب کنید، می‌‌توانید سیستم‌‌های کامپیوتری خود را شبکه کرده و به اشتراک گذاری و انتقال اطلاعات بپردازید.

سوالات متداول

تفاوت شبکه سیمی و شبکه بی‌سیم چیست؟

در شبکه سیمی، انتقال داده از طریق کابل انجام می‌شود که سرعت بالا و امنیت بیشتری دارد. در مقابل، شبکه بی‌سیم با استفاده از امواج رادیویی کار می‌کند و آزادی حرکت بیشتری برای کاربران فراهم می‌کند، اما ممکن است در معرض تداخل یا نفوذ بیشتر قرار گیرد.

امنیت شبکه چیست و چرا مهم است؟

امنیت شبکه به مجموعه‌ای از روش‌ها و ابزارها گفته می‌شود که برای محافظت از داده‌ها، جلوگیری از دسترسی غیرمجاز و مقابله با حملات سایبری استفاده می‌شوند. اهمیت آن در حفظ حریم خصوصی، تمامیت داده‌ها و دسترسی پایدار است.

تفاوت شبکه LAN و WAN چیست؟

LAN شبکه‌ای محلی است که در یک محیط کوچک (مثلاً یک شرکت یا ساختمان) به کار می‌رود. WAN شبکه‌ای گسترده‌تر است که چند LAN را از طریق خطوط تلفن، فیبر نوری یا ماهواره به هم متصل می‌کند.

تجهیزات اصلی مورد نیاز برای راه‌اندازی شبکه چیست؟

برای ایجاد یک شبکه کارآمد به تجهیزات زیر نیاز است:

• سوئیچ شبکه برای اتصال دستگاه‌ها در LAN
• روتر (Router) برای اتصال چند شبکه
• کابل‌های شبکه (Cat5e, Cat6) برای انتقال داده
• اکسس پوینت (Access Point) برای شبکه‌های بی‌سیم
• کارت شبکه (NIC) برای اتصال هر دستگاه به شبکه