کانال های ارتباطی کابلی

تحقیق و مقاله با موضوع کانالهای ارتباطی کابلی

انواع رایج پیکر بندی شبکه ها

یک نوع از انواع رایج پیکر بندی شبکه ها LAN است.
سه نوع توپولوژی رایج در شبکه های LAN استفاده می گردد :

BUS
STAR
RING

تقسیم بندی بر اساس توپولوژی :

الگوی هندسی استفاده شده جهت اتصال کامپیوترها ، توپولوژی نامیده می شود. توپولوژی انتخاب شده برای پیاده سازی شبکه ها، عاملی مهم در جهت کشف و برطرف نمودن خطاء در شبکه خواهد بود. انتخاب یک توپولوژی خاص نمی تواند بدون ارتباط با محیط انتقال و روش های استفاده از خط مطرح گردد. نوع توپولوژی انتخابی جهت اتصال کامپیوترها به یکدیگر ، مستقیما” بر نوع محیط انتقال و روش های استفاده از خط تاثیر می گذارد. با توجه به تاثیر مستقیم توپولوژی انتخابی در نوع کابل کشی و هزینه های مربوط به آن ، می بایست با دقت و تامل به انتخاب توپولوژی یک شبکه همت گماشت . عوامل مختلفی جهت انتخاب یک توپولوژی بهینه مطرح می شود. مهمترین این عوامل بشرح ذیل است :

هزینه:

هر نوع محیط انتقال که برای شبکه LAN انتخاب گردد، در نهایت می بایست عملیات نصب شبکه در یک ساختمان پیاده سازی گردد. عملیات فوق فرآیندی طولانی جهت نصب کانال های مربوطه به کابل ها و محل عبور کابل ها در ساختمان است . در حالت ایده آل کابل کشی و ایجاد کانال های مربوطه می بایست قبل از تصرف و بکارگیری ساختمان انجام گرفته باشد. بهرحال می بایست هزینه نصب شبکه بهینه گردد.

انعطاف پذیری:

یکی از مزایای شبکه های LAN ، توانائی پردازش داده ها و گستردگی و توزیع گره ها در یک محیط است . بدین ترتیب توان محاسباتی سیستم و منابع موجود در اختیار تمام استفاده کنندگان قرار خواهد گرفت . در ادارات همه چیز تغییر خواهد کرد.( لوازم اداری، اتاقها و … ) . توپولوژی انتخابی می بایست بسادگی امکان تغییر پیکربندی در شبکه را فراهم نماید. مثلا” ایستگاهی را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال و یا قادر به ایجاد یک ایستگاه جدید در شبکه باشیم .

توپولوژی BUS :

در یک شبکه خطی چندین کامپیوتر به یک کابل به نام BUS متصل میشود. در این توپولوژی رسانه انتقال بین کلیه کامپیوتر ها مشترک است. توپولوژی BUS از متداولترین توپولوژیهاست که در شبکه های محلی مورد استفاده قرار میگیرد. سادگی ، کم هزینه بودن و توسعه آسان این شبکه از نقاط قوت توپولوژی BUS میباشد. ضعف عمده این شبکه این است که اگر کابل اصلی Back bone که پل ارتباطی بین کامپیوتر های شبکه است ، قطع شود ، کل شبکه از کار خواهد افتاد.

مزایای توپولوژی BUS

– کم بودن طول کابل . بدلیل استفاده از یک خط انتقال جهت اتصال تمام کامپیوترها ، در توپولوژی فوق از کابل کمی استفاده می شود.موضوع فوق باعث پایین آمدن هزینه نصب و ایجاد تسهیلات لازم در جهت پشتیبانی شبکه خواهد بود.
– ساختار ساده . توپولوژی BUS دارای یک ساختار ساده است . در مدل فوق صرفا” از یک کابل برای انتقال اطلاعات استفاده می شود.
– توسعه آسان . یک کامپیوتر جدید را می توان براحتی در نقطه ای از شبکه اضافه کرد. در صورت اضافه شدن ایستگاههای بیشتر در یک سگمنت ، می توان از تقویت کننده هائی به نام Repeater استفاده کرد.

معایب توپولوژی BUS

– مشکل بودن عیب یابی . با اینکه سادگی موجود در تویولوژی 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 نمایند ، کنترل شبکه در هر گره دارای مرکزیت نبوده و در صورت بروز خطاء می بایست نقاط زیادی بمنظور تشخیص خطاء بازدید و بررسی گردند.
– ایزوله کردن خطاء مشکل است . در صورتیکه یک کامپیوتر در توپولوژی فوق دچار مشکل گردد ، می بایست کامپیوتر را در محلی که به شبکه متصل است رفع عیب نمود. در موارد خاص می توان یک گره را از شبکه جدا کرد. در حالتیکه اشکال در محیط انتقال باشد ، تمام یک سگمنت می بایست از شبکه خارج گردد.
– ماهیت تکرارکننده ها . در مواردیکه برای توسعه شبکه از تکرارکننده ها استفاده می گردد، ممکن است در ساختار شبکه تغییراتی نیز داده شود. موضوع فوق مستلزم بکارگیری کابل بیشتر و اضافه نمودن اتصالات مخصوص شبکه است

توپولوژی ستاره ای :

شبکه های متوسط و بزرگ اغلب از توپولوژی ستاره ای استفاده میکنند. در این پیکر بندی از کابل و سخت افزار بیشتری استفاده میشود اما مدیریت آن آسانتر و احتمال خرابی آن کمتر است. کابل مورد استفاده توپولوژی ستاره ای اترنت کابل زوج بهم تابیده بدون حفاظ است. در پیکر بندی ستاره ای هر کامپیوتر به یک هاب متصل میشود. یک سر کابل به کارت شبکه یک کامپیوتر متصل میشود و سر دیگر آن به هاب که نقطه اتصال مرکزی کابل کشی شبکه را نزد هم میکند متصل میشود. هاب ها به اندازه های مختلف عرضه میشوند و مدلهای پیشرفته آنها میتواند خطا های موجود در سیگنالها را تقویت کند. آماده سازی توپولوژی ستاره ای آسان است و و عیب یابی در آن اسانتر از شبکه باس است چرا که یک کابل آسیب دیده تنها به روی یک کامپیوتر تاثیر میگذارد و از طرف دیگر کابل زوج بهم تابیده معمولاً گرانتر از کواکسیال است. توپولوژی ستاره ای به کابل بسیار زیاد و یک هاب نیاز دارد. تمامی اینها منجر به بالا رفتن هزینه شبکه میشود با این مزیت که این روش بسیار مفید است.

مزایای توپولوژی STAR

– سادگی سرویس شبکه . توپولوژی STAR شامل تعدادی از نقاط اتصالی در یک نقطه مرکزی است . ویژگی فوق تغییر در ساختار و سرویس شبکه را آسان می نماید.
– در هر اتصال یکدستگاه . نقاط اتصالی در شبکه ذاتا” مستعد اشکال هستند. در توپولوژی STAR اشکال در یک اتصال ، باعث خروج آن خط از شبکه و سرویس و اشکال زدائی خط مزبور است . عملیات فوق تاثیری در عملکرد سایر کامپیوترهای موجود در شبکه نخواهد گذاشت .
– کنترل مرکزی و عیب یابی . با توجه به این مسئله که نقطه مرکزی مستقیما” به هر ایستگاه موجود در شبکه متصل است ، اشکالات و ایرادات در شبکه بسادگی تشخیص و مهار خواهند گردید.
– روش های ساده دستیابی . هر اتصال در شبکه شامل یک نقطه مرکزی و یک گره جانبی است . در چنین حالتی دستیابی به محیط انتقال حهت ارسال و دریافت اطلاعات دارای الگوریتمی ساده خواهد بود.

معایب توپولوژی STAR

– زیاد بودن طول کابل . بدلیل اتصال مستقیم هر گره به نقطه مرکزی ، مقدار زیادی کابل مصرف می شود. با توجه به اینکه هزینه کابل نسبت به تمام شبکه ، کم است ، تراکم در کانال کشی جهت کابل ها و مسائل مربوط به نصب و پشتیبنی آنها بطور قابل توجهی هزینه ها را افزایش خواهد داد.
– مشکل بودن توسعه . اضافه نمودن یک گره جدید به شبکه مستلزم یک اتصال از نقطه مرکزی به گره جدید است . با اینکه در زمان کابل کشی پیش بینی های لازم جهت توسعه در نظر گرفته می شود ، ولی در برخی حالات نظیر زمانیکه طول زیادی از کابل مورد نیاز بوده و یا اتصال مجموعه ای از گره های غیر قابل پیش بینی اولیه ، توسعه شبکه را با مشکل مواجه خواهد کرد.
– وابستگی به نقطه مرکزی . در صورتیکه نقطه مرکزی ( هاب ) در شبکه با مشکل مواجه شود ، تمام شبکه غیرقابل استفاده خواهد بود.

توپولوژی RING :

نوعی شبکه محلی که وسایل(گره ها) در آن در یک حلقه بسته به یکدیگر متصل میشوند پیام ها در این نوع شبکه در یک جهت از گره ای به گره دیگر انتقال می یابند وقتی گر ه ای پیام را در یافت میکند ابتدا نشانی مقصد آن را بررسی میکند اگر نشانی پیام با نشانی گره یکسان باشد گره پیام را می پذیرد در غیر اینصورت سیگنال را از نو تولید و پیام را برای گره بعدی ارسال می کند.این تولید مجدد سیگنال به شبکه های حلقوی امکان می دهد که فواصل بزرگتری را نسبت به شبکه های ستاره ای و خطی پوشش دهند این حلقه را میتوان به گونه ای طراحی نمود تا گره های خراب یا ناقص نیز نادیده انگاشته شوند.اما افزودن گره های جدید به دلیل بسته بودن حلقه دشوار است.

مزایای توپولوژی RING

– کم بودن طول کابل . طول کابلی که در این مدل بکار گرفته می شود ، قابل مقایسه به توپولوژی BUS نبوده و طول کمی را در بردارد. ویژگی فوق باعث کاهش تعداد اتصالات ( کانکتور) در شبکه شده و ضریب اعتماد به شبکه را افزایش خواهد داد.
– نیاز به فضائی خاص جهت انشعابات در کابل کشی نخواهد بود.بدلیل استفاده از یک کابل جهت اتصال هر گره به گره همسایه اش ، اختصاص محل هائی خاص بمنظور کابل کشی ضرورتی نخواهد داشت .
– مناسب جهت فیبر نوری . استفاده از فیبر نوری باعث بالا رفتن نرخ سرعت انتقال اطلاعات در شبکه است. چون در توپولوژی فوق ترافیک داده ها در یک جهت است ، می توان از فیبر نوری بمنظور محیط انتقال استفاده کرد.در صورت تمایل می توان در هر بخش ازشبکه از یک نوع کابل بعنوان محیط انتقال استفاده کرد . مثلا” در محیط های ادرای از مدل های مسی و در محیط کارخانه از فیبر نوری استفاده کرد.

معایب توپولوژی RING

– اشکال در یک گره باعث اشکال در تمام شبکه می گردد. در صورت بروز اشکال در یک گره ، تمام شبکه با اشکال مواجه خواهد شد. و تا زمانیکه گره معیوب از شبکه خارج نگردد ، هیچگونه ترافیک اطلاعاتی را روی شبکه نمی توان داشت .
– اشکال زدائی مشکل است . بروز اشکال در یک گره می تواند روی تمام گرههای دیگر تاثیر گذار باشد. بمنظور عیب یابی می بایست چندین گره بررسی تا گره مورد نظر پیدا گردد.
– تغییر در ساختار شبکه مشکل است . در زمان گسترش و یا اصلاح حوزه جغرافیائی تحت پوشش شبکه ، بدلیل ماهیت حلقوی شبکه مسائلی بوجود خواهد آمد .
– توپولوژی بر روی نوع دستیابی تاثیر می گذارد. هر گره در شبکه دارای مسئولیت عبور دادن داده ای است که از گره مجاور دریافت داشته است . قبل از اینکه یک گره بتواند داده خود را ارسال نماید ، می بایست به این اطمینان برسد که محیط انتقال برای استفاده قابل دستیابی است

راهکارهای شبکه(Network Strategies)

راهکار ترمینال(Terminal) :

رادر این راهکار قدرت پردازش در یک رایانه ی میزبان که معمولا یک رایانه ی بزرگ است متمرکز شده است و بقیه ی گره ها که ترمینال نامیده می شوند به آن متصل می شوند. یک ترمینال ، در ساده ترین شکل آن ، ممکن است تنها از یک وسیله ی خروجی مانند صفحه نمایش ( تابلو اعلان پروازها در فرودگاه ها ) تشکیل شده باشد و گاهی یک وسیله ی ورودی مانند صفحه کلید آن را همراهی می کند ( عابر بانک ). در این حالت گره های ترمینال دارای هیچ گونه قدرت پردازش نیستند. گاهی ترمینال ها رایانه های شخصی هستند که دارای قدرت پردازس اند ولی برای پردازش مورد نظر شبکه وابسته به رایانه ی میزبان هستند (مانند رایانه های شخصی دفاتر هواپیمایی که برای رزرو بلیط وابسته به پردازش رایانه ی میزبان اند و به تنهایی نمی توانند بلیط را رزرو کنند. رایانه ی میزبان حاوی برنامه ی پروازها ، نرخ بلیط ها و دیگر اطلاعات لازم برای پردازش و رزرو بلیط است). پیکربندی مرسوم ، و(Unix) دراین نوع راهکار معمولا از سیستم عامل یونیکس استفاده می کند ستاره یا سلسله مراتبی است

مزیت راهکار ترمینال :

امنیت نرم افزار و داده، به دلیل متمرکز بودن آن ها در یک گره مرکزی است. از طرف دیگر نبودن قابلیت انعطاف پذیری و کنترل در ترمینال ها می تواند از معایب این راهکار باشد. یکی دیگر از معایب آن، نبودن امکان استفاده از قدرت پردازش رایانه ها در گره های ترمینال است

راهکار همتا با همتا(Peer to Peer )

در این راهکار تمام گره ها ( رایانه ها ) یکسان بوده و هیچ کدام مدیریت شبکه را به عهده ندارند. هر گره می تواند هم در حکم سرویس دهنده و هم سرویس گیرنده باشد. برای مثال یک رایانه می تواند به پرونده های موجود در رایانه دیگر دست یابد و در عین حال اجازه ی دست یابی به پرونده هایش را به رایانه های دیگر شبکه بدهد. یکی از شمخصه های این نوع راهکار یکسان بودن نرم افزار سیستم عامل شبکه(NOS) برای تمام رایانه های شبکه است. برای مثال تمام گره ها ممکن است دارای سیستم عامل Win Me یا Win 2000 Professional یا Win XP باشند. (این سیستم عامل ها دارای نرم افزار ارتباطی بوده و در حکم سیستم عامل شبکه نیز می باشند.)
این راهکار به خوبی پاسخ گوی نیاز های یک شبکه ی کوچک است و سادگی و ارزانی نصب از محاسن آن می باشند. کاهش کارایی با فازایش تعداد گره ها و نبودن قابلیت مؤثر در کنترل و مدیریت منابع، آن را برای شبکه های بزرگ نامناسب می سازد.

از این راهکار برای اتصال چند رایانه در یک منزل و اشتراک منابع آن ها استفاده می شود.

راهکار سرویس گیرنده – سرویس دهنده(Client-Server) مدیریت شبکه را به عهده دارد و به دیگر گره ها خدمات ارائه می کند. منابع مختلف مانند بانک های اطلاعاتی ، نرم افزارهای کاربردی و سخت افزار متمرکز بوده و گره های سرویس گیرنده از طریق گره سرویس دهنده می توانند به آن ها دست یابند، یکی از مشخصه های این راهکار این است که سیستم عامل شبکه ، در گره سرویس دهنده با گره های سرویس گیرنده متفاوت است. در واقع بخش سرویس دهنده ی آن در رایانه ی سرویس دهنده و بخش سرویس گیرنده ی آن در رایانه های سرویس گیرنده قرار دارند. برای مثال رایانه ی سرویس دهنده ممکن است دارای سیستم عامل Win 2000 server و دیگر گره ها دارای سیستم عامل Win 2000 Professional باشند.
از محاسن این راهکار می توان به قابلیت آن برای مدیریت مطلوب شبکه های بزرگ و همچنین نظارت و کنترل فعالیت های شبکه اشاره کرد. از معایب آن نیز می توان به پیچیده بودن نصب و پرهزینه بودن عملیات تامین و نگهداری آن اشاره کرد.
از این راهکار برای برقراری ارتباط بین رایانه های یک شرکت استفاده می شود.