کارت‌های شبکه و کابلهای شبکه
وظایف کارت شبکه
کارت شبکه، یکی از مهم‌ترین عناصر سخت‌افزاری در زمان پیاده‌سازی یک شبکه کامپیوتری است. هر کامپیوتر موجود در شبکه (سرویس‌گیرندگان و سرویس‌دهندگان)، نیازمند استفاده از یک کارت شبکه است. کارت شبکه، ارتباط بین کامپیوتر و محیط انتقال (نظیر کابلهای مسی یا فیبر‌نوری) را فراهم می‌کند.
● برقراری ارتباط لازم بین کامپیوتر و محیط انتقال
● تبدیل داده: دادهها روی گذرگاه (bus) کامپیوتر به صورت موازی حرکت می‌کنند. نحوه حرکت دادهها روی محیط انتقال شبکه به‌صورت سریال است. ترانسیور کارت شبکه (یک ارسال‌کننده یا دریافت‌کننده)، دادهها را از حالت موازی به سریال و بالعکس تبدیل می‌کند.
● ارائه یک آدرس منحصربه‌فرد سخت‌افزاری: آدرس سخت‌افزاری (MAC ) درون تراشه ROM موجود روی کارت شبکه نوشته می‌شود. آدرس MAC در واقع یک زیر‌لایه از لایه Data Link مدل مرجع OSI است. آدرس سخت افراری موجود روی کارت شبکه، یک آدرس منحصربه‌فرد را برای هر یک از کامپیوترهای موجود در شبکه، مشخص می‌کند. پروتکل‌هایی نظیر TCP/IP از یک سیستم آدرس‌دهی منطقی (آدرسIP)، استفاده می‌کنند. در چنین مواردی قبل از دریافت داده توسط کامپیوتر، باید آدرس منطقی به آدرس سخت‌افزاری ترجمه شود.
انتخاب کارت شبکه
برای انتخاب و خرید یک کارت شبکه، باید پارامترهای متعددی را بررسی کرد:
● سازگاری با معماری استفاده شده در شبکه: کارت‌های شبکه دارای مدل‌های متفاوتی با توجه به معماری استفاده شده در شبکه اترنت، Token ring )) هستند. اترنت، متداول‌ترین معماری شبکه در حال حاضر است که در شبکه‌هایی با ابعاد بزرگ و کوچک، استفاده می‌شود.
● سازگاری با throughput شبکه: در صورتی که یک شبکه اترنت سریع (سرعت 100Mbps ) پیاده‌سازی شده است، انتخاب یک کارت اترنت با سرعت 10Mbps تصمیم مناسبی در این رابطه نخواهد بود. بیشتر کارت‌های شبکه جدید قادر به سوئیچینگ اتوماتیک بین سرعت‌های 10 و 100Mbps هستند ( اترنت معمولی و اترنت سریع ).
● سازگاری با نوع اسلات‌های خالی مادربورد: کارت‌های شبکه دارای مدل‌های متفاوتی با توجه به نوع اسلات مادربرد هستند. کارت‌های شبکه PCI درون یک اسلات خالی PCI و کارت‌هایی از نوع ISA در اسلات‌های ISA نصب می‌شوند. کارت شبکه باید متناسب با یکی از اسلات‌های خالی موجود روی مادربرد، انتخاب شود. اسلات آزاد به نوع مادربرد بستگی داشته و در این رابطه گزینه‌های متعددی نظیر ISA,PCI و EISA می‌تواند وجود داشته باشد .گذرگاه ISA که از کلمات Industry Standard Architecture اقتباس شده است، استاندارد استفاده شده در کامپیوترهای IBM XT است. استاندارد فوق در ابتدا به صورت هشت بیتی مطرح و در سال 1984 نوع شانزده بیتی آن نیز عرضه شد. تعداد زیادی از تجهیزات سخت‌افزاری نظیر مودم، کارت صدا و کارت‌های شبکه بر‌اساس استاندارد فوق تولید و عرضه شده‌اند. برخی از مادربوردهای جدید دارای اسلات‌های PCI بوده و از کارت‌های ISA حمایت نمی‌کنند.
PCI در سال 1993 معرفی و یک گذرگاه ۳۲ بیتی است. PCI 2.1 شصت و چهار بیت را پشتیبانی می‌کند. کارت‌های شبکه PCI با توجه به پتانسیل‌های موجود، استعداد لازم به منظور ارائه سرعت و کارایی بیشتری نسبت به کارت‌های ISA را دارند:
● بافرینگ: حافظه تراشه‌ها (RAM) روی کارت شبکه قرار داشته و از آن به عنوان بافر استفاده می‌شود. از حافظه فوق به منظور نگه‌داری اطلاعاتی که در انتظار پردازش هستند یا اطلاعاتی که باید روی شبکه منتشر شوند، استفاده می‌شود.
● DMA یاDirect Memory Access: کامپیوترهایی که از DMA پشتیبانی می‌کنند، امکان ارسال یا دریافت داده از حافظه را مستقیماً و بدون درگیرکردن پردازنده فراهم می‌کنند.
●Bus Mastering: کارت‌های شبکه می‌توانند طوری طراحی شوند که مستقیماً بدون استفاده از پردازنده کامپیوتر یا واسطه‌ای دیگر به حافظه RAM کامپیوتر دستیابی داشته باشند. ویژگی فوق به کارت‌های شبکه اجازه می‌دهد که bus را کنترل کرده و داده‌ای را به حافظه RAMکامیپوتر ارسال یا دریافت کنند.
نصب کارت شبکه
برای نصب کارت شبکه، می‌توان مراحل زیر را دنبال کرد:
باز کردن کیس کامپیوتر و نصب کارت شبکه در یکی از اسلات‌های آزاد.
بستن کیس و متصل کردن کابل به پورت کارت شبکه.
راه‌اندازی کامپیوتر.
در صورتی که یک کارت Plug&Play تهیه شده است و از سیستم‌عاملی استفاده می‌شود که فناوری Plug & Play را پشتیبانی می‌کند، تنها کاری که احتمالاً باید انجام داد، قرار‌دادن دیسکت یا CD درایور کارت شبکه در درایو مربوطه است. در صورتی که از سیستم‌عاملی استفاده می‌شود که قادر به تشخیص سخت‌افزارهای جدید نیست، باید عملیات نصب کارت شبکه به صورت دستی انجام شود.
با توجه به این که کامپیوترهای جدید و سیستم‌عامل‌هایی که روی آنان نصب می‌شود، عموماً از فناوری Plug&Play پشتیبانی می‌کنند، نصب یک کارت شبکه کار چندان مشکلی نخواهد بود. کافی است کارت شبکه را درون یکی از اسلات‌های خالی مادربرد قرار داده و کامپیوتر را راه‌اندازی کرد. کارت‌های شبکه Plug&Play توسط سیستم‌‌عامل تشخیص داده شده و درایور آنان نصب می‌شود.
در حال حاضر سیستم عامل‌های اندکی وجود دارد که از تکنولوژی Plug &Play پشتیبانی نمی‌کنند، در زمان نصب کارت شبکه روی این نوع سیستم‌ها، باید اطلاعات لازم در رابطه با IRQ را نیز داشته باشیم ( IRQاز کلمات Interrupt Request اقتباس شده است). به هر دستگاه موجود در کامپیوتر نظیر موس، صفحه کلید و کارت شبکه، یک خط IRQ نسبت داده می‌شود. دستگاه‌های فوق با استفاده از IRQ نسبت داده شده، درخواست خود را با پردازنده مطرح می‌کند (پردازش‌داده‌ها). هر دستگاه باید دارای یک IRQ منحصربه‌فرد باشد در غیر این‌صورت با یک IRQ Conflict مواجه خواهیم شد.
کابلهای شبکه
امروزه از کابلهای مختلفی در شبکه‌ها استفاده می‌شود. نوع و سیستم کابل‌کشی استفاده شده در یک شبکه بسیار حائز اهمیت است. در صورتی که قصد داشتن شبکه‌ای را داریم که دارای حداقل مشکلات باشد و بتواند با استفاده مفید از پهنای باند به درستی خدمات خود را در اختیار کاربران قرار دهد، باید از یک سیستم کابلینگ مناسب، استفاده شود. در زمان طراحی یک شبکه باید با رعایت مجموعه قوانین موجود در خصوص سیستم کابلینگ، شبکه‌ای با حداقل مشکلات را طراحی کرد. با این که استفاده از شبکه‌های بدون کابل نیز در ابعاد وسیعی گسترش یافته است، اما هنوز بیش از 95 درصد سازمان‌ها و مؤسسات از سیستم‌های شبکه‌ای مبتنی بر کابل، استفاده می‌کند.
امروزه از کابلهای مختلفی در شبکه‌ها استفاده می‌شود. نوع و سیستم کابل‌کشی استفاده شده در یک شبکه بسیار حائز اهمیت است. در صورتی که قصد داشتن شبکه‌ای را داریم که دارای حداقل مشکلات باشد و بتواند با استفاده مفید از پهنای باند به درستی خدمات خود را در اختیار کاربران قرار دهد، باید از یک سیستم کابلینگ مناسب، استفاده شود. در زمان طراحی یک شبکه باید با رعایت مجموعه قوانین موجود در خصوص سیستم کابلینگ، شبکه‌ای با حداقل مشکلات را طراحی کرد. با این که استفاده از شبکه‌های بدون کابل نیز در ابعاد وسیعی گسترش یافته است، اما هنوز بیش از 95 درصد سازمان‌ها و مؤسسات از سیستم‌های شبکه‌ای مبتنی بر کابل، استفاده می‌کنند.
ایده‌های اولیه
ایده مبادله اطلاعات به صورت دیجیتال، تفکری جدید در عصر حاضر به شمار می‌رود. درسال 1844 فردی با نام «ساموئل مورس»، یک پیام را از Washington D.C به Baltimore و با استفاده از اختراع جدید خود (تلگراف) ارسال کرد. با این که از آن موقع زمان زیادی گذشته است و ما امروزه شاهد شبکه‌های کامپیوتری بزرگ و در عین حال پیچیده‌ای هستیم اما می‌توان ادعا کرد که اصول کار، همان اصول و مفاهیم گذشته است.
کدهای مورس، نوع خاصی از سیستم باینری هستند که از نقطه و خط فاصله با ترکیبات متفاوت به منظور ارائه حروف و اعداد، استفاده می‌کنند. شبکه‌های مدرن داده از یک و صفر، استفاده می‌کنند. بزگترین تفاوت موجود بین سیستم‌های مدرن مبادله اطلاعات و سیستم پیشنهادی «مورس»، سرعت مبادله اطلاعات در آنان است.تلگراف‌های اواسط قرن 19، قادر به ارسال چهار تا پنج نقطه یا خط فاصله در هر ثانیه بودند، در حالی که هم‌اکنون کامپیوترها با سرعتی معادل یک گیگابیت در ثانیه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند (ارسال 1/000/000/000 صفر یا یک در هر ثانیه.)
تلگراف و تله تایپ رایتر، پیشگام مبادله داده هستند. در طی ۳۵ سال اخیر همه چیز با سرعت بالا و غیرقابل تصوری تغییر کرده است. ضرورت ارتباط کامپیوترها با یکدیگر و با سرعت بالا، مهم‌ترین علل پیاده‌سازی تجهیزات شبکه‌ای سریع، کابل‌هایی با مشخصات بالا و سخت‌افزارهای ارتباطی پیشرفته است.
پیاده‌سازی تکنولوژی‌های جدید شبکه
اترنت در سال 1970 توسط شرکت زیراکس و در مرکز تحقیقات Palo Alto در کالیفرنیا پیاده‌سازی شد. در سال 1979 شرکت‌های DEC و اینتل با پیوستن به زیراکس، سیستم اترنت را برای استفاده عموم، استاندارد کردند. نخستین مشخصه استاندارد در سال 1980 توسط سه شرکت فوق و با نام Ethernet Blue Book ارائه شد (استانداردDIX ).
اترنت یک سیستم ده مگابیت در ثانیه است (ده میلیون صفر و یک در ثانیه) که از یک کابل کواکسیال بزرگ به عنوان ستون فقرات و کابلهای کواکسیال کوتاه در فواصل 5/2 متر به منظور ایستگاه‌های کاری استفاده می‌کند. کابل کواکسیالی که به عنوان ستون فقرات استفاده می‌شود، Thick Ethernet یا 10Basee5 نامیده می‌شود که در آن 10 به سرعت انتقال اطلاعات در شبکه اشاره داشته (10 مگابیت در ثانیه) و واژه Base نشان‌دهنده سیستم Base band است. در سیستم فوق، از تمامی پهنای باند به منظور انتقال اطلاعات استفاده می‌شود. در Broad band به منظور استفاده همزمان، پهنای باند به کانال‌های متعددی تقسیم می‌شود. عدد5 نیز شکل خلاصه شده‌ای برای نشان دادن حداکثر طول کابلی است که می‌توان استفاده کرد (در این مورد خاص 500 متر).
مؤسسه IEEE در سال 1983 نسخه رسمی استاندارد اترنت را با نام IEEE 802.3 و در سال 1985، نسخه شماره دو را با نام IEEE 802.3a ارائه کرد. این نسخه با نام Thin Ethernet یا 10Base2 معروف شد. (حداکثر طول کابل 185 متر میباشد و عدد 2 نشان‌دهنده این موضوع است که طول کابل می‌تواند تا مرز 200 متر نیز برسد).
از سال 1983 تاکنون، استانداردهای متفاوتی ارائه شده است که یکی از اهداف مهم آنان، تأمین پهنای باند مناسب به منظور انتقال اطلاعات است. ما امروزه شاهد رسیدن به مرز گیگابیت در شبکه‌های کامپیوتری هستیم .
کابلهای (UTP (Unshielded Twisted Pair
کابل UTP یکی از متداول‌ترین کابلهای استفاده شده در شبکه‌های مخابراتی و کامپیوتری است. از کابلهای فوق، علاوه‌بر شبکه‌های کامپیوتری در سیستم‌های تلفن نیز استفاده می‌شود. (CAT1) شش نوع کابل UTP متفاوت وجود داشته که می‌توان با‌توجه به نوع شبکه و اهداف مورد نظر از آنان استفاده کرد. کابلCAT5، متداول‌ترین نوع کابل UTP
به شمار می‌رود.
مشخصه‌های کابلUTP:
توجه به مشخصه‌های کابلهای UTP، امکان استفاده، نصب و توسعه سریع و آسان آنان، را فراهم می‌آورد. انواع کابلهای UTP از این قرارند:
ـ موارد استفاده
ـ سرعت انتقال اطلاعات
ـ گروه
سیستم‌های قدیمی تلفن
ـ ISDN و مودم حداکثر تا یک مگابیت در ثانیه
ـ CAT1
● شبکه‌های Token Ring
ـ حداکثر تا چهار مگابیت در ثانیه
ـ CAT2
● شبکه‌های Token ring و 10BASE T
ـ حداکثر تا ده مگابیت در ثانیه
ـ CAT3
● شبکه‌های Token Ring
ـ حداکثر تا شانزده مگابیت در ثانیه
ـ CAT4
● اترنت (ده مگابیت در ثانیه)، اترنت سریع (یک‌صد مگابیت در ثانیه) و شبکه‌های Token Ring (شانزده مگابیت در ثانیه)
ـ حداکثر تا یک‌صد مگابیت در ثانیه
ـ CAT5
● شبکه‌های Gigabit Ethernet
ـ حداکثر تا یک‌هزار مگابیت در ثانیه
ـ CAT5e
● شبکه‌های Gigabit Ethernet
ـ حداکثر تا یک‌هزار مگابیت در ثانیه
ـ CAT6
توضیحات
ـ تقسیم بندی هر یک از گروه‌های فوق بر اساس نوع کابل مسی و Jack انجام شده است .
ـ از کابلهای CAT1، به دلیل پشتیبانی نکردن از ترافیک مناسب، در شبکه‌های کامپیوتری استفاده نمی‌شود.
ـ از کابلهای گروه CAT2, CAT3, CAT4, CAT5 و CAT6 در شبکه‌ها استفاده می‌شود.کابلهای فوق، قادر به پشتیبانی از ترافیک تلفن و شبکه‌های کامپیوتری هستند.
ـ از کابلهای CAT2 در شبکه‌های Token Ring استفاده شده و سرعتی بالغ بر 4 مگابیت در ثانیه را ارائه می‌کنند.
ـ برای شبکه‌هایی با سرعت بالا ( یک‌صد مگابیت در ثانیه) از کابلهای CAT5 و برای سرعت ده مگابیت در ثانیه از کابلهای CAT3 استفاده می‌شود.
ـ در کابلهای CAT3 ,CAT4 و CAT5 از چهار زوج کابل مسی استفاده شده است. CAT5 نسبت به CAT3 دارای تعداد بیشتری پیچش در هر اینچ است. بنابراین این نوع از کابل ها سرعت و مسافت بیشتری را پشتیبانی می‌کنند .
ـ از کابلهای CAT3 و CAT4 در شبکه‌های
Token Ring استفاده می‌شود.
ـ حداکثر مسافت در کابلهای CAT3، یک‌صد متر است .
ـ حداکثر مسافت در کابلهای CAT4، ۲۰۰ متر است.
