شبکه رایانه ای چیست و چه کاربردی دارد؟ – از صفر تا صد

به مجموعه‌ای از کامپیوتر‌ها و دستگاه‌های محاسباتی که با استفاده از اتصالات فیزیکی یا سیگنال‌های رادیویی به یکدیگر متصل شده‌اند شبکه رایانه ای گفته می‌‌شود. شبکه‌های رایانه‌ ای نقش مهمی در زندگی انسان‌ها پیدا کرده‌اند. از بزرگ‌ترین شبکه‌ی‌ جهان، یعنی اینترنت گرفته تا شبکه‌های بسیار کوچک مانند مودم وای‌فای خانگی هر روز در حال کار و خدمت به انسان هستند. یکی از وظایف مهندسان آی تی در سازمان‌ها محافظت دائم از شبکه‌ رایانه ای و بررسی اتصالات آن است. هر برنامه نویسی برای تولید اپلیکیشن‌های ساده و کاربردی لازم است که دانش پایه درباره شبکه‌های کامپیوتری داشته باشد. این دانش کمک زیادی برای حل کردن بسیاری از مشکلات شخصی و سازمانی می‌کند.

در این مطلب از مجله فرادرس با شبکه‌های کامپیوتری آشنا می‌شویم. ابتدا این ساختار را تعریف کرده و سپس انواع سخت‌افزار مورد استفاده در شبکه‌ها را توضیح می‌دهیم. بعد از آن با انواع شبکه‌ها از نظر اندازه و شکل آشنا می‌شویم . در نهایت هم بعد از گفتن مزایا و معایب شبکه‌های کامپیوتری، مهم ترین تکنیک‌های حفظ امنیت را بررسی می‌کنیم.

شبکه رایانه ای چیست؟

به هر سیستمی که دو یا چند کامپیوتر یا دستگاه جدا از هم را به گونه‌ای به یکدیگر متصل کند که بتوانند با هم داده، منابع و خدمات را به اشتراک بگذارند، شبکه رایانه ای گفته می‌شود. این ارتباط را می‌توان با استفاده از کابل‌های فیزیکی مانند فیبر نوری یا به صورت بیسیم مانند سیگنال‌های رادیویی راه‌اندازی کرد. شبکه‌ها از نظر نوع و مقیاس با همدیگر فرق می‌کنند که از «شبکه‌های کوچک محلی» (Small Local Area Networks | LANs) گرفته تا «شبکه‌های گسترده ناحیه پهن» ( Expansive Wide Area Networks | WANs) گسترده هستند.

بخش مرکزی هر شبکه وظیفه به‌اشتراک‌گذاری منابع، پشتیبانی از ارتباطات میان اعضا و مدیریت همکاری بین دستگاه‌های متصل را بر عهده دارد. با متصل کردن چند «نقاط انتهایی» (Endpoint) به هم، کاربران می‌توانند داده‌ها را با سرعت و راحتی بیشتری ارسال و دریافت کنند. فرقی نمی‌کند که در حال دسترسی به فایلی بر روی سرور راه دور هستید، ایمیل ارسال می‌کنید یا به صورت استریم ویدئو پخش می‌کنید. شبکه‌ها طوری طراحی شده‌اند که فرآیند انتقال داده‌ را تا حد امکان روان، سریع و بدون وقفه انجام دهند.

مفهووم شبکه‌های رایانه ای در دهه ۱۹۶۰ عملیاتی شد. در این سال «ARPANET» به عنوان اولین شبکه کاربردی کامپیوتری راه‌اندازی شد. بودجه این پروژه توسط وزارت دفاع آمریکا تامین شده بود. ARPANET طوری طراحی شده بود که موسسات تحقیقاتی با سرعت و بدون کمترین خطا به تبادل اطلاعات با همدیگر بپردازند. ARPANET پایه‌های اصلی اینترنت امروزی را بنا کرد. اینترنت بزرگترین و پیچیده‌ترین شبکه رایانه ای جهان است.

اجزا تشکیل دهنده شبکه رایانه ای

هر شبکه رایانه ای بر پایه چند عنصر کلیدی ساخته می‌شود. با وجود این عناصر، شبکه می‌تواند به صورت روان و بدون مشکل کار کند. روتر‌ها، سوییچ‌ها و سرور‌ها از مهم‌ترین اجزای شبکه هستند. این دستگاه‌های سخت‌افزاری وظیفه هدایت و مدیریت ترافیک داده را بر عهده دارند. پروتکل‌هایی مانند TCP/IP و HTTPS و WEP یا WPA نیز نقش مهمی در انتقال امن و کارآمد داده‌ها ایفا می‌کنند. هر بخش در شبکه نقش خودش را درباره جابه‌جایی داده‌ها بین دستگاه‌های متصل بهم انجام می‌دهد.

در فهرست پایین مهم‌ترین عناصر شبکه کامپیوتری را نام برده‌ایم.

• دستگاه‌های شبکه
• لینک‌های سیمی و بی‌سیم
• پروتکل‌های شبکه رایانه ای

طراحی، راه‌اندازی و مدیریت شبکه‌های کامپیوتری یکی از فرصت‌های شغلی پردرآمد و بسیار رایج در سازمان‌های مختلف است. برای یادگیری این مهارت پیشنهاد می‌کنیم که فیلم آموزش شبکه‌ های کامپیوتری پیشرفته + گواهینامه را از فرادرس، مشاهده کنید. لینک مربوط به این فیلم را در پایین نیز قرار داده‌ایم.

فیلم آموزش شبکه‌ های کامپیوتری پیشرفته + گواهینامه در فرادرس

کلیک کنید

در ادامه این بخش، اجزا تشکیل دهنده شبکه رایانه ای را یک به یک معرفی کرده‌ایم.

دستگاه‌های شبکه

دستگاه‌های شبکه، نقش اصلی در پشتیبانی سخت‌افزاری شبکه رایانه ای را بر عهده دارند. در واقع این ابزارها مانند ستون فقرات شبکه‌های کامپیوتری هستند. این سخت‌افزار‌ها جریان داده را برقرار کرده و مسیر حرکت آن‌‌ها را مدیریت می‌کنند. در شبکه به این دستگاه‌ها «گره» (Node) گفته می‌شود. گره‌ها در کنار همدیگر زیرساخت‌های لازم را برای برقراری صحیح ارتباطات درون شبکه، فراهم می‌کنند.

در فهرست پایین چند مورد از مهم‌ترین سخت‌افزار‌های کاربردی در شبکه‌های رایانه ای را معرفی کرده‌ایم.

• «روتر‌» (Router): روترها برای جابه‌جا کردن داده بین شبکه‌های مختلف به کار برده می‌شوند. اغلب اوقات روتر‌ را با مودم اشتباه می‌گیرند. مودم‌ وظیفه متصل کردن شبکه‌ محلی به اینترنت را برعهده دارد. اما وظیفه روتر‌، مدیریت ترافیک در داخل شبکه‌ محلی و توزیع دسترسی به اینترنت در بین دستگاه‌های مختلف شبکه است.
• «سرور» (Server): سرور‌ وظیفه توزیع، مدیریت و ذخیره‌سازی داده‌ها یا خدمات موجود بر روی شبکه را برعهده دارد. سرور‌ها به درخواست‌های ارسال شده از کلاینت‌های شبکه پاسخ می‌دهند. در صورت نیاز، سرور، صفحات اینترنتی، ایمیل، اپلیکیشن‌ها و سایر موارد را به کلاینت‌ها ارسال می‌کند.
• «سوئیچ» (Switche): از سوئیچ‌ برای متصل کردن دستگاه‌های محلی به همدیگر استفاده می‌شود. برای نمونه می‌توانیم به کامپیوتر‌ها و پرینترها اشاره کنیم. یکی دیگر از وظایف سوئیچ‌ها آن است که مطمئن شوند داده‌ها فقط به گیرنده از پیش‌ تعیین شده ارسال شوند. برعکس هاب‌های اولیه که داده‌ها را بین تمام دستگاه‌های متصل پخش می‌کردند، بدون داشتن مقصد مشخص. سوئیچ‌ها به روش هوشمندانه‌ای ترافیک شبکه را مدیریت می‌کنند. در نتیجه سرعت و کارآمدی کلی شبکه بهتر می‌شود.
• «گیت‌وی» (Gateway):‌ گیت‌وی مانند پلی بین شبکه‌ها و پرتکل‌های مجزا از هم عمل می‌کند. بعضی از سیستم‌ها از فرمت‌های متفاوتی برای کار با داده‌ها استفاده می‌کنند. وقتی این سیستم‌ها بخواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، Gateway وظیفه ترجمه داده‌ بین آن‌ها را برعهده دارد. در نتیجه شبکه‌های گوناگون می‌‌توانند به شکل روان و بدون مشکل با همدیگر کار کنند.

لینک‌های سیمی و بی‌سیم

لینک به اتصالاتی گفته می‌شود که به دستگاه‌های موجود در شبکه رایانه ای برای مرتبط شدن با هم کمک می‌کنند. در نتیجه گره‌های شبکه می‌توانند باهمدیگر داده به اشتراک بگذارند و کار کنند. لینک منطقی مسیری را نشان می‌دهد که در طی آن‌ها داده‌‌ها در طول شبکه جابه‌جا می‌شوند. لینک‌های منطقی با استفاده از نرم‌افزارهای مرتبط و پرتکل‌ها مدیریت می‌شوند. لینک فیزیکی به مسیر‌های واقعی سیمی و بیسیم گفته می‌شود. این مسیر‌ها دستگاه‌های موجود در شبکه را به شکل فیزیکی به همدیگر متصل می‌کنند.

سه نوع پرکاربرد از لینک‌های فیزیکی را در پایین معرفی کرده‌ایم.

• لینک‌‌های سیمی: به عنوان مثال می‌توان به کابل‌های اترنت اشاره کرد. با کمک این کابل‌ها بین دستگاه‌های مختلف و برای جابه‌جایی داده اتصال فیزیکی ایجاد می‌کنیم. مهم‌ترین دلیل محبوبیت این نوع لینک‌ها پایداری ارتباطات،‌ تاخیر کم‌تر و سرعت ثابت است. این لینک‌ها برای استفاده در محیط‌های نیازمند به سرعت بالا و کم‌ترین قطعی، بهترین گزینه هستند. به عنوان نمونه می‌توانی به سازمان‌های اداری و گیم‌نت‌ها اشاره کرد.
• لینک‌های بیسیم: این نوع از اتصالات بر اساس موج‌های رادیویی کار می‌کنند. برای مثال می‌توان به شبکه‌های Wi-Fi اشاره کرد. لینک‌ بیسیم به دستگاه‌ها کمک می‌کند که بدون نگرانی درباره محدودیت‌های کابل‌کشی فیزیکی به‌ همدیگر متصل شوند. در نتیجه انعطاف‌پذیری خیلی بیشتر و قابلیت جابه‌جایی زیادی در شبکه بوجود می‌آید. استفاده از این نوع لینک‌ها برای کاربری خانگی، فضاهای کاری و محیط عمومی مناسب است.
• لینک‌های نوری: برای پیاده‌سازی این اتصالات باید از کابل‌ فیبر نوری استفاده کنیم. با کمک فیبر نوری می‌توانیم داده‌ها را مانند پالس‌های نور جابه‌جا کنیم. لینک‌های نوری، بیشترین سرعت و پهنای باند را در اختیار کاربران قرار می‌دهند. اتصالات نوری می‌توانند حجم عظیمی از داده‌ها را در فواصل طولانی با حداقل از دست‌رفتگی جابه‌جا کنند.

شناخت نوع لینک و روش پیکربندی آن در شبکه رایانه ای تفاوت چشم‌گیری در کارآمدی شبکه ایجاد می‌کند.

پروتکل‌های شبکه رایانه ای

همین‌طور که انسان‌ها برای ارتباط با همدیگر باید از زبان مشترک استفاده کنند، دستگاه‌های شبکه نیز برای ارتباط با هم از پروتکل‌ها و قوانین مشترکی استفاده می‌کنند. با کمک این پروتکل‌ها دستور‌العمل‌های ثابتی برای مدیریت روش بسته‌بندی، ارسال و دریافت داده‌ها تنظیم می‌شوند. وجود این پروتکل‌ها تضمین می‌کند که ارتباطات بین دستگاه‌های مختلف به شکل ثابت، دقیق و امن برقرار شود. با صرف نظر از اینکه چه سخت‌افزار و نرم‌افزاری در شبکه استفاده شده است، پروتکل‌ها کار خود را به خوبی انجام می‌دهند.

مدل TCP/IP در مرکز بیشتر سیستم‌های شبکه‌ای قرار دارد. این مدل ارتباطات را در چهار لایه مفهومی سازماندهی می‌کند.

1. «لایه دسترسی به شبکه» (Network Access Layer): در این لایه، ارتباطات فیزیکی داده‌ها بر روی زیر‌ساخت‌هایی مانند کابل‌های معمولی، فیبر‌های نوری و سیگنال‌های بیسیم مدیریت می‌شوند.
2. لایه اینترنت: در این لایه، داده‌ها را شکسته و در بسته‌بندی‌هایی به نام پکت قرار می‌دهند. وظیفه لایه اینترنت آن است که از رسیدن صحیح بسته‌های داده به مقصد درست، مطمئن شود. حتی اگر چندین شبکه مختلف به صورت زنجیره‌وار بهم دیگر متصل شده باشند، باز هم باید داده‌ها به شکل درست و به مقصد صحیح برسند.
3. «لایه انتقال» (Transport layer): وظیفه این لایه برقرار کردن اتصال قابل اتکا بین دستگاه‌های مختلف است. در ضمن باید مطمئن شود که بسته‌های داده به صورت کامل و با رعایت نظم و ترتیب از مبدا ارسال شده و در مقصد دریافت می‌شوند.
4. لایه اپلیکیشن: این لایه با برنامه‌ها و نرم‌افزارهای کاربردی ارتباط برقرار می‌کند. برای نمونه می‌توان به مرورگر‌های اینترنت یا اپلیکیشن‌های ارسال ایمیل اشاره کرد. این نرم‌افزارها هستند که داده‌های شبکه را ساخته و از آن استفاده می‌کنند.

TCP/IP نسخه ساده‌تر و عملی‌تری از مدل «ارتباط متقابل سیستم‌های باز» (Open Systems Interconnection |‌ OSI) است. این مدل پیچیده، شبکه رایانه ای را به ۷ لایه تقسیم کرده است. مدل OSI بیشتر برای درس دادن و توضیح شفاف‌تر مفاهیم مختلف به کار برده می‌‌شود. اما مدل TCP/IP چیزی است که بیشتر ارتباطات دنیای واقعی را مدیریت می‌کند.

البته چند پروتکل رایج دیگر هم وجود دارند. این پروتکل‌ها را در فهرست پایین معرفی کرده‌ایم.

• UDP: «پروتکل دیتاگرام کاربر» (User Datagram Protocol | UDP) از تکنیک جابه‌جایی سریع داده بدون برقرار کردن اتصال، پشتیبانی می‌کند.
• IEEE 802: دسته‌ای از استاندارها که برای شبکه‌های مختلف محلی LAN و گسترده MAN قابل استفاده است.
• Ethernet: این پروتکل اتصالات موجود در شبکه‌های سیمی را مدیریت می‌کند.
• Wi-Fi یا LAN بیسیم: پروتکلی برای مدیریت ارتباطات شبکه رایانه ای در ناحیه محدود. منظور از ناحیه محدود همان شبکه‌های محلی هستند. اما این شبکه‌ها به‌جای استفاده از لینک‌های سیمی از تکنولوژی لینک‌های بیسیم و ارتباطات رادیویی استفاده می‌کنند.
• «استاندارد سلولی» (Cellular Standard): استانداردهای سلولی به مجموعه‌ای از قوانین گفته می‌شود که نحوه ارتباط در شبکه‌های موبایل و روش استفاده دستگاه‌های مختلف از این شبکه‌ها را تعیین می‌کنند.

یاد گیری شبکه رایانه ای با کمک فیلم‌های آموزشی فرادرس

کامپیوترها امروز به قسمتی جدایی‌ناپذیر از کسب‌وکار و زندگی انسان‌ها تبدیل شده‌اند. شبکه‌های کامپیوتری نیز به عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های این تکنولوژی، تقریباً همه جنبه‌های زندگی و تجارت را تحت تأثیر قرار می‌دهند. با توجه به نقش پررنگ شبکه‌های رایانه ای در کسب‌وکارها، بازار کاری گسترده و رو‌به‌رشدی هم در این زمینه وجود دارد. در نتیجه افراد زیادی اقدام به یادگیری شبکه و اصول پیاده‌سازی و نگهداری آن می‌کنند. فرادرس هم مجموعه آموزشی اختصاصی را درباره این رشته، تهیه کرده است.

در دوره‌های تخصصی شبکه‌های کامپیوتری در فرادرس، موضوعاتی مانند مدیریت، معماری، زیرساخت و عیب‌یابی شبکه به صورت کاربردی آموزش داده می‌شوند. تمام این فیلم‌ها با کمک اساتید حرفه‌ای و در باکیفیت‌ترین حالت ممکن تولید شده‌اند. علاوه بر آن همیشه تلاش می‌‌شود تا جدید‌ترین موضوعات دنیای تکنولوژی در فیلم‌های فرادرس تدریس شوند. با گذراندن این دوره‌ها می‌توان مهارت‌های لازم برای ورود حرفه‌ای به صنعت IT و فعالیت در حوزه شبکه را کسب کرد. در پایین چند مورد از فیلم‌های آموزشی فرادرس را در حوزه شبکه‌های کامپیوتری معرفی کرده‌ایم.

• فیلم آموزش رایگان DNS چیست، دی ان اس به زبان ساده
• فیلم آموزش راه اندازی مودم و سیستم وای فای «WiFi» + گواهینامه
• فیلم آموزش رایگان نصب و راه اندازی سیستم عامل لینوکس
• فیلم آموزش رایگان نتورک پلاس «+Network» به صورت سریع و آسان در ۹۰ دقیقه + گواهینامه
• فیلم آموزش سیسکو CCNA ICND1

در ادامه مطلب، انواع روش‌های طراحی لینک‌های فیزیکی یا توپولوژی شبکه‌های کامپیوتری را توضیح داده‌ایم.

توپولوژی در شبکه رایانه ای چیست؟

توپولوژی شبکه رایانه ای به روش برقرار کردن اتصالات فیزیکی و منطقی بین دستگاه‌ها و گره‌های موجود در شبکه گفته می‌شود. توپولوژی مشخص می‌کند که گره‌ها چگونه به یکدیگر متصل شوند و داده چطور بین آن‌ها جابه‌جا شود.

فیلم انواع توپولوژی شبکه و انتخاب بهترین ساختار + مزایا و معایب (آموزش رایگان) در فرادرس

کلیک کنید

هر توپولوژی نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارد. انتخاب بین انواع توپولوژی بسته به عواملی مانند مقدار کارایی مورد نیاز، بودجه،‌ پایداری و سادگی در راه‌اندازی است.

در ادامه این بخش، نگاه عمیق‌تری به پرکاربردترین توپولوژی‌های شبکه‌های رایانه ای خواهیم داشت. یکی از زمینه‌های بسیار پرکاربرد برای پیاده‌سازی توپولوژی‌های مختلف مربوط به اینترنت اشیاء است. به منظور آشنایی با روش‌های اتصال در اینترنت اشیاء پیشنهاد می‌کنیم که مطلب مربوط به آن را در مجله فرادرس مطالعه کنید.

شبکه ستاره‌ای

در شبکه ستاره‌ای تمام دستگاه‌ها با استفاده از لینک‌های جداگانه به هاب مرکزی - معمولا از نوع روتر - متصل می‌‌شوند. وجود اتصالاتی که به شکل مجزا از هم از هاب به اطراف پخش می‌شوند، شکلی مانند ستاره را به وجود می‌آورند. هاب وظیفه کنترل انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های شبکه را بر عهده دارد. هاب به عنوان سیستم مرکزی شبکه کار می‌کند.

بیشترین کاربرد این توپولوژی در شبکه‌های وای‌فای خانگی و اداری است. در جدول پایین، مزیت‌ها و معایب استفاده از توپولوژی ستاره‌ای را معرفی کرده‌ایم.

شبکه حلقه‌ای

در شبکه حلقه‌ای هر دستگاه دقیقا به دو دستگاه دیگر متصل می‌شود. با انجام این کار، حلقه بسته‌ای از دستگاه‌های متصل بهم تشکیل می‌شود. در این توپولوژی داده‌ها برای رسیدن به مقصد در حلقه گردش می‌کنند. به هر دستگاهی که می‌رسند آن را بررسی می‌کنند. اگر این دستگاه، مقصد مورد نظر نبود به دستگاه بعدی می‌روند.

بیشترین کاربرد شبکه حلقه‌ای در زیرساخت‌های قدیمی تلفن، شبکه‌های شهری یا MAN-ها و سیستم‌های کنترل صنعتی است. در جدول پایین، نقاط قوت و ضعف این شبکه‌ها را توضیح داده‌ایم.

شبکه Mesh

در شبکه Mesh بین دستگاه‌های مختلف چندین ارتباط برقرار می‌‌شود. ظاهر این ارتباطات شبیه به اتصالات توری شکل است. این شبکه به دو صورت Mesh کامل و Mesh جزئی ساخته می‌شود. در Mesh کامل هر وسیله به صورت مستقیم به تمام دستگاه‌های شبکه، تک به تک متصل می‌شود. در این حالت، بیشترین پشتیبانی از شبکه و پایداری آن به وجود می‌آید. در Mesh جزئی، دستگاه‌ها فقط به بعضی از دیگر دستگاه‌‌ها به صورت جزئی متصل می‌شوند. این مسئله باعث ایجاد تعادل بین کارآمدی شبکه و هزینه‌ها می‌شود.

شبکه Mesh بیشتر از همه در ماهواره‌های فضایی، شبکه‌های رادیویی نظامی و اینترنت به کار برده می‌شود. در جدول پایین مزایا و معایب استفاده از شبکه Mesh را توضیح داده‌ایم.

شبکه اتوبوسی

در شبکه اتوبوسی تمام دستگاه‌ها به یک کابل مرکزی متصل می‌‌شوند. به این کابل ستون فقرات شبکه یا «Backbone» گفته می‌شود. داده‌ها در کابل مرکزی جابه‌جا می‌شوند. هر دستگاهی خودش بر روی ترافیک نظارت می‌کند. سپس در صورت شناسایی داده‌ی مربوط به خود، آن را دریافت می‌کند.

قبلا در شبکه‌های اترنت مجتمع‌های آموزشی از توپولوژی اتوبوسی استفاده می‌شد. الان در شبکه‌های محلی کوچک مانند سیستم‌ صندوق فروش از آن استفاده می‌شود. در جدول پایین، مزایا و معایب استفاده از شبکه اتوبوسی را توضیح داده‌ایم.

شبکه درختی

توپولوژی درختی ویژگی‌های شبکه‌های اتوبوسی و ستاره‌ای را در یک جا جمع کرده است. در مرکز این توپولوژی کابل Backbone قرار دارد. از این کابل چند انشعاب به شبکه‌های ستاره‌ای برقرار می‌شود. این تکنیک برای راه‌اندازی شبکه‌های بزرگی مناسب است که به چندین بخش مختلف تقسیم می‌شوند.

این توپولوژی بیشتر در پردیس‌های دانشگاهی و ساختمان‌های اداری و سازمانی به کار برده می‌شود. در جدول پایین، مزایا و معایب استفاده از شبکه اتوبوسی را توضیح داده‌ایم.

مقایسه شبکه رایانه ای کلاینت سروری با نظیر به نظیر

به طور کلی شبکه‌های کامپیوتری از یکی از دو معماری زیر پیروی می‌کنند.

• کلاینت-سرور
• «نظیر به نظیر» (Peer-to-Peer | P2P)

هر دوی این معماری‌ها به ارتباط درست بین دستگاه‌های متصل به هم تکیه کرده‌اند. اما از لحاظ ساختاری، مقیاس‌پذیری و مدیریت، تفاوت‌های چشم‌گیری با یکدیگر دارند.

مدل کلاینت-سرور، چندین دستگاه مختلف را به یک سرور مرکزی متصل می‌کند. سرور مرکزی، وظیفه مدیریت داده‌ها، اپلیکیشن‌ها و مدیریت دسترسی‌ها را برعهده دارد. کلاینت‌ها منابع را به صورت مستقیم با همدیگر به اشتراک نمی‌گذارند. در عوض برای دسترسی به منبع مورد نیاز، به سرور درخواست می‌دهند. سپس سرور داده‌های پاسخ را به آدرس IP آن دستگاه برمی‌گرداند. استفاده از این مدل برای کسب‌وکار‌هایی مناسب است که به سیستمی برای مدیریت مرکزی دسترسی‌ها، امنیت و عملیات اجرایی نیاز دارند. البته پیاده‌سازی این مدل نیاز به سخت‌افزارهای مخصوص و نگهداری منظم دارد.

در شبکه‌های نظیر به نظیر، هر دستگاهی به تنهایی نقش کلاینت و سرور را بازی می‌کند. دستگاه‌ها به شکل مستقیم با همدیگر فایل‌ها و منابع را به اشتراک می‌گذارند. P2P بیشتر وقت‌ها برای به اشتراک‌گذاری فایل‌ها یا برنامه‌هایی به کار برده می‌شود که درانجام وظایف خود به منابع زیادی احتیاج دارند.

راه‌اندازی شبکه‌های P2P ساده بوده و هزینه کمی دارد. اما حفظ امنیت آن‌ها کار مشکلی است. در ضمن گسترش دادن این شبکه‌ها هم نسبت به شبکه کلاینت‌-سروری سخت‌تر است. با استفاده از VPN-های P2P می‌توان از حریم خصوصی و امنیت افراد در شبکه‌های P2P بهتر محافظت کرد.

در تصویر زیر ساختار شبکه‌های P2P را نمایش داده‌ایم.

شبکه‌های نظیر‌به‌نظیر از انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به شبکه‌های کلاینت-سروری برخوردار هستند. بنابراین راحت‌تر می‌توان از آن‌ها به صورت توزیع شده استفاده کرد.

چند نوع شبکه رایانه ای وجود دارند؟

انواع مختلفی از شبکه‌های رایانه ای وجود دارند. برای نمونه می‌توان به LAN و WAN و WLAN و غیره اشاره کرد. هر کدام از این موارد، استانداردها و محدوده پوشش خاص خود را دارند. هیچ شبکه کامپیوتری وجود ندارد که بتواند تمام حالت‌های مختلف را پوشش دهد. برای انتخاب صحیح از بین شبکه‌های رایانه ای موجود باید به مسائل زیر توجه کرد.

• چند دستگاه به شبکه متصل شده‌اند.
• از چه سیستم عامل‌هایی استفاده می‌شود.
• چه توپولوژی برای طراحی شبکه انتخاب شده است.
• اندازه فضای تحت پوشش شبکه چقدر است.
• فاصله فیزیکی بین گره‌ها چقدر است.

با توجه به پاسخ سوال‌های بالا از بین شبکه‌های موجود گزینه مناسب را انتخاب می‌کنیم. در فهرست پایین، رایج‌ترین نوع شبکه‌های رایانه‌ ای را معرفی کرده‌ایم.

• شبکه‌های محلی یا LAN-ها: در این شبکه دستگاه‌های موجود در ناحیه محلی کوچکی را به همدیگر متصل می‌کنیم. برای نمونه می‌توان به منزل، دفتر کار یا کلاس درس اشاره کرد. با استفاده از LAN هم ارتباطات سریعی بدست می‌آوریم و هم اشتراک‌گذاری منابعی مانند پرینتر، فایل‌ها و اپلیکیشن‌ها به سادگی انجام می‌شود. در زمان طراحی این نوع از شبکه لازم است استانداردهای مربوط به رنگ بندی کابل شبکه را رعایت بکنیم.
• شبکه‌های ناحیه گسترده یا WAN-ها: WAN در فضای گسترده‌تری نسبت به LAN پیاده‌سازی می‌شود. برای ساختن WAN باید چند شبکه LAN را به یکدیگر متصل کنیم. برای متصل کردن LAN-ها بهم می‌توانیم از زیر‌ساخت‌های عمومی یا خصوصی مانند کابل‌های فیبر نوری یا ارتباطات ماهواره‌ای استفاده کنیم. این شبکه‌ها معمولا در انحصار سازمان‌ها هستند. برای مثال بانک‌های بین‌المللی با استفاده از WAN شعب خود را در سراسر جهان به همدیگر متصل می‌کنند.
• شبکه‌های محلی بیسیم یا WLAN: عملکرد این شبکه شبیه به LAN است، اما به صورت بیسیم و بدون کابل. در نتیجه شبکه انعطاف‌پذیری و قابلیت جابه‌جایی بیشتری پیدا می‌کند. به عنوان مثال می‌توان به وای‌فای‌های عمومی در فضاهایی مانند رستوران‌ها اشاره کرد. این شبکه‌ها از نوع WLAN هستند.
• شبکه‌های ناحیه شهری یا MAN: از شبکه‌های MAN برای برقرار کردن ارتباط بین دستگاه‌های مختلف درون یک شهر واقعی یا پردیس‌های بزرگ استفاده می‌شود. برای راه‌اندازی MAN چندین شبکه LAN باید به همدیگر متصل شوند. معمولا لینک‌های MAN با کمک کابل‌های فوق‌سریع فیبر نوری راه‌اندازی می‌شوند. دانشگاه‌ها، آژانس‌های دولتی و کسب‌وکار‌های بزرگی که در ناحیه‌های شهری گسترده شده‌اند، از شبکه‌های MAN استفاده می‌کنند.
• شبکه‌های خصوصی مجازی یا VPN: از «شبکه‌های خصوصی مجازی» (Virtual Private Networks | VPN) برای راه‌اندازی تونل‌های امن و رمزگذاری شده بر روی شبکه‌های عمومی و خصوصی استفاده می‌‌شود. این تونل‌ها به کاربران راه دور، کمک می‌کنند تا به صورت امن به LAN یا اینترنت متصل شوند. مهم‌ترین کاربرد VPN محافظت از امنیت داده‌ها و انجام‌ دور‌کاری است.
• شبکه‌های ارائه دهنده خدمات یا SPN: «شبکه‌های ارائه دهنده خدمات» (Service Provider Networks | SPN) توسط ISP-ها راه‌اندازی می‌شوند. ISP-ها برای ارائه سرویس‌هایی مانند اینترنت، تلفن، خدمات تلویزیونی و غیره به منازل و اداره‌جات در ناحیه‌های مختلف یا سراسر کشور از شبکه‌های SPN استفاده می‌کنند.

مزایا و معایب استفاده از شبکه‌ رایانه ای

شبکه‌های کامپیوتری تقریبا تمام بخش‌های زندگی انسان مدرن را تحت تاثیر خود قرار داده‌اند. از روش کار‌ و آموزش گرفته تا روش‌های خرید و انجام ملاقات‌ها و دریافت خدمات درمانی همه به نوعی با شبکه‌های رایانه ای در ارتباط هستند. تقریبا تمام صنایع به ارتباطات دیجیتال وابسته هستند. اما راحتی بیشتر، خطر‌های بیشتری را هم به همراه دارد. این خطر‌ها می‌توانند حریم خصوصی و امنیت کاربران را تحت تاثیر قرار دهند.

در این بخش از مطلب، مزایا و معایب استفاده از شبکه‌ رایانه ای را توضیح می‌دهیم. ابتدا به بررسی مزایای استفاده از این تکنولوژی می‌پردازیم.

مزایای استفاده از شبکه رایانه ای

تا به اینجای مطلب با قدرت شبکه‌های رایانه ای و روش پیاده‌سازی آن‌ها آشنا شده‌اید. در فهرست پایین، دلایل نیاز به این شبکه‌ها را در زندگی مدرن نوشته‌ایم.

• اشتراک‌گذاری اطلاعات: فرقی نمی‌کند که اطلاعات ما از چه نوعی هستند، اسناد کاری، گیف‌های خنده‌دار یا فیلم‌های 4K. می‌توانیم اطلاعات خود را با سرعت بسیار زیاد و بدون نیاز به کابل یا فلش‌های USB به اشتراک بگذاریم.
• اتصال بدون قطعی و فوری: با وجود شبکه‌های رایانه ای، دسترسی به دوستان، خانواده و همکاران آسان‌تر از همیشه شده است. برای برقراری ارتباط با دیگران می‌توانیم از ایمیل، پیام‌های مستقیم، تماس‌های ویدئویی یا شبکه‌های اجتماعی، استفاده کنیم.
• متمرکز کردن منابع: شبکه‌های رایانه ای امکان استفاده مشترک از منابع مانند پرینتر یا فایل‌های ذخیره شده روی دستگاه‌های دیگر را بین چند کامپیوتر فراهم می‌کنند. شبکه‌ کامپیوتری به کاربران مختلف کمک می‌کنند که از سخت‌افزارها، نرم‌افزارها و داده‌ها به صورت اشتراکی استفاده کنند.
• سرگرمی: با کمک شبکه رایانه ای می‌توانیم با دوستان خود در سراسر جهان بازی کنیم، یا اینکه ویدئوی خاصی را برای افراد مختلف پخش کنیم. شبکه‌های رایانه ای حتی نحوه گذراندن اوقات فراغت را نیز تغییر داده‌اند.

معایب استفاده از شبکه رایانه ای

استفاده از شبکه‌های کامپیوتری فقط مزیت ندارد. با اینکه این شبکه‌ها زندگی دیجیتالی انسان‌ها را متحول کرده‌اند اما خطرات زیادی را هم در زمینه امنیت سایبری بوجود آورده‌اند. هکرها با کمک اتصالات شبکه‌، راحت‌تر از همیشه می‌توانند اطلاعات کاربران و سازمان‌ها را سرقت کنند و امنیت و حریم خصوصی افراد را از بین ببرند. در فهرست زیر، چند مورد از خطراتی را معرفی کرده‌ایم که در زمان استفاده از شبکه‌های رایانه ای بوجود می‌آیند.

• سرایت «بد‌افزارها» (Malware): نرم‌افزارهای مخربی مانند ویروس یا «باج‌افزار‌ها» (Ransomware) می‌توانند با کمک شبکه رایانه‌ ای پخش بشوند. این کار ممکن است باعث سرقت اطلاعات، قفل شدن فایل‌های مهم یا توقف عملکرد سیستم شود.
• حملات DDoS: جنایت‌کاران شبکه‌ها را با ترافیک مصنوعی پر می‌کنند. در نتیجه وب‌سایت‌ها یا سرویس‌ها نمی‌توانند کار خود را ادامه بدهند و کرش می‌کنند.
• هک: هکر‌ها با پیدا کردن نقاط ضعف می‌توانند بدون نیاز به مجوز وارد سیستم بشوند. این مسئله ممکن است منجر به دزدیده شدن پول یا داده و تغییر اطلاعات مهم بشود.
• مهندسی اجتماعی: به عنوان نمونه‌ای از مهندسی اجتماعی می‌توان به فریب مردم با ایمیل‌های جعلی برای گرفتن رمز عبور یا اطلاعات خصوصی اشاره کرد.
• هک روتر‌ها: اگر هکر‌ها کنترل روتر را در دست بگیرند، می‌توانند کل شبکه را کنترل کنند. فعالیت‌های کاربران را نظارت کنند، آدرس‌های جعلی به کاربران بفرستند یا نرم‌افزارهای مضر را به صورت مخفیانه بر روی سیستم‌ها نصب کنند.

امنیت شبکه

بدون داشتن دفاع خوب و رعایت اصول امنیتی، هکر‌ها به راحتی می‌‌توانند به شبکه‌های رایانه ای نفوذ کرده و اطلاعات آن‌ها را سرقت کنند. ابزارها و روش‌های مختلفی برای حفظ امنیت شبکه و داده‌های خصوصی وجود دارد.

فیلم آموزش امنیت شبکه با پایتون + از مبانی تا تست نفوذ + گواهینامه در فرادرس

کلیک کنید

در این بخش از مطلب چند مورد از مهم‌ترین ابزارها و تکنیک‌های حفظ امنیت را معرفی کرده‌ایم.

• فایروال‌ها: فایروال مانند نگهبان امنیتی برای شبکه‌ها کار می‌کند. فایروال‌‌ها تمام داده‌های ورودی و خروجی را بررسی می‌کنند. اگر فایروال با ترافیک مشکوک روبه‌رو شود، آن‌ را مسدود می‌کند.
• پروکسی سرور‌ها: این سرور‌ها مانند شخص واسطی بین شبکه و اینترنت کار می‌کنند. آن‌ها آدرس IP واقعی سیستم را مخفی می‌کنند. ترافیک اینترنت را فیلتر کرده و هم چنین داده‌های ورودی و خروجی را مدیریت می‌کنند.
• «ثبت نام منفرد» (Single Sign-On | SSO): این سیستم به کاربران کمک می‌کند که با استفاده از یک پسورد قوی در تعداد زیادی اپلیکیشن‌ مختلف لاگین کنند. در نتیجه کاربران، دیگر مجبور به حفظ کردن تعداد زیادی پسورد مختلف نیستند. پس خطرات ناشی از کلمه‌های عبور تکراری یا ضعیف از بین می‌روند.
• 2FA یا MFA: استفاده از سیستم «تایید هویت ۲ فاکتوری» (Two-Factor Authentication | 2FA) یا «تایید هویت چندفاکتوری» (Multifactor Authentication) چند مرحله دیگر را به لاگین اضافه می‌کند. برای نمونه می‌توان به کدی که به تلفن اسمس می‌شود یا اسکن اثر انگشت اشاره کرد. در نتیجه هکر‌ها نمی‌توانند به راحتی در اپلیکیشن‌های کاربر لاگین کنند.
• «سیستم تشخیص نفوذ» (Intrusion Detection System | IDS): این سیستم مانند نگهبان واقعی برای شبکه کار می‌کند. IDS به شکل دائم ترافیک شبکه را نظارت می‌کند. این سیستم به دنبال رفتار‌های مشکوک می‌گردد. اگر IDS متوجه وجود احتمال حمله شود به صورت آنی به مدیران شبکه اخطار می‌دهد.

هیچ شبکه کامپیوتری کاملا نفوذ ناپذیر نیست. اما استفاده از لایه‌های حفاظتی چندگانه به امن‌تر شدن شبکه کمک می‌کند.

چگونه با کمک فرادرس امنیت شبکه را یاد بگیریم؟

فرادرس برای کمک به یادگیری امنیت شبکه فیلم‌های آموزشی بسیار حرفه‌ای را تهیه و منتشر کرده است. امروزه تقریبا در تمام سازمان‌ها و شرکت‌های دولتی و خصوصی، شبکه‌های کامپیوتری وجود دارند. در نتیجه فرصت‌های شغلی بسیار زیادی - مانند راه‌اندازی سخت‌افزار تا مدیریت و حفظ امنیت - در مقابل متخصصان شبکه قرار گرفته است. گستردگی شبکه‌ها باعث شده که نقاط آسیب‌پذیر هم زیاد شوند. بنابراین، حفظ امنیت شبکه یکی از مهم‌ترین موقعیت‌های شغلی مشترک بین سازمان‌های مختلف است.

با توجه به نیاز کشور در این حوزه‌، فرادرس، فیلم‌های آموزشی بسیار مناسبی را تهیه کرده است. در پایین چند مورد از فیلم‌های مربوط به آموزش حفظ امنیت در شبکه‌های کامپیوتری را معرفی کرده‌ایم.

• فیلم آموزش امنیت شبکه های کامپیوتری
• فیلم آموزش شناخت انواع هک و روش های مقابله با آن
• فیلم آموزش تست نفوذ در وب و راه های مقابله با آن
• فیلم آموزش امنیت در شبکه های کامپیوتری و اینترنت
• فیلم آموزش رایانش امن، مبانی تا پیاده سازی امنیت با ۴ روش مختلف + گواهینامه

برای مشاهده فیلم‌های بیشتر بر روی تصویر زیر کلیک کرده و به صفحه مجموعه آموزش امنیت شبکه هدایت شوید.

جمع‌بندی

شبکه‌های رایانه ای به عنوان ستون فقرات دنیای دیجیتال امروز، امکان ارتباط، اشتراک‌گذاری داده‌ها و دسترسی به منابع را فراهم می‌کنند. این شبکه‌ها از سخت‌افزارهایی مانند روترها، سوئیچ‌ها و سرورها تشکیل شده‌اند. برای راه‌اندازی شبکه‌های رایانه ای باید از پروتکل‌هایی مانند TCP/IP و توپولوژی‌های مختلف ستاره‌ای، حلقه‌ای، Mesh و غیره استفاده کنیم. انواع شبکه‌ها شامل LAN، WAN، WLAN و VPN هستند. هر کدام از آن‌ها برای برطرف کردن نیازهای خاصی طراحی شده‌اند.

فیلم مجموعه آموزش شبکه های کامپیوتری – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

در این مطلب از مجله فرادرس با شبکه‌های رایانه ای آشنا شده‌ایم. استفاده از شبکه‌های رایانه ای مزایای بسیاری مانند ساده‌سازی ارتباطات، اشتراک‌گذاری منابع و افزایش کارایی دارد. اما چالش‌هایی مانند تهدیدات امنیتی، هک، بدافزارها و حملات DDoS نیز همراه با شبکه‌ها بوجود می‌آیند. برای مقابله با این تهدیدها استفاده از ابزارهایی مانند فایروال‌ها، پروکسی سرورها، سیستم‌های تشخیص نفوذ «IDS» و احراز هویت چندعاملی «MFA» ضروری هستند. در نهایت، شبکه‌های رایانه ای با وجود پیچیدگی‌ها، نقش حیاتی در پیشبرد فناوری و بهبود زندگی دیجیتال ایفا می‌کنند.