آشنایی با مبانی شبکه (Network)

معرفی

در این مطلب با اصول اولیه‌ی نحوه‌ی کار شبکه و نحوه‌ی استفاده از دستگاه‌های مختلف برای ساختِ شبکه آشنا خواهید شد. شبکه‌های کامپیوتری سال‌هاست که وجود دارند و با گذشت زمان این فناوری‌ها سریع‌تر و ارزان‌تر نیز در دسترس عموم قرار گرفته‌اند. شبکه‌ها از ترکیبِ دستگاه‌های مختلف ساخته می‌شوند - کامپیوترها، سوئیچ‌ها، روِترها - که به وسیله‌ی کابل‌ها یا سیگنال‌های بی‌سیم به یکدیگر وصل شده‌اند. فهمیدنِ اصول اولیه چگونگی کنار هم قرار گرفتن شبکه‌ها، گام مهمی در ساختِ شبکه‌ی ‌بی‌سیم در یک جامعه یا منطقه است.

این بخش مفاهیم زیر را در بر می‌گیرد:

1. کلایِنت‌ها (Clients) و سِرورها - چگونه سرویس‌هایی مانند ایمیل و صفحات وب با استفاده از شبکه‌ها به هم متصل می‌شوند.

2. آدرس‌های IP - چگونه دستگاه‌های موجود در شبکه یافت می‌شوند.

3. هاب‌های شبکه، سوئیچ‌ها و کابل‌ها - بخش‌های سخت‌افزاری در هر شبکه.

4. روترها و دیوارهای آتش - چگونگی سازماندهی و کنترل جریان ترافیک در شبکه.

کلایِنت‌ها و سِرورها (Clients and Servers)

یک رابطه‌ی مهم در شبکه‌ها ارتباط مابین سِرور و کلایِنت (Client) است. یک سِرور، کامپیوتری است که محتوا و خدماتی مانند وب‌سایت، رسانه‌ی دیداری یا شنیداری یا برنامه‌ی پیام‌رسان را در خود نگه می‌دارد. مثال خوبی از سِرور، کامپیوتر‌ی است که وب‌سایتِ صفحه‌ی جستجوی Google را در اختیار دارد: http://www.google.com. سِرور این صفحه را در اختیار دارد و در صورت درخواست آن را ارسال می‌کند.

کلایِنت (Client) در واقع یک کامپیوتر دیگر، مانند لپ‌‌تاپ یا تلفن همراه شما است که درخواستِ مشاهده، دانلود و یا استفاده از محتوا را دارد. کلایِنت می‌تواند از طریق شبکه برای تبادل اطلاعات اتصال برقرار کند. به عنوان مثال، هنگامی که صفحه‌ی ‌جستجوی گوگل را با مرورگر وب خود درخواست می‌کنید، کامپیوتر شما در جایگاه کلایِنت قرار می‌گیرد. در مثال زیر، دو کامپیوتر به وسیله‌ی کابل اِتِرنت (Ethernet) به یکدیگر متصل شده‌اند. این کامپیوتر‌ها قادر به تشخیص یکدیگر و برقراری ارتباط از طریق کابل هستند. کامپیوتر کلایِنت از کامپیوتر سِرور یک وب‌‌سایت را درخواست می‌کند. وب‌سایت از سِرور تحویل گرفته می‌شود و در مرورگر وبِ کلایِنت نمایش داده می‌شود.

بیشتر درخواست‌ها و تحویل محتوا در شبکه‌ها شبیه یا براساس رابطه‌ی کلایِنت با سِرور سرویس‌دهنده است. در یک شبکه، یک سِرور می‌تواند در هر جایی قرار داشته باشد و اگر کلایِنت آن آدرس را داشته باشد، می‌تواند به مطالب موجود در سِرور دسترسی پیدا کند.

یک مثال از ارتباط کلایِنت و سِرور در دنیای واقعی را در زیر ببینید:

کلایِنت: گیرنده‌ی رادیویی ماشین شما (دستگاه پخش) سِرور: ایستگاه رادیویی

آدرس‌های IP

برای ارسال و هدایت داده‌ها در سراسر شبکه، کامپیوترها باید بتوانند مقصد و مبدا را شناسایی کنند. راه این شناسایی یک آدرس آی‌پی (IP) - پروتکل اینترنتی - است. آدرس IP مجموعه‌ای از چهار عدد بین 1 تا 254 است که به وسیله نقطه از هم جدا می‌شوند. نمونه‌ای از آن به طور مثال آدرس 173.194.43.7 است.

آدرس IP مشابه آدرس یک خیابان است. بخش‌هایی از آدرس توصیف می‌کنند که ساختمان در کجای جهان واقع شده، بخش دیگری آن را به یک ایالت یا شهر محدود می‌کند، سپس منطقه داخل آن ایالت یا شهر و سپس مکان دقیق آن در طول یک خیابان.

به طور مثال،‌ در شکل زیر می‌توانید خیابان 192.168.1 را مشاهده کنید. در این خیابان سه خانه قرار دارد:

آدرس کامل برای هر یک از این خانه‌ها عبارتند از: 192.168.1.20 ، 192.168.1.21 و 192.168.1.22

طبقه‌بندی‌های مختلف و انواع متفاوتی از آدرس‌های IP وجود دارد. یک شبکه می‌تواند عمومی یا خصوصی باشد. آدرس‌های IP عمومی در هر نقطه از اینترنت قابل دسترسی هستند. آدرس‌های IP خصوصی این‌طور نیستند و بیشتر آن‌ها معمولاً در پشت یک دستگاه با آدرس IP عمومی پنهان شده‌اند.

در این‌جا ما می‌توانیم مثال‌هایی را برای درک بهتر این مفهوم مشاهده کنیم. به طور مثال، خیابانی با دو ساختمان با آدرس IP عمومی کامپیوتر‌هایی را با آدرس‌های عمومی که برای کل اینترنت قابل مشاهده است، نمایندگی می‌کند. این ساختمان‌ها ممکن است در هر جای دنیا باشند، اما آدرس آن‌ها کامل است، بنابراین ما دقیقاً می‌دانیم کجا هستند و می‌توانیم برای آن‌ها پیام ارسال کنیم.

برای دیدن نمونه‌ای از نحوه‌ی استفاده‌ از آدرس‌های IP عمومی و خصوصی، اجازه دهید نگاه دیگری به خیابان 192.168.1 بیندازیم. ما یک ساختمان جدید در این خیابان داریم. آن ساختمان دارای یک آدرس IP عمومی و یک آدرس IP خصوصی است. همچنین حصاری وجود دارد که بقیه اینترنت را از دیدن و انتقال پیام به این آدرس در خیابان مسدود می‌کند.

ساختمان پستی، پیا‌‌‌م‌هایی را که بین اینترنت و این خیابان در تبادل است، پیگیری می‌کند. در واقع این مرکز پیام‌هایی را که از خیابان خارج می‌شوند، کنترل و پیام‌های برگشتی را به خانه‌ی درست هدایت می‌کند. آدرس این ساختمان در خیابان، 192.168.1.1 است اما در اینترنت دارای آدرس 74.10.10.50 است.

هاب‌ها و سوئیچ‌های شبکه

به طور سنتی، کامپیوتر‌ها با استفاده از کابل به یکدیگر متصل می‌شوند و یک شبکه ایجاد می‌کنند. بیشترین کابل مورد استفاده معمولا کابل اِتِرنت (Ethernet) است که از چهار جفت سیم درون یک محافظ پلاستیکی تشکیل شده است. از نظر فیزیکی شبیه کابل‌های تلفن است، اما می‌تواند داده‌های بیشتری را انتقال دهد. اما کابل‌ها و کامپیوتر‌ها به تنهایی یک شبکه‌ی کارآمد را ایجاد نمی‌کنند. بنابراین یک راه‌حل اولیه‌، استفاده از یک هاب ِشبکه‌ای است. کابل‌های اِتِرنت از کامپیوتر به دستگاهی شبیه به چرخ‌دنده‌های دوچرخه وصل می‌شوند - جایی که همه‌ی پره‌ها در یک نقطه جمع می‌شوند.

نمونه‌ای از چگونگی کار یک هاب در شکل زیر نشان داده شده است. کامپیوتر A می‌خواهد پیامی را به کامپیوتر B ارسال کند. این پیام را از طریق کابل اِتِرنت به هاب ارسال می‌کند، سپس هاب پیام را به همه کامپیوتر‌های متصل می‌فرستد.

اگر تعداد زیادی از کامپیوترها در یک شبکه پیام ارسال کنند، امکان کاهش سرعت آن شبکه با وجود استفاده از یک هاب وجود دارد، زیرا ممکن است هم‌زمانی ارسال پیام‌ها سبب گیج شدن هاب مورد نظر شود. برای کمک به این مشکل، شبکه‌ها شروع به استفاده از دستگاه دیگری به نام سوئیچ کردند. به جای تکرار تمام پیام‌های ورودی، یک سوئیچ پیام را فقط به مقصد مورد نظر ارسال می‌کند. این کار روند تکرار غیرضروری هاب را حذف می‌کند.

با استفاده از سوئیچ‌، کامپیوتر A پیامی را به کامپیوتر B می‌فرستد - سایر کامپیوترها این پیام را نمی‌بینند. آن کامپیوتر‌ها می‌توانند پیام‌های دیگر را به طور هم‌زمان و بدون دخالت ارسال کنند.

سوئیچ‌ها البته محدودیت‌هایی دارند. آن‌ها فقط اطلاعاتی را در مورد آدرس تجهیزات مربوطه که مستقیماً به آن‌ها وصل شده‌اند، می‌دانند. بنابراین، شما حتی با وجود درگاه‌های زیادی که سوئیچ‌ها دارند، فقط می‌توانید پیام‌ها را به تعداد کمی از دستگاه‌ها ارسال کنید. در صورت نیاز به ارسال پیام به کامپیوتری در یک شبکه‌ی دیگر، این کار بایستی از طریق «روتر» انجام شود که در بخش بعدی توضیح خواهیم داد.

روترها و فایروال‌ها

روترها اکثر کارهای مهم را در یک شبکه انجام می‌دهند. آن‌ها در مورد تمام پیام‌هایی که به شبکه ارسال می‌شوند، تصمیم می‌گیرند و همچنین انتخاب می‌کنند که آیا پیام‌هایی را از طریق شبکه‌های خارجی منتقل کنند یا خیر. روترها سه کارکرد اصلی دارند:

جداسازی و پل زدن

روترها، شبکه‌ها را به بخش‌های جداگانه تقسیم می‌کنند، یا همان‌طور که در مثال بالا مشاهده کردیم، شبکه‌های مختلفی را با هم متصل می‌کنند. شبکه خصوصی خیابان 192.168.1 با یک آدرس IP عمومی به اینترنت وصل می‌شود.

اختصاص IP

روترها می‌توانند آدرس IP اختصاص دهند. به عنوان مثال در خیابان 192.168.1، اگر خانه‌ی جدیدی در خیابان ساخته شود، این خانه از طریق روتر بالاترین عددی را که در دسترس است، به خود اختصاص می‌دهد. روترها با استفاده از DHCP—Dynamic Host Configuration Protocol آدرس IP را تعیین می‌کنند.

فایروال و اقدامات محافظتی

این ابزار می‌تواند پیام‌ها را فیلتر کرده یا کاربران را از شبکه‌های خصوصی دور نگه دارد. بیشتر روترها دارای یک فایروال داخلی هستند. این یک عملکرد نرم‌افزاری است که پیام‌های ناخواسته را از دسترسی به کامپیوتر‌های داخل بخش خصوصی شبکه منع می‌کند و در واقع حفاظتی برای شبکه به حساب می‌آید.

اجازه دهید نگاهی دیگر به خیابان 192.168.1 و ساختمان خدمات پستی، بیاندازیم. همانطور که معلوم است، آن ساختمان خدمات پستی به عنوان روتر عمل می‌کند.

در این حالت، ساختمان خدمات پستی با استفاده از یک آدرس عمومی و خیابانی با آدرس‌های خصوصی، ارتباط پیامی را مابین سایر بخش‌های اینترنت برقرار می‌کند.

تعاریف

DHCP—Dynamic Host Configuration Protocol

آدرس IP را به دستگاه‌های کلایِنت مانند کامپیوترهای رومیزی، لپ‌تاپ و تلفن‌ها هنگام اتصال به اِتِرنت یا اتصال به شبکه‌های بی‌سیم اختصاص می‌دهد.

Ethernet

نوعی پروتکل شبکه: انواع کابل‌ها و اتصالاتی را که برای اتصال کامپیوترها، سوئیچ‌ها و روترها استفاده می‌شود، تعریف می‌کند. کابل‌کشی اِتِرنت اغلب در دسته‌بندی ۵ یا ۶ قرار می‌گیرد که از سیم‌کشی مشابه کابل‌های تلفن تشکیل شده است.

Hub

دستگاهی در شبکه که ترافیک دریافت شده را برای همه‌ی دستگاه‌های متصل تکرار می‌کند.

Switch

دستگاهی در شبکه که ترافیک دریافتی را به یک دستگاه خاص متصل مانند یک کامپیوتر رومیزی یا لپ‌تاپ ارسال می‌کند.

Router

دستگاهی در شبکه که می‌تواند بین شبکه‌های مختلف ارتباط برقرار کند و تعیین کند که چه ترافیکی می‌تواند مابین آن‌ها عبور کند و سایر عملکردها را در یک شبکه مانند اختصاص آدرس IP انجام دهد.

Firewall

عملیاتی که معمولاً توسط روترها انجام می‌شود، ترافیک بین شبکه‌ها را فیلتر می‌کند و می‌تواند از آن‌ها در برابر تداخل یا حمله احتمالی محافظت کند.

منبع: https://commotionwireless.net/docs/cck/networking/learn-networking-basics/

پیشنهاد‌ها و انتقادات خود را از طریق شبکه‌های اجتماعی پس‌کوچه با ما در میان بگذارید.

❤️ تیم پس‌کوچه