چگونه می دانیم که این یک سهم اساسی است؟

بیاموزید که چگونه شبکه های رایانه ای کار می کنند ، معماری مورد استفاده برای طراحی شبکه ها و چگونگی ایمن نگه داشتن آنها.

در خبرنامه IBM مشترک شوید شبکه رایانه ای چیست؟

یک شبکه رایانه ای شامل دو یا چند رایانه است که یا توسط کابل (سیم کشی) یا WiFi (بی سیم) متصل هستند - با هدف انتقال ، تبادل یا به اشتراک گذاری داده ها و منابع. شما یک شبکه رایانه ای را با استفاده از سخت افزار (به عنوان مثال ، روتر ، سوئیچ ، نقاط دسترسی و کابل ها) و نرم افزار (به عنوان مثال ، سیستم عامل ها یا برنامه های تجاری) می سازید.

موقعیت جغرافیایی اغلب یک شبکه رایانه ای را تعریف می کند. به عنوان مثال ، یک شبکه LAN (شبکه محلی) رایانه ها را در یک فضای فیزیکی تعریف شده مانند یک ساختمان اداری متصل می کند ، در حالی که یک WAN (شبکه گسترده ای) می تواند رایانه ها را در قاره ها وصل کند. اینترنت بزرگترین نمونه WAN است که میلیاردها رایانه در سراسر جهان را به هم وصل می کند.

شما می توانید یک شبکه رایانه ای را با پروتکل هایی که برای برقراری ارتباط استفاده می کند ، ترتیب فیزیکی اجزای آن ، نحوه کنترل ترافیک و هدف آن تعریف کنید.

شبکه های رایانه ای ارتباطات را برای هر هدف تجاری ، سرگرمی و تحقیق امکان پذیر می کنند. اینترنت ، جستجوی آنلاین ، ایمیل ، به اشتراک گذاری صوتی و تصویری ، تجارت آنلاین ، پخش مستقیم و شبکه های اجتماعی همه به دلیل شبکه های رایانه ای وجود دارند.

انواع شبکه رایانه ای

با نیاز به تکامل شبکه ، انواع شبکه های رایانه ای که به آن نیازها کمک می کنند ، نیز انجام شد. در اینجا رایج ترین و گسترده ترین انواع شبکه های رایانه ای:

• LAN (شبکه منطقه محلی): یک LAN رایانه ها را از فاصله نسبتاً کمی متصل می کند و به آنها امکان می دهد داده ها ، پرونده ها و منابع را به اشتراک بگذارند. به عنوان مثال ، یک LAN ممکن است تمام رایانه های موجود در یک ساختمان اداری ، مدرسه یا بیمارستان را به هم وصل کند. به طور معمول ، LAN ها متعلق به خصوصی و مدیریت هستند.
• WLAN (شبکه محلی بی سیم): WLAN دقیقاً مانند LAN است اما اتصال بین دستگاه های موجود در شبکه به صورت بی سیم انجام می شود.
• WAN (شبکه منطقه گسترده): همانطور که از نام آن پیداست ، یک WAN رایانه ها را در یک منطقه وسیع مانند منطقه به منطقه به منطقه یا حتی قاره به قاره متصل می کند. اینترنت بزرگترین WAN است و میلیاردها رایانه در سراسر جهان را به هم متصل می کند. شما به طور معمول مدلهای مالکیت جمعی یا توزیع شده را برای مدیریت WAN مشاهده خواهید کرد.
• انسان (شبکه منطقه کلانشهر): مانس ها به طور معمول بزرگتر از LAN ها هستند اما از WANS کوچکتر هستند. شهرها و نهادهای دولتی به طور معمول صاحب و مدیریت مانس هستند.
• تابه (شبکه منطقه شخصی): یک تابه به یک نفر خدمت می کند. به عنوان مثال ، اگر آیفون و مک دارید ، به احتمال زیاد یک تابه تنظیم کرده اید که محتوا را به اشتراک می گذارد - پیام های متن ، ایمیل ، عکس و موارد دیگر - هر دو دستگاه را در اختیار شما قرار می دهد.
• SAN (شبکه منطقه ذخیره سازی): SAN یک شبکه تخصصی است که دسترسی به فضای ذخیره سازی در سطح بلوک را فراهم می کند-شبکه نمایش داده شده یا فضای ذخیره سازی ابری که به کاربر ، مانند یک درایو ذخیره سازی که از نظر جسمی به رایانه متصل است ، به نظر می رسد و کار می کند.(برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه کار SAN با ذخیره سازی بلوک ، به ذخیره سازی بلوک مراجعه کنید: یک راهنمای کامل.)
• CAN (شبکه منطقه دانشگاه): یک قوطی به عنوان یک شبکه منطقه شرکت نیز شناخته می شود. قوطی بزرگتر از LAN اما کوچکتر از WAN است. قوطی ها به سایت هایی مانند دانشکده ها ، دانشگاه ها و پردیس های تجاری خدمت می کنند.
• VPN (شبکه خصوصی مجازی): VPN یک اتصال امن و نقطه به نقطه بین دو نقطه پایانی شبکه است (به "گره ها" در زیر مراجعه کنید). یک VPN یک کانال رمزگذاری شده را ایجاد می کند که هویت و اعتبار دسترسی کاربر را نگه می دارد ، و همچنین هرگونه داده ای که منتقل می شود ، غیرقابل دسترسی به هکرها است.

اصطلاحات و مفاهیم مهم

موارد زیر برخی اصطلاحات متداول است که می توانید هنگام بحث در مورد شبکه های رایانه ای بدانید:

• آدرس IP: یک آدرس IP یک شماره منحصر به فرد است که به هر دستگاه متصل به شبکه ای که از پروتکل اینترنت برای برقراری ارتباط استفاده می کند ، اختصاص داده شده است. هر آدرس IP شبکه میزبان دستگاه و مکان دستگاه را در شبکه میزبان مشخص می کند. هنگامی که یک دستگاه داده را به دیگری ارسال می کند ، داده ها شامل یک هدر می شود که شامل آدرس IP دستگاه ارسال کننده و آدرس IP دستگاه مقصد است.
• گره ها: یک گره یک نقطه اتصال در شبکه است که می تواند داده ها را دریافت ، ارسال ، ایجاد یا ذخیره کند. هر گره از شما خواسته می شود نوعی شناسایی را برای دریافت دسترسی ، مانند آدرس IP ارائه دهید. چند نمونه از گره ها شامل رایانه ها ، چاپگرها ، مودم ها ، پل ها و سوئیچ ها است. یک گره در اصل هر دستگاه شبکه ای است که بتواند اطلاعات را به هر گره شبکه دیگر تشخیص دهد ، پردازش و انتقال دهد.
• روتر: روتر یک وسیله فیزیکی یا مجازی است که اطلاعات موجود در بسته های داده بین شبکه ها را ارسال می کند. روترها داده ها را در داخل بسته ها تجزیه و تحلیل می کنند تا بهترین راه برای رسیدن به مقصد نهایی خود را تعیین کنند. بسته های داده روترها تا رسیدن به گره مقصد خود را به جلو می برد.
• سوئیچ ها: سوئیچ دستگاهی است که دستگاه های دیگر را به هم متصل می کند و ارتباطات گره به گره را در یک شبکه مدیریت می کند و اطمینان حاصل می کند که بسته های داده به مقصد نهایی خود می رسند. در حالی که یک روتر اطلاعات بین شبکه ها را ارسال می کند ، یک سوئیچ اطلاعات بین گره ها را در یک شبکه واحد ارسال می کند. هنگام بحث در مورد شبکه های رایانه ای ، "تعویض" به نحوه انتقال داده ها بین دستگاه ها در یک شبکه اشاره دارد. سه نوع اصلی سوئیچینگ به شرح زیر است:
  • سوئیچینگ مدار ، که یک مسیر ارتباطی اختصاصی بین گره ها در یک شبکه ایجاد می کند. این مسیر اختصاصی تضمین می کند که پهنای باند کامل در طول انتقال در دسترس است ، به این معنی که هیچ ترافیکی دیگر نمی تواند در آن مسیر طی کند.
  • تعویض بسته شامل تجزیه داده ها به اجزای مستقل به نام بسته هایی است که به دلیل اندازه کوچک آنها ، تقاضای کمتری در شبکه ایجاد می کند. بسته ها از طریق شبکه به مقصد پایان خود سفر می کنند.
  • سوئیچینگ پیام از گره منبع پیامی را به طور کامل ارسال می کند و از سوئیچ به سوئیچ سفر می کند تا اینکه به گره مقصد خود برسد.
  نمونه هایی از شبکه های رایانه ای

  اتصال سیمی یا بی سیم دو یا چند رایانه به منظور به اشتراک گذاری داده ها و منابع یک شبکه رایانه ای را تشکیل می دهد. امروز تقریباً هر دستگاه دیجیتالی متعلق به یک شبکه رایانه ای است.

  در یک دفتر ، شما و همکارانتان ممکن است دسترسی به چاپگر یا سیستم پیام رسانی گروهی را به اشتراک بگذارید. شبکه محاسباتی که به این امر امکان پذیر است ، احتمالاً یک شبکه LAN یا محلی است که به بخش شما اجازه می دهد منابع را به اشتراک بگذارد.

  یک دولت شهر ممکن است یک شبکه در سطح شهر از دوربین های نظارتی را کنترل کند که جریان ترافیک و حوادث را کنترل می کند. این شبکه می تواند بخشی از شبکه یک مرد یا کلانشهر باشد که به پرسنل اورژانس شهر اجازه می دهد تا به حوادث راهنمایی و رانندگی پاسخ دهند ، به رانندگان مسیرهای مسافرتی متناوب توصیه می کنند و حتی بلیط های ترافیکی را به رانندگانی که چراغ قرمز دارند ارسال می کند.

  این شرکت هواشناسی برای ایجاد یک شبکه مش همتا به همتا کار کرده است که به دستگاه های تلفن همراه اجازه می دهد مستقیماً با سایر دستگاه های تلفن همراه بدون نیاز به WiFi یا اتصال سلولی ارتباط برقرار کنند. پروژه هشدار شبکه MESH امکان تحویل اطلاعات آب و هوایی صرفه جویی در زندگی را به میلیاردها نفر از افراد ، حتی بدون اتصال به اینترنت امکان پذیر می کند.

  شبکه های رایانه ای و اینترنت

  اینترنت در واقع شبکه ای از شبکه ها است که میلیاردها دستگاه دیجیتال در سراسر جهان را به هم متصل می کند. پروتکل های استاندارد امکان برقراری ارتباط بین این دستگاه ها را فراهم می کنند. این پروتکل ها شامل پروتکل انتقال Hypertext ("HTTP" در مقابل همه آدرس های وب سایت) است. پروتکل اینترنت (یا آدرس IP) شماره های شناسایی منحصر به فرد مورد نیاز هر دستگاهی است که به اینترنت دسترسی پیدا می کند. آدرس های IP با آدرس پستی شما قابل مقایسه هستند و اطلاعات مکان منحصر به فرد را ارائه می دهند تا اطلاعات به درستی ارائه شوند.

  ارائه دهندگان خدمات اینترنت (ISP) و ارائه دهندگان خدمات شبکه (NSP) زیرساخت هایی را فراهم می کنند که امکان انتقال بسته های داده یا اطلاعات را از طریق اینترنت فراهم می کند. هر اطلاعات ارسال شده از طریق اینترنت به هر دستگاه متصل به اینترنت نمی رود. این ترکیبی از پروتکل ها و زیرساخت ها است که دقیقاً به کجا می گویند کجا باید بروند.

  چطورکار می کنند؟

  شبکه های رایانه ای گره هایی مانند رایانه ، روترها و سوئیچ ها را با استفاده از کابل ، فیبر نوری یا سیگنال های بی سیم متصل می کنند. این اتصالات به دستگاه های موجود در یک شبکه امکان برقراری ارتباط و به اشتراک گذاری اطلاعات و منابع را می دهد.

  شبکه ها از پروتکل ها پیروی می کنند ، که نحوه ارسال و دریافت ارتباطات را مشخص می کند. این پروتکل ها به دستگاه ها امکان برقراری ارتباط را می دهند. هر دستگاه در یک شبکه از یک پروتکل اینترنت یا آدرس IP استفاده می کند ، مجموعه ای از اعداد که به طور منحصر به فرد یک دستگاه را شناسایی می کند و به دستگاه های دیگر اجازه می دهد تا آن را تشخیص دهند.

  روترها دستگاههای مجازی یا فیزیکی هستند که ارتباطات بین شبکه های مختلف را تسهیل می کنند. روترها برای تعیین بهترین راه برای رسیدن به مقصد نهایی خود ، اطلاعات را تجزیه و تحلیل می کنند. سوئیچ ها دستگاه ها را به هم متصل می کنند و ارتباطات گره به گره را در داخل یک شبکه مدیریت می کنند ، و اطمینان می دهند که بسته های اطلاعاتی که از طریق شبکه سفر می کنند به مقصد نهایی خود می رسند.

  معماری

  معماری شبکه رایانه چارچوب فیزیکی و منطقی یک شبکه رایانه ای را تعریف می کند. این نحوه سازماندهی رایانه ها در شبکه و چه وظایفی را به آن رایانه ها اختصاص می دهد. اجزای معماری شبکه شامل سخت افزار ، نرم افزار ، رسانه انتقال (سیمی یا بی سیم) ، توپولوژی شبکه و پروتکل های ارتباطی است.

  انواع اصلی معماری شبکه

  دو نوع معماری شبکه وجود دارد: همتا به همتا (P2P) و مشتری/سرور. در معماری P2P ، دو یا چند رایانه به عنوان "همسالان" متصل می شوند ، به این معنی که از قدرت و امتیازات برابر در شبکه برخوردار هستند. یک شبکه P2P برای هماهنگی نیازی به سرور مرکزی ندارد. درعوض ، هر رایانه در شبکه به عنوان مشتری (رایانه ای که نیاز به دسترسی به یک سرویس دارد) و سرور (رایانه ای که نیازهای مشتری را برای دسترسی به یک سرویس ارائه می دهد) عمل می کند. هر همسالان برخی از منابع خود را در دسترس شبکه قرار می دهد ، ذخیره سازی ، حافظه ، پهنای باند و قدرت پردازش را به اشتراک می گذارد.

  در یک شبکه مشتری/سرور ، یک سرور مرکزی یا گروهی از سرورها منابع را مدیریت می کنند و خدمات را به دستگاه های مشتری در شبکه ارائه می دهند. مشتریان در شبکه از طریق سرور با سایر مشتریان ارتباط برقرار می کنند. بر خلاف مدل P2P ، مشتریان در معماری مشتری/سرور منابع خود را به اشتراک نمی گذارند. این نوع معماری گاهی اوقات به عنوان یک مدل مرتب خوانده می شود زیرا با چندین سطح یا ردیف طراحی شده است.

  توپولوژی شبکه

  توپولوژی شبکه به نحوه چیدگی گره ها و پیوندها در یک شبکه اشاره دارد. گره شبکه دستگاهی است که می تواند داده های ارسال ، دریافت ، ذخیره یا ارسال را ارسال کند. یک پیوند شبکه گره ها را به هم متصل می کند و ممکن است پیوندهای کابل یا بی سیم باشد.

  درک انواع توپولوژی پایه و اساس ایجاد یک شبکه موفق را فراهم می کند. تعدادی توپولوژی وجود دارد اما رایج ترین آنها اتوبوس ، حلقه ، ستاره و مش هستند:

  • توپولوژی شبکه اتوبوس زمانی است که هر گره شبکه به طور مستقیم به یک کابل اصلی وصل می شود.
  • در یک توپولوژی حلقه ، گره ها در یک حلقه متصل می شوند ، بنابراین هر دستگاه دقیقاً دو همسایه دارد. جفت های مجاور به طور مستقیم به هم وصل می شوند. جفت های غیر مجاور به طور غیرمستقیم از طریق گره های مختلف متصل می شوند.
  • در یک توپولوژی شبکه Star ، تمام گره ها به یک مرکز مرکزی و مرکزی وصل می شوند و هر گره به طور غیرمستقیم از طریق آن توپی متصل می شود.
  • یک توپولوژی مش با همپوشانی اتصالات بین گره ها تعریف می شود. شما می توانید یک توپولوژی مش کامل ایجاد کنید ، جایی که هر گره در شبکه به هر گره دیگر وصل می شود. همچنین می توانید توپولوژی مش جزئی را ایجاد کنید که در آن فقط برخی از گره ها به یکدیگر وصل می شوند و برخی به گره هایی که بیشترین داده ها را با آنها تبادل می کنند متصل می شوند. توپولوژی کامل مش می تواند گران و وقت گیر برای اجرای آن باشد ، به همین دلیل اغلب برای شبکه هایی که نیاز به افزونگی بالا دارند ، محفوظ است. مش جزئی افزونگی کمتری را فراهم می کند اما برای اجرای آن مقرون به صرفه تر و ساده تر است.
  امنیت

  امنیت شبکه رایانه ای از یکپارچگی اطلاعات موجود در یک شبکه محافظت می کند و کنترل می کند که به آن اطلاعات دسترسی پیدا می کنند. خط مشی های امنیتی شبکه نیاز به ارائه خدمات به کاربران نیاز به کنترل دسترسی به اطلاعات را متعادل می کند.

  بسیاری از نقاط ورود به یک شبکه وجود دارد. این نقاط ورود شامل سخت افزار و نرم افزاری است که خود شبکه و همچنین دستگاه های مورد استفاده برای دسترسی به شبکه مانند رایانه ها ، تلفن های هوشمند و تبلت ها را تشکیل می دهد. به دلیل این نقاط ورود ، امنیت شبکه نیاز به استفاده از چندین روش دفاعی دارد. دفاعی ممکن است شامل فایروال ها باشد - وسایل نقلیه ای که ترافیک شبکه را کنترل می کنند و از دسترسی به بخش هایی از شبکه بر اساس قوانین امنیتی جلوگیری می کنند.

  فرآیندهای تأیید اعتبار کاربران با شناسه کاربری و رمزهای عبور ، لایه دیگری از امنیت را فراهم می کند. امنیت شامل جداسازی داده های شبکه به گونه ای است که دسترسی به اطلاعات اختصاصی یا شخصی برای دسترسی کمتر از اطلاعات کمتر مهم ، سخت تر است. سایر اقدامات امنیتی شبکه شامل اطمینان از به روزرسانی های سخت افزاری و نرم افزار و تکه های به طور منظم ، آموزش کاربران شبکه در مورد نقش آنها در فرآیندهای امنیتی و آگاهی از تهدیدهای خارجی که توسط هکرها و سایر بازیگران مخرب انجام می شود. تهدیدهای شبکه به طور مداوم تکامل می یابد ، که باعث می شود امنیت شبکه به یک روند بی پایان تبدیل شود.

  استفاده از Cloud عمومی همچنین برای اطمینان از ادامه ایمنی و دسترسی به رویه های امنیتی نیاز دارد. یک ابر ایمن نیاز به یک شبکه زیرین امن دارد.

  در مورد پنج مورد برتر (PDF ، 298 KB) برای تأمین امنیت ابر عمومی بخوانید.

  شبکه های مش

  همانطور که در بالا ذکر شد ، یک شبکه مش نوعی توپولوژی است که در آن گره های شبکه رایانه ای به هر چه بیشتر گره های دیگر متصل می شوند. در این توپولوژی ، گره ها برای هدایت کارآمد داده ها به مقصد خود همکاری می کنند. این توپولوژی تحمل گسل بیشتری را فراهم می کند زیرا اگر یک گره از بین برود ، بسیاری از گره های دیگر وجود دارند که می توانند داده ها را منتقل کنند. شبکه های مشبک و خود سازماندهی و خود سازماندهی ، جستجوی سریعترین و مطمئن ترین مسیر ارسال اطلاعات.

  نوع شبکه های مش

  دو نوع شبکه مش وجود دارد - مش پر و مش جزئی:

   

  • در یک توپولوژی مش کامل ، هر گره شبکه به هر گره شبکه دیگر متصل می شود و بالاترین سطح تحمل گسل را ارائه می دهد. با این حال ، اجرای آن بیشتر است. در یک توپولوژی مش جزئی ، فقط برخی از گره ها به هم وصل می شوند ، به طور معمول آنهایی که بیشتر داده ها را تبادل می کنند.

     

  توازن و شبکه ها

  متعادل کننده های بار به طور موثر وظایف، بارهای کاری و ترافیک شبکه را در میان سرورهای موجود توزیع می کنند. به متعادل کننده های بار مانند کنترل ترافیک هوایی در فرودگاه فکر کنید. متعادل کننده بار تمام ترافیک ورودی به یک شبکه را مشاهده می کند و آن را به سمت روتر یا سروری هدایت می کند که مجهزترین آن برای مدیریت آن است. اهداف تعادل بار عبارتند از: جلوگیری از اضافه بار منابع، بهینه سازی منابع موجود، بهبود زمان پاسخگویی و به حداکثر رساندن توان عملیاتی.

  برای یک نمای کلی از بار متعادل کننده ها، به Load Balancing: A Complete Guide مراجعه کنید.

  شبکه های تحویل محتوا

  شبکه تحویل محتوا (CDN) یک شبکه سرور توزیع شده است که نسخه های ذخیره شده یا ذخیره شده موقت محتوای وب سایت را بر اساس موقعیت جغرافیایی کاربر به کاربران تحویل می دهد. CDN این محتوا را در مکان های توزیع شده ذخیره می کند و آن را به کاربران ارائه می دهد تا فاصله بین بازدیدکنندگان وب سایت شما و سرور وب سایت شما را کاهش دهد. داشتن محتوای کش نزدیک به کاربران نهایی به شما امکان می دهد محتوا را سریعتر ارائه دهید و به وب سایت ها کمک می کند تا به مخاطبان جهانی دسترسی پیدا کنند. CDN ها در برابر افزایش ترافیک محافظت می کنند، تأخیر را کاهش می دهند، مصرف پهنای باند را کاهش می دهند، زمان بارگذاری را تسریع می کنند و با معرفی لایه ای بین کاربر نهایی و زیرساخت وب سایت شما، تأثیر هک ها و حملات را کاهش می دهند.

  رسانه های پخش زنده، رسانه های درخواستی، شرکت های بازی، سازندگان برنامه ها، سایت های تجارت الکترونیک - با افزایش مصرف دیجیتال، صاحبان محتوا بیشتر به CDN ها روی می آورند تا به مصرف کنندگان محتوا خدمات بهتری ارائه دهند.