پايان نامه كارشناسي رشته مهندسي برق – الكترونيك 

مفاهيم مربوط به شبكه ها و اجزا آنها

مقدمه:

استفاده از شبكه هاي كامپيوتري در چندين سال اخير رشد فراواني كرده و سازمانها و موسسات اقدام به برپايي شبكه نموده اند. هر شبكه كامپيوتري بايد با توجه به شرايط و سياست هاي هر سازمان، طراحي و پياده سازي گردد. در واقع شبكه هاي كامپيوتري زير ساختهاي لازم را براي به اشتراك گذاشتن منابع در سازمان فراهم مي آورند؛ در صورتي كه اين زيرساختها به درستي طراحي نشوندع در طمان استفاده از شبكه مشكلات متفاوتي پيش امده و بايد هزينه‌هاي زيادي به منظور نگهداري شبكه و تطبيق ان با خواسته هاي مورد نظر صرف شود.

در زمان طراحي يك شبكه سوالات متعددي مطرح مي شود:

- براي طراحي يك شبكه بايد از كجا شروع كرد؟

- چه پارامترهايي را برايد در نظر گرفت؟

- هدف از برپاسازي شبكه چيست؟

- انتظار كاربران از شبكه چيست؟

- آيا شبكه موجود ارتقاء مي يابد و يا يك شبكه از ابتدا طراحي مي شود؟

- چه سرويس ها و خدماتي بر روي شبكه ارائه خواهد شد؟

به طور كلي قبل از طراحي فيزيكي يك شبكه كامپيوتري، ابتدا بيد خواسته ها شناسايي و تحمل شون، مثلا در يك كتابخانه چرا قصد ايجاد يك شبكه را داريم و اين شبكه بايد چه سرويس ها و خدماتي را ارائه نمايند؛ براي تامين سرويس ها و خدمات مورد نظر اكثريت كاربران، چه اقداماتي بايد انجام داد؛ مسائلي چون پروتكل مورد نظر براي استفاده از شبكه، سرعت شبكه و از همه مهمتر مسائل امنيتي شبكه، هر يك از اينها بايد به دقت مورد بررسي قرار گيرد. سعي شده است پس از ارائه تعاريف اوليه، مطالبي پيرامون كاربردهاي عملي ان نيز ارائه شود تا در تصميم گيري بهتر ياري كند.

1- تاريخچه پيدايش شبكه

در سال 1957 نخستين ماهواره يعني اسپوتنيك توسط اتحاد جماهير شوروي سابق به فضا پرتاب شد. در همين دوران رقابت سختي از نظر تسليحاتي بين دو ابر قدرت آن زمان جريان داشت و دنيا در دوران جنگ سرد به سر مي برد. وزارت دفاع آمريكا در اكنش به اين اقدام رقيب نظامي خود، آژانس پروژه هاي تحقيقاتي پيشرفته يا آرپا (ARPA) را تاسيس كرد. يكي از پروژه هاي مهم اين آژانس تامين ارتباطات در زمان جنگ جهاني احتمالي تعريف شده بود. در همين سال ها در مراكز تحقيقاتي غير نظامي كه در امتداد دانشگاه ها بودند، تلاش براي اتصال كامپيوترها به كاربران سرويس مي دادند. در اثر اهميت يافتن اين موضوع آژانس آرپا (ARPA) منابع مالي پروژه اتصال دو كامپيوتر از راه دور به يكديگر را در دانشگاه MIT بر عهده گرفت. در اواخر سال 1960 اولين شبكه كامپيوتري بين چهار كامپيوتر كه دوتاي آنها در MIT ، يكي در دانشكده كاليفرنيا و ديگري در مركز تحقيقاتي استنفورد قرار داشتند، راه اندازي شد. اين شبكه آرپانت (ARPA net ) نامگذاري شد. در سال 1965 نخستين ارتباط راه دور بين دانشگاه MIT و يك مركز ديگر نيز بر قرار گرديد.

در سال 1970 شركت معتبر زيراكس، يك مركز تحقيقاتي در پالوآلتو تاسيس كرد. اين مركز در طول سالها مهمترين فناوري هاي مرتبط با كامپيوتر را معرفي كرده است و از اين نظر به يك مركز تحقيقاتي افسانه اي بدل گشته است. اين مركز تحقيقاتي كه پارك (PARC) نيز ناميده مي شود. به تحقيقات در زمينه شبكه هاي كامپيوتري پيوست، تا اين سال ها شبكه آرپانت به امور نظامي اختصاص داشت، اما در سال 1972 به عموم معرفي شد. در اين سال شبكه آرپانت مراكز كامپيوتري بسياري از دانشگاه ها و مراكز تحقيقاتي را به هم متصل كرده بود. در سال 1972 نخستين نامه الكترونيكي از طريق شبكه منتقل كرديد.

در اين سال ها حركتي غير انتفاعي به نام MERIT كه چندين دانشگاه بنيان گذار آن بودند، مشغول توسعه روش هاي اتصال كاربران ترمينال ها به كامپيوتر مركزي يا ميزبان بود. مهندسان پروژه MERIT در تلاش براي ايجاد ارتباط بين كامپيوترها، مجبور شدند تجهيزات لاز را خود طراحي كنند. آنان با طراحي تجهيزات واسطه براي ميني كامپيوتر OECPOP نخستين بستر اصلي يا Backbone شبكه هاي كامپيوتري را ساختند. تا سال‌ها نمونه هاي اصلاح شده اين كامپيوتر با نام PCP يا Primary Communications Processor نقش ميزبان را د رشبكه ها ايفا مي ركد. نخستين شبكه از اين نوع كه چندين ايالت را به هم متصل مي كرد Michnet نام داشت.

در سال 1973 موضوع رساله دكتراي آقاي باب مت كالف(Bob Metcalfe) درباره مفهوم اترنت در مركز پارك مورد آزمايش قرار گرفت. با تثبيت اترنت تعداد شبكه هاي كامپيوتري رو افزايش گذاشت.

روش اتصال كاربران به كامپيوتر ميزبان در آن زمان به اين صورت بود كه يك نرم افزار خاص بر روي كامپيوتر مركزي اجرا مي شد و ارتباط كاربران را بر قرار مي كرد. اما در سال 1976 نرم افزار جديدي به نام Hermes عرضه شد كه براي نخستين بار به كاربران اجازه مي داد تا از طريق يك ترمينال به صورت تعاملي مستقيما به سيستم MERIT متصل شوند. اين، نخستين باري بود كه كاربران مي توانستند در هنگام برقراري ارتباط از خود بپرسند: « كدام ميزبان؟».

از وقايع مهم تاريخچه شبكه هاي كامپيوتري، ابداع روش سوئيچينگ بسته‌اي يا Packet Switching است. قبل از معرفي شدن اين روش از سوچينگ مداري يا Circuit Switching براي تعيين مسير ارتباطي استفاده مي شد. اما در سال 1974 با پيدايش پروتكل ارتباطي TCP/IP از مفهوم Packet switching استفاده گسترده تري شد. اين پروتكل در سال 1982 جايگزين پروتكل NCP شد و به پروتكل استاندارد براي آرپانت تبديل گشت. در همين زمان يك شاخه فرعي بنام MIL net در آرپانت، همچنان از پروتكل قبلي پشتيباني مي كرد و به ارائه خدمات نظامي مي پرداخت. با اين تغيير و تحول، شبكه هاي زيادي به بخش تحقيقاتي اين شبكه متصل شدند و آرپانت به اينترنت تبديل گشت. در اين سال‌ها حجم ارتباطات شبكه اي افزايش يافت و مفهوم ترافيك شبكه مطرح شد.

مسيريابي در اين شبكه به كمك آدرس هاي IP به صورت 32 بيتي انجام مي گرفته است. هشت بيت اول آدرس‌ها IP به صورت تخصيص‌داده‌شده بود كه به سرعت مشخص گشت تناسبي با نرخ رشد شبكه‌ها ندارد و بايد در آن تجديد نظر شود. مفهوم شبكه هاي LAN و شبكه هاي WAN در سال دهه 70 ميلادي از يكديگر تفكيك شدند.