شبکه کامپیوتری چیست و چه انواعی دارد؟

شبکه کامپیوتری گروهی از رایانه‌ها است که از مجموعه‌ای از پروتکل‌های ارتباطی مشترک بر روی اتصالات دیجیتالی به منظور اشتراک منابع واقع در گره‌های شبکه یا ارائه شده توسط آن استفاده می‌کنند. با توجه به بخش دانش کامپیوتر در آزمون‌های اصلی دولتی که برگزار می‌شود، خدمات شبکه‌های کامپیوتری موضوع بسیار مهمی را تشکیل می‌دهد و پرسش‌هایی اغلب از این مفهوم پرسیده می‌شود.

در این مقاله، اطلاعات دقیقی در مورد انواع مختلف شبکه‌های کامپیوتری، تعریف و عملکرد آن‌ها به همراه انواع مختلف دستگاه‌ها ارائه می‌دهیم.

شبکه کامپیوتری چیست؟

شبکه کامپیوتری گروهی از گره‌ها یا دستگاه‌های محاسباتی به هم پیوسته است که داده‌ها و منابع را با یکدیگر مبادله می‌کنند. اتصال شبکه بین این دستگاه‌ها را می‌توان با استفاده از کابل یا رسانه بی‌سیم برقرار کرد. هنگامی که یک اتصال برقرار شد، پروتکل‌های ارتباطی، مانند TCP/IP، پروتکل انتقال نامه ساده و پروتکل انتقال ابرمتن – برای تبادل داده بین دستگاه‌های شبکه استفاده می‌شود.

اولین نمونه از شبکه‌های کامپیوتری شبکه آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته بود. این شبکه سوئیچ بسته در اواخر دهه 1960 توسط ARPA، یک آژانس وزارت دفاع ایالات متحده ایجاد شد. یک شبکه کامپیوتری می‌تواند به کوچکی دو لپ‌تاپ متصل از طریق کابل اترنت یا به پیچیدگی اینترنت، که یک سیستم جهانی از شبکه‌های کامپیوتری است، باشد.

شبکه کامپیوتری چگونه کار می کند؟

دستگاه‌های متصل به یک شبکه رایانه‌ای از آدرس‌های IP استفاده می‌کنند که از طریق سرور سیستم نام دامنه به نام‌های میزبان برای برقراری ارتباط با یکدیگر از طریق اینترنت و سایر شبکه‌های رایانه‌ای حل می‌شوند. انواع پروتکل‌ها و الگوریتم‌ها نیز برای مشخص کردن انتقال داده‌ها در بین نقاط پایانی استفاده می‌شود.

سیستم‌های شبکه برای کارکرد باید از استانداردها یا دستورالعمل‌های خاصی پیروی کنند. استانداردها مجموعه‌ای از قوانین ارتباط داده‌ای هستند که برای تبادل اطلاعات بین دستگاه‌ها لازم است و توسط سازمان‌های استاندارد مختلف از جمله IEEE، سازمان بین‌المللی استاندارد و مؤسسه استاندارد ملی آمریکا تدوین شده‌اند. به عنوان مثال، استاندارد اترنت یک زبان ارتباطی مشترک برای شبکه‌های سیمی یا فیزیکی ایجاد می‌کند و استاندارد 802.11 اتصال را برای شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN) مشخص می‌کند.

یک شبکه کامپیوتری باید از نظر فیزیکی و منطقی به گونه ای طراحی شود که امکان برقراری ارتباط عناصر شبکه با یکدیگر را فراهم کند. این طرح از یک شبکه کامپیوتری به عنوان معماری شبکه کامپیوتری شناخته می شود.

اجزای اصلی یک شبکه کامپیوتری

1. دستگاه‌های شبکه

دستگاه‌ها یا گره‌های شبکه، دستگاه‌های محاسباتی هستند که باید در شبکه متصل شوند.

برخی از دستگاه‌های شبکه عبارت‌اند از:

●       رایانه‌ها، موبایل‌ها و سایر دستگاه‌های کاربردی:

این‌ها دستگاه‌های نهایی هستند که کاربران به طور مستقیم و مکرر به آن‌ها دسترسی دارند.

●       سرورها:

سرورهای برنامه یا ذخیره سازی هستند که محاسبات اصلی و ذخیره سازی داده‌ها در آن‌ها انجام می‌شود. تمام درخواست‌ها برای وظایف یا داده‌های خاص به سرورها می‌آیند.

●       روترها:

مسیریابی فرآیند انتخاب مسیر شبکه ای است که بسته‌های داده از آن عبور می‌کنند. روترها دستگاه‌هایی هستند که این بسته‌ها را بین شبکه‌ها ارسال می‌کنند تا در نهایت به مقصد برسند. آن‌ها کارایی را به شبکه‌های بزرگ اضافه می‌کنند.

●       سوئیچ‌ها:

تکرار کننده‌ها برای شبکه‌ها همان ترانسفورماتورها برای شبکه‌های برق هستند، آن‌ها دستگاه‌های الکترونیکی هستند که سیگنال‌های شبکه را دریافت می‌کنند و آن‌ها را تمیز یا تقویت می‌کنند. تکرار کننده‌هایی با چندین پورت در آن‌ها هستند. آن‌ها داده‌ها را به هر پورت در دسترس ارسال می‌کنند. پل‌ها هوشمند هستند که داده‌ها را فقط به پورت مقصد منتقل می‌کنند. سوئیچ یک پل چند پورت است. کابل‌های داده چندگانه را می‌توان به سوئیچ‌ها وصل کرد تا ارتباط با چندین دستگاه شبکه را امکان پذیر کند.

●       ورودی:

ورودی‌هادستگاه های سخت افزاری هستند که به عنوان “ورودی” بین دو شبکه مجزا عمل می‌کنند. آن‌ها می‌توانند فایروال، روتر یا سرور باشند.

2. پیوندها

پیوندها رسانه‌های انتقال هستند که می‌توانند دو نوع باشند:

●       سیمی:

نمونه‌هایی از فناوری‌های سیمی مورد استفاده در شبکه‌ها عبارت‌اند از:

کابل‌های کواکسیال، خطوط تلفن، کابل کشی جفت تابیده و فیبرهای نوری. فیبرهای نوری پالس‌های نور را برای نمایش داده‌ها حمل می‌کنند.

●       بی‌سیم:

اتصالات شبکه را می‌توان از طریق رادیو یا سایر سیگنال‌های الکترومغناطیسی نیز برقرار کرد. این نوع انتقال “بی‌سیم” نامیده می‌شود. رایج‌ترین نمونه‌های پیوندهای بی‌سیم شامل ماهواره‌های ارتباطی، شبکه‌های سلولی، و طیف‌های گسترده رادیویی و فناوری است. شبکه‌های محلی بی‌سیم از فناوری طیف برای ایجاد اتصالات در یک منطقه کوچک استفاده می‌کنند.

3. پروتکل‌های ارتباطی

پروتکل ارتباطی مجموعه‌ای از قوانین است که توسط تمام گره‌های درگیر در انتقال اطلاعات دنبال می‌شود. برخی از پروتکل‌های رایج عبارت‌اند از مجموعه پروتکل اینترنت (TCP/IP)، IEEE 802، اترنت، شبکه بی‌سیم و استانداردهای سلولی. TCP/IP یک مدل مفهومی است که ارتباطات را در یک شبکه مدرن استاندارد می‌کند.

چهار لایه کاربردی از این پیوندهای ارتباطی را پیشنهاد می‌کند:

●       لایه دسترسی شبکه:

این لایه نحوه انتقال فیزیکی داده‌ها را مشخص می‌کند. این شامل نحوه ارسال بیت‌های داده توسط سخت افزار از طریق سیم‌ها یا فیبرهای فیزیکی است.

●       لایه اینترنت:

این لایه وظیفه بسته‌بندی داده‌ها را در بسته‌های قابل فهم و امکان ارسال و دریافت آن‌ها را بر عهده دارد.

●       لایه انتقال:

این لایه دستگاه‌ها را قادر می‌سازد تا با اطمینان از معتبر و پایدار بودن اتصال، مکالمه را حفظ کنند.

●       لایه برنامه:

این لایه مشخص می‌کند که چگونه برنامه‌های کاربردی سطح بالا می‌توانند به شبکه دسترسی پیدا کنند تا انتقال داده را آغاز کنند. بیشتر ساختار اینترنت مدرن مبتنی بر مدل TCP/IP است، اگرچه هنوز هم تأثیرات قوی از مدل اتصال سیستم‌های باز (OSI) مشابه اما هفت لایه وجود دارد. IEEE802 خانواده‌ای از استانداردهای IEEE است که با شبکه‌های محلی (LAN) و شبکه‌های شهری (MAN) سروکار دارد. شبکه بی‌سیم شناخته‌شده‌ترین عضو خانواده IEEE 802 است و بیشتر به عنوان WLAN یا Wi-Fi شناخته می‌شود.

4. دفاع شبکه

در حالی که گره‌ها، پیوندها و پروتکل‌ها شالوده یک شبکه را تشکیل می‌دهند، یک شبکه مدرن نمی‌تواند بدون دفاع آن وجود داشته باشد. امنیت زمانی حیاتی است که مقادیر بی‌سابقه‌ای از داده‌ها در شبکه‌ها تولید، جابه‌جا و پردازش شوند. چند نمونه از ابزارهای دفاعی شبکه عبارت‌اند از:

فایروال، سیستم‌های تشخیص نفوذ (IDS)، سیستم‌های پیشگیری از نفوذ (IPS)، کنترل دسترسی شبکه (NAC)، فیلترهای محتوا، سرورهای پروکسی، دستگاه‌های ضد DDoS و متعادل کننده‌های بار.

لازم به ذکر است که تمامی موارد فوق برای راه اندازی شبکه لازم است.

انواع شبکه‌های کامپیوتری

شبکه‌های کامپیوتری را می‌توان بر اساس معیارهای متعددی از جمله رسانه انتقال، اندازه شبکه، توپولوژی و هدف سازمانی طبقه بندی کرد. بر اساس مقیاس جغرافیایی، انواع مختلف شبکه‌ها عبارت‌اند از:

●       شبکه‌های نانومقیاس

این شبکه‌ها ارتباط بین حسگرهای کوچک و محرک‌ها را امکان پذیر می‌کنند.

●       شبکه شخصی (PAN)

PAN به شبکه‌ای اطلاق می‌شود که فقط توسط یک نفر برای اتصال چندین دستگاه مانند لپ تاپ به اسکنر و غیره استفاده می‌شود.

●       شبکه محلی (LAN)

شبکه محلی دستگاه‌ها را در یک منطقه جغرافیایی محدود مانند مدارس، بیمارستان‌ها یا ساختمان‌های اداری به هم متصل می‌کند.

●       شبکه فضای ذخیره سازی (SAN)

SAN یک شبکه اختصاصی است که ذخیره سازی داده‌ها در سطح بلوک را تسهیل می‌کند.

●       شبکه‌های محوطه دانشگاه (CAN)

شبکه‌های محوطه دانشگاه مجموعه‌ای از شبکه‌های محلی متصل به هم هستند. آن‌ها توسط نهادهای بزرگ‌تر مانند دانشگاه‌ها و دولت‌ها استفاده می‌شوند.

●       شبکه متروپولیتن (MAN)

MAN یک شبکه کامپیوتری بزرگ است که در سراسر یک شهر پخش می‌شود.

●       شبکه گسترده (WAN)

شبکه‌های گسترده مناطق بزرگ‌ترین مانند شهرهای بزرگ، ایالت‌ها و حتی کشورها را پوشش می‌دهند.

●       شبکه خصوصی سازمانی (EPN)

شبکه خصوصی سازمانی یک شبکه واحد است که یک سازمان بزرگ برای اتصال چندین مکان اداری خود از آن استفاده می‌کند.

●       شبکه خصوصی مجازی (VPN)

VPN یک شبکه خصوصی هم‌پوشانی است که بر روی یک شبکه عمومی کشیده شده است.

●       شبکه ابری

از نظر فنی، یک شبکه ابری یک شبکه WAN است که زیرساخت آن از طریق سرویس‌های ابری ارائه می‌شود.

بر اساس هدف سازمانی، شبکه‌ها را می‌توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

●       اینترانت:

اینترانت مجموعه‌ای از شبکه‌ها است که توسط یک موجودیت واحد نگهداری و کنترل می‌شود. به طور کلی  امن‌ترین نوع شبکه است که تنها به کاربران مجاز دسترسی دارد. اینترانت معمولاً در پشت روتر در یک شبکه محلی وجود دارد.

●       اینترنت:

اینترنت (یا اینترنت کار) مجموعه‌ای از چندین شبکه است که توسط روترها به هم متصل شده و توسط نرم‌افزار شبکه لایه‌بندی شده‌اند. این یک سیستم جهانی است که دولت‌ها، محققان، شرکت‌ها، مردم و شبکه‌های کامپیوتری فردی را به هم متصل می‌کند.

●       اکسترانت:

یک اکسترانت مشابه اینترانت است اما با شبکه های خارجی خاص ارتباط دارد. معمولاً برای به اشتراک گذاشتن منابع با شرکا، مشتریان یاکارمندان از راه دور استفاده می شود.

●       دارک نت:

دارک نت یک شبکه هم‌پوشانی است که در اینترنت اجرا می‌شود و فقط با نرم‌افزارهای تخصصی قابل دسترسی است. از پروتکل‌های ارتباطی منحصر به فرد و سفارشی شده استفاده می‌کند.

اهداف کلیدی ایجاد و استقرار یک شبکه کامپیوتری

هیچ صنعتی – آموزش، خرده‌فروشی، مالی، فناوری، دولت یا مراقبت‌های بهداشتی – وجود ندارد که بدون شبکه‌های کامپیوتری به خوبی طراحی شده زنده بماند. هر چه یک سازمان بزرگ‌تر باشد، شبکه پیچیده‌تر می‌شود. قبل از انجام وظیفه طاقت فرسا ایجاد و استقرار یک شبکه کامپیوتری، در اینجا برخی از اهداف کلیدی وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند.

1. اشتراک منابع

شرکت‌های امروزی در سراسر جهان پراکنده شده‌اند و دارایی‌های حیاتی در بخش‌ها، مناطق جغرافیایی و مناطق زمانی به اشتراک گذاشته می‌شوند. مشتریان دیگر به مکان محدود نمی‌شوند. یک شبکه به داده‌ها و سخت افزار اجازه می‌دهد تا برای هر کاربر مربوطه در دسترس باشد. این هم‌چنین به پردازش داده‌های بین بخشی کمک می‌کند. به عنوان مثال، تیم بازاریابی داده‌های مشتری و چرخه‌های توسعه محصول را تجزیه و تحلیل می‌کند تا تصمیمات اجرایی را در سطح بالا فعال کند.

2. در دسترس بودن و قابلیت اطمینان منابع

یک شبکه تضمین می‌کند که منابع در سیلوهای غیرقابل دسترس وجود نداشته و از چندین نقطه در دسترس هستند. قابلیت اطمینان بالا از این واقعیت ناشی می‌شود که معمولاً مقامات عرضه متفاوتی وجود دارد. منابع مهم باید در چندین ماشین پشتیبان گیری شوند تا در صورت بروز حوادثی مانند قطعی سخت افزار قابل دسترسی باشند.

3. مدیریت عملکرد

حجم کاری یک شرکت تنها با رشد آن افزایش می‌یابد. هنگامی که یک یا چند پردازنده به شبکه اضافه می‌شود، عملکرد کلی سیستم را بهبود می‌بخشد و این رشد را تطبیق می‌دهد. ذخیره داده‌ها در پایگاه‌های داده‌ای با معماری خوب می‌تواند زمان جستجو و واکشی را به شدت بهبود بخشد.

4. صرفه جویی در هزینه

رایانه‌های بزرگ بزرگ سرمایه‌گذاری گرانی هستند و اضافه کردن پردازنده‌ها در نقاط استراتژیک سیستم منطقی‌تر است. این نه تنها عملکرد را بهبود می‌بخشد بلکه باعث صرفه‌جویی در هزینه نیز می‌شود. از آن‌جایی که کارمندان را قادر می‌سازد در چند ثانیه به اطلاعات دسترسی پیدا کنند، شبکه‌ها در زمان عملیاتی و متعاقباً در هزینه‌ها صرفه جویی می‌کنند. مدیریت متمرکز شبکه هم‌چنین به این معنی است که سرمایه‌گذاری کم‌تری برای پشتیبانی فناوری اطلاعات لازم است.

5. افزایش ظرفیت ذخیره سازی

دستگاه‌های ذخیره‌سازی متصل به شبکه برای کارمندانی که با حجم بالایی از داده کار می‌کنند، یک موهبت است. به عنوان مثال، هر عضوی در تیم علم داده برای تعداد زیادی از رکوردهایی که خرد می‌کند، نیازی به ذخیره داده‌های فردی ندارد. مخازن متمرکز کار را به روشی کارآمدتر انجام می‌دهند. از آن‌جایی که کسب‌وکارها سطوح بی‌سابقه داده‌های مشتری را در سیستم‌های خود می‌بینند، توانایی افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی در دنیای امروز ضروری است.

6. همکاری و ارتباطات ساده

شبکه ها تاثیر زیادی بر عملکرد روزانه یک شرکت دارند. کارمندان می‌توانند فایل‌ها را به اشتراک بگذارند، کارهای یکدیگر را مشاهده کنند، تقویم‌های خود را همگام‌سازی کنند و ایده‌های خود را به طور موثرتری تبادل کنند. هر شرکت مدرنی بر روی سیستم‌های پیام‌رسان داخلی مانند Slack برای جریان بدون مهار اطلاعات و مکالمات اجرا می‌شود. با این حال، ایمیل ها هنوز روش رسمی ارتباط با مشتریان، شرکا و فروشندگان هستند.

7. کاهش خطاها

شبکه‌ها با اطمینان از این‌که همه طرف‌های درگیر اطلاعات را از یک منبع واحد به دست می‌آورند، حتی اگر از مکان‌های مختلف آن را مشاهده کنند، خطاها را کاهش می‌دهند. داده‌های پشتیبان گیری شده ثبات و تداوم را فراهم می‌کند. نسخه های استاندارد دفترچه راهنمای مشتریان و کارکنان را می‌توان بدون دردسر زیاد در اختیار تعداد زیادی از مردم قرار داد.

8. دسترسی از راه دور ایمن

شبکه‌های رایانه‌ای انعطاف‌پذیری را ارتقا می‌دهند، که در زمان‌های نامشخص مانند اکنون که بلایای طبیعی و بیماری‌های همه‌گیر جهان را ویران می‌کنند، مهم است. یک شبکه ایمن تضمین می‌کند که کاربران از راه ایمن برای دسترسی و کار روی داده‌های حساس، حتی زمانی که دور از محل شرکت هستند، برخوردار باشند. دستگاه‌های تلفن همراه ثبت شده در شبکه حتی چندین لایه احراز هویت را فعال می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که هیچ بازیگر بدی نمی‌تواند به سیستم دسترسی پیدا کند.

طراحی شبکه

شبکه‌های کامپیوتری می‌توانند طراحی‌های متفاوتی داشته باشند که دو شکل اصلی آن‌ها شبکه‌های مشتری/سرور و شبکه‌های همتا به همتا هستند. شبکه‌های سرویس گیرنده/سرور دارای سرورهای متمرکز برای ذخیره سازی هستند که توسط رایانه‌ها و دستگاه‌های سرویس گیرنده قابل دسترسی هستند. شبکه‌های همتا به همتا اغلب برای به اشتراک گذاری فایل و ارتباط بین رایانه‌ها استفاده می‌شوند. مزیت اصلی استفاده از شبکه P2P توانایی آن در ارائه دسترسی بالا و تحمل خطا است. اگر یکی از رایانه‌های شبکه از کار بیفتد، بقیه می‌توانند به کار خود ادامه دهند، گویی هیچ اتفاقی نیفتاده است. آن‌ها در خانه‌ها رایج‌تر هستند، در حالی که شبکه‌های مشتری/سرور بیشتر توسط مشاغل کوچک تا متوسط استفاده می‌شوند.

جمع بندی

با توجه به این  مطالب از سایت نوین سازان رایانه به چیستی و چگونگی راه اندازی شبکه کامپیوتری و انواع آن پی بردیم، لازم است یادآور شویم که جهت انجام  خدمات شبکه از فردی متخصص و متبحر این حوزه کمک بگیرید در غیر این صورت ممکن است دچار ضرر و زیان شوید.

سوالات متداول در مورد شبکه‌های اینترنتی و انواع آن