درسنامه آموزشی کتاب مفاهیم پایه فناوری اطلاعات

هدف‌های رفتاری

پس از مطالعه این فصل از هنرجو انتظار می‌رود که:

- شبکه‌های رایانه‌ای را تعریف کند.
- انواع شبکه‌های رایانه‌ای را از نظر گستردگی شرح دهد.
- انواع شبکه‌های رایانه‌ای را از نظر نقش رایانه شرح دهد.
- رسانه‌های مختلف برای ایجاد شبکه رایانه‌ای را بشناسد.

مقدمه

پس از پیدایش رایانه، تولید و ذخیره‌سازی اطلاعات به روش دیجیتال رواج یافت و استفاده از رایانه در ادارات، مؤسسات، مدارس، مراکز علمی و... در همه زمینه‌ها گسترش پیدا کرد. با تولید حجم زیادی از اطلاعات و ضرورت انتقال آن به دیگران، مفهومی به‌نام شبکه به‌وجود آمد.

مفهوم شبکه‌های رایانه‌ای

از اتصال دو یا چند رایانه که به‌منظور استفاده از منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری آن‌ها را به‌هم متصل می‌کنند، شبکه به‌وجود می‌آید. هدف اصلی از ایجاد شبکه، تبادل اطلاعات و به اشتراک گذاشتن داده‌ها و منابع است.

دلایل استفاده از شبکه‌های رایانه‌ای

استفاده از شبکه‌های رایانه‌ای به‌علت مزایای فراوانی که دارند بسیار گسترش یافته است در این‌جا به برخی از این مزایا اشاره می‌کنیم.

1- استفاده از منابع مشترک: رایانه‌های متصل به شبکه می‌توانند با یکدیگر تبادل اطلاعات و اشتراک منابع داشته باشند.

2- جلوگیری از افزونگی اطلاعات: معمولاً کاربران شبکه به اطلاعات یکسانی نیاز دارند. درصورتی‌که اطلاعات روی یکی از سیستم‌ها قرار گرفته و به اشتراک گذاشته شود در این صورت تمامی کاربران می‌توانند از آن استفاده کنند.

3- تبادل سریع‌تر و دقیق‌تر داده‌ها: کاربران از راه دور و در کوتاه‌ترین زمان ممکن می‌توانند با استفاده از امکانات شبکه با یکدیگر به تبادل داده و اطلاعات بپردازند. به این ترتیب، زمان تبادل اطلاعات کاهش می‌یابد.

4- سهولت در برقراری ارتباط و تبادل داده: بدون وجود شبکه تبادل داده‌ها از یک رایانه به رایانه دیگر با استفاده از حافظه‌های جانبی امکان‌پذیر است. اما در بستر شبکه نیاز به ابزارهای جانبی مرتفع می‌شود.

5- کاهش هزینه‌ها: متمرکز کردن منابع و استفاده مشترک از آن‌ها در یک سازمان، کاهش هزینه را درپی خواهد داشت.

6- ایجاد گروه‌ کاری: مدیر شبکه می‌تواند وظایف کاربران شبکه را به گروه‌های کاری متفاوت دسته‌بندی نموده و برای هر گروه‌ کاری منابع شبکه، نرم‌افزارهای مرتبط و دسترسی‌های مجاز تعیین نماید.

انواع شبکه‌های رایانه‌ای از نظر وسعت جغرافیایی

شبکه‌های رایانه‌ای با توجه به وسعت جغرافیایی تحت پوشش (نزدیکی یا دوری از هم) دارای انواع مختلفی هستند.

شبکه‌های شخصی (PAN)

ارتباط و اتصال بیش از دو یا چند دستگاه مختلف رایانه‌ای که در محدوده چند متری از هم قرار گرفته‌اند (این دستگاه‌ها عموماً متعلق به یک فرد می‌باشد). در این نوع از شبکه اغلب از فناوری Bluetooth جهت برقراری ارتباط بی‌سیم استفاده می‌شود.

شبکه‌های محلی (LAN)

به شبکه‌ای که تعداد محدودی از رایانه‌ها را در یک مکان فیزیکی نزدیک به‌هم (در محدوده یک ساختمان) به‌هم متصل می‌کند شبکه محلی می‌گویند.

شبکه‌های محلی (MAN)

شبکه‌های رایانه‌ای بزرگی هستند که گسترهٔ وسیعی مانند یک شهر را پوشش می‌دهد. این‌گونه از شبکه‌ها معمولاً از اتصالات چند شبکه محلی به‌وجود می‌آیند.

شبکه محیط گسترده (WAN)

شبکه گسترده در مقایسه با شبکه محلی مساحت جغرافیایی بزرگ‌تری را شامل می‌شود و می‌تواند از اتصال چند شبکه محلی در یک شهر یا استان یا کشور ایجاد شود که از مرز کشورها عبور کرده و ارتباط کاربران یا رایانه‌ها از مسافت‌های دور را از طریق خطوط مخابراتی با یکدیگر امکان‌پذیر می‌سازد.

آشنایی با سرویس‌دهنده‌ها و سرویس‌گیرنده‌ها

رایانه‌های موجود در شبکه را با توجه به نوع وظایف آن به دو گروه سرویس‌دهنده و سرویس‌گیرنده دسته‌بندی می‌کنند.

رایانه‌های سرویس‌دهنده (Server)

این دسته از رایانه‌ها وظیفه مدیریت کلیه سیستم‌های موجود در شبکه و مدیریت نرم‌افزاری شبکه را برعهده دارد.

رایانه‌های سرویس‌گیرنده (Client)

رایانه‌های سرویس‌گیرنده توسط سرویس‌دهنده‌ها کنترل و مدیریت و اغلب از امکانات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سرویس‌دهنده‌ها شده استفاده  می‌کنند.

انواع شبکه‌های رایانه‌ای از نظر پیاده‌سازی

نحوهٔ ارتباط رایانه‌ها در شبکه و استفاده از منابع و سرویس‌های مختلف شبکه بستگی به سیستم عامل شبکه و نحوهٔ به‌کارگیری آن دارد. شبکه‌ها به دو صورت زیر پیاده‌سازی می‌شوند.

شبکه‌های مبتنی بر سرویس‌دهنده (Server Based)

سرویس‌دهنده‌ها معمولاً با مشخصات سخت‌افزاری بالاتری انتخاب می‌شوند و وظیفه سرویس‌دهی به شبکه را برعهده دارند. سایر سیستم‌های شبکه که Client نامیده می‌شوند، سرویس‌های مورد نیاز خود را از Server درخواست می‌کنند. به این نوع شبکه شبکه سرویس‌دهنده سرویس‌گیرنده (Client-Server) گفته می‌شود.

شبکه‌های نظیر به‌نظیر (Peer to Peer)

در این شبکه‌ها، رایانه‌ها به‌صورت نظیر به‌نظیر به‌هم متصل شده‌اند و هیچ برتری نسبت به‌هم ندارند. رایانه‌های موجود در شبکه‌های Peer to Peer می‌توانند هم به عنوان سرویس‌دهنده عمل کنند هم سرویس‌گیرنده باشند.

همبندی شبکه (Network Topology)

به‌نحوه چیدمان رایانه یا دستگاه‌های موجود در یک شبکه همبندی گفته می‌شود. نحوهٔ اتصال رایانه‌ها در شبکه به چند شکل مختلف امکان‌پذیر است. به شکل زیر توجه کنید.

شبکه‌های اینترانت (Intranet)

برخی از شرکت‌ها برای تبادل اطلاعات و به اشتراک گذاشتن اسناد مهم خود، از شبکه داخلی استفاده می‌کنند. اینترانت یک شبکه با دسترسی اختصاصی است که درون یک سازمان یا شرکت مورد استفاده قرار می‌گیرد به‌طوری که دسترسی به منابع آن برای افراد غیر سازمانی امکان‌پذیر نیست.

شبکه‌های اکسترانت (Extranet)

گاهی لازم است اشخاص خاصی، در خارج از سیستم به اطلاعات موجود در شبکه دسترسی پیدا کنند. اکسترانت بستری است که به‌وسیلهٔ آن مشتریان خارج از یک سازمان می‌توانند به اطلاعاتی محدود و مشخص از داخل سازمان دسترسی پیدا کنند که این اطلاعات و رمز دسترسی توسط مدیران آن سازمان مشخص می‌شود.

شبکهٔ جهانی اینترنت (Internet)

اینترنت یک شبکهٔ رایانه‌ای جهانی است که سیستم‌های رایانه‌ای را در سراسر جهان به‌هم وصل می‌کند و این اتصال بین سیستم‌ها، به کمک راه‌های ارتباطی معینی امکان‌پذیر است. هر رایانه و یا ابزار متصل به این شبکه می‌تواند با رایانه‌های دیگر در سرتاسر جهان که به اینترنت متصل هستند ارتباط برقرار کرده و منابع خود را به اشتراک گذاشته و از منابع موجود در اینترنت استفاده کند.

تعریف شبکه اینترنت: شبکه‌های درهم تنیده یا (Internet) مجموعه‌ای از شبکه‌های کوچک و بزرگ است که به‌هم پیوسته و از لحاظ جغرافیایی در سطح جهان گسترش یافته است. در این شبکهٔ بسیار بزرگ حجم عظیمی از داده‌ها ذخیره شده و قابل دسترس کاربران است.

برخی از کاربردهای اینترنت

در دنیای امروز تصور زندگی بدون اینترنت برای ما غیرممکن است. اینترنت در تمام ابعاد زندگی بشر سایه افکنده و زندگی انسان را تحت شعاع خود قرار داده است.

تقریباً هیچ‌ کاری نیست که تمامی یا حداقل بخشی از آن را به‌صورت آنلاین نتوان انجام داد. اینترنت امکان یافتن سریع اطلاعات، برقراری ارتباط با مردم در سراسر جهان، انجام امور مالی و... را ممکن می‌سازد. در ادامه به معرفی برخی از کاربردی‌ترین موارد استفاده از اینترنت خواهیم پرداخت.

موتورهای جستجو (Search engines)

اینترنت شامل میلیاردها وبسایت است که اطلاعات زیادی در آن‌ها وجود دارد، جستجوی منابع علمی و آموزشی، کاتالوگ، کتاب و مجلات، خدمات و امثال آن از طریق برنامه‌های ویژه جستجو امکان‌پذیر است. موتورهای جستجو دسترسی به این اطلاعات را آسان‌تر می‌کنند. موتورهای جستجوی زیادی وجود دارند که شما می‌توانید از آن‌ها استفاده کنید، اما برخی از آن‌ها محبوب‌تر و کاربردی‌تر هستند مانند گوگل، یاهو، بینگ و...

سرویس‌های پست الکترونیک (Email)

پست الکترونیکی راهی برای ارسال و دریافت پیام در قالب، متن، صوت و تصویر می‌باشد. کاربرانی که دارای اشتراک در سرویس‌های رایگان پست الکترونیکی Gmail و Hotmail و Yahoo هستند از یک سرویس‌گیرنده ایمیل بر روی وب استفاده می‌کنند. برای استفاده از سرویس پست الکترونیک نیاز به ساختن یک آدرس پست الکترونیک می‌باشد.

آدرس پست الکترونیک (Email Address) چیست؟

آدرس پست الکترونیکی به شناسه‌ای یکتا گفته می‌شود که در اختیار فرد یا شرکتی که برای اولین بار حساب کاربری ایجاد می‌کند، قرار می‌گیرد این آدرس در واقع برای شناسایی افراد مورد استفاده قرار گرفته و با استفاده از آن می‌توان پیام الکترونیکی را ارسال یا دریافت کرد.

این آدرس برای هر فرد یکتا است به عنوان مثال Test_email@gmail.com یک آدرس پست الکترونیکی است که از سرویس Gmail دریافت شده است. زمانی که بخواهید برای فردی پیام الکترونیکی ارسال کنید باید این آدرس را در اختیار داشته باشید.

عضویت در گروه‌های بین‌المللی تخصصی و خبری

گروه‌های خبری اینترنتی، با موضوعات سیاسی، اجتماعی، فرهنگی، تجاری، اطلاع‌رسانی و... فعالیت دارند. این گروه‌ها یک سیستم ذخیره‌سازی و سازماندهی پیام‌ها و اطلاعات بر روی رایانه سرویس‌دهنده خبری خود دارند، به‌نحوی که کاربران شبکه می‌توانند به آن مراجعه کرده و پیام‌های خبری مورد نظر و دلخواه خود را انتخاب و یا پیامی را برای گروه خبری ارسال دارند.

کلاس‌های آموزشی و تشکیل جلسات زنده

اینترنت می‌تواند بستر مناسبی برای برگزاری کلاس‌های آموزشی، شرکت در جلسات گفتگوی زنده و... را فراهم نماید.

تجارت الکترونیک

بسیاری از مشاغل برای بقای خود به اینترنت وابسته هستند و اغلب فعالیت‌های تبلیغاتی، انجام معاملات تجاری و خرید و فروش‌های خود را از طریق اینترنت انجام می‌دهند.

شبکه‌های اجتماعی

شبکه‌های اجتماعی امکان برقراری ارتباط و اشتراک‌گذاری را به‌صورت هم‌زمان با بسیاری از افراد امکان‌پذیر می‌کنند. واتساپ، تلگرام، اینستاگرام و... از بزرگ‌ترین شبکه‌های اجتماعی جهان هستند که بیش از میلیون‌ها کاربر در سراسر جهان دارند.

مفهوم شبکه تلفنی (PSTN)

ارتباط رایانه‌ها در شبکه‌های محلی (به‌دلیل نزدیکی به‌هم) توسط کابل صورت می‌گیرد. اما در شبکه‌های گستردهٔ جهانی، نمی‌توان از کابل‌های شبکه معمولی استفاده کرد، چرا که امکان کابل‌کشی بین شهرها، کشورها و قاره‌های مختلف امکان‌پذیر نمی‌باشد. در این شبکه‌ها از کابل‌های مخابراتی که تمام کشورها را به‌هم متصل کرده‌اند استفاده می‌شود. به این روش ارتباطی اصطلاحاً PSTN گفته می‌شود.

خطوط و تجهیزات مخابراتی که می‌توان از آن‌ها برای ارتباطات شبکه‌ای استفاده نمود، عبارت‌اند از: PSTN, ISDN, ADSL, DSL

معرفی اجزای یک سیستم ارتباط داده‌ای

برای انتقال اطلاعات از یک رایانه به رایانه دیگر از عناصر ارتباط داده‌ای استفاده می‌شود که عبارتند از:

رایانه فرستنده: رایانه‌ای است که قصد دارد اطلاعاتی را ارسال نماید. این رایانه اطلاعات مورد نظر خود را به‌صورت دیجیتال در اختیار وسیلهٔ ارسال‌کننده قرار می‌دهد.

وسیله ارسال‌کننده و دریافت کننده: انتقال اطلاعات بین رایانه‌ها از طریق خطوط مخابراتی انجام می‌گیرد و از آنجایی که خطوط مخابراتی فقط توانایی انتقال اطلاعات آنالوگ را دارند و رایانه‌ها حاوی اطلاعات دیجیتالی هستند، بنابراین از دستگاه مبدلی به‌نام مودم استفاده می‌شود که اطلاعات را در بخش فرستنده تبدیل به سیگنال‌های آنالوگ و در بخش گیرنده تبدیل به سیگنال‌های دیجیتال نماید.

کانال ارتباطی: ابزار و روش‌های انتقال از یک رایانه به‌رایانه دیگر، به دو صورت سیمی و بی‌سیم امکان‌پذیر می‌باشد. کانال‌های سیمی از طریق خطوط تلفن، با استفاده از کابل‌های زوج سیم و فیبرنوری اتصال و کانال‌های بی‌سیم با استفاده از امواج ماهواره‌ای (برای شبکه‌های بی‌سیم) پیاده‌سازی می‌شود.

رایانه گیرنده: این رایانه اطلاعات را از وسیله دریافت‌کننده به‌صورت دیجیتال دریافت می‌کند.

مفهوم آنالوگ، دیجیتال و نرخ انتقال

در فصل قبل گفتیم؛ مودم کلید اصلی ورود به دنیای اینترنت می‌باشد که با تبدیل سیگنال‌های دیجیتال به آنالوگ و بالعکس، ارتباط دو رایانه از راه دور را امکان‌پذیر می‌سازد. در این بخش به بررسی مفهوم آنالوگ و دیجیتال می‌پردازیم.

مفهوم سیگنال

سیگنال یا نشانک: سیگنال جریانی الکتریکی یا میدانی الکترومغناطیسی است که داده‌ها را از نقطه‌ای به نقطه دیگر حمل می‌کند.

سیگنال یا نشانک سیگنال جریانی الکتریکی یا میدانی الکترومغناطیسی است که دادهها را از نقطه ای به نقطه دیگر حمل میکند

سیگنال‌های آنالوگ: سیگنال‌های آنالوگ، شکل موج پیوسته‌ای هستند که نسبت به زمان تغییر می‌کنند. برای درک بهتر مفهوم سیگنال، صداهای حرف‌ زدن یک شخص را در نظر بگیرید که به‌شکل موج‌های پیوسته در هوا منتشر می‌شوند. صدا در واقع حرکت نوسانی هواست که نوع آن با توجه به حجم، دامنه صدا و میزان زیروبم بودن آن تغییر می‌کند.

سیگنال آنالوگ، قوانین قابل فهم خطوط ارتباطی تلفن (PSTN) است. این زبان بر پایه سیگنال‌های آنالوگ استوار است. خطوط تلفن براساس نمودار مشخصی از ولتاژ کار می‌کند که در واقع همان الگوهای یک سیگنال آنالوگ است.

سیگنال‌های دیجیتال: سیگنال دیجیتال اطلاعات را به‌صورت صفر و یک حمل می‌کند. دیجیتال زبان استاندارد سیستم‌های رایانه‌ای است.

نرخ انتقال (Transfer Rate): به مقدار اطلاعاتی که در واحد زمان به‌وسیلهٔ تجهیزات شبکه ارسال می‌شود، سرعت انتقال اطلاعات می‌گویند و واحد اندازه‌گیری آن بیت بر ثانیه (bps) است. مثلاً: یک کارت شبکه با سرعت 10Mbps توانایی انتقال 10 مگابیت در ثانیه را دارند و یک مودم 56Kbps دارای سرعت 56000 بیت بر ثانیه می‌باشد.