نوروز

مباني شبكه هاي كامپيوتري

مقدمه:

● تقسيم بندی بر اساس توپولوژی . الگوی هندسی استفاده شده جهت اتصال کامپيوترها ، توپولوژی ناميده می شود. توپولوژی انتخاب شده برای پياده سازی شبکه ها، عاملی مهم در جهت کشف و برطرف نمودن خطاء در شبکه خواهد بود. انتخاب يک توپولوژی خاص نمی تواند بدون ارتباط با محيط انتقال و روش های استفاده از خط مطرح گردد. نوع توپولوژی انتخابی جهت اتصال کامپيوترها به يکديگر ، مستقيما" بر نوع محيط انتقال و روش های استفاده از خط تاثير می گذارد. با توجه به تاثير مستقيم توپولوژی انتخابی در نوع کابل کشی و هزينه های مربوط به آن ، می بايست با دقت و تامل به انتخاب توپولوژی يک شبکه همت گماشت . عوامل مختلفی جهت انتخاب يک توپولوژی بهينه مطرح می شود. مهمترين اين عوامل بشرح ذيل است :
هزينه . هر نوع محيط انتقال که برای شبکه LAN انتخاب گردد، در نهايت می بايست عمليات نصب شبکه در يک ساختمان پياده سازی گردد. عمليات فوق فرآيندی طولانی جهت نصب کانال های مربوطه به کابل ها و محل عبور کابل ها در ساختمان است . در حالت ايده آل کابل کشی و ايجاد کانال های مربوطه می بايست قبل از تصرف و بکارگيری ساختمان انجام گرفته باشد. بهرحال می بايست هزينه نصب شبکه بهينه گردد.
انعطاف پذيری . يکی از مزايای شبکه های LAN ، توانائی پردازش داده ها و گستردگی و توزيع گره ها در يک محيط است . بدين ترتيب توان محاسباتی سيستم و منابع موجود در اختيار تمام استفاده کنندگان قرار خواهد گرفت . در ادارات همه چيز تغيير خواهد کرد.( لوازم اداری، اتاقها و ... ) . توپولوژی انتخابی می بايست بسادگی امکان تغيير پيکربندی در شبکه را فراهم نمايد. مثلا" ايستگاهی را از نقطه ای به نقطه ديگر انتقال و يا قادر به ايجاد يک ايستگاه جديد در شبکه باشيم .

سه نوع توپولوژی رايج در شبکه های LAN استفاده می گردد :
BUS
STAR
RING
توپولوژی BUS . يکی از رايجترين توپولوژی ها برای پياده سازی شبکه های LAN است . در مدل فوق از يک کابل بعنوان ستون فقرات اصلی در شبکه استفاده شده و تمام کامپيوترهای موجود در شبکه ( سرويس دهنده ، سرويس گيرنده ) به آن متصل می گردند.
مزايای توپولوژی BUS
- کم بودن طول کابل . بدليل استفاده از يک خط انتقال جهت اتصال تمام کامپيوترها ، در توپولوژی فوق از کابل کمی استفاده می شود.موضوع فوق باعث پايين آمدن هزينه نصب و ايجاد تسهيلات لازم در جهت پشتيبانی شبکه خواهد بود.
- ساختار ساده . توپولوژی BUS دارای يک ساختار ساده است . در مدل فوق صرفا" از يک کابل برای انتقال اطلاعات استفاده می شود.
- توسعه آسان . يک کامپيوتر جديد را می توان براحتی در نقطه ای از شبکه اضافه کرد. در صورت اضافه شدن ايستگاههای بيشتر در يک سگمنت ، می توان از تقويت کننده هائی به نام Repeater استفاده کرد.

معايب توپولوژی BUS
- مشکل بودن عيب يابی . با اينکه سادگی موجود در تويولوژی BUS امکان بروز اشتباه را کاهش می دهند، ولی در صورت بروز خطاء کشف آن ساده نخواهد بود. در شبکه هائی که از توپولوژی فوق استفاده می نمايند ، کنترل شبکه در هر گره دارای مرکزيت نبوده و در صورت بروز خطاء می بايست نقاط زيادی بمنظور تشخيص خطاء بازديد و

بررسی گردند.
- ايزوله کردن خطاء مشکل است . در صورتيکه يک کامپيوتر در توپولوژی فوق دچار مشکل گردد ، می بايست کامپيوتر را در محلی که به شبکه متصل است رفع عيب نمود. در موارد خاص می توان يک گره را از شبکه جدا کرد. در حالتيکه اشکال در محيط انتقال باشد ، تمام يک سگمنت می بايست از شبکه خارج گردد.
- ماهيت تکرارکننده ها . در موارديکه برای توسعه شبکه از تکرارکننده ها استفاده می گردد، ممکن است در ساختار شبکه تغييراتی نيز داده شود. موضوع فوق مستلزم بکارگيری کابل بيشتر و اضافه نمودن اتصالات مخصوص شبکه است .

توپولوژی STAR . در اين نوع توپولوژی همانگونه که از نام آن مشخص است ، از مدلی شبيه "ستاره" استفاده می گردد. در اين مدل تمام کامپيوترهای موجود در شبکه معمولا" به يک دستگاه خاص با نام " هاب " متصل خواهند شد.
مزايای توپولوژی STAR
- سادگی سرويس شبکه . توپولوژی STAR شامل تعدادی از نقاط اتصالی در يک نقطه مرکزی است . ويژگی فوق تغيير در ساختار و سرويس شبکه را آسان می نمايد.
- در هر اتصال يکدستگاه . نقاط اتصالی در شبکه ذاتا" مستعد اشکال هستند. در توپولوژی STAR اشکال در يک اتصال ، باعث خروج آن خط از شبکه و سرويس و اشکال زدائی خط مزبور است . عمليات فوق تاثيری در عملکرد ساير کامپيوترهای موجود در شبکه نخواهد گذاشت .
- کنترل مرکزی و عيب يابی . با توجه به اين مسئله که نقطه مرکزی مستقيما" به هر ايستگاه موجود در شبکه متصل است ، اشکالات و ايرادات در شبکه بسادگی تشخيص و مهار خواهند گرديد.
- روش های ساده دستيابی . هر اتصال در شبکه شامل يک نقطه مرکزی و يک گره جانبی است . در چنين حالتی دستيابی به محيط انتقال حهت ارسال و دريافت اطلاعات دارای الگوريتمی ساده خواهد بود.
معايب توپولوژی STAR
- زياد بودن طول کابل . بدليل اتصال مستقيم هر گره به نقطه مرکزی ، مقدار زيادی کابل مصرف می شود. با توجه به اينکه هزينه کابل نسبت به تمام شبکه ، کم است ، تراکم در کانال کشی جهت کابل ها و مسائل مربوط به نصب و پشتيبنی آنها بطور قابل توجهی هزينه ها را افزايش خواهد داد.
- مشکل بودن توسعه . اضافه نمودن يک گره جديد به شبکه مستلزم يک اتصال از نقطه مرکزی به گره جديد است . با اينکه در زمان کابل کشی پيش بينی های لازم جهت توسعه در نظر گرفته می شود ، ولی در برخی حالات نظير زمانيکه طول زيادی از کابل مورد نياز بوده و يا اتصال مجموعه ای از گره های غير قابل پيش بينی اوليه ، توسعه شبکه را با مشکل مواجه خواهد کرد.

- وابستگی به نقطه مرکزی . در صورتيکه نقطه مرکزی ( هاب ) در شبکه با مشکل مواجه شود ، تمام شبکه غيرقابل استفاده خواهد بود.

توپولوژی RING . در اين نوع توپولوژی تمام کامپيوترها بصورت يک حلقه به يکديگر مرتبط می گردند. تمام کامپيوترهای موجود در شبکه ( سرويس دهنده ، سرويس گيرنده ) به يک کابل که بصورت يک دايره بسته است ، متصل می گردند. در مدل فوق هر گره به دو و فقط دو همسايه مجاور خود متصل است . اطلاعات از گره مجاور دريافت و به گره بعدی ارسال می شوند. بنابراين داده ها فقط در يک جهت حرکت کرده و از ايستگاهی به ايستگاه ديگر انتقال پيدا می کنند.
مزايای توپولوژی RING
- کم بودن طول کابل . طول کابلی که در اين مدل بکار گرفته می شود ، قابل مقايسه به توپولوژی BUS نبوده و طول کمی را در بردارد. ويژگی فوق باعث کاهش تعداد اتصالات ( کانکتور) در شبکه شده و ضريب اعتماد به شبکه را افزايش خواهد داد.
- نياز به فضائی خاص جهت انشعابات در کابل کشی نخواهد بود.بدليل استفاده از يک کابل جهت اتصال هر گره به گره همسايه اش ، اختصاص محل هائی خاص بمنظور کابل کشی ضرورتی نخواهد داشت .
- مناسب جهت فيبر نوری . استفاده از فيبر نوری باعث بالا رفتن نرخ سرعت انتقال اطلاعات در شبکه است. چون در توپولوژی فوق ترافيک داده ها در يک جهت است ، می توان از فيبر نوری بمنظور محيط انتقال استفاده کرد.در صورت تمايل می توان در هر بخش ازشبکه از يک نوع کابل بعنوان محيط انتقال استفاده کرد . مثلا" در محيط های ادرای از مدل های مسی و در محيط کارخانه از فيبر نوری استفاده کرد.

معايب توپولوژی RING
- اشکال در يک گره باعث اشکال در تمام شبکه می گردد. در صورت بروز اشکال در يک گره ، تمام شبکه با اشکال مواجه خواهد شد. و تا زمانيکه گره معيوب از شبکه خارج نگردد ، هيچگونه ترافيک اطلاعاتی را روی شبکه نمی توان داشت .
- اشکال زدائی مشکل است . بروز اشکال در يک گره می تواند روی تمام گرههای ديگر تاثير گذار باشد. بمنظور عيب يابی می بايست چندين گره بررسی تا گره مورد نظر پيدا گردد.
- تغيير در ساختار شبکه مشکل است . در زمان گسترش و يا اصلاح حوزه جغرافيائی تحت پوشش شبکه ، بدليل ماهيت حلقوی شبکه مسائلی بوجود خواهد آمد .
- توپولوژی بر روی نوع دستيابی تاثير می گذارد. هر گره در شبکه دارای مسئوليت عبور دادن داده ای است که از گره مجاور دريافت داشته است . قبل از اينکه يک گره بتواند داده خود را ارسال نمايد ، می بايست به اين اطمينان برسد که محيط انتقال برای استفاده قابل دستيابی است .

● تقسيم بندی بر اساس حوزه جغرافی تحت پوشش . شبکه های کامپيوتری با توجه به حوزه جغرافيائی تحت پوشش به سه گروه تقسيم می گردند :
شبکه های محلی ( کوچک ) LAN
شبکه های متوسط MAN
شبکه های گسترده WAN
شبکه های LAN . حوزه جغرافيائی که توسط اين نوع از شبکه ها پوشش داده می شود ، يک محيط کوچک نظير يک ساختمان اداری است . اين نوع از شبکه ها دارای ويژگی های زير می باشند :
توانائی ارسال اطلاعات با سرعت بالا
محدوديت فاصله
قابليت استفاده از محيط مخابراتی ارزان نظير خطوط تلفن بمنظور ارسال اطلاعات
نرخ پايين خطاء در ارسال اطلاعات با توجه به محدود بودن فاصله

شبکه های MAN . حوزه جغرافيائی که توسط اين نوع شبکه ها پوشش داده می شود ، در حد و اندازه يک شهر و يا شهرستان است . ويژگی های اين نوع از شبکه ها بشرح زير است :
پيچيدگی بيشتر نسبت به شبکه های محلی
قابليت ارسال تصاوير و صدا
قابليت ايجاد ارتباط بين چندين شبکه
شبکه های WAN . حوزه جغرافيائی که توسط اين نوع شبکه ها پوشش داده می شود ، در حد و اندازه کشور و قاره است . ويژگی اين نوع شبکه ها بشرح زير است :
قابليت ارسال اطلاعات بين کشورها و قاره ها
قابليت ايجاد ارتباط بين شبکه های LAN
سرعت پايين ارسال اطلاعات نسبت به شبکه های LAN
نرخ خطای بالا با توجه به گستردگی محدوده تحت پوشش

● کابل در شبکه
در شبکه های محلی از کابل بعنوان محيط انتقال و بمنظور ارسال اطلاعات استفاده می گردد.ازچندين نوع کابل در شبکه های محلی استفاده می گردد. در برخی موارد ممکن است در يک شبکه صرفا" از يک نوع کابل استفاده و يا با توجه به شرايط موجود از چندين نوع کابل استفاده گردد. نوع کابل انتخاب شده برای يک شبکه به عوامل متفاوتی نظير : توپولوژی شبکه، پروتکل و اندازه شبکه بستگی خواهد داشت . آگاهی از خصايص و ويژگی های متفاوت هر يک از کابل ها و تاثير هر يک از آنها بر ساير ويژگی های شبکه، بمنظور طراحی و پياده سازی يک شبکه موفق بسيار لازم است .
- کابل Unshielded Twisted pair )UTP)
متداولترين نوع کابلی که در انتقال اطلاعات استفاده می گردد ، کابل های بهم تابيده می باشند. اين نوع کابل ها دارای دو رشته سيم به هم پيچيده بوده که هر دو نسبت زمين دارای يک امپدانش يکسان می باشند. بدين ترتيب امکان تاثير پذيری اين نوع کابل ها از کابل های مجاور و يا ساير منابع خارجی کاهش خواهد يافت . کابل های بهم تابيده دارای دو مدل متفاوت : Shielded ( روکش دار ) و Unshielded ( بدون روکش ) می باشند. کابل UTP نسبت به کابل STP بمراتب متداول تر بوده و در اکثر شبکه های محلی استفاده می گردد.کيفيت کابل های UTP متغير بوده و از کابل های معمولی استفاده شده برای تلفن تا کابل های با سرعت بالا را شامل می گردد. کابل دارای چهار زوج سيم بوده و درون يک روکش قرار می گيرند. هر زوج با تعداد مشخصی پيچ تابانده شده ( در واحد اينچ ) تا تاثير پذيری آن از ساير زوج ها و ياساير دستگاههای الکتريکی کاهش يابد.

کاربردهای شبکه
هسته اصلی سیستم های توزیع اطلاعات را شبکه های کامپیوتری تشکیل می دهند. مفهوم شبکه های کامپیوتری بر پایه اتصال کامپیوتر ها و دیگر تجهیزات سخت افزاری به یکدیگر برای ایجاد امکان ارتباط و تبادل اطلاعات استوار شده است. گروهی از کامپیوتر ها و دیگر تجهیزات متصل به هم را یک شبکه می نامند. کامپیوتر هایی که در یک شبکه واقع هستند، میتوانند اطلاعات، پیام، نرم افزار و سخت افزارها را بین یکدیگر به اشتراک بگذارند. به اشتراک گذاشتن اطلاعات، پیام ها و نرم افزارها، تقریباً برای همه قابل تصور است در این فرایند نسخه ها یا کپی اطلاعات نرم افزاری از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل می شود. هنگامی که از به اشتراک گذاشتن سخت افزار سخن می گوییم به معنی آن است که تجهیزاتی نظیر چاپگر یا دستگاه مودم را می توان به یک کامپیوتر متصل کرد و از کامپیوتر دیگر واقع در همان شبکه، از آن ها استفاده نمود.
به عنوان مثال در یک سازمان معمولاً اطلاعات مربوط به حقوق و دستمزدپرسنل در بخش حسابداری نگهداری می شود. در صورتی که در این سازمان از شبکه کامپیوتری استفاده شده باشد، مدیر سازمان می تواند از دفتر خود به این اطلاعات دسترسی یابد و آن ها را مورد بررسی قرار دهد. به اشتراک گذاشتن اطلاعات و منابع نرم افزاری و سخت افزاری دارای مزیت های فراوانی است. شبکه های کامپیوتری می توانند تقریباً هر نوع اطلاعاتی را به هر شخصی که به شبکه دسترسی داشته باشد عرضه کنند. این ویژگی امکان پردازش غیر متمرکزاطلاعات را فراهم می کند. در گذشته به علت محدود بودن روش های انتقال اطلاعات کلیه فرایند های پردازش آن نیز در یک محل انجام می گرفته است. سهولت و سرعت روش های امروزی انتقال اطلاعات در مقایسه با روش هایی نظیر انتقال دیسکت یا نوار باعث شده است که ارتباطات انسانی نیز علاوه بر مکالمات صوتی، رسانه ای جدید بیابند.
به کمک شبکه های کامپیوتری می توان در هزینه های مربوط به تجهیزات گران قیمت سخت افزاری نظیر هارد دیسک، دستگاه های ورود اطلاعات و... صرفه جویی کرد. شبکه های کامپیوتری، نیازهای کاربران در نصب منابع سخت افزاری را رفع کرده یا به حداقل می رسانند.
از شبکه های کامپیوتری می توان برای استاندارد سازی برنامه های کاربردی نظیر واژه پردازها و صفحه گسترده ها، استفاده کرد. یک برنامه کاربردی می تواند در یک کامپیوتر مرکزی واقع در شبکه اجرا شود و کاربران بدون نیاز به نگهداری نسخه اصلی برنامه، از آن در کامپیوتر خود استفاده کنند.
استاندارد سازی برنامه های کاربردی دارای این مزیت است که تمام کاربران و یک نسخه مشخص استفاده می کنند. این موضوع باعث می شود تا پشتیبانی شرکت عرضه کننده نرم افزار از محصول خود تسهیل شده و نگهداری از آن به شکل موثرتری انجام شود.
مزیت دیگر استفاده از شبکه های کامپیوتری، امکان استفاده از شبکه برای برقراری ارتباطات روی خط (Online) از طریق ارسال پیام است. به عنوان مثال مدیران می توانند برای ارتباط با تعداد زیادی از کارمندان از پست الکترونیکی استفاده کنند.
تاریخچه پیدایش شبکه
در سال 1957 نخستین ماهواره، یعنی اسپوتنیک توسط اتحاد جماهیر شوروی سابق به فضا پرتاب شد. در همین دوران رقابت سختی از نظر تسلیحاتی بین دو ابرقدرت آن زمان جریان داشت و دنیا در دوران رقابت سختی از نظر تسلیحاتی بین دو ابر قدرت آن زمان جریان داشت و دنیا در دوران جنگ سرد به سر می برد. وزارت دفاع امریکا در واکنش به این اقدام رقیب نظامی خود، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته یا آرپا (ARPA) را تاسیس کرد. یکی از پروژه های مهم این آژانس تامین ارتباطات در زمان جنگ جهانی احتمالی تعریف شده بود. در همین سال ها در مراکز تحقیقاتی غیر نظامی که بر امتداد دانشگاه ها بودند، تلاش برای اتصال کامپیوترها به یکدیگر در جریان بود. در آن زمان کامپیوتر های Mainframe از طریق ترمینال ها به کاربران سرویس می دادند. در اثر اهمیت یافتن این موضوع آژانس آرپا (ARPA) منابع مالی پروژه اتصال دو کامپیوتر از راه دور به یکدیگر را در دانشگاه MIT بر عهده گرفت. در اواخر سال 1960 اولین شبکه کامپیوتری بین چهار کامپیوتر که دو تای آنها در MIT، یکی در دانشگاه کالیفرنیا و دیگری در مرکز تحقیقاتی استنفورد قرار داشتند، راه اندازی شد. این شبکه آرپانت نامگذاری شد. در سال 1965 نخستین ارتباط راه دور بین دانشگاه MIT و یک مرکز دیگر نیز برقرار گردید.
در سال 1970 شرکت معتبر زیراکس یک مرکز تحقیقاتی در پالوآلتو تاسیس کرد. این مرکز در طول سال ها مهمترین فناوری های مرتبط با کامپیوتر را معرفی کرده است و از این نظریه به یک مرکز تحقیقاتی افسانه ای بدل گشته است. این مرکز تحقیقاتی که پارک (PARC) نیز نامیده می شود، به تحقیقات در زمینه شبکه های کامپیوتری پیوست. تا این سال ها شبکه آرپانت به امور نظامی اختصاص داشت، اما در سال 1927 به عموم معرفی شد. در این سال شبکه آرپانت مراکز کامپیوتری بسیاری از دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی را به هم متصل کرده بود. در سال 1927 نخستین نامه الکترونیکی از طریق شبکه منتقل گردید.
در این سال ها حرکتی غیر انتفاعی به نام MERIT که چندین دانشگاه بنیان گذار آن بوده اند، مشغول توسعه روش های اتصال کاربران ترمینال ها به کامپیوتر مرکزی یا میزبان بود. مهندسان پروژه MERIT در تلاش برای ایجاد ارتباط بین کامپیوتر ها، مجبور شدند تجهیزات لازم را خود طراحی کنند. آنان با طراحی تجهیزات واسطه برای مینی کامپیوتر DECPDP-11 نخستین بستر اصلی یا Backbone شبکه کامپیوتری را ساختند. تا سال ها نمونه های اصلاح شده این کامپیوتر با نام PCP یا Primary Communications Processor نقش میزبان را در شبکه ها ایفا می کرد. نخستین شبکه از این نوع که چندین ایالت را به هم متصل می کرد Michnet نام داشت.
روش اتصال کاربران به کامپیوتر میزبان در آن زمان به این صورت بود که یک نرم افزار خاص بر روی کامپیوتر مرکزی اجرا می شد. و ارتباط کاربران را برقرار می کرد. اما در سال 1976 نرم افزار جدیدی به نام Hermes عرضه شد که برای نخستین بار به کاربران اجازه می داد تا از طریق یک ترمینال به صورت تعاملی مستقیما به سیستم MERIT متصل شوند.این، نخستین باری بود که کاربران می توانستند در هنگام برقراری ارتباط از خود بپرسند: کدام میزبان؟
از وقایع مهم تاریخچه شبکه های کامپیوتری، ابداع روش سوئیچینگ بسته ای یا Packet Switching است. قبل از معرفی شدن این روش از سوئیچینگ مداری یا Circuit Switching برای تعیین مسیر ارتباطی استفاده می شد. اما در سال 1974 با پیدایش پروتکل ارتباطی TCP/IP از مفهوم Packet Switching استفاده گسترده تری شد. این پروتکل در سال 1982 جایگزین پروتکل NCP شد و به پروتکل استاندارد برای آرپانت تبدیل گشت. در همین زمان یک شاخه فرعی بنام MILnet در آرپانت همچنان از پروتکل قبلی پشتیبانی می کرد و به ارائه خدمات نظامی می پرداخت. با این تغییر و تحول، شبکه های زیادی به بخش تحقیقاتی این شبکه متصل شدند و آرپانت به اینترنت تبدیل گشت. در این سال ها حجم ارتباطات شبکه ای افزایش یافت و مفهوم ترافیک شبکه مطرح شد.
مسیر یابی در این شبکه به کمک آدرس های IP به صورت 32 بیتی انجام می گرفته است. هشت بیت اول آدرس IP به شبکه های محلی تخصیص داده شده بود که به سرعت مشخص گشت تناسبی با نرخ رشد شبکه ها ندارد و باید در آن تجدید نظر شود. مفهوم شبکه های LAN و شبکه های WAN در سال دهه 70 میلادی از یکدیگر تفکیک شدند.
در آدرس دهی 32 بیتی اولیه، بقیه 24 بیت آدرس به میزبان در شبکه اشاره می کرد.
در سال 1983 سیستم نامگذاری دامنه ها (Domain Name System) به وجود آمد و اولین سرویس دهنده نامگذاری (Name Server) راه اندازی شد و استفاده از نام به جای آدرس های عددی معرفی شد. در این سال تعداد میزبان های اینترنت از مرز ده هزار عدد فراتر رفته بود.

اجزای شبکه
یک شبکه کامپیوتری شامل اجزایی است که برای درک کارکرد شبکه لازم است تا با کارکرد هر یک از این اجزا آشنا شوید. شبکه های کامپیوتری در یک نگاه کلی دارای چهار قسمت هستند. مهمترین قسمت یک شبکه، کامپیوتر سرویس دهنده (Server) نام دارد. یک سرور در واقع یک کامپیوتر با قابلیت ها و سرعت بالا است.. تمام اجزای دیگر شبکه به کامپیوتر سرور متصل می شوند.
کامپیوتر سرور وظیفه به اشتراک گذاشتن منابع نظیر فایل، دایرکتوری و غیره را بین کامپیوترهای سرویس گیرنده بر عهده دارد. مشخصات کامپیوترهای سرویس گیرنده می تواند بسیار متنوع باشد و در یک شبکه واقعی Client ها دارای آرایش و مشخصات سخت افزاری متفاوتی هستند. تمام شبکه های کامپیوتری دارای بخش سومی هستند که بستر یا محیط انتقال اطلاعات را فراهم می کند. متداول ترین محیط انتقال در یک شبکه کابل است.
تجهیزات جانبی یا منابع سخت افزاری نظیر چاپگر، مودم، هارددیسک، تجهیزات ورود اطلاعات نظیر اسکند و غیره، تشکیل دهنده بخش چهارم شبکه های کامپیوتری هستند. تجهیزات جانبی از طریق کامپیوتر سرور در دسترس تمام کامپیوترهای واقع در شبکه قرار می گیرند. شما می توانید بدون آنکه چاپگری مستقیماً به کامپیوتر شما متصل باشد، از اسناد خود چاپ بگیرید. در عمل چاپگر از طریق سرور شبکه به کامپیوتر شما متصل است.
ویژگی های شبکه
همانطور که قبلاً گفته شد، یکی از مهمترین اجزای شبکه های کامپیوتری، کامپیوتر سرور است. سرور مسئول ارائه خدماتی از قبیل انتقال فایل، سرویس های چاپ و غیره است. با افزایش حجم ترافیک شبکه، ممکن است برای سرور مشکلاتی بروز کند. در شبکه های بزرگ برای حل این مشکل، از افزایش تعداد کامپیوترهای سرور استفاده می شود که به این سرور ها، سرور های اختصاصی گفته می شود. دو نوع متداول این سرور ها عبارتند از File and Print server و Application server. نوع اول یعنی سرویس دهنده فایل و چاپ مسئول ارائه خدماتی از قبیل ذخیره سازی فایل، حذف فایل و تغییر نام فایل است که این درخواست ها را از کامپیوتر های سرویس گیرنده دریافت می کند. این سرور همچنین مسئول مدیریت امور چاپگر نیز هست.
هنگامی که یک کاربر درخواست دسترسی به فایلی واقع در سرور را ارسال می کند، کامپیوتر سرور نسخه ای از فایل کامل را برای آن کاربر ارسال می کند. بدین ترتیب کاربر می تواند به صورت محلی، یعنی روی کامپیوتر خود این فایل را ویرایش کند.
کامپیوتر سرویس دهنده چاپ، مسئول دریافت درخواست های کاربران برای چاپ اسناد است. این سرور این درخواست ها را در یک صف قرار می دهد و به نوبت آن ها را به چاپگر ارسال می کند. این فرآیند Spooling نام دارد. به کمک Spooling کاربران می توانند بدون نیاز به انتظار برای اجرای فرمان Print به فعالیت برروی کامپیوتر خود ادامه دهند.
نوع دیگر سرور، Application Server نام دارد. این سرور مسئول اجرای برنامه های Client/Server و تامین داده های سرویس گیرنده است. سرویس دهنده ها، حجم زیادی از اطلاعات را در خود نگهداری می کنند. برای امکان بازیابی سریع و ساده اطلاعات، این داده ها در یک ساختار مشخص ذخیره می شوند. هنگامی که کاربری درخواستی را به چنین سرویس دهنده ای ارسال می کند. سرور نتیجه درخواست را به کامپیوتر کاربر انتقال می دهد. به عنوان مثال یک شرکت بازاریابی را در نظر بگیرید. این شرکت در نظر دارد تا برای مجموعه ای از محصولات جدید خود تبلیغ کند. این شرکت می تواند برای کاهش حجم ترافیک، برای مشتریان با طیف درآمدهای مشخص، فقط گروهی از محصولات را تبلیغ نماید.
علاوه بر سرور های یاد شده، در یک شبکه می توان برای خدماتی از قبیل پست الکترونیک، فکس، سرویس های دایرکتوری و غیره نیز سرورهایی اختصاص داد. اما بین سرور های فایل و Application Server ها تفاوت های مهمی نهفته است. یک سرور فایل در پاسخ به درخواست کاربر برای دسترسی به یک فایل، یک نسخه کامل از فایل را برای او ارسال می کند درحالی که یک Application Server فقط نتایج درخواست کاربر را برای وی ارسال می نماید.

تقسیم بندی شبکه
تقسیم بندی براساس گستره جغرافیایی (Range): شبکه های کامپیوتری براساس موقعیت و محل نصب دارای انواع متفاوتی هستند. یکی از مهمترین عوامل تعیین نوع شبکه مورد نیاز، طول فواصل ارتباطی بین اجزای شبکه است.
شبکه های کامپیوتری گستره جغرافیایی متفاوتی دارند که از فاصله های کوچک در حدود چند متر شروع شده و در بعضی از مواقع از فاصله بین چند کشور بالغ می شود. شبکه های کامپیوتری براساس حداکثر فاصله ارتباطی آنها به سه نوع طبقه بندی می شوند. یکی از انواع شبکه های کامپیوتری، شبکه محلی (LAN) یا Local Area Network است. این نوع از شبکه دارای فواصل کوتاه نظیر فواصل درون ساختمانی یا حداکثر مجموعه ای از چند ساختمان است. برای مثال شبکه مورد استفاده یک شرکت را در نظر بگیرید. در این شبکه حداکثر فاصله بین کامپیوتر ها محدود به فاصله های بین طبقات ساختمان شرکت می باشد.
در شبکه های LAN کامپیوترها در سطح نسبتاً کوچکی توزیع شده اند و معمولاً توسط کابل به هم اتصال می یابند. به همین دلیل شبکه های LAN را گاهی به تسامح شبکه های کابلی نیز می نامند.
نوع دوم شبکه های کامپیوتری، شبکه های شهری MAN یا Metropolitan Area Network هستند. فواصل در شبکه های شهری از فواصل شبکه های LAN بزرگتر است و چنین شبکه هایی دارای فواصلی در حدود ابعاد شهری هستند. شبکه های MAN معمولاً از ترکیب و ادغام دو یا چند شبکه LAN به وجود می آیند. به عنوان مثال از شبکه های MAN موردی را در نظر بگیرید که شبکه های LAN یک شهر را از دفتر مرکزی در شهر A به دفتر نمایندگی این شرکت در شهر B متصل می سازد.
در نوع سوم شبکه های کامپیوتری موسوم به WAN یا (Wide Area Network) یا شبکه های گسترده، فواصل از انواع دیگر شبکه بیشتر بوده و به فاصله هایی در حدود ابعاد کشوری یا قاره ای بالغ می شود. شبکه های WAN از ترکیب چندین شبکه LAN یا MAN ایجاد می گردند. شبکه اتصال دهنده دفاتر هواپیمایی یک شرکت در شهرهای مختلف چند کشور، یک یک شبکه WAN است.

تقسیم بندی براساس گره (Node): این نوع از تقسیم بندی شبکه ها براساس ماهیت گره ها یا محل های اتصال خطوط ارتباطی شبکه ها انجام می شود. در این گروه بندی شبکه ها به دو نوع تقسیم بندی می شوند. تفاوت این دو گروه از شبکه ها در قابلیت های آن نهفته است. این دو نوع اصلی از شبکه ها، شبکه هایی از نوع نظیر به نظیر (Peer to Peer) و شبکه های مبتنی بر Server یا Server Based نام دارند.
در یک شبکه نظیر به نظیر یا Peer to Peer، بین گره های شبکه هیچ ترتیب یا سلسله مراتبی وجود ندارد و تمام کامپیوتر های واقع در شبکه از اهمیت یا اولویت یکسانی برخوردار هستند. به شبکه Peer to Peer یک گروه کاری یا Workgroup نیز گفته می شود. در این نوع از شبکه ها هیچ کامپیوتری در شبکه به طور اختصاصی وظیفه ارائه خدمات همانند سرور را ندارد. به این جهت هزینه های این نوع شبکه پایین بوده و نگهداری از آنها نسبتاً ساده می باشد. در این شبکه ها براساس آن که کدام کامپیوتر دارای اطلاعات مورد نیاز دیگر کامپیوتر هاست، همان دستگاه نقش سرور را برعهده می گیرد. و براساس تغییر این وضعیت در هر لحظه هر یک از کامپیوتر ها می توانند سرور باشند. و بقیه سرویس گیرنده. به دلیل کارکرد دوگانه هر یک از کامپیوتر ها به عنوان سرور و سرویس گیرنده، هر کامپیوتر در شبکه لازم است تا بر نوع کارکرد خود تصمیم گیری نماید. این فرآیند تصمیم گیری، مدیریت ایستگاه کاری یا سرور نام دارد. شبکه هایی از نوع نظیر به نظیر مناسب استفاده در محیط هایی هستند که تعداد کاربران آن بیشتر از 10 کاربر نباشد.
سیستم عامل هایی نظیر Windows NT Workstation، Windows 9X یا Windows for Workgroup نمونه هایی از سیستم عامل های با قابلیت ایجاد شبکه های نظیر به نظیر هستند. در شبکه های نظیر به نظیر هر کاربری تعیین کننده آن است که در روی سیستم خود چه اطلاعاتی می تواند در شبکه به اشتراک گذاشته شود. این وضعیت همانند آن است که هر کارمندی مسئول حفظ و نگهداری اسناد خود می باشد.
در نوع دوم شبکه های کامپیوتری یعنی شبکه های مبتنی بر سرور، به تعداد محدودی از کامپیوتر ها وظیفه عمل به عنوان سرور داده می شود. در سازمان هایی که دارای بیش از 10 کاربر در شبکه خود هستند، استفاده از شبکه های Peer to Peer نامناسب بوده و شبکه های مبتنی بر سرور ترجیح داده می شوند. در این شبکه ها از سرور اختصاصی برای پردازش حجم زیادی از درخواست های کامپیوترهای سرویس گیرنده استفاده می شود و آنها مسئول حفظ امنیت اطلاعات خواهند بود. در شبکه های مبتنی بر سرور، مدیر شبکه، مسئول مدیریت امنیت اطلاعات شبکه است و بر تعیین سطوح دسترسی به منابع شبکه مدیریت می کند. بدلیل اینکه اطلاعات در چنین شبکه هایی فقط روی کامپیوتر یا کامپیوتر های سرور متمرکز می باشند، تهیه نسخه های پشتیبان از آنها ساده تر بوده و تعیین برنامه زمانبندی مناسب برای ذخیره سازی و تهیه نسخه های پشتیبان از اطلاعات به سهولت انجام می پذیرد. در چنین شبکه هایی می توان اطلاعات را روی چند سرور نگهداری نمود، یعنی حتی در صورت از کار افتادن محل ذخیره اولیه اطلاعات (کامپیوتر سرور اولیه)، اطلاعات همچنان در شبکه موجود بوده و سیستم می تواند به صورت روی خط به کارکردخود ادامه دهد. به این نوع از سیستم ها Redundancy Systems یا سیستم های یدکی می گویند.
برای بهره گیری از مزایای هر دو نوع از شبکه ها، معمولاً سازمان ها از ترکیبی از شبکه های نظیر به نظیر و مبتنی بر سرور استفاده می کنند. این نوع از شبکه ها، شبکه های ترکیبی یا Combined Network نام دارند. در شبکه های ترکیبی دو نوع سیستم عامل برای تامین نیازهای شبکه مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال یک سازمان می تواند از سیستم عامل

Windows NT Server برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات مهم و برنامه های کاربردی در شبکه خود استفاده کنند. در این شبکه، کامپیوتر های Client می توانند از سیستم عامل ویندوز 95 استفاده کنند. در این وضعیت، کامپیوتر ها می توانند ضمن قابلیت دسترسی به اطلاعات سرور ویندوز NT، اطلاعات شخصی خود را نیز با دیگر کاربران به اشتراک بگذارند.

تقسیم بندی شبکه ها براساس توپولوژی: نوع آرایش یا همبندی اجزای شبکه بر مدیریت و قابلیت توسعه شبکه نیز تاثیر می گذارد. برای طرح بهترین شبکه از جهت پاسخگویی به نیازمندی ها، درک انواع آرایش شبکه دارای اهمیت فراوانی است. انواع همبندی شبکه، بر سه نوع توپولوژی استوار شده است. این انواع عبارتند از: توپولوژی خطی یا BUS، حلقه ای یا RING و ستاره ای یا STAR.
توپولوژی BUS ساده ترین توپولوژی مورد استفاده شبکه ها در اتصال کامپیوتر ها است. در این آرایش تمام کامپیوتر ها به صورت ردیفی به یک کابل متصل می شوند. به این کابل در این آرایش، بستر اصلی (Back Bone) یا قطعه (Segment) اطلاق می شود. در این آرایش، هر کامپیوتر آدرس یا نشانی کامپیوتر مقصد را به پیام خودافزوده و این اطلاعات را به صورت یک سیگنال الکتریکی روی کابل ارسال می کند. این سیگنال توسط کابل به تمام کامپیوتر های شبکه ارسال می شود. کامپیوتر هایی که نشانی آن ها با نشانی ضمیمه شده به پیام انطباق داشته باشد، پیام را دریافت می کنند. در کابل های ارتباط دهنده کامپیوتر های شبکه، هر سیگنال الکتریکی پس از رسیدن به انتهای کابل، منعکس شده و دوباره در مسیر مخالف در کابل به حرکت در می آید. برای جلوگیری از انعکاس سیگنال در انتهای کابل ها، از یک پایان دهنده یا Terminator استفاده می شود. فراموش کردن این قطعه کوچک گاهی موجب از کار افتادن کل شبکه می شود. در این آرایش شبکه، در صورت از کار افتادن هر یک از کامپیوتر ها آسیبی به کارکرد کلی شبکه وارد نخواهد شد. در برابر این مزیت اشکال این توپولوژی در آن است که هر یک از کامپیوتر ها باید برای ارسال پیام منتظر فرصت باشد. به عبارت دیگر در این توپولوژی در هر لحظه فقط یک کامپیوتر می تواند پیام ارسال کند. اشکال دیگر این توپولوژی در آن است که تعداد کامپیوتر های واقع در شبکه تاثیر معکوس و شدیدی بر کارایی شبکه می گذارد. در صورتی که تعداد کاربران زیاد باشد، سرعت شبکه به مقدار قابل توجهی کند می شود. علت این امر آن است که در هر لحظه یک کامپیوتر باید برای ارسال پیام مدت زمان زیادی به انتظار بنشیند. عامل مهم دیگری که باید در نظر گرفته شود آن است که در صورت آسیب دیدگی کابل شبکه، ارتباط در کل شبکه قطع شود.
آرایش نوع دوم شبکه های کامپیوتری، آرایش ستاره ای است. در این آرایش تمام کامپیوتر های شبکه به یک قطعه مرکزی به نام Hub متصل می شوند. در این آرایش اطلاعات قبل از رسیدن به مقصد خود از هاب عبور می کنند. در این نوع از شبکه ها در صورت از کار افتادن یک کامپیوتر یا بر اثر قطع شدن یک کابل، شبکه از کار خواهد افتاد. از طرف دیگر در این نوع همبندی، حجم زیادی از کابل کشی مورد نیاز خواهد بود، ضمن آنکه بر اثر از کار افتادن هاب، کل شبکه از کار خواهد افتاد.
سومین نوع توپولوژی، حلقه ای نام دارد. در این توپولوژی همانند آرایش BUS، تمام کامپیوتر ها توسط یک کابل به هم متصل می شوند. اما در این نوع، دو انتهای کابل به هم متصل می شود و یک حلقه تشکیل می گردد. به این ترتیب در این آرایش نیازی به استفاده از قطعه پایان دهنده یا Terminator نخواهد بود. در این نوع از شبکه نیز سیگنال های مخابراتی در طول کابل حرکت کرده و از تمام کامپیوتر ها عبور می کنند تا به کامپیوتر مقصد برسند. یعنی تمام کامپیوتر ها سیگنال را دریافت کرده و پس از تقویت، آن را به کامپیوتر بعدی ارسال می کنند. به همین جهت به این توپولوژی، توپولوژی فعال یا Active نیز گفته می شود. در این توپولوژی در صورت از کار افتادن هر یک از کامپیوتر ها، کل شبکه از کار خواهد افتاد، زیرا همانطور که گفته شده هر کامپیوتر وظیفه دارد تا سیگنال ارتباطی (که به آن نشانه یا Token نیز گفته می شود) را دریافت کرده، تقویت کند و دوباره ارسال نماید. این حالت را نباید با دریافت خود پیام اشتباه بگیرد. این حالت چیزی شبیه عمل رله در فرستنده های تلوزیونی است.
از ترکیب توپولوژی های ستاره ای، حلقه ای و خطی، یک توپولوژی ترکیبی (Hybrid) به دست می آید. از توپولوژی هیبرید در شبکه های بزرگ استفاده می شود. خود توپولوژی هیبرید دارای دو نوع است. نوع اول توپولوژی خطی - ستاره ای نام دارد. همانطور که از نام آن بر می آید، در این آرایش چندین شبکه ستاره ای به صورت خطی به هم ارتباط داده می شوند. در این وضعیت اختلال در کارکرد یک کامپیوتر، تاثیر در بقیه شبکه ایجاد نمی کند. ضمن آنکه در صورت از کار افتادن هاب فقط بخشی از شبکه از کار خواهد افتاد. در صورت آسیب دیدگی کابل اتصال دهنده هاب ها، فقط ارتباط کامپیوتر هایی که در گروه های متفاوت هستند قطع خواهد شد و ارتباط داخلی شبکه پایدار می ماند.
نوع دوم نیز توپولوژی ستاره ای - حلقه ای نام دارد. در این توپولوژی هاب های چند شبکه از نوع حلقه ای در یک الگوی ستاره ای به یک هاب مرکزی متصل می شوند.
امنیت شبکه
یکی از مهم ترین فعالیت های مدیر شبکه، تضمین امنیت منابع شبکه است. دسترسی غیر مجاز به منابع شبکه و یا ایجاد آسیب عمدی یا غیر عمدی به اطلاعات، امنیت شبکه را مختل می کند. از طرف دیگر امنیت شبکه نباید آنچنان باشد که کارکرد عادی کاربران را مشکل سازد.
برای تضمین امنیت اطلاعات و منابع سخت افزاری شبکه، از دو مدل امنیت شبکه استفاده می شود. این مدل ها عبارتند از: امنیت در سطح اشتراک (Share-Level) و امنیت در سطح کاربر (User-Level). در مدل امنیت در سطح اشتراک، این عمل با انتساب اسم رمز یا Password برای هر منبع به اشتراک گذاشته تامین می شود. دسترسی به منابع مشترک فقط هنگامی برقرار می گردد که کاربر اسم رمز صحیح را برای منبع به اشتراک گذاشته شده را به درستی بداند.
به عنوان مثال اگر سندی قابل دسترسی برای سه کاربر باشد، می توان با نسبت دادن یک اسم رمز به این سند مدل امنیت در سطح Share-Level را پیاده سازی کرد. منابع شبکه را می توان در سطوح مختلف به اشتراک گذاشت. برای مثال در سیستم عامل ویندوز ۹۵ می توان دایرکتوری ها را بصورت فقط خواندنی (Read Only)، برحسب اسم رمز یا به شکل کامل (Full) به اشتراک گذاشت. از مدل امنیت در سطح Share-Level می توان برای ایجاد بانک های اطلاعاتی ایمن استفاده کرد.----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------====================
در مدل دوم یعنی امنیت در سطح کاربران، دسترسی کاربران به منابع به اشتراک گذاشته شده با دادن اسم رمز به کاربران تامیین می شود. در این مدل کاربران در هنگام اتصال به شبکه باید اسم رمز و کلمه عبور را وارد نمایند. در اینجا سرور مسئول تعیین اعتبار اسم رمز و کلمه عبور است. سرور در هنگام دریافت درخواست کاربر برای دسترسی به منبع به اشتراک گذاشته شده، به بانک اطلاعاتی خود مراجعه کرده و درخواست کاربر را رد یا قبول می کند.
تفاوت این دو مدل در آن است که در مدل امنیت در سطح Share-Level، اسم رمز به منبع نسبت داده شده و در مدل دوم اسم رمز و کلمه عبور به کاربر نسبت داده می شود. بدیهی است که مدل امنیت در سطح کاربر بسیار مستحکم تر از مدل امنیت در سطح اشتراک است. بسیاری از کاربران به راحتی می توانند اسم رمز یک منبع را به دیگران بگویند. اما اسم رمز و کلمه عبور شخصی را نمی توان به سادگی به شخص دیگری منتقل کرد.
آشنایی با مدل OSI (هفت لایه شبکه)
هر فعالیتی در شبکه مستلزم ارتباط بین نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر و اجزای دیگر شبکه است. انتقال اطلاعات بین کامپیوترهای مختلف در شبکه وابسته به انتقال اطلاعات بین بخش های نرم افزاری و سخت افزاری درون هر یک از کامپیوتر هاست. هر یک از فرایند های انتقال اطلاعات را می توان به بخش های کوچک تری تقسیم کرد. هر یک از این فعالیت های کوچک را سیستم عامل براساس دسته ای از قوانین مشخص انجام می دهد. این قوانین را پروتکل می نامند. پروتکل ها تعیین کننده روش کار در ارتباط بین بخش های نرم افزاری و سخت افزاری شبکه هستند. بخش های نرم افزاری و سخت افزاری تولیدکنندگان مختلف دارای مجموعه پروتکل های متفاوتی می باشند. برای استاندارد سازی پروتکل های ارتباطی، سازمان استاندارد های بین المللی (ISO) در سال 1984 اقدام به تعیین مدل مرجع OSI یا Open Systems Interconnection نمود. مدل مرجع OSI ارائه دهنده چارچوب طراحی محیط های شبکه ای است. در این مدل، جزئیات بخش های نرم افزاری و سخت افزاری برای ایجاد سهولت انتقال اطلاعات مطرح شده است و در آن کلیه فعالیت های شبکه ای در هفت لایه مدل سازی می شود. هنگام بررسی فرآیند انتقال اطلاعات بین دو کامپیوتر، مدل هفت لایه ای OSI روی هر یک از کامپیوتر ها پیاده سازی می گردد. در تحلیل این فرآیند ها می توان عملیات انتقال اطلاعات را بین لایه های متناظر مدل OSI واقع در کامپیوتر های مبدا و مقصد در نظر گرفت. این تجسم از انتقال اطلاعات را انتقال مجازی (Virtual) می نامند. اما انتقال واقعی اطلاعات بین لایه های مجاور مدل OSI واقع در یک کامپیوتر انجام می شود. در کامپیوتر مبدا اطلاعات از لایه فوقانی به طرف لایه تحتانی مدل OSI حرکت کرده و از آنجا به لایه زیرین مدل OSI واقع در کامپیوتر مقصد ارسال می شوند. در کامپیوتر مقصد اطلاعات از لایه های زیرین به طرف بالاترین لایه مدل OSI حرکت می کنند. عمل انتقال اطلاعات از یک لایه به لایه دیگر در مدل OSI از طریق واسطه ها یا Interface ها انجام می شود. این واسطه ها تعیین کننده سرویس هایی هستند که هر لایه مدل OSI می تواند برای لایه مجاور فراهم آورد.
بالاترین لایه مدل OSI یا لایه هفت، لایه کاربرد یا Application است. این لایه تامیین کننده سرویس های پشتیبانی برنامه های کاربردی نظیر انتقال فایل، دسترسی به بانک اطلاعاتی و پست الکترونیکی است.
لایه شش، لایه نمایش یا Presentation است. این لایه تعیین کننده فرمت یا قالب انتقال داده ها بین کامپیوتر های واقع در شبکه است. این لایه در کامپیوتر مبدا داده هایی که باید انتقال داده شوند را به یک قالب میانی تبدیل می کند. این لایه در کامپیوتر مقصد اطلاعات را از قالب میانی به قالب اولیه تبدیل می کند.
لایه پنجم در این مدل، لایه جلسه یا Session است. این لایه بر برقراری اتصال بین دو برنامه کاربردی روی دو کامپیوتر مختلف واقع در شبکه نظارت دارد. همچنین تامین کننده همزمانی فعالیت های کاربر نیز هست.
لایه چهارم یا لایه انتقال (Transmission) مسئول ارسال و دریافت اطلاعات و کمک به رفع خطاهای ایجاد شده در طول ارتباط است. هنگامی که حین یک ارتباط خطایی بروز دهد، این لایه مسئول تکرار عملیات ارسال داده است.
لایه سوم در مدل OSI، مسئول آدرس یا نشانی گذاری پیام ها و تبدیل نشانی های منطقی به آدرس های فیزیکی است. این لایه همچنین مسئول مدیریت بر مشکلات مربوط به ترافیک شبکه نظیر کند شدن جریان اطلاعات است. این لایه، لایه شبکه یا Network نام دارد.
لایه دوم مدل OSI، لایه پیوند یا Data Link است. این لایه وظیفه دارد تا اطلاعات دریافت شده از لایه شبکه را به قالبی منطقی به نام فریم (Frame) تبدیل کند. در کامپیوتر مقصد این لایه همچنین مسئول دریافت بدون خطای این فریم ها است.
لایه زیرین در این مدل، لایه فیزیکی یا Physical است. این لایه اطلاعات را بصورت جریانی از رشته های داده ای و بصورت الکترونیکی روی کابل هدایت می کند. این لایه تعریف کننده ارتباط کابل و کارت شبکه و همچنین تعیین کننده تکنیک ارسال و دریافت داده ها نیز هست.
پروتکل ها
فرآیند به اشتراک گذاشتن اطلاعات نیازمند ارتباط همزمان شده ای بین کامپیوتر های شبکه است. برای ایجاد سهولت در این فرایند، برای هر یک از فعالیت های ارتباط شبکه ای، مجموعه ای از دستور العمل ها تعریف شده است. هر دستور العمل ارتباطی یک پروتکل یا قرارداد نام دارد. یک پروتکل تامین کننده توصیه هایی برای برقراری ارتباط بین اجزای نرم افزاری و سخت افزاری در انجام یک فعالیت شبکه ای است. هر فعالیت شبکه ای به چندین مرحله سیستماتیک تفکیک می شود. هر مرحله با استفاده از یک پروتکل منحصر به فرد، یک عمل مشخص را انجام می دهد. این مراحل باید با ترتیب یکسان در تمام کامپیوترهای واقع در شبکه انجام شوند. در کامپیوتر مبدا مراحل ارسال داده از لایه بالایی شروع شده و به طرف لایه زیرین ادامه می یابد. در کامپیوتر مقصد مراحل مشابه در جهت معکوس از پایین به بالا انجام می شود. در کامپیوتر مبدا، پروتکل اطلاعات را به قطعات کوچک شکسته، به آن ها آدرس هایی نسبت می دهند و قطعات حاصله یا بسته ها را برای ارسال از طریق کابل آماده می کنند. در کامپیوتر مقصد، پروتکل ها داده ها را از بسته ها خارج کرده و به کمک نشانی های آن ها بخش های مختلف اطلاعات را با ترتیب صحیح به هم پیوند می دهند تا اطلاعات به صورت اولیه بازیابی شوند.

----------------------------------------------------------------------------------------
پروتکل های مسئول فرآیندهای ارتباطی مختلف برای جلوگیری از تداخل و یا عملیات ناتمام، لازم است که به صورت گروهی به کار گرفته شوند. این عمل به کمک گروهبندی پروتکل های مختلف در یک معماری لایه ای به نام Protocol Stack یا پشته پروتکل انجام می گیرد. لایه های پروتکل های گروه بندی شده با لایه های مدل OSI انطباق دارند. هر لایه در مدل OSI پروتکل مشخصی را برای انجام فعالیت های خود بکار می برد. لایه های زیرین در پشته پروتکل ها تعیین کننده راهنمایی برای اتصال اجزای شبکه از تولیدکنندگان مختلف به یکدیگر است.
لایه های بالایی در پشته پروتکل ها تعیین کننده مشخصه های جلسات ارتباطی برای برنامه های کاربردی می باشند.************** پروتکل ها براساس آن که به کدام لایه از مدل OSI متعلق باشند، سه نوع طبقه بندی می شوند. پروتکل های مربوط به سه لایه بالایی مدل OSI به پروتکل های Application یا کاربرد معروف هستند. پروتکل های لایه Application تامیین کننده سرویس های شبکه در ارتباط بین برنامه های کاربردی با یکدیگر هستند. این سرویس ها شامل انتقال فایل، چاپ، ارسال پیام و سرویس های بانک اطلاعاتی هستند. پروتکل های لایه نمایش یا Presentation وظیفه قالب بندی و نمایش اطلاعات را قبل از ارسال بر عهده دارند. پروتکل های لایه جلسه یا Session اطلاعات مربوط به جریان ترافیک را به داده ها اضافه می کنند.
پروتکل های نوع دوم که به پروتکل های انتقال (Transparent) معروف هستند، منطبق بر لایه انتقال مدل OSI هستند. این پروتکل ها اطلاعات مربوط به ارسال بدون خطا یا در واقع تصحیح خطا را به داده ها می افزایند. وظایف سه لایه زیرین مدل OSI بر عهده پروتکل های شبکه است. پروتکل های لایه شبکه تامیین کننده فرآیندهای آدرس دهی و مسیریابی اطلاعات هستند. پروتکل های لایه Data Link اطلاعات مربوط به بررسی و کشف خطا را به داده ها اضافه می کنند و به درخواست های ارسال مجدد اطلاعات پاسخ می گویند. پروتکل های لایه فیزیکی تعیین کننده استاندارد های ارتباطی در محیط مشخصی هستند.

آشنایی با اصطلاحات کاربردی در شبکه
DTE -> Data Terminal Equipment : منبع و گیرنده داده ها را در شبکه‌های رایانه‌ای DTE می‌گویند .

• DCE -> Data Communication Equipment : تجهیزاتی که مشخصات الکتریکی داده ها را با مشخصات کانال داده ها تطبیق می‌دهد مانند مودم .

• B.W -> Band width : پهنای باند یا محدوده‌ای که در آن امواج آنالوگ بدون هیچ افتی حرکت می‌کنند .

• Noise : نویز یا پارازیت به امواج الکتریکی مزاحم می‌گویند که موجب اختلال در انتقال داده ها می‌شود .

• Bps : سرعت انتقال داده ها یا بیت در ثانیه.

• Network : ‌شبکه .

• Share : به اشتراک گذاری داده ها و منابع سخت افزاری برای استفاده همه کامپیوتر های موجود در شبکه .

• Time Sharing: نوعی شبکه در قدیم که از یک Main Frame به عنوان سرور استفاده می‌کردند .

• LAN -> Local area network : شبکه‌های محلی و کوچک .

• MAN -> Metropolition area network : شبکه‌های شهری .

• WAN -> Wide area network : شبکه‌های گسترده همانند اینترنت .

• Node : به هر کامپیوتر وصل به شبکه Node یا گره می‌گویند .

• Server : سرویس دهنده .

• Client : سرویس گیرنده .

• Peer - to - Peer : شبکه‌های نظیر به نظیر که در آن هر کامپیوتری هم سرویس دهنده هست و هم سرویس گیرنده .

• Server – Based : شبکه‌های بر اساس سرویس دهنده که در آن یک یا چند کامپیوتر فقط سرویس دهنده و بقیه کامپیوتر ها سرویس گیرنده هستند .

• Topology : توپولوژی به طرح فیزیکی شبکه و نحوه آرایش رایانه ها در کنار یکدیگر می‌گویند .

• BUS : توپولوژی خطی که در آن رایانه ها در یک خط به هم وصل می‌شوند. در این توپولوژی رایانه اول و آخر به هم وصل نیستند .

• Ring : توپولوژی حلقوی که بصورت یک دایره رایانه ها به هم وصلند و در این توپولوژی رایانه اول و آخر به هم وصلند

• STAR : توپولوژی ستاره‌ای که در آن از یک هاب به عنوان قطعه مرکزی استفاده می‌شود. و رایانه ها به آن وصل می‌شوند .

• Collision : برخورد یا لرزش سیگنال ها .

• NIC : کارت شبکه .

• ‍Coaxial : نوعی کابل که به کابل های هم محور معروف است و دو نوع دارد، و در برپایی شبکه ها به کار می‌رود. و دارای سرعت 10 مگابیت در ثانیه است .

• TP -> Twisted Pair : کابل های زوج به هم تابیده هستند و دو نوع دارند، و در برپایی شبکه ها به کار می‌رود. و حداکثر دارای سرعت 100 مگابیت در ثانیه است .

• Fiber Optic : کابل فیبر نوری که در برپایی شبکه ها به کار می‌رود و سرعت بسیار بالایی ( بیش از 1 گیگا بیت در ثانیه ) دارد.

• Thinnet : کابا کواکسیال ( هم محور ) نازک با پشتیبانی 185 متر بدون تقویت کننده .

• Thiknet : کابا کواکسیال ( هم محور ) ضخیم با پشتیبانی 500 متر بدون تقویت کننده .

• UTP -> Unshielded T.P : نوعی کابل زوج به هم تابیده بدون حفاظ که شامل پنج رده می‌باشند .

• STP -> Shielded T.P : نوعی کابل زوج به هم تابیده دارای حفاظ می‌باشد .

• Rack : در شبکه‌های T.P. بزرگ برای جلوگیری از اشغال فضای زیاد توسط کابل ها مورد استفاده قرار می‌گیرد .

• Patch panel : دستگاهی که بین هاب و کابل قرار می‌گیرد .

• RJ-45 : فیش های مربوط به کابل های T.P. هستند .

• IRQ :‌ وقفه .

• Base I/O Port : آدرس پایه ورودی و خروجی .

• Base Memory : آدرس پایه حافظه .

• Boot ROM : قطعه‌ای برای بالا آوردن شبکه هایی که در آن هیچگونه دیسکی برای بالا آوردن نیست ( شبکه‌های Disk less ) .

• Wireless : بی سیم .

• WLAN -> Wireless LAN : شبکه هایی محلی بی سیم .

• AP -> Access Point : دستگاهی که یک کامپیوتر بی سیم را به یک شبکه LAN وصل می‌کند .

• ‍Cell : محدوده‌ای را که یک AP تحت پوشش دارد را سلول ( Cell ) می‌گویند .

• Protocol : پروتکلها، قوانین و روالهایی برای ارتباط هستند و یک شبکه برای برقراری ارتباط از این قوانین استفاده می‌کند .

• OSI : استاندارد OSI برای برقراری ارتباط دو رایانه، وظایف را به هفت قسمت تقسیم کرده و به 7 لایه OSI معروف شده‌اند و به ترتیب ( فیزیکی – پیوند داده ها – شبکه – انتقال – جلسه – نمایش و کاربردی ) می‌باشند .

• CSMA/CD : نوعی روش دسترسی به خط با استفاده از روش گوش دادن به خط .

• Token Ring : روش عبور نشانه که در شبکه‌های حلقوی به کار می‌رود، از انواع روش دسترسی به خط است .

• MAU : وسیله‌ای مانند هاب، اما در شبکه‌های حلقوی به کار می‌رود .

• Novell Netware‌ : نوعی سیستم عامل برای شبکه .

• Unix : نوعی سیستم عامل برای شبکه .

• Windows NT Server & Windows 2000 Advanced Server : نوعی سیستم عامل برای شبکه .

• Search Engine : موتور جستجو .

• معماری شبکه : به ترکیبی از استانداردها، پروتکل ها و توپولوژی ها معماری شبکه می‌گویند . زمانیکه کامپیوترهای شخصی اطلاعاتی را برای چاپگر و یا هر وسیله دیگری که به پورت موازی متصل است، ارسال می‌نمایند ، در هر لحظه هشت بیت ارسال خواهد شد. هشت بیت فوق بصورت موازی برای دستگاه ارسال خواهند شد. پورت موازی استاندارد، قادر به ارسال ۵۰ تا ۱۰۰ کیلوبایت در هر ثانیه است.

بهترین Traffic Shaper برای شبکه

اینکه هر شبکه بزرگی برای کنترلش نیاز به یک واحد به نام Traffic Shaper یا واحد کنترل کننده ترافیک شبکه داره ، شکی درش وجود نداره . اما اینکه ما این وظیفه در شبکه رو توسط چه کسی انجام بدهیم هم نکته بسیار مهمی است . مطمئنا در این زمینه فاکتور هایی مانند کیفیت ، توان ، هزینه و سادگی برای هر کسی مطرح است .

کیفیت :
کیفیت در کنترل پهنای باند می تواند شامل چند نکته باشد . اول از همه اینکه الگوریتمی که برای کنترل پهنای باند استفاده می کند ، الگوریتم قدرتمند و بروزی باشد و چه بهتر که این الگوریتم انتخاب پذیر باشد . ( یعنی شما مختار باشید بین چند الگوریتم بر اساس نیازتون انتخاب کنید .)
دوم اینکه اختیارات زیادی را برای کنترل پهنای باند در اختیار شما قرار بدهد . به عنوان مثال قابلیت تعریف Burst و Delay و ... که باعث بالا رفتن کارائی شبکه خواهد شد .
سوم اینکه دارای پایه شبکه ای قوی برای اینکار باشد که در کیفیت نهایی تاثیر خواهد گذاشت . به همین دلیل ما بررسی خودمون رو بر روی 4 سیستم FreeBSD, Linux, Cisco, Juniper محدود می کنیم که به نظر من واقعا سیستم عاملهایی هستند که به عنوان یک Gateway در شبکه می شه بهشون اعتماد کامل داشت . ( البته اینها انتخاب های من هستند و لزومی هم نداره که درست باشند ، در ضمن NetBSD هم همینطوره اما من تا حالا باهاش این کار را نکرده ام ) .

توان :
یعنی اینکه سیستم مورد نظر قادر به کنترل و تقسیم حجم بالایی پهنای باند باشد . این بستگی به چندین عامل دارد . اول از همه اینکه توان پردازنده آن تا چه حد قابل افزایش باشد و حجم Memory آن نیز همینطور . دوم اینکه قابلیت اعمال Shaping در چه لایه هایی از مدل شبکه TCP/IP را داراست . به عنوان مثال اگر بتواند بر روی Bridge این عمل را انجام دهد مسلما حجم بیشتری از ترافیک رو می تواند پوشش دهد تا موقعی که به صورت عادی و در لایه شبکه و زیر شبکه این کار را انجام می دهد .

هزینه :
خوب این هم مشخص است . اولا اینکه برای همه فوق العاده عامل تعیین کننده ای است . ( یعنی خیال نکنید کسایی که Backbone های خیلی گنده دارن براشون این عامل اصلا مهم نیست ) اما در نهایت موقعی به حساب می آید که چندین راه حل از نظر فنی برای کار شما مناسب باشند ، آنوقت دنبال این فاکتور هم می روند .

سادگی :
یعنی در عین حالی که از کیفیت بالایی برای انجام این عمل برخوردار است و امکانات زیادی رو همراه قابلیت خصوصی شدن بالا در اختیار شما قرار می دهد ، تا حد امکان ساده و قابل فهم باشد .

اول FreeBSD :
در این زمینه از ابزاری به نام Dummynet استفاده می کند . در این روش شما به سادگی می توانید توسط ایجاد یک یا چندین pipe ترافیک مورد نظر خود را به آن بفرستید و سپس برای آن pipe خصوصیاتی همچون مقدار پهنای باند ، حجم Queue و تاخیر را تنظیم کنید . FreeBSD در این زمینه کیفیت بسیار بالایی را داراست و شاید تنها نقطه ضعفی که به آن وارد است نداشتن امکان مستقیمی برای تعریف Burst هست . ( البته توسط Multipath که جدیدا به آن اضافه شده است کارایی می شه کرد ، اما عملا به طور مستقیم این امکان را ندارد ) . در عوض FreeBSD توان بسیار بالایی را در این کار دارد و قابلیت محدود سازی پهنای باند در Link Layer یعنی بر روی Bridge را هم داراست . این کار علاوه بر اینکه باعث می شود حجم بسیار بالاتری ترافیک را بتواند تقسیم کند ، باعث کم شدن TTL نمی شود و در Trace نمایان نمی شود . در عین حال بسیار ارزان است و شما بر روی یک کامپیوتر سازگار با آن به راحتی و بدون هیچ هزینه ای می توانید آنرا نصب کنید و تا هر مقدار که بخواهید می توانید پردازنده و Memory آن را افزایش دهید . بسیار ساده هم هست ، به دلیل آنکه از همان ابزار محبوب ipfw استفاده می کند و دستوارتش منطق بسیار ساده و گویایی را دارا هستند .

دوم Linux :
از kernel نسخه 2.4 به بعد توسط ابزاری به نام tc در iproute2 این قابلیت را در اختیار قرار می دهد . خوبی Linux در این زمینه این است که الگوریتمهای مختلفی را برای اینکار در اختیار شما قرار می دهد مانند CBQ یا HTB . در هر صورت شاید هر کدام به کاری بیایند ولی شاید کاملترین آنها HTB باشد . در این روش شما با استفاده از تعریف کلاسهای جداگانه و تو در تو می توانید در نهایت همان pipe های FreeBSD را بوجود آورید . اما در اینجا شما امکان تعریف Burst ، Ceil و ... را دارید . در عین حال قابلیت تعریف جداگانه queue و نحوه آنرا داراست . شما می توانید توسط Linux هم در حالت Bridge ترافیک را کنترل کنید و همانند FreeBSD قیمتی ندارد و می توانید بر روی هر کامپیوتری آنرا نصب کنید و قابلیت ارتقاء تا هر مقدار که بخواهید را داراست . اما ضعفی که نسبت به FreeBSD دارد سختی و پیچیده بودن تنظیمات آن است . شما باید حواستان در هنگام تنظیم کردن و تغییر دادن خیلی جمع باشد و پیچیدگی زیاد و حجم بالای تنظیمات آن کمی آنرا کاربر ناپسند کرده است .

سوم Cisco :
توسط ابزاری به نام Commited Access Rate این کار را انجام می دهد . در اینجا شما به راحتی می توانید ترافیک ورودی و خروجی را بر روی هر Interface مانند یک الک قرار دهید . قابلیت تعریف Burst و Queue را داراست ، اما از حجم Memory و CPU بالایی استفاده می کند . الگوریتم ثابتی دارد و می توان آن را با Access List های مختلف نیز کنترل کرد . قابلیت کنترل ترافیک در حالت Bridge را دارا نیست و نمی توانید تاخیرها را نیز کنترل کنید . اما در عوض تنظیم راحتی دارد . عیب دیگرش قیمت بالا و محدودیت شما در Upgrade کردن CPU و Memory آن است . در عین حال چون برای استفاده به عنوان Gateway در شبکه طراحی شده است از پایداری بالایی برخوردار است .

چهارم Juniper :
توسط Policer این کار را به راحتی می تواند انجام دهد . امکان تعریف Burst و تاخیر را بر روی هر Interface می دهد . مزیتی که نسبت به Cisco داراست می تواند توسط Circuit Cross-Connect بر روی Bridge ها هم کنترل ترافیک داشته باشد بدون کم شدن TTL و مشخص شدن در Trace . قیمت خیلی بالایی دارند و قابلیت Upgrade محدودی همانند Cisco دارا هستند . در عوض چون ابزار تخصصی Routing هستند ، از پایداری بسیار بالایی در شبکه برخوردارند و معمولا در شاه راههای اطلاعاتی اینترنت استفاده می شوند . از تنظیمات بسیار منطقی و خوانایی برخوردار است در عین حالی که خیلی کم نیستند .

شبکه های Wireless

مقدمه

نياز روز افزون به پويايي كارها ، استفاده از تجهيزاتي مانند تلفن همراه ، پيجرها و ... بواسطه وجود شبكه هاي بي سيم امكان پذير شده است.

اگر كاربر يا شركت يا برنامه كاربردي خواهان آن باشد كه داده و اطلاعات مورد نياز خود را به صورت متحرك در هر لحظه در اختيار داشته باشند شبكه هاي بي سيم جواب مناسبي براي آنها ست. اين مقاله دربخش‌هاي مختلفي ارائه ميشود، در بخش حاضر فقط به بيان كلياتي در رابطه با شبكه‌هاي بي‌سيم و كابلي پرداخته شده، در بخش‌هاي بعدي به جزئيات بيشتري در رابطه با شبكه‌هاي بي‌سيم خواهيم پرداخت.

تشريح مقدماتي شبكه هاي بي سيم و كابلي

شبكه هاي محلي (LAN ) براي خانه و محيط كار مي توانند به دو صورت كابلي (Wired ) يا بي سيم (Wireless ) طراحي گردند . درابتدا اين شبكه ها به روش كابلي با استفاده از تكنولوژي Ethernet طراحي مي شدند اما اكنون با روند رو به افزايش استفاده از شبكه هاي بي سيم با تكنولوژي Wi-Fi مواجه هستيم .

در شبكه هاي كابلي (كه در حال حاضر بيشتر با توپولوژي ستاره اي بكار مي روند ) بايستي از محل هر ايستگاه كاري تا دستگاه توزيع كننده (هاب يا سوئيچ ) به صورت مستقل كابل كشي صورت پذيرد(طول كابل ازنوع CAT5 نبايستي 100 متر بيشتر باشد در غير اينصورت از فيبر نوري استفاده ميگردد) كه تجهيزات بكار رفته از دونوع غير فعال (Passive ) مانند كابل ، پريز، داكت ، پچ پنل و.......... . و فعال (Active )مانند هاب ،سوئيچ ،روتر ، كارت شبكه و........... هستند .

موسسه مهندسي IEEE استانداردهاي 802.3u را براي Fast Ethernet و 802.3ab و802.3z را براي Gigabit Ethernet ( مربوط به كابلهاي الكتريكي و نوري ) در نظر گرفته است. شبكه هاي بي سيم نيز شامل دستگاه مركزي (Access Point ) مي باشد كه هر ايستگاه كاري مي تواند حداكثر تا فاصله 30 متر ي آن (بدون مانع ) قرار گيرد. شبكه هاي بي سيم (Wlan ) يكي از سه استاندارد ارتباطي Wi-Fi زير را بكار مي برند:

• 802.11b كه اولين استانداردي است كه به صورت گسترده بكار رفته است .

• 802.11a سريعتر اما گرانتر از 802.11b مي باشد.

• 802.11g جديدترين استاندارد كه شامل هر دو استاندارد قبلي بوده و از همه گرانتر ميباشد.

هر دونوع شبكه هاي كابلي و بي سيم ادعاي برتري بر ديگري را دارند اما انتخاب صحيح با در نظر گرفتن قابليتهاي آنها ميسر مي باشد.

عوامل مقايسه

در مقايسه شبكه هاي بي سيم و كابلي مي تواند قابليتهاي زير مورد بررسي قرار گيرد:

• نصب و راه اندازي

• هزينه

• قابليت اطمينان

• كارائي

• امنيت

نصب و راه اندازي

در شبكه هاي كابلي بدليل آنكه به هر يك از ايستگاههاي كاري بايستي از محل سويئچ مربوطه كابل كشيده شود با مسائلي همچون سوارخكاري ، داكت كشي ، نصب پريز و......... مواجه هستيم در ضمن اگر محل فيزيكي ايستگاه مورد نظر تغيير يابد بايستي كه كابل كشي مجدد و .......صورت پذيرد شبكه هاي بي سيم از امواج استفاده نموده و قابليت تحرك بالائي را دارا هستند بنابراين تغييرات در محل فيزيكي ايستگاههاي كاري به راحتي امكان پذير مي باشد براي راه اندازي آن كافيست كه از روشهاي زير بهره برد:

• Ad hoc كه ارتباط مستقيم يا همتا به همتا (peer to peer ) تجهيزات را با يكديگر ميسر مي سازد.

• Infrastructure كه باعث ارتباط تمامي تجهيزات با دستگاه مركزي مي شود.

بنابراين ميتوان دريافت كه نصب و را ه اندازي شبكه هاي كابلي يا تغييرات در آن بسيار مشكلتر نسبت به مورد مشابه يعني شبكه هاي بي سيم است .

هزينه

تجهيزاتي همچون هاب ، سوئيچ يا كابل شبكه نسبت به مورد هاي مشابه در شبكه هاي بي سيم ارزانتر مي باشد اما درنظر گرفتن هزينه هاي نصب و تغييرات احتمالي محيطي نيز قابل توجه است . قابل به ذكر است كه با رشد روز افزون شبكه هاي بي سيم ، قيمت آن نيز در حال كاهش است .

قابليت اطمينان

تجهيزات كابلي بسيار قابل اعتماد ميباشند كه دليل سرمايه گذاري سازندگان از حدود بيست سال گذشته نيز همين مي باشد فقط بايستي در موقع نصب و يا جابجائي ، اتصالات با دقت كنترل شوند. تجهيزات بي سيم همچون Broadband Router ها مشكلاتي مانند قطع شدن‌هاي پياپي، تداخل امواج الكترومغناظيس، تداخل با شبكه‌هاي بي‌سيم مجاور و ... را داشته اند كه روند رو به تكامل آن نسبت به گذشته(مانند 802.11g ) باعث بهبود در قابليت اطمينان نيز داشته است .

كارائي

شبكه هاي كابلي داراي بالاترين كارائي هستند در ابتدا پهناي باند 10 Mbps سپس به پهناي باندهاي بالاتر( 100 Mbps و 1000Mbps ) افزايش يافتند حتي در حال حاضر سوئيچهائي با پهناي باند 1Gbps نيز ارائه شده است .

شبكه هاي بي سيم با استاندارد 802.11b حداكثر پهناي باند 11Mbps و با 802.11a و 802.11g پهناي باند 54 Mbps را پشتيباني مي كنند حتي در تكنولوژيهاي جديد اين روند با قيمتي نسبتا بالاتر به 108Mbps نيز افزايش داده شده است علاوه بر اين كارائي Wi-Fi نسبت به فاصله حساس مي باشد يعني حداكثر كارائي با افزايش فاصله نسبت به َAccess Point پايين خواهد آمد. اين پهناي باند براي به اشتراك گذاشتن اينترنت يا فايلها كافي بوده اما براي برنامه هائي كه نياز به رد و بدل اطلاعات زياد بين سرور و ايستگاهاي كاري (Client to Server ) دارند كافي نيست .

امنيت

بدليل اينكه در شبكه هاي كابلي كه به اينترنت هم متصل هستند، وجود ديواره آتش از الزامات است و تجهيزاتي مانند هاب يا سوئيچ به تنهايي قادر به انجام وظايف ديواره آتش نميباشند، بايستي در چنين شبكه هايي ديواره آتش مجزايي نصب شود.

تجهيزات شبكه هاي بي سيم مانند Broadband Routerها ديواره آتش بصورت نرم افزاري وجود داشته و تنها بايستي تنظيمات لازم صورت پذيرد. از سوي ديگر به دليل اينكه در شبكه‌هاي بي‌سيم از هوا بعنوان رسانه انتقال استفاده ميشود، بدون پياده سازي تكنيك‌هاي خاصي مانند رمزنگاري، امنيت اطلاعات بطور كامل تامين نمي گردد استفاده از رمزنگاري WEP (Wired Equivalent Privacy ) باعث بالا رفتن امنيت در اين تجهيزات گرديده است .

انتخاب صحيح كدام است؟

با توجه به بررسي و آناليز مطالبي كه مطالعه كرديد بايستي تصميم گرفت كه در محيطي كه اشتراك اطلاعات وجود دارد و نياز به ارتباط احساس مي شو د كدام يك از شبكه هاي بي سيم و كابلي مناسبتر به نظر مي رسند .

• WLANS(Wireless Local Area Networks )

اين نوع شبكه براي كاربران محلي از جمله محيطهاي(Campus) دانشگاهي يا آزمايشگاهها كه نياز به استفاده از اينترنت دارند مفيد مي باشد. در اين حالت اگر تعداد كاربران محدود باشند مي توان بدون استفاده از Access Point اين ارتباط را برقرار نمود .در غير اينصورت استفاده از Access Point ضروري است.مي توان با استفاده از آنتن هاي مناسب مسافت ارتباطي كاربران را به شرط عدم وجود مانع تاحدي طولاني تر نمود.

• WPANS(Wireless Personal Area Networks )

دو تكنولوژي مورد استفاده براي اين شبكه ها عبارت از :IR (Infra Red ) و Bluetooth (IEEE 802.15 ) مي باشد كه مجوز ارتباط در محيطي حدود 90 متر را مي دهد البته در IR نياز به ارتباط مستقيم بوده و محدوديت مسافت وجود دارد .

• WMANS(Wireless Metropolitan Area Networks )

توسط اين تكنولوژي ارتباط بين چندين شبكه يا ساختمان در يك شهر برقرار مي شود براي Backup آن مي توان از خطوط اجاره اي ،فيبر نوري يا كابلهاي مسي استفاده نمود .

• WWANS(Wireless Wide Area Networks )

براي شبكه هائي با فواصل زياد همچون بين شهرها يا كشورها بكار مي رود اين ارتباط از طريق آنتن ها ي بي سيم يا ماهواره صورت مي پذيرد .

امنيت در شبكه هاي بي سيم

سه روش امنيتي در شبكه هاي بي سيم عبارتند از :

- WEP(Wired Equivalent Privacy )

در اين روش از شنود كاربرهايي كه در شبكه مجوز ندارند جلوگيري به عمل مي آيد كه مناسب براي شبكه هاي كوچك بوده زيرا نياز به تنظيمات دستي( KEY ) مربوطه در هر Client مي باشد.

اساس رمز نگاري WEP بر مبناي الگوريتم RC4 بوسيله RSA مي باشد.

- SSID (Service Set Identifier )

شبكه هاي WLAN داراي چندين شبكه محلي مي باشند كه هر كدام آنها داراي يك شناسه (Identifier ) يكتا مي باشند اين شناسه ها در چندين Access Point قرار داده مي شوند . هر كاربر براي دسترسي به شبكه مورد نظر بايستي تنظيمات شناسه SSID مربوطه را انجام دهد .

- MAC (Media Access Control )

ليستي از MAC آدرس هاي مورد استفاده در يك شبكه به AP (Access Point ) مربوطه وارد شده بنابراين تنها كامپيوترهاي داراي اين MAC آدرسها اجازه دسترسي دارند به عبارتي وقتي يك كامپيوتر درخواستي را ارسال مي كند MAC آدرس آن با ليست MAC آدرس مربوطه در AP مقايسه شده و اجازه دسترسي يا عدم دسترسي آن مورد بررسي قرار مي گيرد .اين روش امنيتي مناسب براي شبكه هاي كوچك بوده زيرا در شبكه هاي بزرگ امكان ورود اين آدرسها به AP بسيار مشكل مي باشد.

انواع استاندارد 802.11

اولين بار در سال 1990 بوسيله انستيتيو IEEE معرفي گرديد كه اكنون تكنولوژيهاي متفاوتي از اين استاندارد براي شبكه هاي بي سيم ارائه گرديده است .

802.11

براي روشهاي انتقال FHSS(frequency hopping spared spectrum ) يا DSSS (direct sequence spread spectrum ) با سرعت 1 Mbpsتا 2Mbps در كانال 2.4 GHz قابل استفاده مي باشد.

802.11a

براي روشهاي انتقال OFDM (orthogonal frequency division multiplexing ) با سرعت 54Mbps در كانال 5GHz قابل استفاده است.

802.11b

اين استاندارد با نام WI-Fi يا High Rate 802.11 قابل استفاده در روش DSSS بوده و در شبكه هاي محلي بي سيم نيز كاربرد فراواني دارد همچنين داراي نرخ انتقال 11Mbps مي باشد.

802.11g

اين استاندارد براي دستيابي به نرخ انتقال بالاي 20Mbps در شبكه هاي محلي بي سيم و در كانال 2.4GHz كاربرد دارد.

راه‌اندازي WEP براي شبكه‌هاي بي‌سيم‌

شبكه شما اطلاعات ارزشمند داشته باشد يا نه، كاربران بدخواه دوست دارند به آن نفوذ كنند. حتي اگر رمز عبور خود را روي هاردديسك ذخيره نكرده باشيد (مطمئنيم كه اين كار را انجام نمي‌دهيد) هكرها دوست دارند كامپيوتر شما را در اختيار بگيرند. بعضي از آن‌ها دسترسي پهن باند اينترنت شما را مختل مي‌كنند.

برخي ديگر اسناد شخصي شما را مي‌دزدند و دسته‌اي ديگر از دستگاه شما براي حمله به ديگران استفاده مي‌كنند. حتي اگر از شبكه خود با نصب يك مسيرياب داراي فايروال نيز محافظت كنيد، با راه‌اندازي بي‌سيم در اين شبكه راه را براي حملات باز مي‌كنيد؛ مگر اين‌كه يك سيستم دفاعي نيز در محل مناسب قرار دهيد. اين سيستم دفاعي رمزنگاري نقل و انتقالات بي‌سيم است.
چون رمزنگاري براي امنيت شبكه بسيار مهم است، كارخانه‌هاي سازنده APها و مسيرياب‌هاي بي‌سيم قابليت آن را به محصولات خود اضافه مي‌كنند. دو استاندارد رايج رمزنگاري، عبارتند از: WEP يا Wired Equivalency Privacy و WPA يا Wi-Fi Protected Access.

ممكن است AP شما يكي از آن‌ها يا هر دوي آن‌ها را پشتيباني كند. ما به شما نشان مي‌دهيم كه استاندارد قديمي‌تر، كه البته هنوز هم مورد استفاده دارد، يعني رمزنگاري WEP، را چگونه راه‌اندازي كنيد.

هيچ گاه سعي نكنيد كارت شبكه بي‌سيمي را به شبكه متصل كنيد كه استاندارد رمزنگاري AP شما را پشتيباني نمي‌كند؛ چه WEP باشد، چه WPA. اگر AP جديدي براي شبكه قديمي خريديد، ممكن است مجبور شويد بعضي از دستگاه‌ها را براي بهره بردن از مزيت بهترين رمزنگاري AP جديد ارتقا دهيد.

WEP
وقتي داده بين AP و كارت شبكه بي‌سيم نوت‌‌بوك شما جريان دارد، شبكه آسيب‌پذير است. هكري كه در دسترس AP قرار دارد، مي‌تواند داده‌ها را بگيرد و اگر رمزنگاري نشده باشد، آن‌ها را ببيند. رمزنگاري داده‌ها را در مسير ارسال محافظت مي‌كند.

اگرچه وقتي از نوت‌بوكتان استفاده مي‌كنيد، احتمالاً خيلي از خانه‌تان دور نمي‌شويد (نهايتاً تا حياط پشتي)، ولي بُرد AP شما ممكن است بيشتر از اين فاصله باشد.
802.11g را در نظر بگيريد كه حداقل فاصله هاي پنجاه  تا صدپايي را پشتيباني مي‌كند. بعضي APهاي جديد مي‌توانند امواج را حتي دورتر بفرستند. به عبارت ديگر، هكري كه اطراف خانه شماست، ممكن است امواج را به راحتي دريافت كند.
WEP از يك كليد (رشته‌اي از كاراكترها) براي رمزنگاري داده شما استفاده مي‌كند. براي مثال، AP شما از كليد براي رمزنگاري داده قبل از ارسال آن از طريق هوا استفاده مي‌كند. وقتي كارت شبكه شما داده را دريافت مي‌نمايد، از همان كليد براي رمزگشايي داده استفاده مي‌كند.

فقط دستگاه‌ها كليد را مي‌شناسند. اين يعني هكر تا زماني كه كليد ندارد، نمي‌تواند به شبكه نفوذ كند. البته هكرها برنامه‌هايي دارند كه براي شكستن كليد تلاش مي‌كند. به همين علت، بهتر است كليد شما هر چند وقت يك‌بار عوض شود.

اگر ابتدا هنگام نصب AP، يك كليد ايجاد كنيد و بعدا آن را رها كنيد، مطمئن باشيد هر هكري كه اقدام به شكستن كليد كند، براي هميشه به شبكه شما دسترسي پيدا مي‌كند. وقتي WEP را براي شبكه فعال مي‌كنيد، مي‌توانيد بين رمزنگاري 64 بيتي و 128بيتي يكي را انتخاب كنيد. كليد به ترتيب تركيب‌هاي 40 و 104 بيتي ايجاد مي‌كند كه براي هر كليد 24 بيت كد وجود دارد (در نتيجه مي‌شود رمزنگاري 64 بيتي و 128 بيتي).
دومي براي محافظت قوي‌تر استفاده مي‌شود. نمي‌توان گفت قدرت رمزنگاري 128 بيتي كاملاً شما را ايمن مي‌كند. به طوري‌ كه بعضي تكنيك‌هاي نفوذگري مي‌تواند هر استانداردي را ظرف چند ساعت بشكند. تصور كنيد WEP به عنوان چفت و بست پنجره خانه‌تان نصب است.
 
اين قفل‌ها تا حدودي از نفوذ و ورود به خانه جلوگيري مي‌كند، ولي يك تبهكار حرفه‌اي به دنبال راهي مي‌گردد كه به خانه شما وارد شود. در نظر داشته باشيد كه رمزنگاري WEP ممكن است شبكه شما را كمي كُند نمايد. اگر متوجه شديد كه رمزنگاري 128 بيتي كارايي شبكه شما را  تحت تأثير قرار مي‌دهد، بايد به رمزنگاري 64 بيتي عقب‌گرد نماييد.

براي تعيين اين‌كه آيا به يك شبكه با امنيت WEP متصل مي‌شويد يا نه، نرم‌افزار كارت شبكه بي‌سيم كامپيوتر خود را چك كنيد يا آيكون Wireless Network Connection ويندوز را باز نماييد. (اين آيكون را مي‌توانيد روي نوار وظيفه ويندوز هنگامي كه كارت شبكه بي‌سيم فعال است، پيدا كنيد)

با كليك اين آيكون شبكه‌هاي موجود فهرست مي شود و يك علامت قفل نشان‌دهنده شبكه‌هاي محافظت شده است، ولي مشخص نمي‌كند كه استاندارد رمزنگاري‌اي كه شما با آن مواجه هستيد، WEP است يا WPA .

راه‌اندازي WEP

مي‌توانيد رمزنگاري شبكه خود را وقتي در ابتداي نصب AP يا مسيرياب هستيد، راه‌اندازي كنيد. همچنين بعد از راه‌اندازي كامل شبكه نيز مي‌توانيد اين كار را انجام دهيد. در نظر داشته باشيد كه هرگاه رمزنگاري WEP فعال شود، رايانه‌ها و نوت‌بوك‌ها ديگر نمي‌توانند با شبكه ارتباط برقرار كنند. براي ورود دوباره به شبكه بايد براي هر دستگاه كليد را وارد كنيد.

منوي پيكربندي APها (يا مسيرياب‌ها) گزينه‌هاي رمزنگاري بي‌سيم را در خود جاي داده است. دفترچه راهنما را مرور كنيد تا آدرس IP دستگاه را پيدا كنيد (مانند 245.1.168.192) و سپس آدرس را در مرورگر اينترنت خود وارد سازيد. منوي پيكربندي بسته به دستگاه و كارخانه سازنده تفاوت مي‌كند، ولي احتمالاً براي پيدا كردن بخش امنيت بي‌سيم، مشكلي نخواهيد داشت. منوهاي پيكربندي خيلي پيچيده نيستند.

ممكن است مجبور شويد كليد خودتان را ايجاد كنيد. براي اين كار به سادگي اعداد و حروف تصادفي را در فيلد مناسب وارد كنيد. حروف بين A تا F و اعداد بين 0 تا 9 باشند. اگر از رمزنگاري 64 بيتي استفاده مي‌كنيد، ده كاراكتر، و اگر از رمزنگاري 128 بيت استفاده مي كنيد، 26 كاراكتر را وارد كنيد.

بسياري از منوهاي پيكربندي به شما اجازه وارد كردن رمزعبور تركيبي را مي‌دهند كه به ياد آوردن آن ساده است. سپس منو يك كليد بر اساس رمز عبور شما توليد مي‌كند. مي‌توانيد از رمز عبور به جاي كليد در دستگاه‌هاي ديگر همان كارخانه سازنده استفاده كنيد، ولي دستگاه‌هاي كارخانه‌هاي ديگر ممكن است رمزعبور تركيبي را پشتيباني نكند. بنابراين حتماً كليد را بنويسيد.

با توجه به تجربيات ما، حتي اگر از ويژگي رمز عبور تركيبي استفاده مي‌كنيد، با كارت‌هاي شبكه ساخت ديگر كارخانه‌هاي سازنده نيز مي‌توانيد رمز تركيبي خود را براي توليد يك كليد مشابه به كاربگيريد (با كليد APتان).

منوي پيكربندي ممكن است تا چهار كليد ارائه دهد. ولي شما فقط نياز داريد يك كليد وارد كنيد. اگر كليدهاي مختلفي را در فيلدهاي مختلف وارد كنيد، غير از يكي، بقيه غيرفعال مي‌شوند. بعضي توليدكنندگان فيلدهاي اضافي نيز در نظر مي‌گيرند. به طوري كه اگر بعداً تصميم به وارد كردن كليد جديد گرفتيد، مي‌توانيد به جاي اين‌كه كليد جديدي وارد كنيد، به راحتي يكي از سه كليد ديگر را انتخاب كنيد. 

به شبكه‌ خود متصل شويد
هر بار كه WEP را از طريق مسيرياب يا AP فعال مي كنيد، مي‌توانيد كامپيوترهاي شبكه را دوباره به شبكه متصل كنيد. اگر مي‌خواهيد از ويژگي Wireless Network Connection ويندوز استفاده كنيد، روي آيكون آن در System Tray راست كليك نماييد و گزينه View Available Wireless Network را انتخاب كنيد.

اين گزينه شبكه‌هايي را نمايش مي‌دهد كه در دسترس كارت شبكه شماست. ممكن است شبكه‌هاي زيادي را در اطراف پيدا كنيد. اگر در محيط شلوغي زندگي مي‌كنيد، شبكه خود را از فهرست انتخاب كنيد و روي Connect كليك نماييد. سپس بايد كليد WEP را وارد كنيد. پس از آن كامپيوتر شما اجازه دارد به شبكه رمزنگاري شده WEP متصل شود.

بسياري از كارت‌هاي شبكه برنامه‌هاي كاربردي شبكه بي‌سيم خاصي دارند. اگر برنامه كارت شبكه خود را باز كنيد، ممكن است پيغامي ببينيد كه اجازه بگيرد كه Connection Windows Wireless Network را غيرفعال كند. اجازه بدهيد اين ويژگي غيرفعال شود و سپس از برنامه كارت شبكه براي انتخاب شبكه مورد نظر استفاده كنيد.

كليد بي‌سيم را وارد كنيد (يا كلمه عبور تركيبي، اگر برنامه از آن پشتيباني مي‌كند) در نهايت براي اين‌كه مطمئن شويد كه مي‌توانيد به شبكه دسترسي داشته باشيد، مرورگر خود (يا پوشه Network Connection) را باز كنيد.

محافظت را قطع نكنيد
اگر تجهيزات شبكه شما WPA يا WPA2 را پشتيباني مي‌كند، با استاندارد ضعيف‌تر WEP خود را آزار ندهيد، ولي اگر WEP تنها انتخاب شماست، از آن چشم‌پوشي نكنيد؛ بدون رمزنگاري به هر نفوذگر ماهري كه در حوالي خانه شماست (يا در نزديكي شما زندگي مي‌كند) چراغ سبز نشان مي‌‌دهيد.

ارائه يک الگوي امنيتي براي شبکه هاي کامپيوتري
رايج ترين مدل شبکه هاي کامپيوتري، مدل چهار لايه TCP/IP است که با بهره گيري از پشته پروتکل TCP/IP به تبادل داده و نظارت بر مبادلات داده مي پردازد ولي عليرغم محبوبيت، داراي نقاط ضعف و اشکالات امنيتي است و نحوه رفع اين اشکالات و مقابله با نفوذگران کامپيوتري، همواره بعنوان مهمترين هدف امنيتي هر شبکه تلقي مي گردد.
 در اين مقاله پس از بررسي انواع رايج تهديدات امنيتي عليه شبکه هاي کامپيوتري و راهکارهاي مقابله با آنها، با توجه به تنوع شبکه هاي کامپيوتري از نظر ساختار، معماري، منابع، خدمات، کاربران و همچنين اهداف امنيتي خود، با دنبال کردن الگوي امنيتي ارائه شده به راهکارهاي امنيتي مناسب دست يابد.

در شبکه کامپيوتري براي کاهش پيچيدگي هاي پياده سازي، آن را مدل سازي ميکنند که از جمله ميتوان به مدل هفت لايه OSI و مدل چهار لايه TCP/IP اشاره نمود. در اين مدلها، شبکه لايه بندي شده و هر لايه با استفاده از پروتکلهاي خاصي به ارائه خدمات مشخصي ميپردازد. مدل چهار لايه TCP/IP نسبت به OSI محبوبيت بيشتري پيدا کرده است ولي عليرغم اين محبوبيت داراي نقاط ضعف و اشکالات امنيتي است که بايد راهکارهاي مناسبي براي آنها ارائه شود تا نفوذگران نتوانند به منابع شبکه دسترسي پيدا کرده و يا اينکه اطلاعات را بربايند. [1]
شناسائي لايه هاي مدل TCP/IP، وظايف، پروتکلها و نقاط ضعف و راهکارهاي امنيتي لايه ها در تعيين سياست امنيتي مفيد است اما نکته اي که مطرح است اينست که تنوع شبکه هاي کامپيوتري از نظر معماري، منابع، خدمات، کاربران و مواردي از اين دست، ايجاد سياست امنيتي واحدي را براي شبکه ها غيرممکن ساخته و پيشرفت فناوري نيز به اين موضوع دامن ميزند و با تغيير داده ها و تجهيزات نفوذگري، راهکارها و تجهيزات مقابله با نفوذ نيز بايد تغيير کند.

2 -مروري بر مدل TCP/IP:
اين مدل مستقل از سخت افزار است و از 4 لايه زير تشکيل شده است [2]:

1- لايه ميزبان به شبکه:
دراين لايه رشته اي از بيتها بر روي کانال هاي انتقال رد و بدل مي شوند و از تجهيزاتي مانند HUB,MAU,Bridge و Switch براي انتقال داده در سطح شبکه استفاده ميشود.

2- لايه اينترنت يا شبکه (IP):
وظيفه اين لايه هدايت بسته هاي اطلاعاتي ( IP-Packet) روي شبکه از مبدا به مقصد است. مسيريابي و تحويل بسته ها توسط چند پروتکل صورت مي گيرد که مهمترين آنها پروتکل IP است. از پروتکلهاي ديگر اين لايه ميتوان ARP,RIP,ICMP,IGMP را نام برد. مسيرياب ( ROUTER ) در اين لايه استفاده ميشود.

3-لايه انتقال (TCP):
برقراري ارتباط بين ماشينها بعهده اين لايه است که ميتواند مبتني بر ارتباط اتصال گراي TCP يا ارتباط غير متصل UDP باشد. داده هايي که به اين لايه تحويل داده مي شوند توسط برنامه کاربردي با صدازدن توابع سيستمي تعريف شده در واسط برنامه هاي کاربردي (API) ارسال و دريافت ميشوند. دروازه هاي انتقال در اين لايه کار ميکنند.

4-لايه کاربرد:
اين لايه شامل پروتکل هاي سطح بالائي مانند HTTP,SMTP,TFTP,FTP,Telnet است.در اين لايه دروازه کاربرد ديده ميشود.

3- تهديدات عليه امنيت شبکه:
تهديدات و حملات عليه امنيت شبکه از جنبه هاي مختلف قابل بررسي هستند. از يک ديدگاه حملات به دو دسته فعال و غير فعال تقسيم مي شوند و از ديدگاه ديگر مخرب و غير مخرب و از جنبه ديگر ميتوان براساس عامل اين حملات آنهارا تقسيم بندي نمود. بهرحال حملات رايج در شبکه ها بصورت ذيل ميباشند [11]:

1-حمله جلوگيري از سرويس (DOS):
در اين نوع حمله، کاربر ديگر نميتواند از منابع و اطلاعات و ارتباطات استفاده کند. اين حمله از نوع فعال است و ميتواند توسط کاربر داخلي و يا خارجي صورت گيرد.

2-استراق سمع:
در اين نوع حمله، مهاجم بدون اطلاع طرفين تبادل داده، اطلاعات و پيامها را شنود مي کند. اين حمله غيرفعال است و ميتواند توسط کاربر داخلي و يا خارجي صورت گيرد.

3-تحليل ترافيک:
در اين نوع حمله مهاجم براساس يکسري بسته هاي اطلاعاتي ترافيک شبکه را تحليل کرده و اطلاعات ارزشمندي را کسب ميکند. اين حمله يک نوع حمله غير فعال است و اکثرا توسط کاربران خارجي صورت مي گيرد.

4-دستکاري پيامها و داده ها:
اين حمله يک حمله فعال است که در آن مهاجم جامعيت و صحت اطلاعات را با تغييرات غير مجاز بهم مي زند و معمولا توسط کاربر خارجي صورت مي گيرد.

5-جعل هويت:
يک نوع حمله فعال است که در آن مهاجم هويت يک فرد مجاز شبکه را جعل مي کند و توسط کاربران خارجي صورت ميگيرد.

4- راهکارهاي امنيتي:
در اين بخش سرويس ها، مکانيزم ها و تجهيزات امنيتي نام برده ميشود.
سرويس هاي امنيتي عبارتند از [3]:
1- حفظ محرمانگي: يعني کاربران خاصي از داده بتوانند استفاده کنند.
2- حفظ جامعيت داده: يعني داده ها بدرستي در مقصد دريافت شوند.
3-احراز هويت: يعني گيرنده از هويت فرستنده آگاه شود.
4-کنترل دستيابي مجاز: يعني فقط کاربران مجاز بتوانند به داده ها دستيابي داشته باشند.
5- عدم انکار: يعني فرستنده نتواند ارسال پيام توسط خودش را انکار کند.

مکانيزم هاي امنيتي عبارتند از :
1-رمز نگاري که در آن با استفاده از کليد خصوصي يا عمومي و با استفاده از الگوريتم هاي پيچيده پيام بصورت رمز درآمده و در مقصد رمزگشايي مي شود.
2-امضاء ديجيتال که براي احراز هويت بکار مي رود.
تجهيزات امنيتي عبارتند از [10]:
1 - فايروال: امکاناتي است که ميتواند بصورت سخت افزاري يا نرم افزاري در لبه هاي شبکه قرار گيرد و سرويس هاي کنترل دستيابي ، ثبت رويداد ، احراز هويت و ... را انجام دهد.
2- VPN بهره مندي از شبکه عمومي براي اتصال دو يا چند شبکه خصوصي است .
3- IDS : سيستم تشخيص نفوذ است که در لايه بعد از فايروال مي تواند امنيت را تقويت کند و نفوذ مهاجمين رابر اساس تحليل هاي خاص تشخيص مي دهد.
4- IPS : سيستم جلوگيري از نفوذ است که پس از تشخيص نفوذ مي تواند به ارتباطات غيرمجاز ومشکوک بصورت يکطرفه پايان دهد.
5- AntiVirus : که مي تواند با تشخيص محتواي فايل، فايل هاي آلوده را بلوکه کند.
6- Vulnerability Scan : امکانات نرم افزاري است براي تشخيص آسيب پذيري شبکه.
7- Logserver & Analysis: امکاناتي است که براي ثبت و کنترل رويدادها مورد استفاده قرار مي گيرد.
8- سرورهاي AAA: براي احراز هويت، کنترل و نظارت بر دسترسي کاربران داخلي و خارجي استفاده مي شوند.
البته بغير از تجهيزات فوق الذکر،با استفاده از مسيريابها و سوئيچ هاي مديريت پذير مي توان امنيت در مسير تبادل را نيز تا حد زيادي تامين نمود.
در ادامه حملات، سرويس ها و مکانيزم ها و تجهيزات امنيتي در لايه هاي مختلف در قالب جداول 1-2-3-4 با يکديگر مقايسه مي شوند و همانطور که در جداول مذکور نشان داده شده است مي توان نتيجه گرفت که بيشترين حملات به ترتيب در لايه IP,TCP ، کاربرد و ميزبان به شبکه است و سرويس ها و مکانيزم ها بيشتر در لايه IP به چشم مي خورد و تجهيزات امنيتي با بهره گيري از مکانيزم هاي مختلف بيشتر در لايه IP , TCP و کاربرد ، کاربري دارند .
در جدول 5تجهيزات امنيتي از نظر پارامترهاي مختلف با يکديگر مقايسه مي شوند و مورد ارزيابي قرار مي گيرند، استفاده از تجهيزات سخت افزاري نظير فايروال، سوئيچ ها و مسيريابهاي مديريت پذير، گران است و هزينه پشتيباني آنها نيز بالاست و از پيچيدگي نسبتا بالايي برخوردارند. در تجهيزات نرم افزاري نيز هزينه پشتيباني بدليل لزوم Update مرتب ، بالا است ولي هزينه استقرار و پيچيدگي پائين است.

5 - الگوي امنيتي

5-1 : معماري امنيتي

با توجه به ساختار هر شبکه، معماري امنيتي شبکه بصورت نهفته در لايه هاي شبکه در نظر گرفته مي شود و لايه بندي با توجه به محدوده هاي داخلي ، خارجي ، ارتباط از راه دور و غيره بصورت يک معماري امنيتي 4 لايه تعيين مي گردد که عبارتند از[4]:
1 - امنيت زيرساخت که شامل پيکربندي دقيق تجهيزات شبکه است.
2 - امنيت ارتباطات که در آن با استفاده از فايروال ها، سيستمهاي IDS,IPS ، ضد ويروسها ، سرورهاي AAA، نرم افزارهاي مانيتورينگ، ثبت و تحليل رويدادها مي توان به تشخيص هويت و کنترل کاربران پرداخت.
3- امنيت سيستم ها که در آن با بهره گيري از پويشگرها ي امنيتي، آنتي ويروسها، IDS و IPS به ثبت و کنترل دسترسي کاربران به منابع پرداخته مي شود.
4- امنيت کاربردها که با بهره گيري از سيستمهاي IDS ، آنتي ويروس، پويشگر امنيتي و فيلترهاي محتوا بر دسترسي کاربران نظارت مي شود.

5-2 : الگوريتم جهت تهيه الگوي امنيتي شبکه

با توجه به تنوع شبکه ها استفاده از الگوريتم ذيل در طرح الگوي امنيتي شبکه مفيد است.

الگوريتم از مراحل ذيل تشکيل مي گردد:
1 - شروع
2 - در صورتي که شبکه موجود است به مرحله 10 برويد.
3 - نيازمنديهاي امنيتي را تعيين کنيد.
4- منابع راشناسايي کنيد.
5- مخاطرات مربوط به شبکه را تحليل کنيد.
6- راهکارهاي مقابله با مخاطرات را ارائه کنيد.
7- تجهيزات و امکانات امنيتي مناسب را تعيين نماييد.
8- سياستها و رويه هاي امنيتي را تدوين کنيد.
9 - سياستها و رويه هاي امنيتي اجرا کنيد.
10 - وضعيت موجود را بررسي کنيد.
11 - در صورتي که نيازمنديهاي سازمان تامين نشده است، به مرحله 3 برويد.
12 - در صورتي که نيازمنديهاي امنيتي شبکه تامين نشده است به مرحله 4 برويد.
13 - به مرحله 10 برويد.
همانطور که ملاحظه مي شود اين الگوريتم يک الگوريتم گردشي است که به طور مداوم بايد براي شبکه هاي کامپيوتري اجرا گردد.

مقدمه ای بر فایروال

فایروال وسیله ای است که کنترل دسترسی به یک شبکه را بنابر سیاست امنیتی شبکه تعریف می کند.علاوه بر آن از آنجایی که معمولا یک فایروال بر سر راه ورودی یک شبکه می نشیند لذا برای ترجمه آدرس شبکه نیز بکار گرفته می شود.

مشخصه های مهم یک فایروال قوی و مناسب جهت ایجاد یک شبکه امن عبارتند از:

1-  توانایی ثبت و اخطار :ثبت وقایع یکی از مشخصه های بسیار مهم یک فایروال به شمار  می شود و به مدیران شبکه این امکان را می دهد که انجام حملات را کنترل کنند. همچنین مدیر شبکه می تواند با کمک اطلاعات ثبت شده به کنترل ترافیک ایجاد شده توسط کاربران مجاز بپردازد. در یک روال ثبت مناسب ، مدیر می تواند براحتی به بخشهای مهم از اطلاعات ثبت شده دسترسی پیدا کند. همچنین یک فایروال خوب باید بتواند علاوه بر ثبت وقایع، در شرایط بحرانی، مدیر شبکه را از وقایع مطلع کند و برای وی اخطار بفرستد.

2-  بازدید حجم بالایی از بسته های اطلاعات: یکی از تستهای یک فایروال ، توانایی آن در بازدید حجم بالایی از بسته های اطلاعاتی بدون کاهش چشمگیر کارایی شبکه است. حجم داده ای که یک فایروال می تواند کنترل کند برای شبکه های مختلف متفاوت است اما یک فایروال قطعا نباید به گلوگاه شبکه تحت حفاظتش تبدیل شود.عوامل مختلفی در سرعت پردازش اطلاعات توسط فایروال نقش دارند. بیشترین محدودیتها از طرف سرعت پردازنده و بهینه سازی کد نرم افزار بر کارایی فایروال تحمیل می شوند. عامل محدودکننده دیگر می تواند کارتهای واسطی باشد که بر روی فایروال نصب می شوند. فایروالی که بعضی کارها مانند صدور اخطار ، کنترل دسترسی مبنی بر URL و بررسی وقایع ثبت شده را به نرم افزارهای دیگر می سپارد از سرعت و کارایی بیشتر و بهتری برخوردار است.

3-  سادگی پیکربندی: سادگی پیکربندی شامل امکان راه اندازی سریع فایروال و مشاهده سریع خطاها و مشکلات است.در واقع بسیاری از مشکلات امنیتی که دامنگیر شبکه های می شود به پیکربندی غلط فایروال بر می گردد. لذا پیکربندی سریع و ساده یک فایروال ، امکان بروز خطا را کم می کند. برای مثال امکان نمایش گرافیکی معماری شبکه  و یا ابزرای که بتواند سیاستهای امنیتی را به پیکربندی ترجمه کند ، برای یک فایروال بسیار مهم است.

4-  امنیت و افزونگی فایروال: امنیت فایروال خود یکی از نکات مهم در یک شبکه امن است.فایروالی که نتواند امنیت خود را تامین کند ، قطعا اجازه ورود هکرها و مهاجمان را به سایر بخشهای شبکه نیز خواهد داد. امنیت در دو بخش از فایروال ، تامین کننده امنیت فایروال و شبکه است:

الف- امنیت سیستم عامل فایروال : اگر نرم افزار فایروال بر روی سیستم عامل جداگانه ای کار می کند، نقاط ضعف امنیتی سیستم عامل ، می تواند نقاط ضعف فایروال نیز به حساب بیاید. بنابراین امنیت و استحکام سیستم عامل فایروال و بروزرسانی آن از نکات مهم در امنیت فایروال است.

ب- دسترسی امن به فایروال جهت مقاصد مدیریتی : یک فایروال باید مکانیزمهای امنیتی خاصی را برای دسترسی مدیران شبکه در نظر بگیرد. این روشها می تواند رمزنگاری را همراه با روشهای مناسب تعیین هویت بکار گیرد تا بتواند در مقابل نفوذگران تاب بیاورد.

 انواع فایروال

انواع مختلف فایروال کم و بیش کارهایی را که اشاره کردیم ، انجام می دهند، اما روش انجام کار توسط انواع مختلف ، متفاوت است که این امر منجر به تفاوت در کارایی و سطح امنیت پیشنهادی فایروال می شود.بر این اساس فایروالها را به 5 گروه تقسیم می کنند.

1-  فایروالهای سطح مدار (Circuit-Level): این فایروالها به عنوان یک رله برای ارتباطات TCP عمل می کنند. آنها ارتباط TCP را با رایانه پشتشان قطع می کنند و خود به جای آن رایانه به پاسخگویی اولیه می پردازند.تنها پس از برقراری ارتباط است که اجازه می دهند تا داده به سمت رایانه مقصد جریان پیدا کند و تنها به بسته های داده ای مرتبط اجازه عبور می دهند. این نوع از فایروالها هیچ داده درون بسته های اطلاعات را مورد بررسی قرار نمی دهند و لذا سرعت خوبی دارند. ضمنا امکان ایجاد محدودیت بر روی سایر پروتکلها ( غیر از TCP) را نیز نمی دهند.

2-  فایروالهای پروکسی سرور : فایروالهای پروکسی سرور به بررسی بسته های اطلاعات در لایه کاربرد می پردازد. یک پروکسی سرور درخواست ارائه شده توسط برنامه های کاربردی پشتش را قطع می کند و خود به جای آنها درخواست را ارسال می کند.نتیجه درخواست را نیز ابتدا خود دریافت و سپس برای برنامه های کاربردی ارسال می کند. این روش با جلوگیری از ارتباط مستقیم برنامه با سرورها و برنامه های کاربردی خارجی امنیت بالایی را تامین می کند. از آنجایی که این فایروالها پروتکلهای سطح کاربرد را     می شناسند ، لذا می توانند بر مبنای این پروتکلها محدودیتهایی را ایجاد کنند. همچنین آنها می توانند با بررسی محتوای بسته های داده ای به ایجاد محدودیتهای لازم بپردازند. البته این سطح بررسی می تواند به کندی این فایروالها بیانجامد. همچنین از آنجایی که این فایروالها باید ترافیک ورودی و اطلاعات برنامه های کاربردی کاربر انتهایی را پردازش کند، کارایی آنها بیشتر کاهش می یابد. اغلب اوقات پروکسی سرورها از دید کاربر انتهایی شفاف نیستند و کاربر مجبور است تغییراتی را در برنامه خود ایجاد کند تا بتوان داین فایروالها را به کار بگیرد.هر برنامه جدیدی که بخواهد از این نوع فایروال عبور کند ، باید تغییراتی را در پشته پروتکل فایروال ایجاد کرد.

3-  فیلترهای Nosstateful packet : این فیلترها روش کار ساده ای دارند. آنها بر مسیر یک شبکه می نشینند و با استفاده از مجموعه ای از قواعد ، به بعضی بسته ها اجازه عبور می دهند و بعضی دیگر را بلوکه می کنند. این تصمیمها با توجه به اطلاعات آدرس دهی موجود در پروتکلهای لایه شبکه مانند IP و در بعضی موارد با توجه به اطلاعات موجود در پروتکلهای لایه انتقال مانند سرآیندهای TCP و UDP اتخاذ می شود. این فیلترها زمانی می توانند به خوبی عمل کنند که فهم خوبی از کاربرد سرویسهای مورد نیاز شبکه جهت محافظت داشته باشند. همچنین این فیلترها می توانند سریع باشند چون همانند پروکسی ها عمل نمی کنند و اطلاعاتی درباره پروتکلهای لایه کاربرد ندارند.

4-  فیلترهای ٍStateful Packet : این فیلترها بسیار باهوشتر از فیلترهای ساده هستند. آنها تقریبا تمامی ترافیک ورودی را بلوکه می کنند اما می توانند به ماشینهای پشتشان اجازه بدهند تا به پاسخگویی بپردازند. آنها این کار را با نگهداری رکورد اتصالاتی که ماشینهای پشتشان در لایه انتقال ایجاد می کنند، انجام می دهند.این فیلترها ، مکانیزم اصلی مورد استفاده جهت پیاده سازی فایروال در شبکه های مدرن هستند.این فیلترها می توانند رد پای اطلاعات مختلف را از طریق بسته هایی که در حال عبورند ثبت کنند. برای مثال شماره پورت های TCP و UDP مبدا و مقصد، شماره ترتیب TCP و پرچمهای TCP. بسیاری از فیلترهای جدید Stateful می توانند پروتکلهای لایه کاربرد مانند FTP و HTTP را تشخیص دهند و لذا می تواننداعمال کنترل دسترسی را با توجه به نیازها و سرعت این پروتکلها انجام دهند.

5-  فایروالهای شخصی : فایروالهای شخصی ، فایروالهایی هستند که بر روی رایانه های شخصی نصب می شوند.آنها برای مقابله با حملات شبکه ای طراحی شده اند. معمولا از برنامه های در حال اجرا در ماشین آگاهی دارند و تنها به ارتباطات ایجاد شده توسط این برنامه ها اجازه می دهند که به کار بپردازند نصب یک فایروال شخصی بر روی یک PC بسیار مفید است زیرا سطح امنیت پیشنهادی توسط فایروال شبکه را افزایش می دهد. از طرف دیگر از آنجایی که امروزه بسیاری از حملات از درون شبکه حفاظت شده انجام  می شوند ، فایروال شبکه نمی تواند کاری برای آنها انجام دهد و لذا یک فایروال شخصی بسیار مفید خواهد بود. معمولا نیازی به تغییر برنامه جهت عبور از فایروال شخصی نصب شده (همانند پروکسی) نیست.

 موقعیت یابی برای فایروال

محل و موقعیت نصب فایروال همانند انتخاب نوع صحیح فایروال و پیکربندی کامل آن ، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. نکاتی که باید برای یافتن جای مناسب نصب فایروال در نظر گرفت عبارتند از :

       موقعیت و محل نصب از لحاظ توپولوژیکی : معمولا مناسب به نظر می رسد که فایروال را در درگاه ورودی/خروجی شبکه خصوصی نصب کنیم. این امر به ایجاد بهترین پوشش امنیتی برای شبکه خصوصی با کمک فایروال از یک طرف و جداسازی شبکه خصوصی از شبکه عمومی از طرف دیگر کمک می کند.

       قابلیت دسترسی و نواحی امنیتی : اگر سرورهایی وجود دارند که باید برای شبکه عمومی در دسترس باشند ، بهتر است آنها را بعد از فایروال و در ناحیه DMZ قرار دهید. قرار دادن این سرورها در شبکه خصوصی وتنظیم فایروال جهت صدور اجازه به کاربران خارجی برای دسترسی به این سرورها برابر خواهد بود با هک شدن شبکه داخلی. چون شما خود مسیر هکرها را در فایروال باز کرده اید. در حالی که با استفاده از ناحیه DMZ ، سرورهای قابل دسترسی برای شبکه عمومی از شبکه خصوصی شما بطور فیزیکی جدا هستند، لذا اگر هکرها بتوانند به نحوی به این سرورها نفوذ کنند بازهم فایروال را پیش روی خود دارند.

       مسیریابی نامتقارن : بیشتر فایروالهای مدرن سعی می کنند اطلاعات مربوط به اتصالات مختلفی را که از طریق آنها شبکه داخلی را به شبکه عمومی وصل کرده است، نگهداری کنند. این اطلاعات کمک می کنند تا تنها بسته های اطلاعاتی مجاز به شبکه خصوصی وارد شوند. در نتیجه حائز اهمیت است که نقطه ورود و خروج تمامی اطلاعات به/از شبکه خصوصی از طریق یک فایروال باشد.

       فایروالهای لایه ای : در شبکه های با درجه امنیتی بالا بهتر است از دو یا چند فایروال در مسیر قرار گیرند. اگر اولی با مشکلی روبرو شود، دومی به کار ادامه می دهد.معمولا بهتر است دو یا چند فایروال مورد استفاده از شرکتهای مختلفی باشند تا در صورت وجود یک اشکال نرم افزاری یا حفره امنیتی در یکی از آنها ، سایرین بتوانند امنیت شبکه را تامین کنند.

نتیجه گیری
در نهایت با بررسی که بر طبق تجربیات کار با این 4 سیستم بدست آورده ایم و در بالا گفتم ، انتخاب اولم رو با در نظر گرفتن تمامی معیارها FreeBSD می دانم . اما در صورتیکه خیلی نیاز به تنظیمات پیچیده و عجیب غریب دارید Linux را انتخاب کنید که قابلیت خصوصی شدن و تنظیمات بیشتری را در اختیار شما قرار می دهد .
در صورتیکه با Unix Base ها کار نکرده اید و قیمت هم برای شما مهم نیست و یک راه بی دردسر و با کیفیت می خواهید ، به دنبال Juniper بروید . اما اگر قیمت هم کمی برای شما ملاک است و ترافیک خیلی بالایی هم ندارید و حال و حوصله تنظیمات و مطالعه زیادی را ندارید به دنبال Cisco بروید .
دقت کنید که این بررسی در رده Gateway و Router ها انجام شد و Switch های Layer 3 بحث دیگری دارند که Cisco در همینها قدرتمند تر است .

از يک شبکه کامپيوتري، عوامل مهمي مانند نوع سيستم عامل، موجوديتها، منابع، برنامه هاي کاربردي، نوع خدمات و کاربران نقش مهم ومستقيمي در امنيت شبکه دارند. برقراري امنيت بصورت 100% امکان پذير نيست چرا که بعضي از عوامل از حيطه قوانين سيستمي خارج هستند، بعنوان نمونه کانالهاي مخابراتي هدايت ناپذير ( مثل امواج مخابراتي و ارتياط ماهواره اي) يا کاربران شبکه ( که هميشه از آموزشهاي امنيتي داده شده استفاده نمي کنند.
بنابراين الگوي امنيتي شبکه يک طرح امنيتي چند لايه و توزيع شده را پيشنهاد مي کند به نحوي که کليه بخشهاي شبکه اعم از تجهيزات، ارتباطات، اطلاعات و کاربران را در برمي گيرد. در الگوي امنيتي ضمن مشخص کردن سياست امنيتي شبکه که در اصل در مورد اهداف امنيتي بحث مي کند، راهکارهاي مهندسي و پياده سازي امنيت نيز ارئه مي گردد و با آموزشهاي مختلف امنيتي و نظارت مداوم ، امنيت شبکه بطور مداوم ارزيابي مي گردد.

منابع وماخذ :

1- www.shabakeh-mag.com

2-www.2.irib.ir

3-www.iran-eng.com

4-www.google.com

5-www.computer-article.blogfa.com

6-www.p30download.com

محسن طهماسبي