شبکه چیست؟ معرفی انواع شبکه

شبکه به چند دستگاه (از جمله کامپیوتر) گفته می‌شود که برای انتقال داده، به همدیگر وصل شده‌اند. در شبکه به هرکدام از دستگاه‌ها، گره یا Node گفته می‌شود و هر گره هم یک آدرس اختصاصی دارد تا اطلاعات به آن آدرس فرستاده شود.

این یک تعریف ساده از شبکه و نحوه کار آن بود. شبکه یا نتورک (Network) باعث تحول بزرگی در زندگی امروزی شده و زندگی بدون آن، عملا فلج می‌شود، حتی اگر خودمان به این مساله واقف نباشیم.

در ادامه، به طور کامل‌تر توضیح می‌دهیم شبکه چیست، چه انواعی دارد، اجزای اصلی شبکه چیست و چه تاثیری بر زندگی امروز مردم گذاشته است.

مشاوره با کارشناسان ایده‌آل گستر

تعریف شبکه

شبکه به مجموعه‌ای از دستگاه‌ها و سیستم‌های متصل به‌هم گفته می‌شود که داده‌ها و منابع را بین خود به اشتراک می‌گذارند. این دستگاه‌ها می‌توانند شامل کامپیوتر، گوشی هوشمند، سرور یا سایر دستگاه‌های الکترونیکی باشند. هدف از ایجاد یک شبکه، تسهیل انتقال داده‌ها، اشتراک‌گذاری منابع و امکان همکاری بین دستگاه‌های متصل است. شبکه‌ها می‌توانند از نظر نوع اتصال، اندازه و پیچیدگی متفاوت باشند.

اهمیت شبکه در زندگی مدرن

شبکه‌ها زیرساخت اصلی زندگی مدرن هستند و تقریبا تمام جنبه‌های فعالیت‌های روزمره ما را تحت تاثیر قرار داده‌اند. در ادامه به چند نمونه از اثرات بسیار مهم شبکه بر زندگی روزمره اشاره شده است:

• اینترنت: زندگی بدون اینترنت اگر غیرممکن نباشد، بسیار دشوار است. اینترنت به عنوان یکی از بزرگ‌ترین و تاثیرگذارترین شبکه‌ها، دسترسی فوری به حجم عظیمی از داده و اطلاعات را برای ما فراهم می‌آورد.
• برقراری ارتباط: شبکه‌ها امکان برقراری ارتباط را از طریق ابزارهایی مانند پیام‌رسان‌ها، رسانه‌های اجتماعی، تماس‌های ویدیویی و… فراهم می‌کنند. هرجای دنیا که باشید، به کمک شبکه می‌توانید با دیگران ارتباط برقرار کنید.
• گردش داخلی اطلاعات: هر مجموعه‌ای، فارغ از بزرگی یا کوچکی، مثل یک ماشین است که تمام اجزای آن باید هماهنگ با یکدیگر عمل کنند. شبکه با گردش درست اطلاعات باعث می‌شود که عملیات داخلی هر مجموعه (از اشتراک داده‌ها تا استفاده از سانترال و تلفن ویپ) روان و درست انجام شود. به طور خلاصه، در دنیای کسب‌وکار، شبکه‌ها برای مدیریت عملیات ضروری هستند.

انواع شبکه

شبکه‌ها را می‌توان بر اساس معیارهای مختلفی دسته‌بندی کرد. در این‌جا بعضی از انواع اصلی شبکه‌ها را معرفی کرده‌ایم:

شبکه بر اساس دامنه جغرافیایی

1. شبکه شخصی یا PAN

PAN شبکه‌ای کوچک است که معمولا در محدوده‌ای چند متری درست می‌شود و دستگاه‌هایی مثل هدفون، موبایل، لپ‌تاپ و… را به هم وصل می‌کند. نمونه آن، متصل شدن موبایل به لپ‌تاپ از طریق بلوتوث یا موس بی‌سیم به کامپیوتر است.

2. شبکه داخلی، شبکه محلی یا LAN

یک منطقه محدود مثل خانه یا دفتر را پوشش می‌دهد. برای نمونه، یک شرکت کوچک را تصور کنید که سرور، چند کامپیوتر و پرینتر در آن به همدیگر متصل هستند.

3. شبکه شهری یا MAN

منطقه جغرافیایی وسیع‌تری از LAN را دربرمی‌گیرد اما کوچک‌تر از WAN است. معمولا از چند LAN تشکیل شده و یک شهر یا یک دانشگاه بزرگ را پوشش می‌دهد. برای نمونه، اتصال چند دفتر یک شرکت در نقاط مختلف شهر یا دانشکده‌های مختلف یک دانشگاه به همدیگر، MAN محسوب می‌شود.

4. شبکه گسترده یا WAN

منطقه جغرافیایی وسیعی مانند یک کشور یا قاره را پوشش می‌دهد و چندین LAN و MAN را به هم متصل می‌کند. اینترنت بزرگ‌ترین مثال از WAN است.

شبکه بر اساس تکنولوژی ارتباطی

• شبکه‌های بی‌سیم: از امواج رادیویی برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند و نیازی به کابل‌های فیزیکی ندارند. مهم‌ترین شبکه‎‌های بی‌سیم این‌ها هستند:
  • وای فای
  • شبکه‌های سلولی شامل 3G, 4G, 5G: برای ارتباطات موبایل و دسترسی به اینترنت
  • بلوتوث
  • شبکه‌های ماهواره‌ای
• شبکه‌های کابلی یا سیمی: از کابل (مانند کابل‌های مسی یا فیبر نوری) برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند. اترنت و فیبر نوری از مهم‌ترین شبکه‌های کابلی هستند.

شبکه بر اساس نوع اتصال

• شبکه‌های نقطه به نقطه: دستگاه‌ها به‌طور مستقیم و بدون دخالت دستگاه‌های واسط، به همدیگر وصل هستند. برای نمونه، دو کامپیوتر که با یک کابل به هم متصل شده‌اند.
• شبکه‌های نقطه به چند نقطه: یک دستگاه مرکزی به چند دستگاه متصل می‌شود و ارتباط میان آن‌ها را برقرار می‌کند. نمونه آن، روتر وای‌فای است که چند دستگاه مانند لپ‌تاپ، گوشی و پرینتر را به هم متصل می‌کند.

شبکه‌ها را می‌توان بر اساس معیارهای دیگری نیز دسته‌بندی کرد که هرکدام نیازهای خاصی را برآورده می‌کنند. از مهم‌ترین شبکه‌ها با کاربردهای خاص می‌توان به SAN و VLAN اشاره کرد:

شبکه ذخیره‌سازی یا SAN: شبکه‌ای اختصاصی است که دسترسی به ذخیره‌سازی داده‌ها را به صورت بلوک‌های یکپارچه فراهم می‌کند. برای درک ساده‌تر این مساله، یک مثال می‌زنیم. فرض کنید یک شرکت بزرگ نیاز دارد هزاران فایل و اطلاعات مشتریان را ذخیره کند. به جای این‌که هر سرور یک هارد جدا داشته باشد، همه سرورها به یک SAN وصل می‌شوند و اطلاعات را از آن می‌گیرند. این کار هم سریع‌تر است و هم مدیریت داده‌ها را ساده‌تر می‌کند.

شبکه محلی مجازی یا VLAN: برای تقسیم شبکه‌های بزرگ به بخش‌های کوچک‌تر استفاده می‌شود، بدون این‌که لازم باشد اتصال فیزیکی دستگاه‌ها تغییر کند. برای نمونه، فرض کنید یک شرکت بزرگ دارای بخش‌های مختلفی مثل فروش، پشتیبانی و مالی است. می‌توان با استفاده از  VLAN، این بخش‌ها را از هم جدا کرد به‌طوری که هرکدام فقط به داده‌ها و منابع مربوط به خودشان دسترسی داشته باشد، حتی اگر تمام این بخش‌ها در یک ساختمان و در یک شبکه فیزیکی مشترک باشند.

اجزا و دستگاه‌های اصلی شبکه

نمی‌توان بدون معرفی دستگاه‌های اصلی یک شبکه به این پرسش پاسخ داد که شبکه چیست؟ مهم‌ترین دستگاه‌هایی که یک شبکه را درست می‌کنند، این‌ها هستند:

• روتر: داده‌ها را بین چند شبکه هدایت می‌کند و مطمئن می‌شود که به مقصد صحیح برسند. برای نمونه، وقتی به اینترنت وصل می‌شوید، روتر اینترنت را از مودم می‌گیرد و بین دستگاه‌های مختلف (مثلا کامپیوتر و موبایل) تقسیم می‌کند. امروزه خیلی از مودم‌های خانگی، همزمان مودم و روتر هستند.
• مودم: سیگنال‌ها را برای انتقال داده از طریق خطوط تلفن، مدوله و دمدوله می‌کند، که اتصال به اینترنت را امکان‌پذیر می‌سازد. مدوله یعنی تبدیل سیگنال‌های دیجیتال به آنالوگ یا امواج رادیویی و دمدوله هم برعکس آن است.
• سوئیچ: دستگاه‌ها را در شبکه داخلی (LAN) به همدیگر متصل می‌کند. برای آشنایی بیش‌تر با سوئیچ می‌توانید مقاله سوئیچ شبکه چیست؟ را مطالعه کنید.
• کارت شبکه: NIC یا کارت واسط شبکه، روی دستگاه وصل می‌شود و به آن اجازه می‌دهد در شبکه قرار گیرد.
• نقطه دسترسی یا Access Point: در شبکه‌های بی‌سیم وجود دارد و امکان اتصال بی‌سیم را برای دستگاه‌ها فراهم می‌کند و به آن‌ها این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به کابل به شبکه متصل شوند.
• فایروال: هم نرم‌افزاری و هم سخت‌افزاری وجود دارد. به عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های امنیتی شبکه، ترافیک ورودی و خروجی شبکه را نظارت و کنترل می‌کند و به عنوان یک سد بین شبکه داخلی امن و شبکه‌های خارجی غیرمطمئن عمل می‌کند.

پروتکل‌های شبکه

اول بهتر است پروتکل را تعریف کنیم. پروتکل به قوانین و دستورالعمل‌هایی می‌گویند که تعیین می‌کند چگونه دستگاه‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و برای هم داده بفرستند. پروتکل‌ها اطمینان حاصل می‌کنند که داده‌ها به‌طور قابل‌اعتماد و ایمن از دستگاه‌ها، شبکه‌ها و برنامه‌های مختلف ارسال و دریافت شوند.

بعضی از مهم‌ترین پروتکل‌های شبکه به این ترتیب هستند:

• پروتکل TCP/IP: مجموعه‌ای از قوانین است که نحوه انتقال داده‌ها از طریق اینترنت را تنظیم می‌کند. در حالی که IP مسوول آدرس‌دهی و مسیریابی است، TCP اطمینان می‌دهد که بسته‌ها در ترتیب صحیح و بدون خطا دریافت شوند و بسته‌های از دست رفته دوباره ارسال شوند. TCP داده‌ها را به بسته‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند، به آن‌ها شماره می‌دهد و سپس آن‌ها را در مقصد دوباره کنار هم می‌چیند.
• پروتکل HTTP: برای انتقال صفحات وب از طریق اینترنت استفاده می‌شود. وقتی آدرس وب را در مرورگر وارد می‌کنید، مرورگر یک درخواست HTTP به سرور ارسال می‌کند. سرور با ارسال صفحه وب پاسخ می‌دهد و محتوای آن را به شما نمایش می‌دهد. HTTP از پورت‌های استاندارد استفاده می‌کند و هیچ‌گونه رمزنگاری ارائه نمی‌دهد.
• پروتکل HTTPS: نسخه امن HTTP است. وقتی از HTTPS استفاده می‌شود، داده‌ها قبل از ارسال، رمزنگاری می‌شوند و به این ترتیب، از اطلاعات حساس مانند رمزهای عبور و اطلاعات شخصی محافظت می‌شود.

مدل‌های شبکه

مدل در شبکه چیست؟ به درک ساختار شبکه کمک می‌کند و فرآیند پیچیده ارتباطات در شبکه را به بخش‌های قابل فهم و قابل مدیریت تقسیم می‌کند.

معروف‌ترین مدل‌های شبکه این‌ها هستند:

مدل OSI

هفت لایه دارد:

1. لایه فیزیکی یا Physical Layer: به اتصال فیزیکی بین دستگاه‌ها مربوط می‌شود، از جمله کابل‌ها و سوئیچ‌ها.
2. لایه پیوند داده یا Data Link Layer: انتقال داده‌ها را از طریق لایه فیزیکی با شناسایی و تصحیح خطاهایی که ممکن است پیش بیاید، تضمین می‌کند.
3. لایه شبکه یا Network Layer: مدیریت مسیریابی بسته‌های داده را بر عهده دارد و بهترین مسیر برای عبور داده‌ها را تعیین می‌کند.
4. لایه انتقال یا Transport Layer: انتقال داده‌ها را بین دستگاه‌ها ممکن می‌کند و اطمینان می‌یابد که داده‌ها کامل و بدون خطا ارسال می‌شوند.
5. لایه جلسه، لایه نشست یا Session Layer: مدیریت و کنترل مکالمات بین دستگاه‌ها، از جمله برقراری، حفظ و خاتمه دادن نشست‌ها یا جلسات را برعهده دارد.
6. لایه نمایش یا Presentation Layer: داده‌ها را به فرمت قابل خواندن ترجمه می‌کند و معمولا شامل رمزگذاری، فشرده‌سازی و ترجمه فرمت‌های مختلف داده‌ها است.
7. لایه برنامه، لایه اپلیکیشن یا Application Layer: بالاترین لایه است که در آن برنامه‌های کاربری مانند مرورگرهای وب با شبکه ارتباط برقرار می‌کنند.

هر لایه عملکرد خاص خود را دارد و با لایه‌های بالایی و پایینی خود ارتباط برقرار می‌کند تا انتقال داده‌ها در شبکه به صورت سازمان‌یافته و موثر انجام شود.

مدل TCP/IP

مدل TCP/IP ساده‌تر از مدل OSI است و از چهار لایه تشکیل شده است:

1. لایه شبکه: مشابه لایه‌های پیوند داده و فیزیکی در مدل OSI است و سخت‌افزار شبکه و نحوه انتقال داده‌ها از طریق شبکه را مدیریت می‌کند.
2. لایه اینترنت: معادل لایه شبکه در مدل OSI است و مسیریابی و آدرس‌دهی داده‌ها را در شبکه‌های مختلف مدیریت می‌کند.
3. لایه انتقال: مشابه لایه انتقال در مدل OSI است و انتقال داده‌های قابل اعتماد بین دستگاه‌ها را تضمین می‌کند.
4. لایه اپلیکیشن: این لایه ترکیبی از لایه‌های اپلیکیشن، نمایش و نشست در مدل OSI است.

مدل‌ها چه کار می‌کنند؟

• طراحی و عیب‌یابی شبکه‌ها را آسان‌تر می‌کنند.
• با پیروی از این مدل‌ها، دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، صرف‌نظر از اینکه سازنده یا سیستم عامل آن‌ها چه باشد.
• مدل‌ها رویکردی سیستماتیک برای شناسایی مشکلات شبکه فراهم می‌آورند و به تفکیک مشکلات در لایه‌های خاص کمک می‌کنند که عیب‌یابی را ساده‌تر می‌سازد.

شبکه چگونه کار می‌کند؟

حالا که با انواع شبکه و مهم‌ترین بخش‌ها و اجزای آن آشنا شدیم، می‌توان به این پرسش پاسخ داد که نحوه کار شبکه چیست و شبکه چگونه عمل می‌کند؟ به‌طور خلاصه:

1. دستگاه‌ها از طریق کابل یا بی‌سیم به یکدیگر متصل می‌شوند.
2. دستگاه‌ها برای برقراری ارتباط، از پروتکل‌های استانداردی مانند TCP/IP استفاده می‌کنند. این پروتکل‌ها، قوانین انتقال داده‌ها را تعیین می‌کنند.
3. داده‌ها به بسته‌های کوچک‌تری تقسیم می‌شوند که از طریق شبکه به مقصد ارسال می‌شوند. این بسته‌ها ممکن است از مسیرهای مختلفی عبور کنند تا به مقصد برسند.
4. دستگاه‌های مختلفی در انتقال داده نقش دارند. برای نمونه، روتر وظیفه هدایت بسته‌ها به سمت مقصد نهایی را بر عهده دارد.
5. پس از رسیدن بسته‌ها به مقصد، آن‌ها دوباره ترکیب شده و داده اصلی بازسازی می‌شود.

مزایا و معایب شبکه

شبکه‌ها در دنیای مدرن نقشی کلیدی دارند. در ادامه به بعضی از مزایا و چالش‌های اصلی شبکه‌ها می‌پردازیم:

امنیت شبکه

امنیت شبکه به مجموعه تدابیر سخت‌افزاری و نرم‌افزاری گفته می‌شود که برای محافظت از شبکه‌ها و داده‌های آن‌ها در برابر دسترسی غیرمجاز، سوء‌استفاده یا حملات طراحی شده است.

تهدیدات رایج امنیت شبکه

راهکارهای افزایش امنیت شبکه