. زیرساخت شبکه کامپیوتری

زیرساخت شبکه کامپیوتری واژه زیرساخت (Infrastructure) از جمله واژه هائی است که در موارد متعددی بخدمت گرفته شده و دارای معانی متفاوتی است. واژه فوق اغلب برای تشریح مراحل نصب، آماده سازی خدمات و امکانات مربوطه در زمینه یک عملیات خاص نظیر جاده ها ، سیستمهای ارتباطی، خطوط ارتباطی برق و  بکار گرفته می شود در اغلب واژه نامه ها برای واژه فوق تعریفی مشابه زیر ارائه شده است:  یک بستر پایه برای ایجاد یک سازمان و یا سیستم.
با توجه به تعریف واژه فوق و از دیدگاه کامپیوتر، یک شبکه کامییوتری از عناصر اساسی تشکیل می گردد
مجموعه عناصر تشکیل دهنده زیر ساخت یک شبکه کامپیوتری را می توان به دو گروه اساسی زیر تقسیم نمود:
عناصری که بنوعی زیرساخت فیزیکی یک شبکه را تشکیل می دهند، نظیر کامپیوترها ، کابل ها، کارت های شبکه، هاب ها و روترها ماهیت عناصر فوق بصورت سخت افزاری است.
عناصری که بنوعی زیر ساخت منطقی یک شبکه را تشکیل می دهند،  نظیر: پروتکل های شبکه، سرویس های مربوط به DNS ، مدل های آدرس دهی IP، سرویس های مربوط به دستیابی از راه دور و پروتکل های امنیتی ماهیت عناصر فوق نرم افزاری بوده که می بایست نصب و پیکربندی گردنند.

انواع توپولوژی شبکه

• آرایش خطی یا گذرگاهی (Bus)

شبکه‌ای که از همبندی گذرگاهی استفاده می‌کند معمولاً دارای یک کابل واحد و بلند بوده که دستگاه‌های مختلف شبکه به آن متصل هستند و در هر واحد زمانی تنها یک رایانه امکان ارسال اطلاعات را دارد در این روش کلیه رایانه‌های متصل به خط، اطلاعات ارسال شده را دریافت می‌کنند ولی تنها رایانه‌ای که آدرس مقصد بسته داده متعلق به او است این اطلاعات را ذخیره می‌نماید و بقیه رایانه‌ها از بسته صرف‌نظر می‌کنند راه‌اندازی آن آسان است و به این منظور از یک رشته کابل کواکسیال استفاده می‌شود و هر سیستم به کمک یک کانکتور به شبکه متصل می‌شود ابتدا و انتهای شبکه با ترمیناتور بسته می‌شود اما نگهداری از آن با مشکلاتی همچون خطایابی مشکل همراه است به همین دلیل تقریباً منسوخ شده است.

• آرایش حلقوی (Ring)

این همبندی توسط شرکت آی‌بی‌ام اختراع شد و کلیه رایانه‌ها به گونه‌ای به یکدیگر متصل هستند که مجموعه آنها یک حلقه را تشکیل می‌دهد همیشه یک بسته کوچک با نام نشانه (Token) در داخل شبکه از یک رایانه به دیگری می‌رود، زمانی که یک رایانه اطلاعاتی جهت ارسال دارد، زیرساخت شبکه کامپیوتری نشانه را در اختیار گرفته و از چرخش آن داخل شبکه جلوگیری می‌کند، تا زمانیکه نشانه توسط یک رایانه نگه‌داشته شده باشد، تمام رایانه‌های شبکه پذیرای اطلاعاتی خواهند بود که رایانه مالک نشانه ارسال می‌کند؛ که معایب این نوع توپولوژی این است که اگر قسمتی از کابل اصلی به علتی آسیب ببیند کل شبکه از کار می‌افتد وعیب یابی آن بسیار وقت گیر می‌باشد واز مزایای آن می‌توان به کم هزینه بودن و سادگی شبکه اشاره کرد.

• آرایش ستاره‌ای (Star)

در این نوع همبندی کلیه رایانه‌ها به یک کنترل کنندهٔ مرکزی به نام میانگاه یا هاب (Hub) متصل می‌شوند و هرگاه رایانه‌ای بخواهد با رایانه دیگری تبادل اطلاعات کند رایانه مبدا اطلاعات را به میانگاه ارسال نموده و اطلاعات از طریق آن به رایانه مقصد انتقال می‌یابد.

• ستاره گسترش یافته

اگر بین میانگیر و گره‌ها تکرارکننده قرار دهیم تا مسافت قابل پوشش توسط میانگیر افزایش یابد.

آن آرایش ستاره گسترش یافته گفته می‌شود اگر به جای تکرارکننده‌ها میانگیر قرار داده شود،

یک آرایش ترکیبی از ستاره-سلسله مراتبی بوجود می‌آید که در بعضی از کتاب‌ها بین این آرایش و آرایش ستاره تفاوتی قائل نمی‌گردند

• آرایش مشبک (Mesh)

در این آرایش شبکه نظم مشخصی نداشته و هر یک از رایانه‌ها به یک یا چند رایانه دیگر متصل شده‌اند،

این آرایش در واقع نسخه ناقص آرایش اتصال کامل است، لذا هزینه و پیچیدگی کمتری نسبت،

به روش مذکور دارد از معایب این توپولوژی می‌توان به پیچیدگی و هزینهای بالای آن اشاره کرد.

چون شبکه گسترده است عیب یابی ان هم نسبت سخت می‌باشد از مزایای این توپولوزی این است.

اگر قسمتی از کابل قطع شود کل شبکه از کار نمی‌افتد و انتقال اطلاعات به صورت دوبه دو می‌باشد.

یعنی تمامی کامپیوترها بدون اینکه شبکه مشغول شود می‌توانند به یک دیگر اطلاعات ارسال و دریافت کنند.

برای اینکه از توژولو‍‍‍‍‍‍ژی mesh بتوان از حداکثرنیرو استفاده کرد از دستگاهی به نام روتر یا مسیر یاب استفاده می‌شود.

کار این دستگاه این است که باعث می‌شود از خطهایا مسیرهایی که خالی هستند؛

ارسال اطلاعات انجام داد و در نتیجه این دستگاه باعث سرعت بخشیدن به ارسل اطلاعات می‌شود.

• آرایش اتصال کامل (Fully Connected)

در این آرایش تمام رایانه‌های شبکه مستقیماً به همدیگر متصل هستند،

عمده‌ترین اشکال این روش پیچیدگی و هزینه بالای این اتصالات است.

مزیت این روش ارسال سریع و بیواسطه اطلاعات از هر رایانه به رایانه دیگر می‌باشد.

• آرایش درختی (Tree) یا آرایش سلسله مراتبی

در آرایش درختی یک گره مرکزی (بالاترین سطح در سلسله مراتب) به دو یا چند گره در سطحی پایین‌تر با استفاده از یک پیوند نقطه به نقطه متصل است،

(به عنوان مثال در سطح دو) و گره‌های سطح دو نیز به چندین گره در سطحی پایینتر متصل هستند.

(برای مثال در سطح سوم)  زیرساخت شبکه کامپیوتری گره مرکزی تنها گرهی است که هیچ گرهی در سطحی بالاتر از خود ندارد،

سلسله مراتب درخت متقارن است یعنی تعداد گره‌های متصل به هر گره در سطح،

پایین‌تر عدد ثابت f است عدد f به عنوان عامل شاخه بندی در درخت سلسله مراتب شناخته می‌شود.

نکته‌ها:

• یک شبکه مبنی بر آرایش درختی فیزیکی حتماً باید حداقل سه سطح داشته باشد در غیر این صورت اگر دو سطح داشته باشد نشان دهنده آرایش ستاره است.
• اگر یک آرایش درختی عامل شاخه بندی برابر با یک داشته باشد این آرایش نشان دهنده آرایش خطی است.
• تعداد کل پیوندهای نقطه به نقطه در شبکه بر اساس آرایش درختی یکی کمتر از تعداد گره‌های شبکه می‌باشد.
• اگر نیاز به پردازش اطلاعات توسط گره‌ها در یک آرایش درختی فیزیکی باشد گره‌های سطح بالاتر باید پردازش بیشتری نسبت به گره‌های سطح پایین‌تر انجام دهند.

• آرایش ترکیبی (Hybrid)

آرایش ترکیبی نوعی از آرایش‌های شبکه است که از همبندی یک یا چند شبکه با آرایش‌های فیزیکی متفاوت و یا همیندی چندین شبکه که دارای آرایش فیزیکی یکسان است بوجود می‌آید.

فیزیکی شبکه حاصل مشابه آرایش فیزیکی شبکه‌های اولیه نمی‌باشد (مثلاً آرایش فیزیکی شبکه‌ای که از همبندی چندین شبکه براساس آرایش فیزیکی ستاره بدست می‌آید.

ممکن است با توجه به نحوه اتصال شبکه‌ها به صورت ترکیبی از آرایش‌های ستاره و خطی یا ستاره و درختی باشد،

این توپولوژی ترکیبی است از چند شبکه با توپولوژی متفاوت که توسط یک کابل اصلی بنام  Backbone(ستون فقرات) به یکدیگر مرتبط شده‌اند.

توسط یک پل ارتباطی به نام Bridge به کابل backbone متصل می‌شود.