|
|||||||
|
|
|
|||||
|
|
|||||||
معماري و پروتكلهاي شبكهآشنايي با مدل
OSI
هر فعاليتي در شبكه مستلزم ارتباط بين نرمافزار و سختافزار كامپيوتر و اجزاي
ديگر شبكه است. انتقال اطلاعات بين كامپيوترهاي مختلف در شبكه وابسته به انتقال
اطلاعات بين بخش هاي نرمافزاري و سختافزاري درون هر يك از كامپيوترها است.
هر يك از فرايندهاي انتقال اطلاعات را مي توان به بخشهاي كوچكتري تقسيم كرد. هر
يك از اين فعاليتهاي كوچك را سيستم عامل براساس دستهاي از قوانين مشخص انجام
ميدهد. اين قوانين را پروتكل مينامند. پروتكلها تعيينكننده روش كار در ارتباط
بين بخشهاي نرمافزاري و سختافزاري شبكه هستند. بخشهاي نرمافزاري و سختافزاري
توليدكنندگان مختلف داراي مجموعه پروتكلهاي متفاوتي ميباشند.
براي استانداردسازي پروتكلهاي ارتباطي، سازمان استانداردهاي بينالمللي (ISO) در
سال 1984 اقدام به تعيين مدل مرجع OSI
يا Open Systems Interconnection نمود.
مدل مرجع OSI ارائهدهنده چارچوب طراحي
محيطهاي شبكهاي است. در اين مدل، جزئيات بخشهاي نرم افزاري و سخت افزاري براي
ايجاد سهولت انتقال اطلاعات مطرح شده است و در آن كليه فعاليتهاي شبكهاي در هفت
لايه مدلسازي ميشود. هنگام بررسي فرآيند انتقال اطلاعات بين دو كامپيوتر، مدل هفت
لايهاي OSI روي هر يك از كامپيوترها
پيادهسازي ميگردد. در تحليل اين فرايندها ميتوان عمليات انتقال اطلاعات را بين
لايههاي متناظر مدل OSI واقع در
كامپيوترهاي مبدا و مقصد در نظر گرفت.
اين تجسم از انتقال اطلاعات را انتقال مجازي (Virtual)
مي نامند. اما انتقال واقعي اطلاعات بين لايههاي مجاور مدل OSI
واقع در يك كامپيوتر انجام ميشود. در كامپيوتر مبدا اطلاعات از لايه فوقاني به طرف
لايه تحتاني مدل OSI حركت كرده و از آن جا
به لايه زيرين مدل OSI واقع در كامپيوتر
مقصد ارسال ميشوند. در كامپيوتر مقصد اطلاعات از لايههاي زيرين به طرف بالاترين
لايه مدل OSI حركت مي كنند.
عمل انتقال اطلاعات از يك لايه به لايه ديگر در مدل OSI
از طريق واسطهها يا Interface ها انجام
ميشود. اين واسطه ها تعيينكننده سرويسهايي هستند كه هر لايه مدل OSI
مي تواند براي لايه مجاور فراهم آورد.
بالاترين لايه مدل OSI يا لايه هفت، لايه
كاربرد يا Application است. اين لايه
تأمينكننده سرويسهاي پشتيباني برنامه هاي كاربردي نظير انتقال فايل، دسترسي به
بانك اطلاعاتي و پست الكترونيكي است.
لايه شش، لايه نمايش يا Presentation است.
اين لايه تعيينكننده فرمت يا قالب انتقال دادهها بين كامپيوترهاي واقع در شبكه
است. اين لايه در كامپيوتر مبدا دادههايي كه بايد انتقال داده شوند را به يك قالب
مياني تبديل ميكند. اين لايه در كامپيوتر مقصد اطلاعات را از قالب مياني به قالب
اوليه تبديل مي كند.
لايه پنجم در اين مدل، لايه جلسه يا session است.
اين لايه بر برقراري اتصال بين دو برنامه كاربردي روي دو كامپيوتر مختلف واقع در
شبكه نظارت دارد. همچنين تأمين كننده همزماني فعاليت هاي كاربر نيز هست.
لايه چهارم يا لايه انتقال (Transmission)مسؤول
ارسال و دريافت اطلاعات و كمك به رفع خطاهاي ايجاد شده در طول ارتباط است. هنگامي
كه حين يك ارتباط خطايي بروز كند، اين لايه مسؤول تكرار عمليات ارسال داده است.
لايه سوم در مدل OSI، مسؤول آدرس يا نشاني
گذاري پيامها و تبديل نشانيهاي منطقي به آدرسهاي فيزيكي است. اين لايه همچنين
مسؤول مديريت بر مشكلات مربوط به ترافيك شبكه نظير كند شدن جريان اطلاعات است. اين
لايه، لايه شبكه يا Network نام دارد.
لايه دوم مدل OSI، لايه پيوند يا
Data link است. اين لايه وظيفه دارد تا اطلاعات
دريافت شده از لايه شبكه را به قالبي منطقي به نام فريم (frame)
تبديل كند. در كامپيوتر مقصد اين لايه همچنين مسؤول دريافت بدون خطاي اين فريمها
است.
لايه زيرين در اين مدل لايه فيزيكي يا Physical است. اين لايه اطلاعات را به صورت جرياني از رشته هاي داده اي و به صورت الكتريكي روي كابل هدايت مي كند. اين لايه تعريف كننده ارتباط كابل و كارت شبكه و همچنين تعيينكننده تكنيك ارسال و دريافت داده ها نيز هست.
استاندارد
IEEE 802
انجمن مهندسان برق و الكترونيك آمريكا (IEEE)
براي وضع استانداردهاي شبكههاي
LAN
اصطلاحاتي بر مدل
OSI
انجام داده است. اين استانداردها اكنون با عنوان استاندارد
IEEE
802 شناسايي مي شوند.
در پروژه 802 استانداردهايي وضع شده است كه در برگيرنده مشخصههاي ارسال و
دسترسي به اطلاعات از محيط فيزيكي است. اين مشخصهها شامل فرايندهاي اتصال، حفظ و
قطع ارتباط تجهيزات شبكه نيز هستند.
مشخصه هاي 802 به دوازده گروه تقسيم ميشوند كه هر يك به صورت 1.802 تا
12.802 نامگذاري شدهاند. هر يك از اين گروهها تعريفكننده استانداردهايي براي
اعمال اجرايي گوناگون شبكه هستند.
مشخصات 802 همچنين شامل اصلاحاتي بر لايه هاي فيزيكي و پيوند در مدل
OSI نيز
هست. اين اصلاحات در هنگام طراحي اكثر محيط هاي
LAN
مورد استفاده قرار ميگيرند.
كميته پروژه 802 با تفكيك لايه پيوند مدل
OSI
به دو زيرلايه، جزئيات بيشتري به مدل
OSI
افزوده است. اين لايههاي فرعي عبارتند از لايه
LLC يا
Logical link
control و
لايه MAC يا
Media
Access
Control .
لايه فرعي بالايي يعني
LLC
با تعريف چندين نقطه دسترسي به سرويس يا (Service Access Point SAP) بر
ارتباطات لايه پيوند مديريت مي كند.
SAPها نقاط اتصالي هستند كه به ارتباط بين لايههاي هفت گانه در
مدل
OSI
كمك ميكنند.
كامپيوترها از اين نقاط براي انتقال اطلاعات از لايه فرعي
LLC
به لايههاي بالايي بهره مي گيرند.
استانداردهاي انتقال اطلاعات بين لايه فرعي
LLC
و لايههاي بالايي در مدل
OSI، تحت عنوان
IEEE
802.2 جمع آوري شده اند.
لايه فرعي
MAC پايين
لايه فرعي LCC
قرار گرفته است. اين لايه وظيفه انتقال اطلاعات را از لايه فيزيكي مدل
OSI
به محيط فيزيكي بر عهده دارد. اين لايه مسؤول انتقال بدون خطاي اطلاعات بين دو
كامپيوتر واقع در شبكه نيز هست.
استانداردهاي مربوط به عملكرد لايه فرعي
MAC
و لايه فيزيكي مدل
OSI در
گروه هاي 802.3، 802.4 و 802.12 آمده اند.
پروتكل ها
فرآيند به اشتراك گذاشتن اطلاعات نيازمند ارتباط همزمانشدهاي بين كامپيوترهاي
شبكه است. براي ايجاد سهولت در اين فرايند، براي هر يك از فعاليتهاي ارتباط
شبكهاي، مجموعهاي از دستورالعملها تعريف شده است.
هر دستورالعمل ارتباطي يك پروتكل يا قرارداد نام دارد. يك پروتكل تأمينكننده
توصيههايي براي برقراري ارتباط بين اجزاي نرمافزاري و سختافزاري در انجام يك
فعاليت شبكهاي است.
هر فعاليت شبكهاي به چندين مرحله سيستماتيك تفكيك ميشود. هر مرحله با استفاده از
يك پروتكل منحصر به فرد، يك عمل مشخص را انجام ميدهد.
اين مراحل بايد با ترتيب يكسان در تمام كامپيوترهاي واقع در شبكه انجام شوند. در
كامپيوتر مبدا مراحل ارسال داده از لايه بالايي شروع شده و به طرف لايه زيرين ادامه
مي يابد. در كامپيوتر مقصد مراحل مشابه در جهت معكوس از پايين به بالا انجام مي
شود.
در كامپيوتر مبدا، پروتكلها اطلاعات را به قطعات كوچك شكسته، به آنها آدرسهايي
نسبت ميدهند و قطعات حاصله يا بستهها را براي ارسال از طريق كابل آماده ميكنند.
در كامپيوتر مقصد، پروتكلها دادهها را از بستهها خارج كرده و به كمك نشانيهاي
آنها بخشهاي مختلف اطلاعات را با ترتيب صحيح به هم پيوند ميدهند تا اطلاعات به
صورت اوليه بازيابي شوند.
پروتكلهاي مسؤول فرآيندهاي ارتباطي مختلف براي جلوگيري از تداخل و يا عمليات
ناتمام، لازم است كه به صورت گروهي به كار گرفته شوند. اين عمل به كمك گروهبندي
پروتكلهاي مختلف در يك معماري لايهاي به نام
Protocol Stack يا
پشته پروتكل انجام ميگيرد.
لايههاي پروتكلهاي گروهبندي شده با لايههاي مدل
OSI
انطباق دارند. هر لايه در مدل
OSI
پروتكل مشخصي را براي انجام فعاليتهاي خود به كار ميبرد. لايههاي زيرين در پشته
پروتكلها تعيينكننده راهنمايي براي اتصال اجزاي شبكه از توليدكنندگان مختلف به
يكديگر است.
لايههاي بالايي در پشته پروتكلها تعيينكننده مشخصههاي جلسات ارتباطي براي
برنامههاي كاربردي ميباشند. پروتكلها براساس آن كه به كدام لايه از مدل
OSI
متعلق باشند، سه نوع طبقهبندي ميشوند. پروتكلهاي مربوط به سه لايه بالايي مدل
OSI
به پروتكل هاي
Application
يا كاربرد معروف هستند. پروتكلهاي لايه
Applicationتأمينكننده سرويسهاي شبكه در ارتباطات بين برنامههاي
كاربردي با يكديگر هستند. اين سرويسها شامل انتقال فايل، چاپ، ارسال پيام و
سرويسهاي بانك اطلاعاتي هستند.
پروتكلهاي لايه نمايش يا
Presentation
وظيفه قالببندي و نمايش اطلاعات را قبل از ارسال برعهده دارند. پروتكلهاي لايه
جلسه يا
Session
اطلاعات مربوط به جريان ترافيك را به دادهها اضافه ميكنند.
پروتكلهاي نوع دوم كه به پروتكلهاي انتقال (Transport)
معروف هستند، منطبق بر لايه انتقال مدل
OSI
هستند. اين پروتكلها اطلاعات مربوط به ارسال بدون خطا يا در واقع تصحيح خطا را به
دادها مي افزايند.
وظايف سه لايه زيرين مدل
OSI
بر عهده پروتكل هاي شبكه است. پروتكلهاي لايه شبكه تأمينكننده فرايندهاي آدرسدهي
و مسيريابي اطلاعات هستند. پروتكلهاي لايه
Data Link
اطلاعات مربوط به بررسي و كشف خطا را به دادهها اضافه ميكنند و به درخواستهاي
ارسال مجدد اطلاعات پاسخ ميگويند.
پروتكلهاي لايه فيزيكي تعيينكننده استانداردهاي ارتباطي در محيط مشخصي هستند.
پروتكل
هاي مشترك
پروتكل هاي
Application
توليدكنندگان نرمافزار مختلف از پروتكلهاي متفاوتي استفاده ميكنند. براي انتخاب
مناسبترين پروتكل براي شبكه خودتان لازم است تا مزاياي چند پروتكل متداول را
بشناسيد.
در اين جا به معرفي مزيتهاي به كارگيري چند پروتكل كاربردي ميپردازيم.
از پروتكل DLS
يا Data Link Control
ميتوان در محيطهاي شبكهاي كه نياز به كارآيي بالايي دارند استفاده نمود. از اين
پروتكل ميتوان در شبكههايي كه در آنها لايه شبكه وجود ندارد نيز استفاده كرد. در
چنين وضعيتي اين پروتكل اطلاعات را از برنامه كاربردي مستقيماً به لايه
Data Link منتقل ميكند. اين پروتكل در نقش لايه
شبكه نيز ظاهر ميشود و داراي عملكردهايي نظير كنترل جريان داده، تصحيح خطا و
acknowledge نيز ميباشد.
پروتكل (Network File System NFS) براي به
اشتراك گذاشتن فايل بين كامپيوترها در يك شبكه براساس سيستم عامل يونيكس به كار مي
رود. از اين پروتكل براي انتقال داده بين شبكه نيز استفاده ميشود. پروتكل
NFS فقط به كاربراني اجازه ورود به شبكه را مي دهد
كه داراي اسم رمز معتبر باشند. كاربري كه از طرف مدير شبكه شناسايي نشده باشد،
اجازه دسترسي به شبكه را نخواهد داشت. پروتكل NFS
داراي نسخههايي براي سيستم عاملهايي غير از يونيكس نيز هست. سيستم عاملهايي از
قبيل داس، ويندوزNT و OS2.
پروتكل (Network Basic Input/Output
System (NetBIOS،
از جمله پروتكلهاي بسيار متداول است. از اين پروتكل براي يافتن گرههاي شبكه
براساس نام آن استفاده ميشود. اين پروتكل از سيستم نامگذاري (Naming
System) كمك ميگيرد.
پروتكل
NetBIOS،
پروتكل استاندارد شركت
IBM
براي توسعه برنامههاي كاربردي در شبكههاي سازگار با
IBM
است. اين پروتكل، يك پروتكل لايه جلسه يا
Session
است كه بهصورت يك واسطه بين دو شبكه عمل ميكند.
NetBIOS
بهصورت گستردهاي به عنوان استانداردي براي واسطههاي شبكهها در صنعت پذيرفته شده
است. اين پروتكل تأمينكننده ابزارهاي لازم يك برنامه براي برقراري ارتباط با
برنامههاي ديگردر شبكه است.
AppleTalk
مجموعه پروتكل ديگري است كه به كامپيوترهاي مكينتاش قابليت به اشتراك گذاشتن فايل
ها و چاپگرها را در شبكه ميدهد.
پروتكل (Appletalk
Filing Protocol (AFP
با ترجمه فرامين محلي سيستم فايل به قالب پذيرفته شده سرويس فايل شبكه، به اشتراك
گذاشتن فايل را امكان پذير مي سازد.
پروتكلهاي
Name Binding وPrinter
Access با
استفاده از برنامه كاربردي
Appleshare،
به اشتراك گذاشتن چاپگر را در محيط شبكه اپل فراهم ميكنند.
پروتكلهاي
Transport
پروتكلهاي انتقال به دو طبقه تقسيم ميشوند. اين طبقه بنديها عبارتند از:
(Transmission
Control Protocol (TCP
و (Sequential
Packet Exchange (SPX. از پروتكل
TCP براي
اتصال دو شبكه متفاوت به يكديگر استفاده ميشود.
در واقع اين پروتكل براي ارتباط دو سيستم عامل غيريكسان به كار مي رود.
پروتكل TCP
واسطهاي بين دو شبكه متفاوت فراهم ميآورد تا بتوانند با استفاده از يك زبان مشترك
به تبادل داده بپردازند. اين پروتكل در صنعت نرمافزار بسيار متداول بوده و توسط
شركتهاي متعددي براي سكوهاي متفاوت، از
PC تا
Mainframe
ها عرضه مي شود.
TCP
رشتهاي از دادهها را از پروتكلهاي بالاتر مثل لايه انتقال دريافت كرده و اين
رشته داده اي را به قطعههايي
(Segments)
شكسته و به هر يك از اين بخشها يك شماره ترتيبي نسبت ميدهد. اين شمارههاي ترتيبي
تضمينكننده دريافت صحيح و با ترتيب دادهها هستند.
نوع دوم پروتكل انتقال، پروتكل SPX
است. اين پروتكل توسط شركت ناول (Novell) عرضه
شده و روشي قابل اطمينان براي انتقال دادهها ارائه مي كند.
اين پروتكل براي بررسي انتقال صحيح داده ها، محاسباتي بر روي دادهها در كامپيوتر
مبدا و مقصد انجام ميدهد. براي يك فرآيند انتقال صحيح مقادير محاسبه شده در
كامپيوتر مبدا قبل از ارسال بايد با مقادير محاسبه شده در كامپيوتر مقصد پس از
دريافت دادهها، يكسان باشند.
SPX
قابليت رديابي انتقال صحيح داده ها را نيز دارد. در اين پروتكل اگر
Segment
يا قطعه دادهاي در زمان مشخص به مقصد نرسد و يا از كامپيوتر مقصد در اين مورد
سيگنالي دريافت نگردد، آن قطعه از دادهها مجدداً ارسال خواهد شد. اگر انتقال
مجدد نيز به مقصد نرسيد، اين پروتكل پيامهاي هشدار مربوط به از كارافتادگي شبكه را
صادر ميكند.
پروتكلهاي انتقال علاوه بر
TCP
و SPX
در برگيرنده پروتكل هاي
NetBEUI و
NWLink
نيز هستند.
پروتكل
NetBEUI
يا NetBIOS Extended User Interface
از نظر حجم ، پروتكلي كوچك است كه قابليت انتقال بسيار سريع را در محيطهاي شبكه
فراهم مي كند. اين پروتكل با تمام انواع شبكه هاي مايكروسافت سازگار است.
پروتكل
NWLink
نيز توسط شركت مايكروسافت ارائه شده است. از اين پروتكل علاوه بر پروتكل انتقال
براي ارتباط چندين شبكه
LAN
و تشكيل شبكههاي بزرگتر استفاده ميشود.