تحقیق بررسی نقش فناوري اطلاعات در ارتباطات روزمره

دسته بندي : فنی و مهندسی » کامپیوتر و IT
تحقيق بررسي نقش فناوري اطلاعات در ارتباطات روزمره در 24 صفحه ورد قابل ويرايش  
كليات

بشر امروزي در دوره اي زندگي مي كند كه عصر ارتباطات ناميده مي شود. در اين دوره بيشترين فعاليت هاي بشري بر پايه ارتباطات و انتقال اطلاعات از طريق شبكه هايي كه تمام دنيا را به يكديگر متصل كرده بنا شده است. اين ارتباط در سطح وسيع خود شبكه جهاني اينترنت و در سطح كوچك تر خود شبكه هاي محلي هستند كه در ساختمان هاي كوچك و بزرگ از جمله مراكز اقتصادي و شركت ها گسترده شده اند. هدف از برقراري چنين ارتباطي دسترسي سريع به اطلاعات مورد نياز و انتقال آن است. اهميت اين ارتباط به قدري است كه در دانشگاه ها دوره اي به نام فناوري اطلاعات براي تربيت متخصصين آن برگزار مي شود. اين متخصصين براي هدايت و راهبري شبكه ها در ابتدا بايد با اصول و مقدمات طراحي و پياده سازي شبكه آشنا شوند.

در اين راستا در واحد كار اول با پاره اي از مفاهيم و اصول اوليه راه اندازي شبكه از قبيل آشناي با سيستم هاي انتقال ديجيتال، روش هاي انتقال اطلاعات، سرعت انتقال و توپولوژي هاي شبكه آشنا مي شويد.

فراگير پس از مطالعه اين واحد كار مي تواند قسمت فيزيكي يك شبكه اعم از نوع شبكه، نوع كابل آن و تجهيزات مورد نياز براي برقراري ارتباط بين كامپيوترهاي يك ساختمان را طراحي و پياده سازي كند.

 

1-1-     سيستم هاي انتقال ديجيتال

پس از اتصال فيزيكي دو كامپيوتر توسط كابل شبكه يا وسايل ارتباطي ديگر، مهم ترين مسأله نحوه برقراري ارتباط بين آنهاست. منظور از برقراري ارتباط اين است كه اطلاعات به چه ترتيبي ارسال شوند. مي توان اين پرسش ها را مطرح كرد كه آيا روش ارسال به صورت بيت به بيت و جداگانه باشد يا گروهي از اطلاعات با هم و به صورت گروهي ارسال شوند، يا اين كه آيا فرستنده آن ها را همانند يك ايستگاه فرستنده راديويي ارسال نمايد يا از روشي كه در مخابرات براي انتقال صوت به كار مي رود، استفاده شود. جواب اين پرسش ها اين است كه اطلاعات در شبكه به صورت كدهاي دودويي ارسال مي شوند در سيستم دودويي فقط از دو كد صفر و يك استفاده مي شود كه در كامپيوتر مقصد از تركيب اين كدها، اعداد، حروف و كاراكترهاي ويژه به دست مي آيد. ارسال اطلاعات به صورت دودويي مي تواند به صورت parallel ( يا موازي) يا به صورت سريال ( پشت سر هم) انجام شود. در روش موازي تعدادي از بيت ها با هم و به صورت گروهي ارسال مي شوند ولي در روش سريال، بيت ها تك به تك و پشت سر هم ارسال مي شوند. نحوه ارسال به صورت موازي فقط يك شيوه دارد، در صورتي كه در ارسال سريال از دو روش ارسال هم زمان (synchronous) و غير هم زمان ( Asynchronoous) استفاده مي شود.

 

 

1-1-1-           ارسال موازي (parallel)

در اين روش، اطلاعات قبل از ارسال تبديل به كدهاي باينري شده و يك به يك ارسال مي شوند. براي مثال مي توان گفت كه اين عمل مانند اين است كه يك نامه را تبديل به حروف تشكيل دهنده آن كرده و حروف را يك به يك ارسال كنيم.

حال تعدادي كد باينري داريم كه مي خواهيم ارسال كنيم، اگر تعدادي از آن ها را تبديل به گروه كرده و با هم بفرستيم ارسال سريع تر انجام مي شود و اين چيزي است كه در ارسال موازي اتفاق مي افتد. در اين روش تعدادي كاراكتر از طريق چند خطي ارتباطي و به صورت هم زمان با هم ارسال مي شوند، اين خطوط مي توانند در دورون يك كابل شبكه يا يك شبكه بي سيم بنا شده باشند.

به صورت پيش فرض 8 خط براي ارسال موازي در نظر گرفته شده است يعني
مي توانيم حداكثر 8 كد را هم زمان ارسال كنيم.

2-1-1- ارسال سريال

در ارسال سريال، بيت ها به دنبال هم و به صورت سري انتقال مي يابند، به اين ترتيب كه بيت ها پشت سر هم قرار گرفته و يك رشته را مي سازند و اين رشته به كامپيوتر مقصد ارسال مي شود. در حين ارسال ممكن است عوامل مختلفي مثل نويز و هم شنوايي كه در همين واحد كار در مورد آن ها توضيح داده شده است، روي اطلاعات اثر گذاشته و آن ها را خراب كنند. براي كنترل بيت ها و كمك به ارسال عاري از اشكال، ابتدا و انتهاي بيت ها با يك سرس علامت به نام هاي بيت شروع و بيت پايان؟ مشخص مي شود كه در روش هاي مختلف ارسال سريال محل قرار گيري اين علامت ها و محتواي آن ها متفاوت است. ارسال سريال به دو روش امكان پذير است.

الف- ارسال سريال غير هم زمان

دليل نام گذاري اين روش به غير هم زمان اين است كه زمان بندي در هنگام ارسال اطلاعات مهم نيست و زمان بندي بين دو واحد فرستنده و گيرنده انجام مي شود.

در اين روش انتقال اطلاعات بر اساس الگوهاي ارسال و دريافت كه از قبل مشخص شده است. انجام مي شود و تا وقتي اين الگوها رعايت شوند ارسال بدون وقفه انجام مي پذيرد. در اين روش هر 8 بيت اطلاعات تبديل به يك رشته شده و قبل از هر رشته يك Start Bit و پس از هر رشته يك Stop Bit قرار مي گيرد. در صورتي كه هر كدام از بيت ها هنگام ارسال آسيب ببينند، آن بيت مشخص شده و دوباره ارسال مي شود. در ارسال غير هم زمان 25% از كل ظرفيت خط ارتباط صرف كنترل ترافيك شده و تنها از 75% ظرفيت براي انتقال اطلاعات استفاده مي شود.

توانايي كامپيوترها در ارسال و دريافت اطلاعات از نظر سرعت متفاوت است، بنابراين ممكن است يك كامپيوتر بتواند در واحد زمان، مقدار بيشتري اطلاعات به سمت كامپيوتر مقصد ارسال كند. بديهي است در چنين حالتي، كامپيوتر گيرنده كه با سرعت كمتري كار مي كند نمي تواند تمامي اطلاعات ارسال شده را دريافت نمايد، در نتيجه مقداري از اين اطلاعات در شبكه از بين مي رود، بنابراين در كامپيوترها عملي به نام كنترل ترافيك براي جلوگيري از بروز اين مشكل انجام مي شود. كامپيوترهايي كه در حال تبادل اطلاعات هستند، همواره سرعت ارسال و دريافت  را با هم چك كرده و در صورت لزوم سرعت ارسال را كم يا زياد مي كنند. در روش انتقال غير هم زمان هيچ زمان بندي براي ارسال يا دريافت صورت نمي گيرد و كنترل ترافيك به صورت لحظه اي انجام مي شود. به همين دليل در روش انتقال غير هم زمان 75% ظرفيت خط انتقال صرف كنترل ترافيك مي شود. منظور از ظرفيت خط انتقال همان پهناي باند است كه در همين واحد كار توضيح داده شده است.

ب- ارسال سريال هم زمان

در روش ارسال هم زمان همانند روش ارسال غير هم زمان اطلاعات ابتدا به كدهاي دودويي تبديل مي شوند، سپس تعدادي بيت كه حاوي اطلاعات ارسالي هستند در امتداد يكديگر قرار گرفته و يك رشته را تشكيل مي دهند، اين رشته ها همانند رشته هايي كه در روش ارسال غير هم زمان ساخته مي شوند، به وجود مي آيند، سپس تعدادي از آن ها به هم متصل شده و رشته طولاني تري را پديد مي آورند، پس از آن ابتدا و انتهاي اين رشته توسط بيت شروع و بيت پايان مشخص مي شود، در اين لحظه قبل از شروع ارسال، دو كامپيوتر توسط سيستم زمان بندي داخلي، خود را با هم هماهنگ مي كنند سپس كامپيوتر ارسال كننده، ارسال را شروع كرده و كامپيوتر گيرنده اطلاعات را دريافت مي كند. زمان ارسال يا دريافت اطلاعات توسط سيستم زمان بندي براي هر دو كامپيوتر مشخص مي شود، در نتيجه هيچ گاه كامپيوترها ارسال اطلاعات را هم زمان با يكديگر انجام نمي دهند و عمل انتقال اطلاعات به صورت نوبتي انجام مي شود.

در روش ارسال هم زمان علاوه بر استفاده از سيستم انتقال سريع تر، عمل كنترل ترافيك نيز انجام نمي شود و از تمام ظرفيت خط انتقال براي ارسال و دريافت استفاده مي شود، به همين دليل سرعت انتقال به مراتب بالاتر از روش غير هم زمان است.

2-1 جهت انتقال اطلاعات

بين واحد فرستنده و گيرنده هميشه اطلاعاتي در حال جابه جا شدن است كه در محيط هاي مختلف جهت آن متفاوت است. ارتباط بر اساس جهت هاي انتقال به سه گروه تقسيم مي شوند:

1-    يك طرفه

2-    دو طرفه غير هم زمان

3-     دو طرفه هم زمان

1-2-1 ارتباط يك طرفه

9-1 انواع ارتباط بين كامپيوترهاي شبكه

قبل از شروع اين مبحث به مرور مفاهيمي كه قبلاً در پيمانه مهارتي مباني و فناوري كامپيوتر آمده است، مي پردازيم:

سرور: به كامپيوتري كه در شبكه نقش سرويس دهنده را ايفا مي كند و به ديگر كامپيوتر ها سرويس ارايه مي دهد، سرور گويند، مانند پرينت سرور يا فايل سرور.

Client: به كامپيوتري كه از سرويس هاي يك سرور استفاده مي كند و نقش سرويس گيرنده را دارد، Client مي گويند.

توپولوژي: به نحوه هم بندي و اتصال كامپيوترها به يكديگر توپولوژي مي گويند.

ارتباط بين كامپيوترهاي يك شبكه به دو صورت كلي تقسيم مي شود:

1-    شبكه هاي peer-to-peer

2-     شبكه هاي Server-Based

1-9-1 شبكه هاي peer-to-peer ( Workgroup Model)

اين شبكه كه شبكه نظير به نظير نيز ناميده مي شود از تعدادي كامپيوتر تشكيل شده است كه تمامي آن ها نقش يكساني در شبكه دارند و فقط سرويس گيرنده شبكه
( Client) هستند، البته بديهي است كه اين  كامپيوترها هر كدام مي توانند سرويس دهنده نيز باشند و هنگام ارسال فايل به ديگر كامپيوترها و زماني كه منبعي را به اشتراك مي گذراند نقش سرور را ايفا كنند، ولي در اين شبكه يك سرور اصلي كه وظيفه آن ايجاد امنيت در شبكه، كنترل ورود و خروج كامپيوترهاي شبكه و مديريت متمركز است، وجود ندارد.

هر كدام از اين كامپيوترها يك گره ناميده مي شوند و مسئول برقراري امنيت اطلاعات خود بوده و در قبال اطلاعات موجود در كامپيوترهاي ديگر شبكه مسئوليتي ندارند

مديريت متمركز كه توسط سرور شبكه اعمال مي شود، در اين شبكه وجود ندارد. اين كامپيوترها از شبكه تنها به عنوان يك وسيله ارتباطي استفاده كرده و از طريق آن فايل ها و منابع خود را در اختيار ديگر كاربران قرار مي دهند. اين شبكه براي شبكه هاي كوچك ( معمولاً تا 10 كامپيوتر) مناسب است.

2-9-1 شبكه هاي (Domain Model) Server –Based

در اين نوع شبكه يك كامپيوتر كه سرور ناميده مي شود براي كنترل شبكه در نظر گرفته شده است، لذا مديريت شبكه به صورت متمركز بوده و مدير شبكه مسئوليت برقراري امنيت اطلاعات را بر عهده دارد. در اين مدل شبكه، كامپيوتري كه براي سرور در نظر گرفته مي شود از نظر سخت افزاري مي تواند معادل ديگر كامپيوترهاي شبكه باشد، ولي سرور از نظر نرم افزاري با آن تفاوت دارد. يك سرور، يك كامپيوتر مجهز به سيستم عاملي نظير Windows 2000 Server يا Novell Server است. اين سيستم عامل ابزارهايي براي مديريت شبكه در اختيار دارد و اصولاً براي مديريت شبكه طراحي شده است.

از وظايف ديگري كه سرورها به عهده دارند، مديريت منابع است. منابع موجود در شبكه از قبيل فايل ها يا چاپگرها روي سرور قرار گرفته اند. اين منابع مي تواند در دسترس تمامي يا تعدادي از كاربران قرار گيرد، لذا نيازي به تهيه اين منابع براي ديگر كامپيوترها نيست، به طور مثال يك چاپگر مي تواند از طريق سرور در دسترس همنگان قرار گيرد، به همين ترتيب يك شبكه Server- Based مي تواند هزينه ها را كاهش دهد. علاوه بر اين به دليل وجود مديريت متمركز در اين شبكه مي توان تعداد كامپيوترهاي آن را تا مقدار زيادي افزايش داد كه البته اين امر مستلزم وجود دستگاههاي مورد نياز مانند Router يا مسيرياب است.

در هر شبكه، كامپيوتري وجود دارد كه داراي سيستم عامل مخصوص هدايت شبكه است. سيستم عامل شبكه نرم افزارهاي متعددي را براي هدايت و سرويس دهي شبكه در اختيار دارد كه نقش اصلي آن ها استفاده از اين نرم افزارها براي هدايت شبكه است به همين دليل اين كامپيوتر را سرور مي ناميم. در واقع سرور ي است كه نرم افزارهايي جهت ارايه سرويس به كاربران شبكه در اختيار دارد. پس در يك شبكه مي توان از برنامه ها و نرم افزارهاي مختلف و متعددي بهره برد. اين برنامه ها را مي توان به صورت مجتمع روي يك كامپيوتر يا هر كدام از آن ها را روي كامپيوتر جداگانه اي نصب كرد.

سرور مي تواند چندين برنامه سرويس دهنده مختلف را به طور هم زمان اجرا كرده و در اغلب موارد، عمليات مربوط به سرويس گيرنده را نيز انجام دهد. از انواع سرورها مي توان به سرورهاي فايل، چاپ، و ب و پايگاه داده ها اشاره كرد.

از نظر استفاده از سرور، تفاوت شبكه هاي نظير به نظير با شبكه هاي مبتني بر سرور در اين است كه در شبكه نظير به نظير هيچ كامپيوتري براي مديريت متمركز شبكه وجود ندارد كه همين باعث مي شود كه شبكه نظير به نظير بسير كوچك تر از شبكه مبتني بر سرور شود و علاوه بر آن بسياري از سرويس هايي كه در شبكه مبتني بر سرور ديده مي شود، در اين شبكه وجود نداشته باشد ولي نحوه عملكرد Client ها در شبكه نظير به نظير و شبكه مبتني بر سرور هيچ تفاوتي با يكديگر ندارد.

3-11-1 توپولوژي حلقوي (Ring-Topology)

توپولوژي حلقوي به صورت ستاره اي بسته شده است ولي به صورت حلقوي عمل مي كند. در توپولوژي حلقوي ارسال اطلاعات به اين صورت است كه هر كامپيوتر به نوبت، حق استفاده از شبكه را دارد و در صورت داشتن اطلاعاتي براي ارسال، از نوبت خود استفاده مي كند، در غير اين صورت نوبت خود را به كامپيوتر بعد
مي دهد. با اين روش از به وجود آمدن ترافيك در شبكه جلوگيري مي شود ولي در عوض حداكثر 72 كامپيوتر مي توانند از اين شبكه استفاده كنند.

عملكرد توپولوژي حلقوي بدين صورت است كه يك دستگاه مركزي به نامMAU در مركز قرار مي گيرد و از هر كامپيوتر يك كابل به MAUمتصل مي شود. شكل ظاهري اين توپولوژي دقيقاً همانند توپولوژي ستاره اي است ولي در توپولوژي حلقوي به جاي هاب از MAU استفاده مي شود. در اين توپولوژي، ارسال اطلاعات رقابتي نيست بلكه كامپيوترها هر كدام به نوبت از شبكه استفاده مي كنند. ممكن است اين سوال پيش بيايد كه كامپيوترها چگونه متوجه مي شوند كه نوبت ارسال آنها فرا رسيده است يا خير؟

نحوه محاسبه نوبت ارسال كامپيوترها نيز به اين صورت است كه MAU پس از روشن شدن يك شار را در شبكه رها مي سازد. اين شار تنها يك مجوز ارسال از طريق شبكه است و هيچ گونه اطلاعات ديگري در آن وجود ندارد. اين شار در جهت مشخصي در شبكه شروع به گردش مي كند و به نوبت به تك تك كامپيوترها ارسال مي شود اگر كامپيوتري قصد ارسال اطلاعاتي را داشته باشد، منتظر مي ماند تا اين مجوز را كه Token نام دارد، به دست آورد كه پس از به دست آوردن آن مي تواند اطلاعات مورد نظر خود را ارسال كند. اطلاعات ارسال شده نيز در همان جهت چرخش Token نزد كامپيوتر مقصد را پيدا كند. در مدتي كه اطلاعات در حال انتقال از مبدأ به مقصد است. Token  نزد كامپيوتر مقصد را پيدا كند.  در مدتي كه اطلاعات در حال انتقال از مبدأ به مقصد است. Token نزد كامپيوتر ارسال كننده اطلاعات باقي  مي ماند. پس از تحويل اطلاعات به مقصد، كامپيوتري كه اطلاعات را دريافت كرده پاسخي مبني بر سالم رسيدن اطلاعات به مقصد به كامپيوتر فرستنده اطلاعات ارسال مي كند، به اين پاسخ Acknowledge گفته مي شود.  كامپيوتر فرستنده كه Token را در اختيار دارد پس از رؤيت Acknowledge مجوزي را كه در اختيار دارد از بين برده و يك  Token جديد ساخته و در شبكه رها مي سازد. اين Token نيز همانند Token قبلي شروع به گردش در شبكه مي كند و به كامپيوترهاي بعدي مي رسد. در هر محلي كه ارسال صورت مي پذيرد، اين مراحل تكرار مي وشد.

 در صورتي كه يكي از كابل هاي شبكه به كامپيوترها متصل است، قطع شود يا كامپيوتري خاموش باشد، MAU قطعي كابل يا خاموش بودن كامپيوتر را تشخيص داده و گذرگاهي را كه با واحد مشكل دار در ارتباط است از حلقه خارج مي نمايد تا در ارتباط كامپيوترهاي ديگر و حركت Token اختلالي به وجود نيايد.