معرفی لایه های شبکه Network layer

معرفی لایه های شبکه Network layer
يک شبکه کامپيوتری از اتصال دو و يا چندين کامپيوتر تشکيل می گردد . شبکه های کامپيوتری در ابعاد متفاوت و با اهداف گوناگون طراحی و پياده سازی می گردند . شبکه های Local-Area Networks) LAN ) و Wide-Area Networks) WAN ) دو نمونه متداول در اين زمينه می باشند. در شبکه های LAN ، کامپيوترهای موجود در يک ناحيه محدود جغرافيائی نظير منزل و يا محيط کار به يکديگر متصل می گردند . در شبکه های WAN ، با استفاده از خطوط تلفن و يا مخابراتی ، امواج راديوئی و ساير گزينه های موجود ، دستگاه های مورد نظر در يک شبکه به يکديگر متصل می گردند .
شبکه های کامپيوتری چگونه تقسيم بندی می گردند ؟
شبکه ها ی کامپيوتری را می توان بر اساس سه ويژگی متفاوت تقسيم نمود : توپولوژی ، پروتکل و معماری
توپولوژی ، نحوه استقرار( آرايش) هندسی يک شبکه را مشخص می نمايد . bus , ring و star ، سه نمونه متداول در اين زمينه می باشند .
پروتکل ، مجموعه قوانين لازم به منظور مبادله اطلاعات بين کامپيوترهای موجود در يک شبکه را مشخص می نمايد . اکثر شبکه ها از "اترنت" استفاده می نمايند. در برخی از شبکه ها ممکن است از پروتکل Token Ring شرکت IBM استفاده گردد . پروتکل ، در حقيت بمنزله يک اعلاميه رسمی است که در آن قوانين و رويه های مورد نياز به منظور ارسال و يا دريافت داده ، تعريف می گردد . در صورتی که دارای دو و يا چندين دستگاه ( نظير کامپيوتر ) باشيم و بخواهيم آنان را به يکديگر مرتبط نمائيم ، قطعا" به وجود يک پروتکل در شبکه نياز خواهد بود .تاکنون صدها پروتکل با اهداف متفاوت طراحی و پياده سازی شده است . TCP/IP يکی از متداولترين پروتکل ها در زمينه شبکه بوده که خود از مجموعه پروتکل هائی ديگر ، تشکيل شده است . جدول زير متداولترين پروتکل های TCP/IP را نشان می دهد . در کنار جدول فوق ، مدل مرجع OSI نيز ارائه شده است تا مشخص گردد که هر يک از پروتکل های فوق در چه لايه ای از مدل OSI کار می کنند . به موازات حرکت از پائين ترين لايه ( لايه فيزيکی ) به بالاترين لايه ( لايه Application ) ، هر يک از دستگاههای مرتبط با پروتکل های موجود در هر لايه به منظور انجام پردازش های مورد نياز ، زمانی را صرف خواهند کرد .
پروتکل های TCP/IP
مدل مرجع OSI
OSI از کلمات Open Systems Interconnect اقتباس و يک مدل مرجع در خصوص نحوه ارسال پيام بين دو نقطه در يک شبکه مخابراتی و ارتباطی است . هدف عمده مدل OSI ، ارائه راهنمائی های لازم به توليد کنندگان محصولات شبکه ای به منظور توليد محصولات سازگار با يکديگر است .
مدل OSI توسط کميته IEEE ايجاد تا محصولات توليد شده توسط توليد کنندگان متعدد قادر به کار و يا سازگاری با يکديگر باشند . مشکل عدم سازگاری بين محصولات توليدشده توسط شرکت های بزرگ تجهيزات سخت افزاری زمانی آغاز گرديد که شرکت HP تصميم به ايجاد محصولات شبکه ای نمود و محصولات توليد شده توسط HP با محصولات مشابه توليد شده توسط شرکت های ديگر نظير IBM ، سازگار نبود . مثلا" زمانی که شما چهل کارت شبکه را برای شرکت خود تهيه می نموديد ، می بايست ساير تجهيزات مورد نياز شبکه نيز از همان توليد کننده خريداری می گرديد( اطمينان از وجود سازگاری بين آنان ) . مشکل فوق پس از معرفی مدل مرجع OSI ، برطرف گرديد .
مدل OSI دارای هفت لايه متفاوت است که هر يک از آنان به منظور انجام عملياتی خاصی طراحی شده اند . بالاترين لايه ، لايه هفت ( Application ) و پائين ترين لايه ، لايه يک ( Physiacal ) می باشد . در صورتی که قصد ارسال داده برای يک کاربر ديگر را داشته باشيد ، داده ها حرکت خود را از لايه هفتم شروع نموده و پس از تبديل به سگمنت ، datagram ، بسته اطلاعاتی ( Packet ) و فريم، در نهايت در طول کابل ( عموما" کابل های twisted pair ) ارسال تا به کامپيوتر مقصد برسد .
معماری ، به دو گروه عمده معماری که عمدتا" در شبکه های کامپيوتری استفاده می گردد ، اشاره می نمايد : Peer-To -Peer و Client - Server . در شبکه های Peer-To-Peer سرويس دهنده اختصاصی وجود نداشته و کامپيوترها از طريق workgroup به منظور اشتراک فايل ها ، چاپگرها و دستيابی به اينترنت ، به يکديگر متصل می گردند . در شبکه های Client - Server ، سرويس دهنده و يا سرويس دهندگانی اختصاصی وجود داشته ( نظير يک کنترل کننده Domain در ويندوز ) که تمامی سرويس گيرندگان به منظور استفاده از سرويس ها و خدمات ارائه شده ، به آن log on می نمايند . در اکثر سازمان و موسسات از معماری Client - Server به منظور پيکربندی شبکه های کامپيوتری ، استفاده می گردد.
آشنائی با مدل مرجع OSI
OSI از کلمات Open Systems Interconnect اقتباس و يک مدل مرجع در رابطه با نحوه ارسال پيام بين دو نقطه در يک شبکه مخابراتی و يا کامپيوتری است . هدف عمده مدل فوق، ارائه توصيه ها و راهنمائی های لازم به توليد کنندگان محصولات شبکه ای به منظور توليد محصولاتی سازگار با ساير توليد کنندگان است .
مدل OSI توسط کميته IEEE ايجاد شده است . با استفاده از مدل فوق ، محصولات توليد شده توسط توليد کنندگان مختلف امکان کار با يکديگر را پيدا خواهند کرد ( سازگاری بين محصولات ) . مشکل عدم سازگاری بين محصولات توليدشده توسط شرکت های بزرگ توليد کننده تجهيزات سخت افزاری ، زمانی آغاز گرديد که شرکت HP تصميم به توليد يک محصول شبکه ای نمود و اين محصول با محصولات مشابه ساير شرکت ها ( مثلا" IBM ) سازگار نبود . با توجه به مشکل فوق ، در صورتی که قصد تهيه چهل کارت شبکه برای سازمان خود را داشته باشيد ، می بايست ساير تجهيزات مورد نياز شبکه را نيز از همان توليد کننده تهيه می نموديد ( اطمينان از سازگاری بين آنان ) . مشکل فوق تا زمان ايجاد مدل مرجع OSI همچنان وجود داشت و به عنوان يک معظل بزرگ در اين زمينه مطرح بود .
مدل OSI دارای هفت لايه متفاوت است که هر يک از آنان به منظور انجام عملياتی خاص ، طراحی شده اند . بالاترين لايه ، لايه هفت و پائين ترين لايه ، لايه يک است . در زمان ارسال داده از يک کامپيوتر به کامپيوتر ديگر ، داده ها حرکت خود را از لايه هفتم آغاز نموده و پس از تبديل به سگمنت ، ديتاگرام ، بسته اطلاعاتی ( Packet ) و فريم ، در نهايت از طريق محيط انتقال ( مثلا" کابل ) برای کامپيوتر مقصد ارسال می گردند .
عملکرد هر يک از لايه های مدل مرجع OSI :
لايه Application ( لايه هفتم )
□ ارائه سرويس های شبکه به برنامه ها ( نظير پست الکترونيکی ، ارسال فايل ها و ... )
□ تشخيص زمان لازم به منظور دستيابی به شبکه
لايه Presentation ( لايه ششم )
□ ايجاد اطمينان لازم در رابطه با قابل استفاده بودن داده برای سيستم دريافت کننده
□ فرمت داده
□ ساختمان های داده
□ توافق در رابطه با گرامر انتقال داده برای لايه Application
□ رمزنگاری داده
لايه Session ( لايه پنجم )
□ ا يجاد ، مديريت و خاتمه ارتباط برقرار شده بين برنامه ها
لايه Transport ( لايه چهارم )
□ در ارتباط با رويکردهای متفاوت حمل داده بين کامپيوترهای ميزبان
□ حمل مطمئن داده
□ ايجاد ، مديريت و خاتمه مدارات مجازی
□ تشخيص و برطرف نمودن خطاء
□ تقسيم داده به فريم و نسبت دهی يک دنباله عددی مناسب به هر يک از آنان
□ پروتکل های TCP، UDP و SPX در اين لايه قرار دارند .
لايه Network ( لايه سوم )
□ ارائه ارتباط و مسير انتخابی برای دو سيستم
□ حوزه روتينگ
□ پاسخ به سوالات متعددی نظير نحوه ارتباط سيستم های موجود در سگمنت های متفاوت شبکه
□ آدرس های مبداء ، مقصد ، Subnet و تشخيص مسير لازم
□ پروتکل های IP و IPX در اين لايه استفاده می گردند .
لايه Datalink ( لايه دوم )
□ انتقال مطمئن داده از طريق محيط انتقال
□ آدرس دهی فيزيکی و يا سخت افزاری ( MAC ) ، توپولوژی شبکه
□ فريم ها در اين لايه قرار دارند.
لايه Physical ( لايه اول )
□ کابل ها ، کانکتورها ، ولتاژها ، نرخ انتقال داده
□ ارسال اطلاعات به صورت مجموعه ای از بيت ها