6. فصل دوم - درس اول : مفاهیم پایه ای شبکه های Ethernet

بسیاری از شبکه های Enterprise و بزرگ عموما به دو تکنولوژی تقسیم می شوند. تکنولوژی Local Area Networks (LANs) و تکنولوژی Wide Area Networks (WANs). شبکه های LAN بطور معمول دستگاه هایی با فاصله ی کم از یکدیگر می باشند، برای مثال یک اتاق، یک ساختمان و یا چند ساختمان نزدیک به یکدیگر. درمقابل،شبکه های WAN دستگاه هایی را به هم متصل می کند که از لحاظ فاصله ی مکانی از یکدیگر دور می باشند. 
در طی سالها شبکه های مختلفی تحت عنوان LAN وجود داشته اند اما امروزه شبکه های LAN به دو نوع کلی تقسیم می شوند: شبکه های Ethernet LAN و شبکه های Wireless LAN. شبکه های Ethernet LAN برای اتصال دستگاه ها به یکدیگر از کابل ها استفاده می کند و به دلیل اینکه کابل های مختلفی همانند کابل های Copper، کابل های Ethernet و کابل های Fiber Optic وجود دارد بصورت کلی شبکه های Ethernet LAN را با عنوان Wired LANs می شناسیم. در مقابل شبکه های Ethernet LAN که از کابل ها برای اتصال دستگاه ها استفاده می کنند شبکه های Wireless LAN موجود می باشد که برای اتصال دستگاه ها نیازی به کابل ندارد و از موج های رادیویی برای متصل کردن دستگاه ها به یکدیگر استفاده می کند. در ادامه ی درس های مربوط به کتاب CCNA 200-301 می پردازد به تکنولوژی بی سیم (Wireless).
این درس می پردازد به مفاهیم ابتدایی شبکه های Ethernet LAN و در درس های بعدی بصورت جزئی تر در رابطه با شبکه های Ethernet LAN بحث می شود.

نمای کلی از شبکه های LAN

مفهوم Ethernet به معرفی استاندارد هایی می پردازد که در کنار یکدیگر باهم فعالیت کرده و  به معرفی لایه ی Physical و Data Link می پردازند که معروف ترین شبکه ی سیمی جهان یعنی LAN را ایجاد می کنند. استاندارد هایی که در شبکه های اترنت موجود می باشند توسط سازمان Institute of Electrical and Electronics (IEEE) تعریف شده اند و آن استاندارد ها به معرفی کابل ها، اتصالات موجود در دو سر کابل ها و سایر تجهیزات مورد نیاز شبکه می پردازند.

 

شبکه ی SOHO 

برای شروع بیاید از وسعت کوچک شروع کنیم و شبکه ی یک خانه و یا یک دفتر کاری را در نظر بگیریم. شبکه ی SOHO که مخفف Small Office/Home Office می باشد یکی از شبکه های رایج امروزی می باشد که از تکنولوژی LAN Ethernet استفاده می کند. یک خانه و یا دفتر کار را در نظر بگیرید. اگر قرار باشد چند دستگاه به یکدیگر متصل شوند اولین تجهیز مورد نیاز برای ارتباط این دستگاه ها به نظر شما چیست؟ شبکه یEthernet LAN  برای برقراری دستگاه ها به یکدیگر تجهیزی تحت عنوان LAN Switch را معرفی می کند که این دستگاه تعداد زیادی پورت دارد و دستگاه هایی که می خواهند با یکدیگر در ارتباط باشند از طریق کابل به پورت های LAN Switch متصل می شوند. شبکه ی Ethernet برای اتصال دستگاه ها به LAN Switch ها از کابل هایی تحت عنوان کابل اترنت استفاده می کند که یک مرجع عمومی برای کابل هایی می باشد که از استاندارد Ethernet پیروی می کنند. پس بصورت ساده می توانیم اینگونه بیان کنیم که کابل های اترنت چندین دستگاه را از طریق LAN Switch ها بهم متصل می کنند همچنین با استفاده از کابل های اترنت می توان چندین LAN Switch را به یکدیگر متصل کرد.
تصویر 1-2 نمایی از یک شبکه ی SOHO را نمایش میدهد. در این شبکه یک LAN Switch با 5 کابل وجود دارد که 5 دستگاه مختلف از طریق کابل ها به سوییچ متصل شده اند: 3 کامپیوتر،1 پرینتر و یکی دیگر از دستگاه های شبکه به نام روتر.( روتر شبکه ی LAN را به شبکه ی WAN متصل می کند، در حالت شبکه ی همان اینترنت می باشد.)

 

تصویر 1-1 شبکه ی متداول LAN به نام SOHO

اگرچه تصویر 1-2 شبکه ی SOHO را با دو دستگاه سوییچ و روتر بصورت جدا از یکدیگر نشان داده است اما بطور معمول شبکه های SOHO از یک دستگاه که ترکیبی از روتر و سوییچ می باشد تشکیل می شوند. فروشندگان دستگاههای شبکه یکپارچه در سطح نیاز شبکه های SOHO که به عنوان روتر و سوئیچ اترنت کار می کنند را می فروشند. این دستگاه ها عموما یک روتر می باشند که تعداد 4 و یا 8 پورت برای مبحث Ethernet LAN نیز دارند مثالی از این دستگاه ها مودم هایی می باشد که امروزه در خانه ی خود استفاده می کنید.
شبکه های SOHO امروزه از شبکه های Wireless LAN نیز پشتیبانی می کنند. شما می توانید ترکیبی از یک شبکه ی Ethernet LAN و Wireless LAN را در یک شبکه ی SOHO مشاهده کنید. عموما به شبکه هایی که برای ارتباط هم از LAN Wireless و هم از Ethernet LAN استفاده می کنند به عنوان شبکه های Hybrid شناخته می شوند. سازمان IEEE شبکه ی Wireless LAN را با استاندارد 802.11 تعریف می کند که از موج های رادیویی برای ارسال بیت ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر استفاده می کند.
اکثر شبکه های Wireless LAN براساس دستگاه دیگری تحت عنوان Access Point (AP) بوجود می آیند. یک AP همانند یک LAN Switch عمل می کند با این تفاوت که به جای متصل کردن دستگاه ها به یکدیگر با کابل ها از امواج رادیویی برای اتصال دستگاه ها به یکدیگر استفاده می کند. اگر شبکه ای همانند تصویر 2-5 هم از Wireless LAN و هم از Ethernet LAN استفاده کند باید یک کابل از LAN Switch به Access Point (AP) متصل شود تا بتواند قسمت بی سیم شبکه را به قسمت سیمی شبکه متصل کند. 
توجه داشته باشید که تصویر 2-2 برای نشان دادن یک شبکه ی SOHO برای درک راحت تر از یک روتر، یک سوییچ و یک AP بصورت جداگانه استفاده کرده است اما در بسیاری از شبکه های SOHO تمامی وظایف این سه دستگاه توسط یک دستگاه انجام می شود. که می توانیم بگوییم همان مودمی در حال استفاده از آن هستید. یک مودم عموما از 4 پورت LAN تشکیل شده که این 4 پورت کار همان LAN Switch را انجام می دهند. از 1 پورت WAN تشکیل شده که این پورت کار روتر را انجام می دهد و بسیاری از مودم ها از استاندارد وایرلس نیز پشتیبانی می کنند.

 

تصویر 2-1 شبکه ی SOHO ترکیبی از شبکه های سیمی و بدون سیم

 

شبکه ی Enterprise LAN

شبکه های Enterprise شباهت های بسیاری با شبکه های SOHO دارند با این تفاوت که این شبکه ها در سطح بسیار وسیع تری پیاده سازی می شوند. برای مثال شبکه های Enterprise در ابتدایی ترین نقطه با سوییچ های لن که در هر اتاق و در رک های مخصوص به خود قرار گرفته اند شروع می شوند. دستگاه هایی که در هر اتاق قرار گرفته اند از طریق کابل های اترنت به سوییچ های مختص به خود متصل می شوند. برای مثال کامپیوتر هایی که در اتاق کنفرانس قرار گرفته اند به سوییچ قرار داده شده در اتاق کنفرانس متصل می شوند. بسیاری از شبکه های Enterprise بصورت شبکه های Hybrid پیاده سازی شده اند به معنی که ارتباطات در داخل شبکه هم بر روی بستر سیم (Wired) و هم بر روی بستر بی سیم (Wireless) می باشد. ارتباطات بی سیم از این جهت می باشد که ممکن است بسیاری از کاربران در اتاق خود نباشند به عنوان در قسمت کافی شاپ محل کار خود باشند اما نیاز داشته باشند از شبکه ی داخلی استفاده کنند در نتیجه نمی توانند بصورت سیمی به سوییچ ها متصل شوند در عوض از تکنولوژی بی سیم استفاده می کنند و از طریق AP ها به شبکه متصل می شوند.

تصویر 3-2 نمای کلی از یک شبکه ی Enterprise LAN را نمایش می دهد که در ساختمان از سه طبقه تشکیل شده است. هر طبقه یک سوییچ و یک AP دارد. برای برقراری ارتباط بین طبقات مختلف، سوییچ های هر طبقه به یک سوییچ مرکزی تحت عنوان Distribution Switch متصل شده اند. برای مثال PC3 می تواند به PC2 یک دیتا ارسال کند اما ابتدا باید دیتا به سمت سوییچ SW3 ارسال شود سپس سوییچ SW3 دیتا را به سوییچ مرکزی یعنی SWD ارسال کند و دیتا از طریق سوییچ SWD به سوییچ SW2 برسد و در نهایت تحویل PC2 داده شود.

تصویر 3-1 شبکه ی Enterprise LAN در یک ساختمان بصورت سیمی و بی سیم

تصویر همچنین نشان می دهد که برای اتصال شبکه ی LAN به WAN از یک روتر استفاده شده است. سوییچ های لن و AP با یکدیگر کار می کنند تا شبکه ی LAN را ایجاد کنند. روتر شبکه ی LAN را به شبکه ی WAN متصل می کند. برای متصل شدن روتر به شبکه ی LAN، همانطور که در تصویر 3-2 مشخص است روتر از یک کابل اترنت معمولی استفاده می کند و به سوییچ مرکزی متصل می شود.
ادامه ی این فصل بصورت جزئی می  پردازد به مبحث Ethernet.
کلمه ی Ethernet به استاندارد ها و مفاهیمی می پردازد که برای ارسال دیتا مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از این مفاهیم و استاندارد ها به چگونگی ارسال و دریافت یک دیتا بر روی انواع کابل ها با سرعت های متفاوت می پردازند. برخی دیگر از استاندارد ها و پروتکل ها به قوانینی می پردازند که بخشی از Ethernet LAN می باشد. تمام این استانداردهای اترنت توسط سازمان IEEE بوجود آمده است و برای معرفی تمامی استاندارد های اترنت از پیش شماره ی 802.3 استفاده می شود.
اترنت شامل انواع مختلفی از لینک های فیزیکی می باشد که طی 40 سال اخیر مورد استفاده قرار می گرفته اند. امروزه اترنت شامل چندین استاندارد متفاوت از انواع کابل ها با سرعت های متفاوت از 10 مگابیت بر ثانیه (Mbps) تا 400 گیگابیت برثانیه (Gbps) می باشد. همچنین این استاندارد ها می پردازد به نوع و میزان طول کابل ها.

اساسی ترین انتخاب کابل ها مربوط به مواد مورد استفاده در داخل کابل برای انتقال فیزیکی بیت ها است: سیم های مسی (Copper) و یا سیم هایی با الیاف شیشه ای (Glass Fibers). دستگاه هایی که از کابل های UTP استفاده می کنند ، دیتا ها را از طریق سیم های مسی موجود در درون درون کابل بصورت مدارهای الکتریکی منتقل می کنند. کابل های فیبر نوری (Fiber Optic) جایگزین گران قیمت تر سیم های مسی، دیتا ها را بصورت نور بر روی الیاف شیشه ای موجود در هسته ی کابل انتقال می دهند. اگرچه کابل های فیبر نوری گرانتر هستند اما عموما می توانند در فواصل طولانی تری مورد دیتا را انتقال دهند.

یک مهندس شبکه باید نام و ویژگی های استاندارد های مختلف اترنت در محصولات اترنت را به خوبی بشناسد تا بتواند به خوبی محصول مورد نیاز خود را خریداری کند. IEEE استانداردهای لایه فیزیکی اترنت را با استفاده از چند قرارداد نامگذاری تعریف می کند. نام ها با پیشوند 802.3 شروع می شوند که در پسوند مشخص کننده ی نوع محصول می باشد. همچنین IEEE از حروف های دیگری برای ساده سازی و معنی دار شدن هر محصول استفاده می کند. برای مثال Speed کابل ها را مشخص می کند و یا اینکه مشخص می کند کابل UTP است (با پسوندی شامل حرف T) و یا کابل از نوع فیبر نوری است (با پسوندی شامل حرف X). جدول زیر تعداد کمی از انواع کابل های اترنت را با نام های معرفی شده توسط IEEE را نشان می دهد. 

در جدول بالا در قسمت Speed حداکثر سرعت هر کابل مشخص شده است. در قسمت Common Name نامی که عموما هر کابل با آن نام شناخته می شود قرار گرفته است. در قسمت Informal IEEE Standard Name نام اصلی هر کابل که مشخص کننده ی سرعت و مشخص کننده ی نام کابل می باشد قرار گرفته است. قسمت Formal IEEE Standard Name مشخص کننده ی استاندارد هر کابل می باشد و در نهایت قسمت Cable Type, Maximum Length مشخص کننده ی نوع کابل (مسی، فیبر نوری) و حداکثر متراژ کابل می باشد.

 

 

 

ادامه ی مقاله
با تهیه ی اشتراک ویژه می توانید به تمامی مقالات و منابع آموزشی دسترسی داشته باشید.
با پرداخت روزانه هزار تومان به منابع زیر دسترسی خواهید داشت :
1.تمامی مقالات آموزشی
2. ورک بوک های آموزشی
3.منابع آموزشی به همراه ترفند های شبکه