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 رايج در شبکه های LAN استفاده می گردد :

BUS
STAR
RING

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 .

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.

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 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.

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 :

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.

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

راهكارهاي شبكه(Network Strategies)

راهكار ترمینال(Terminal) :

رادر اين راهكار قدرت پردازش در يك رايانه ي ميزبان كه معمولا يك رايانه ي بزرگ است متمركز شده است و بقيه ي گره ها كه ترمينال ناميده مي شوند به آن متصل مي شوند. يك ترمينال ، در ساده ترين شكل آن ، ممكن است تنها از يك وسيله ي خروجي مانند صفحه نمايش ( تابلو اعلان پروازها در فرودگاه ها ) تشكيل شده باشد و گاهي يك وسيله ي ورودي مانند صفحه كليد آن را همراهي مي كند ( عابر بانك ). در اين حالت گره هاي ترمينال داراي هيچ گونه قدرت پردازش نيستند. گاهي ترمينال ها رايانه هاي شخصي هستند كه داراي قدرت پردازس اند ولي براي پردازش مورد نظر شبكه وابسته به رايانه ي ميزبان هستند (مانند رايانه هاي شخصي دفاتر هواپيمايي كه براي رزرو بليط وابسته به پردازش رايانه ي ميزبان اند و به تنهايي نمي توانند بليط را رزرو كنند. رايانه ي ميزبان حاوي برنامه ي پروازها ، نرخ بليط ها و ديگر اطلاعات لازم براي پردازش و رزرو بليط است). پيكربندي مرسوم ، و(Unix) دراين نوع راهكار معمولا از سيستم عامل يونيكس استفاده مي كند ستاره يا سلسله مراتبي است

مزيت راهكار ترمينال :

امنيت نرم افزار و داده، به دليل متمركز بودن آن ها در يك گره مركزي است. از طرف ديگر نبودن قابليت انعطاف پذيري و كنترل در ترمينال ها مي تواند از معايب اين راهكار باشد. يكي ديگر از معايب آن، نبودن امكان استفاده از قدرت پردازش رايانه ها در گره هاي ترمينال است

راهكار همتا با همتا(Peer to Peer )

در اين راهكار تمام گره ها ( رايانه ها ) يكسان بوده و هيچ كدام مديريت شبكه را به عهده ندارند. هر گره مي تواند هم در حكم سرويس دهنده و هم سرويس گيرنده باشد. براي مثال يك رايانه مي تواند به پرونده هاي موجود در رايانه ديگر دست يابد و در عين حال اجازه ي دست يابي به پرونده هايش را به رايانه هاي ديگر شبكه بدهد. يكي از شمخصه هاي اين نوع راهكار يكسان بودن نرم افزار سيستم عامل شبكه(NOS) براي تمام رايانه هاي شبكه است. براي مثال تمام گره ها ممكن است داراي سيستم عامل Win Me يا Win 2000 Professional يا Win XP باشند. (اين سيستم عامل ها داراي نرم افزار ارتباطي بوده و در حكم سيستم عامل شبكه نيز مي باشند.)
اين راهكار به خوبي پاسخ گوي نياز هاي يك شبكه ي كوچك است و سادگي و ارزاني نصب از محاسن آن مي باشند. كاهش كارايي با فازايش تعداد گره ها و نبودن قابليت مؤثر در كنترل و مديريت منابع، آن را براي شبكه هاي بزرگ نامناسب مي سازد.

از اين راهكار براي اتصال چند رايانه در يك منزل و اشتراك منابع آن ها استفاده مي شود.

راهكار سرويس گيرنده – سرويس دهنده(Client-Server) مديريت شبكه را به عهده دارد و به ديگر گره ها خدمات ارائه مي كند. منابع مختلف مانند بانك هاي اطلاعاتي ، نرم افزارهاي كاربردي و سخت افزار متمركز بوده و گره هاي سرويس گيرنده از طريق گره سرويس دهنده مي توانند به آن ها دست يابند، يكي از مشخصه هاي اين راهكار اين است كه سيستم عامل شبكه ، در گره سرويس دهنده با گره هاي سرويس گيرنده متفاوت است. در واقع بخش سرويس دهنده ي آن در رايانه ي سرويس دهنده و بخش سرويس گيرنده ي آن در رايانه هاي سرويس گيرنده قرار دارند. براي مثال رايانه ي سرويس دهنده ممكن است داراي سيستم عامل Win 2000 server و ديگر گره ها داراي سيستم عامل Win 2000 Professional باشند.
از محاسن اين راهكار مي توان به قابليت آن براي مديريت مطلوب شبكه هاي بزرگ و همچنين نظارت و كنترل فعاليت هاي شبكه اشاره كرد. از معايب آن نيز مي توان به پيچيده بودن نصب و پرهزينه بودن عمليات تامين و نگهداري آن اشاره كرد.
از اين راهكار براي برقراري ارتباط بين رايانه هاي يك شركت استفاده مي شود.