تحقیق در مورد شبکه های کامپیوتری

تحقیق در مورد شبکه های کامپیوتری

تحقیق در مورد شبکه های کامپیوتری

82 صفحه word|فونت tahoma سايز 14| قابل اجرا در آفيس 2007 و نسخه هاي جديدتر|قابل ويرايش و آماده چاپ
بخشي از تحقيق

سخت افزار شبكه

با توجه به جنبه تكنيكي شبكه طبقه بندي خاصي وجود ندارد كه تمام شبكه هاي كامپيوتري را در برگيرد، اما دو بعد قضيه مهم است : فناوري انتقال و مقياس. اكنون هر كدام از آن ها را به نوبت بررسي مي كنيم . دو نوع فناوري انتقال به وفور مورد استفده قرار مي گيرد:

  1. شبكه هاي پخشي . 2.شبكه هاي نقطه به نقطه .

شبكه هاي پخشي كانال ارتباطي منفردي دارن كه بين تمام ماشين هاي موجود در شبكه مشترك است . پيام هاي كوتاهي كه يك ماشين در شبكه ارسال مي كند ، تمام ماشين هاي موجود در شبكه مي توانند ان را دريافت كنند. اين پيام هاي كوتاه ، بسته نام دارد . فيلد آدرس موجود در بسته ، مشخص مي كند كه بسته براي چه كسي ارسال شده است. ماشين پس از دريافت بسته ، فيلد آدس را كنترل مي كند اگر بسته اي براي وي ارسال شده باشد ، ان را پردازش مي كند ، اگر بسته براي ان ماشين نباشد ان را ناديده مي گيرد.در سيستم ها پخشي مي توان كاري كرد كه يك بسته به تمام ماشين هاي موجود در شبكه ارسال شود . اين كار با كد خاصي در فيلد آدرس صورت مي گيرد ، وقتي بسته اين با اين كد ارسال مي شود تمام ماشين هاي موجود در شبكه ان را دريافت كرده پردازش مي كنند اين حالت را حالت پخشي مي گويند . بعضي از سيستم هاي پخش امكان انتقال به زير مجموعه اي از ماشين را فراهم مي كنند كه گاهي به آن ها چند پخشي مي گويند . يك روش اين است كه بيتي را به حالت چند پخشي اختصاص داد n-1بيت باقيمانده آدرس ، مي تواند بيانگر شماره گروهي از ماشين ها باشد .هر ماشين مي تواند عضو يك يا تمام گروه ها شود . وقتي بسته اي به گروه خاصي ارسال شد، به تمام ماشين هاي عضو آن گروه تحويل داده مي شود.

بر عكس در شبكه هاي نقطه به نقطه اتصال هاي زيادي بين جفتهايي از ماشين ها وجود دارد . بسته در چنين شبكه اي براي رفتن از منبع به مقصد ممكن است از چند ماشين مياني بگذرد . اغلب مسيرهاي گوناگون با طول هاي متفاوتي را مي تواند طي كند؛ لذا الگوريتم مسير يابي نقش مهمي را در اين شبكه ها بازي مي كند وبه عنوان يك قاعده كلي (گرچه استثناهاي زيادي وجود دارد)، در شبكه هاي كوچك ، از پخش و در شبكه هاي بزرگ از نقطه به نقطه استفاده مي شود . انتقال نقطه به نقطه اي كه داراي يك فرستنده و يك گروه است ، تك پخشي نام دارد .

معيار ديگر طبقه بندي شبكه ها مقياس آن ها است سيستم هاي چند پردازنده اي براساس اندازه فيزيكي طبقه بندي شده اند . در بالاي همه آن ها ، شبكه هاي شخصي قرار دارند . اين شبكه ها به يك نفر تعلق دارند . به عنوان مثال شبكه بي سيمي كه كامپيوتري را به ماوس ، صفحه كليد و چاپگر وصل مي كند، يك شبكه شخصي است. علاوه بر اين ، يك pda كه به شنيدن افرد كمك مي كند يا ضربان قلب او را تنظيم مي كند ، در اين دسته مي گنجد . بعد از آن شبكه هاي بزرگ تري قرار مي گيرند . اين ها را مي توان بهش بكه هاي محلي ، شبكه هاي محلي ، شهري و گسترده به عنوان معياري براي طبقه بندي شبكه است ، زيرا در مقياس هاي مختلف ، فناوري هاي مختلفي به كار گرفته مي شود ،

شبكه هاي محلي

شبكه هاي محلي (LAN ) ، در داخل يك ساختمان و در فواصل كم ( در حد چند كيلومتر) مورد استفاده قرار مي گيرند.

اين نوع شبكه ها براي اتصال كامپيوترهاي شخصي  و ايستگاه هاي كاري در دفاتر شركت ها و كاخانه ها به كار مي روند تا منابع ( مثل چاپگر) را به طور اشتراكي استفده كرد ه اطلاعات را مبادله كنند. شبكه هاي محلي با سه ويژگي از ساير شبكه ها مجزا شده اند : 1.اندازه 2.فناوري انتقال 3.توپولوژي.

اندازه شبكه هاي محلي محدود است يعني زمان انتقال بدترين حالت ، محدود بوده از قبل مشخص است .دانستن اين زمان موجب شد تا بعضي از طراحي ها امكان پذير شود . مديريت شبكه را نيز آسان مي كند.

فناوري انتقال در شبكه هاي محلي حاوي كابل منفردي است كه تمام ماشين ها به آن وصل شده اند ؛ مثل خطوط تلفني كه در نواحي روستايي مورد استفاده قرار مي گيرد . شبكه هاي محلي قديمي با سرعت 10تا 100 مگابايت در ثانيه كار كرده ، تأخيرآن ها كم بوده (ميكرو ثانيه يا نانوثانيه) و خطاي آن بسيار اندك بود . شبكه هاي محلي جديد تر با سرعت بيشتري كار كرده اند ( تا 10گيگا بايتدر ثانيه ). هر مگابايت 1000.000بيت بر ثانيه و يك گيگا بيت 1000.000.000 بيت بر ثانيه است.

توپولوژي‌هاي گوناگوني براي شبكه هاي محلي پخش فراهم است. در شبكه خطي ( مثل كابل خطي ) در هر لحظه يك ماشين اجازه انتقال را دارد. ساير ماشين ها از ارسال اطلاعات خودداري مي كنند اگر دو يا چند ماشين ، همزمان بخواهند عمل انتقال را انجام دهند ، براي جلوگيري از اين وضعيت  نياز به يك راهكار داوري است . اين راهكار داوري ممكن است متمركز يا توزيع شده باشد.كه اترنت ناميده مي شود، شبكه پخشي خطي با كنترل غير متمركز است كه در 10مگابايت در ثانيه تا 10 گيگا بيت در ثانيه عمل مي كند . كامپيوترها در اترنت ، هر وقت در يك زمان تصادفي منتظر مي ماند و مجدداً تلاش مي كند.

سيستم پخش نوع دوم ، حلقوي است در حلقه هر بيت دور خودش انتشار مي يابد و منتظر بقيه بيت هايي كه متعلق به آن بسته هستند نمي ماند. هر بيت ، در مدت زماني كه براي انتقال تعدادي از بيت ها لازم است ، حلقه را مي پيمايد ( اغلب ، قبل از اين كه بسته كاملاً منتقل شده باشد). همچون ساير سيستم هاي پخشي ، براي دستيابي همزمان به حلقه ، به راهكار داوري نياز است .

شبكه هاي پخشي بر اساس چگونگي تخصيص كانال مي توانند به شبكه ايستا و پويا تقسيم شوند .تخصيص ايستا زمان را به فواصلي تقسيم كرده الگوريتم نوبتي سازي را اجرا مي كند ، هر ماشين فقط وقتي كه به فاصله زماني به وي اختصاص يافت ، اجازه پخش دارد . در تخصيص ايستا چنانچه حين اختصاص فاصله زماني به يك ماشين ، آن ماشين چيزي براي انتقال نداشته باشد، كل ظرفيت به هدر مي رود لذا، اغلب سيستم ها كانال را به طوري پويا تخصيص مي دهند.

روش هاي تخصيص پويا براي كانال مشترك ، متمركز يا غير متمركزاند . در روش تخصيص متمركز كانال ، نهادي مثل داوري خط وجود دارد كه نفر بعدي را مشخص مي كند . براي اين كار درخواست ها را مي پذيرد و براساس الگوريتم هاي داخلي تصميم مي گيرد. در روش تخصيص غير متمركز كانال ، نهادي مركزي وجود ندارد ؛ هر ماشين بايد خودش تصميم بگيرد كه انتقال صورت گيرد يا خير ، ممكن است تصور شود كه اين كار موجب آشوب گردد، اما اين طور نيست در ادامه ،، الگوريتم هايي در اين زمينه مطالعه خواهيم كرد.

شبكه هاي شهري

شبكه شهري يا MAN  يك شهر را تحت پوشش قرار مي دهند بهترين مثال شبكه شهري ، شبكه تلويزيون كابلي است كه در بسياري از شهرها وجود دارد . اين سيستم ناشي از رشد سيستم هاي آنتني اوليه است كه براي مناطقي كه دريافت برنامه هاي تلويزيوني دشوار بود ، استفاده شده است . در اين سيستم هاي اوليه ، يك انتن بزرگ د بالاي تپه اي نصب مي شد و سيگنال ها به خانه هاي مشتركين ارسال مي شد.

در آغاز اين سيستم ها به طور محلي طراحي شده اند . سپس شركت هايي وارد تجارت شده اند و از مسئولين شهر اجازه گرفتند تا كل شهر را سيم كنند . مرحله بعدي ، تهيه برنامه هاي تلويزيوني بود و حتي تمام كانال ها فقط  براي كابل ها طراحي شدند . اغلب اين كابل ها اختصاصي بودند مثل اخبار ، ورزش ها اشپزي ، باغ داري و غيره .اما در دهه 1990 فقط براي دريافت برنامه هاي تلويزيوني اختصاص يافتند .

وقتي اينترنت طرفداران زيادي پيدا كرد ، گردانندگان شبكه تلويزيوني كابلي به اين نتيجه رسيدند كه ب تغييراتي در سيستم مي توانند در بخش هاي بلااستفاده طيف ، خدمات دو طرفه اينترنت را ارائه كنند . از آن زمان سيستم تلويزيون كابلي از حالت پخش تلويزيوني به شبكه شهري گرايش پيداكرد . در شبكه شهري سيگنال هاي تلويزيوني و اينترنت به يك ايستگاه اصلي متمركز مي روند تا بعداً به خانه هاي مردم توزيع شوند .

تلويزيون كابلي ، تنها شبكه شهري نيست . توسعه هاي اخير در دستيابي و بي سيم به اينترنت ، شبكه شهري ديگري ايجاد كرد كه به صورت استاندارد IEEE 802.16  در آمد.

شبكه هاي گسترده

شبكه گسترده (WAN)  ، ناحيه جغرافيايي وسيعي را در برميگيرد
(كشور يا قاره ). اين شبكه كامپيوترهاي متعددي براي اجراي برنامه هاي كاربر دارد. اين ماشين ها را ميزبان مي گوييم . مشتريان ( مثل كامپيوترهاي شخصي افراد) ، مالك ميزبان ها هستند در حالي كه مالك زير شبكه هاي ارتباطي ، شركت مخابرات يا تأمين كننده خدمات اينترنت (
ISP) هستند. ميزبان ها با شبكه زير شبكه ارتباطي يا به طور اختصار ، زير شبكه به يكديگر متصل شده اند . كار زير شبكه حمل پيام از ميزبان به ميزبان است ، دقيقاً مانند سيستم تلفن كه كلمات را از گوينده به گيرنده حمل مي كنند . با تفكيك جنبه هاي ارتباطي واقعي شبكه (زير شبكه ) از جنبه هاي كاربردي (ميزبان ها ) ، طراحي شبكه ساده شده است.

در اعلب شبكه هاي گسترده ، زير شبكه از دو مؤلفه مجزا تشكيل مي شود : خطوط انتقال و عناصر راه گزيني . خطوط انتقال بيت ها را بين ماشين ها منتقل مي كنند . اين ها از سيم هاي مسي فيبر نوري يا خطوط انتقال به كار مي ورند. وقتي داده ها به خط ورودي مي رسند ، عناصر راه گزيني بايد خطوط خروجي را براي پيشروي آن ها انتخاب كنند . اين كامپيوترها در گذشته به نام هاي مختلفي خوانده مي شدند ولي اكنون بيشتر به مسيرياب خوانده مي شوند .

در اغلب شبكه هاي گسترده ، كابل ها يا خطوط تلفن متعددي وجود دارد كه هر كدام دو تا از مسيرياب ها ر به هم وصل مي كنند . اگر دو مسيريابي كه با كابلي به هم  وصل نيستند بخواهند ؛ با هم ارتباط برقرار كنند ، بايد اين كار را از طريق مسيرياب هاي ديگر به طور غير مستقيم انجام دهند . وقتي بسته اي ، از يك مسيرياب ، از طريق يك يا چند مسيرياب مياني ، براي مسيرياب ديگر ارسال مي شود و سپس ارسال مي شود ، توسط هر مسيرياب مياني به طور كامل دريافت شده ، در آنجا سازمان دهي شده است ، زيرا شبكه ذخيره و ارسال يا راه گزيني بسته اي نام دارند. اگر بسته هاي كوچك و يكسان باشند، معمولاً سلول ناميده مي شوند.

شبكه راه گزيني بسته اي ارزش آن را دارد كه بحث بيشتري راجع به ان ارائه شود. به طور كلي ، وقتي فرآيندي در ميزبان ، پيامي دارد كه مي خواهد به فرآيندي در ميزبان ديگر بفرستد ، ميزبان فرستنده ابتدا پيام را به بسته ها تبديل ميكند كه هر كدام داراي يك شماره است . سپس اين بسته ها يكي يكي و پشت سرهم در شبكه قرار ميگيرند بسته ها به طور انفرادي در شبكه منتقل مي شوند و به ميزبان گيرنده مي رسند اين بسته ها در ميزبان گيرنده به هم وصل مي شوند تا پيام اصلي را ايجاد كنند وسپس به فرآيند ديگري تحويل داده مي شوند .

تصميمات مسيريابي به طور محلي اتخاذ مي گردد . وقتي بسته اي به مسيرياب A مي رسد ،A تصميم مي گيرد آن را به خط B بفرستد يا C . چگونگي تصميم گيري A ، الگوريتم مسيريابي نام دارد.

تمام شبكه هاي گسترده ، به روش راه گزيني بسته اي عمل نمي كنند امكان دوم براي شبكه هاي گسترده ، سيستم ماهواره است . تمام موارد مي توانند انتقال هاي روبه بالاي مسيرياب هاي همتاي خود را كه به ماهواره ارسال مي شود دريافت نمايند . گاهي مسيرياب ها به زير شبكه نقطه به نقطه وصل مي شوند كه  فقط بعضي از آنها آنتن ماهواره دارند. شبكه هاي ماهواره اي پخشي هستند و هنگامي مفيد واقع مي شوند كه ويژگي پخشي مهم باشد.

شبكه هاي بي سيم

ارتباط بي سيم ديجيتال يك ايده جديد نيست در اوايل سال 1901فيزيكدان ايتاليائي گوگايلموماركوني ، با استفاده از كدمورس تلگراف بي سيم كشتي  به ساحل را تشريح كرد . كارايي سيستم هاي بي سيم ديجيتال نوين بهترين است.

ايده آن ها يكسان است . شبكه هاي بي سيم را مي توان به سه دسته تقسيم كرد:

  1. اتصال سيستم 2. LAN بي سيم 3.WAN بي سيم

اتصال سيستم ، مربوط به اتصال مؤلفه هاي يك كامپيوتر با استفاده از امواج راديويي برد كوتاه است . تقريباً هر كامپيوتر داراي مانيتور ، صفحه كليد ، ماوس و چاپگر است كه به وسيله كابل به كامپيوتر وصل مي شوند. بنابراين كاربران جديد در اتصال آن ها به كامپيوتر با مشكل مواجه خواهند شد. به همين دليل ، اغلب فروشندگان كامپيوتر، فردي را به خانه كسي ك كامپيوتر را خريده است مي فرستند تا اي خدمات را ارائه كند. در نتيجه بعضي از شركت ها دست به دست هم دادند تا يك شبكه بي سيم كوچك به نام  BLUETOOTH طراحي كنند تا اين مؤلفه ها را بدون سيم به هم وصل كند. BLUETOOTH اجازه مي دهد كه دوربين هاي ديجيتال ، گوشي ها ، اسكنرها و ساير دستگاه ها نيز به كامپيوترها وصل شوند. يعني نياز به اتصال كابل نيست ، بايد  آن ها را تهيه كرد و در كنار كامپيوتر قرار داد، روشن كردو استفاده نمود. اين موضوع ، براي بسياري از افراد مناسب است.

در ساده ترين شكل ، شبكه هاي اتصال سيستم ، از الگوي رئيس / مرئوس پيروي مي كنند. واحد سيستم به عنوان رئيس است و به صفحه كليد ، ماوس و غيره به عنوان مرئوس دستور مي دهد . رئيس به مرئوسين مي گويد از چه آدرس هايي استفاده كنند ، كي مي توانند كار كنند ، چه مدت مي توانند عمل انتقال را انجام دهند ، از چه فركانسي استفاده كنند و غيره.

دسته بعدي ، LAN هاي بي سيم هستند در اين سيستم ها هر كامپيوتر داراي يك مودم راديويي و آنتن است كه از طريق آن مي تواند با كامپيوترهاي ديگر ارتباط برقرار كند . معمولاً يك آنتن سقف وجود دارد كه ماشين با آن ارتباط برقرار مي كند اما اگر سيستم ها به اندازه كافي به هم نزديك باشند ، مي توانند به صورت پيكر بندي نظير به نظير ، مستقيماً با يكديگر ارتباط برقرار كنند. LAN  هاي بي سيم به طور فزاينده اي در دفاتر كوچك پيكر بندي نظير به نظير ، مستقيماً با يكديگر اراتباط برقرار مي كنند .lan هاي بي سيم به طور فزاينده اي در دفاتر كوچك و خانه ها مورد استفاده قرار مي گيرند. در حالي كه نصب اترنت در اين محل ها دشوار است . علاوه بر اين در ساختمان هاي قديمي ، اتاق كنفرانس ، غذا خوري شركت و غيره به كار مي آيد.

سومين نوع شبكه بي سيم در سيستم هاي گسترده مورد استفده قرار مي گيرد . شبكه راديويي كه براي تلفن هاي سلولي استفاده شده است . نمونه اي از سيستم بي سيم با پهناي باند اندك است. اين سيستم داراي سه نسل است . نسل اول آن آنالوگ و فقط براي صوت بود . نسل دوم ديجيتال و فقط براي صوت بود . نسل سوم ديجيتال است و براي صوت و داده ها است . شبكه هاي بي سيم سلولي از جهاتي شبيه lan هاي بي سيم است ، با اين تفاوت كه مسافت هاي طولاني اند و نرخ انتقال بيت ها كند تر است . lan هاي بي سيم مي توانند در مسافت هاي بيش از ده ها متر ، با نرخ mbps50 كار كنند. سيستم هاي سلولي با نرخ كمتر از mbps1 كار مي كنند، اما فاصله بين ايستگاه اصلي و كامپيوتر يا تلفن ، برحسب كيلومتر اندازه گيري مي شود، نه متر.

شبكه هاي خانگي

شبكه بندي خانگي در افق است. تصور مي شود كه در آينده اغلب خانه ها براي شبكه بندي مهيا مي شوند . هر دستگاه موجود در خانه قادر است با هر دستگاه ديگري ارتباط برقرار كند و تمام آن ها از طريق اينترنت قابل دستيابي اند . اين موضوع ، يك مفهوم بصري است كه هيچ كس در مورد ان سئوال نمي كند (مثل كنترل را ه دور تلويزيون يا تلفن هاي همراه) ، اما وقتي اين كار صورت گرفت ، هيچ كس نمي تواند تصور كند كه چگونه با ان ها زندگي كند. بسياري دستگاه ها قابليت شبكه شدن را دارند . بعضي از ان ها عبارتند از :

  1. كامپيوترها (pc روميزي ،pc كيفي ، pad، دستگاه هاي جانبي اشتراكي).
  2. تفريح (tv،dvd،vcr، دوربين ، استريو ، mp3 و دوربين ويديويي)
  3. ارتباطات راه دور (تلفن ، تلفن همراه ، آيفون ، فاكس).
  4. دور سنجي (اندازه گيري هاي امكانات ، آژير دود ، ترموستات).

دسته:

تحقیق در مورد شبکه های کامپیوتری

خرید آنلاین