سخت افزار شبکه به عنوان مجموعه ای از دستگاه های فیزیکی یا شبکه ای تعریف می شود که برای تعامل و ارتباط بین واحدهای سخت افزاری عملیاتی در یک شبکه کامپیوتری ضروری هستند. این مقاله به اصول سختافزار شبکه، معماری شبکه و اجزای کلیدی آن، چالشهای سختافزار شبکه و ۱۰ روش برتر برای مدیریت کارآمد سختافزار شبکه برای سال ۲۰۲۲ میپردازد:
سخت افزار شبکه چیست؟
سختافزار شبکه مجموعهای از دستگاههای فیزیکی یا شبکهای است که برای تعامل و ارتباط بین واحدهای سختافزاری که در یک شبکه کامپیوتری عملیاتی میشوند ضروری هستند. اینها قطعات سخت افزاری اختصاصی هستند که به یکدیگر متصل می شوند و شبکه را قادر می سازند تا به طور موثر و کارآمد عمل کند.امروزه تکنولوژی در هر گوشه و کنار زندگی ما نفوذ کرده است. از یک افزونه صنعتی به یک ضرورت اجتناب ناپذیر تبدیل شده است. از آنجایی که توانمندسازی فناوری باعث تحول صنعتی می شود، برای کسب و کارها مهم است که شبکه ای امن، قابل اعتماد بسازند و کاربران را با برنامه های خود در ارتباط نگه می دارد. هسته اصلی این پایه توسط سخت افزار اصلی شبکه استفاده می شود.
سخت افزار شبکه نقش کلیدی را با رشد صنایع بازی می کند زیرا از مقیاس پذیری پشتیبانی می کند. بسته به نیاز شرکت، هر تعداد جزء را ادغام می کند. سخت افزار شبکه به ایجاد یک حالت ارتباط موثر کمک می کند و در نتیجه استانداردهای تجاری را بهبود می بخشد. همچنین چند پردازش را ترویج می کند و به اشتراک گذاری منابع، اطلاعات و نرم افزار را به راحتی امکان پذیر می کند.تجهیزات شبکه بخشی از پیشرفت های پروتکل شبکه اترنت است و از یک جفت پیچ خورده یا کابل فیبر به عنوان رسانه اتصال استفاده می کند. روترها، هاب ها، سوئیچ ها و پل ها نمونه هایی از سخت افزار شبکه هستند.
بیایید به دستگاه های اساسی یک شبکه کامپیوتری نگاه کنیم:
۱-مودم:
مودم کامپیوتر را قادر می سازد از طریق خط تلفن به اینترنت متصل شود. مودم در یک انتها سیگنال های دیجیتال کامپیوتر را به سیگنال های آنالوگ تبدیل می کند و آنها را از طریق یک خط تلفن ارسال می کند. از طرف دیگر، سیگنال های آنالوگ را به سیگنال های دیجیتالی تبدیل می کند که برای کامپیوتر دیگری قابل درک است.
۲-روترها:
روتر دو یا چند شبکه را به هم متصل می کند. یکی از کاربردهای رایج روتر، اتصال شبکه خانگی یا اداری (LAN) به اینترنت (WAN) است. به طور کلی دارای یک کابل اینترنت متصل به همراه کابل هایی است که رایانه ها را در شبکه LAN متصل می کند. از طرف دیگر، یک اتصال LAN نیز می تواند بی سیم باشد (وای-فای فعال) و دستگاه شبکه را بی سیم می کند. به این نقاط دسترسی بی سیم (WAP) نیز گفته می شود.
۳-هابها، پلها و سوئیچها:
هابها، پلها و سوئیچها واحدهای اتصالی هستند که به چندین دستگاه اجازه میدهند به روتر متصل شوند و انتقال داده را به همه دستگاههای موجود در شبکه امکانپذیر میسازند. روتر یک دستگاه پیچیده با قابلیت هاب، پل و حتی سوئیچ است.
۴- هاب:
هاب داده ها را به تمام دستگاه های موجود در یک شبکه پخش می کند. در نتیجه، پهنای باند زیادی مصرف می کند زیرا بسیاری از رایانه ها ممکن است نیازی به دریافت داده های پخش شده نداشته باشند. این هاب می تواند در پیوند دادن چند کنسول بازی در یک بازی چند نفره محلی از طریق یک LAN سیمی یا بی سیم مفید باشد.
۵-پل ها:
یک پل دو شبکه LAN مجزا را به هم متصل می کند. قبل از ارسال پیام، دستگاه گیرنده را اسکن می کند. این بدان معناست که اگر دستگاه دریافت کننده در آنجا نباشد از انتقال داده های غیر ضروری جلوگیری می کند. علاوه بر این، همچنین بررسی می کند که آیا دستگاه گیرنده قبلاً پیام را دریافت کرده است یا خیر. این شیوه ها عملکرد کلی شبکه را بهبود می بخشد.
۶-سوئیچ ها:
سوئیچ قدرتمندتر از هاب یا پل است اما نقش مشابهی را ایفا می کند. آدرسهای MAC دستگاههای شبکه را ذخیره میکند و بستههای داده را فقط به دستگاههایی که درخواست کردهاند منتقل میکند، بنابراین، وقتی تقاضا زیاد است، سوئیچ کارآمدتر میشود زیرا میزان تأخیر را کاهش میدهد.
۷-کارت های رابط شبکه:
کارت رابط شبکه (NIC) یک واحد سخت افزاری نصب شده بر روی کامپیوتر است که به آن اجازه می دهد به یک شبکه متصل شود. معمولاً به شکل یک برد مدار یا تراشه است. در اکثر ماشینهای مدرن، NICها در مادربردها تعبیه شدهاند، در حالی که در برخی از کامپیوترها، یک کارت توسعه اضافی به شکل یک برد مدار کوچک به صورت خارجی اضافه میشود.
۸-کابل های شبکه:
کابل ها دستگاه های مختلف را در یک شبکه متصل می کنند. امروزه، اکثر شبکهها کابلهایی از طریق اتصال بیسیم دارند، زیرا امنیت بیشتری دارند، یعنی کمتر مستعد حملات هستند و در عین حال حجم بیشتری از داده را در ثانیه حمل میکنند.
۹-فایروال:
فایروال یک دستگاه سخت افزاری یا نرم افزاری بین کامپیوتر و بقیه شبکه است که برای مهاجمان یا هکرها باز است. بنابراین، یک LAN را می توان با قرار دادن یک دیوار آتش بین LAN و اتصال اینترنت در برابر هکرها محافظت کرد. فایروال به اتصالات مجاز و ایمیل های داده مانند یا صفحات وب اجازه عبور می دهد اما اتصالات غیرمجاز ایجاد شده به رایانه یا LAN را مسدود می کند.
۱۰-اجزای کلیدی معماری شبکه:
معماری شبکه، طراحی ساختاری و منطقی یک شبکه را تعریف می کند. دستگاه های سخت افزاری، اتصالات فیزیکی، نرم افزار، شبکه های بی سیم، پروتکل ها و رسانه های انتقال را تشکیل می دهد. این یک نمای کلی از کل شبکه را ارائه می دهد که سازمان ها از آن برای ایجاد LAN، WAN و سایر تونل های ارتباطی خاص استفاده می کنند.
بسته به اندازه و هدف شبکه، معماری شبکه را می توان از نقاط دید متفاوتی مشاهده کرد. WAN به گروهی از شبکه های به هم پیوسته اشاره دارد که در فواصل زیاد توزیع شده اند، در حالی که LAN به یک شبکه کامپیوتری اشاره دارد که کامپیوترها را در یک فضای محدود به هم متصل می کند. بنابراین، معماری یک WAN با معماری یک LAN در یک دفتر کوچک متفاوت خواهد بود.
تنظیم طرح معماری شبکه بسیار مهم است، زیرا می تواند عملکرد کلی کل سیستم را بهبود بخشد یا مانع از آن شود. به عنوان مثال، انتخاب رسانه یا تجهیزات انتقال نامناسب برای بار مورد انتظار سرور در یک شبکه می تواند باعث کندی در بخش های مختلف شبکه شود.همانطور که دستگاه های کاربر بیشتری به شبکه متصل می شوند، معماری شبکه با افزودن یک لایه امنیتی برای محافظت از دستگاه های متصل اهمیت بیشتری پیدا می کند. علاوه بر این، معماریهای شبکه مدرن از شناسایی و مجوز پیشرفته کاربر پشتیبانی میکنند.
بسته به اندازه و هدف شبکه، معماری شبکه را می توان از نقاط دید متفاوتی مشاهده کرد. WAN به گروهی از شبکه های به هم پیوسته اشاره دارد که در فواصل زیاد توزیع شده اند، در حالی که LAN به یک شبکه کامپیوتری اشاره دارد که کامپیوترها را در یک فضای محدود به هم متصل می کند. بنابراین، معماری یک WAN با معماری یک LAN در یک دفتر کوچک متفاوت خواهد بود.تنظیم طرح معماری شبکه بسیار مهم است، زیرا می تواند عملکرد کلی کل سیستم را بهبود بخشد یا مانع از آن شود. به عنوان مثال، انتخاب رسانه یا تجهیزات انتقال نامناسب برای بار مورد انتظار سرور در یک شبکه می تواند باعث کندی در بخش های مختلف شبکه شود.
همانطور که دستگاه های کاربر بیشتری به شبکه متصل می شوند، معماری شبکه با افزودن یک لایه امنیتی برای محافظت از دستگاه های متصل اهمیت بیشتری پیدا می کند. علاوه بر این، معماریهای شبکه مدرن از شناسایی و مجوز پیشرفته کاربر پشتیبانی میکنند.اکثر معماری های شبکه بر اساس مدل اتصال سیستم های باز (OSI) ساخته شده اند. در اینجا، وظایف شبکه به هفت لایه منطقی، درست از پایین ترین تا بالاترین انتزاع، تفکیک می شوند. به عنوان مثال، پایین ترین لایه فیزیکی اتصالات سیم و کابل شبکه را مدیریت می کند، در حالی که بالاترین لایه کاربردی با API هایی سروکار دارد که عملکردهای خاص برنامه مانند چت یا اشتراک فایل را انجام می دهند. به طور کلی، با مدل OSI، عیبیابی شبکه آسانتر است زیرا مشکلات در لایههای مختلف از یکدیگر جدا میشوند.
طراحی معماری شبکه بیشتر در مورد بهینه سازی بلوک های ساختمانی اساسی آن است. اینها شامل چهار جزء کلیدی است:
۱- سخت افزار
سخت افزار به دستگاه های شبکه ای گفته می شود که هسته هر شبکه را تشکیل می دهند. اینها شامل دستگاه های کاربر (لپ تاپ، PDA، تلفن همراه)، روترها، سرورها و دروازه ها می شود. هدف اساسی هر معماری شبکه ایجاد مکانیزم کارآمد برای انتقال داده ها از یک دستگاه سخت افزاری به دستگاه دیگر است.
۲- رسانه انتقال
رسانه انتقال تمام اتصالات فیزیکی بین دستگاه های شبکه (سخت افزار) را در بر می گیرد. ویژگی های رسانه های مختلف انتقال، سرعت انتقال داده ها از یک نقطه پایانی به نقطه دیگر را تعیین می کند. اینها می توانند سیمی و بی سیم باشند. رسانههای سیمی شامل سیمها یا کابلهای فیزیکی هستند که برای اتصالات درون یک شبکه مانند فیبر نوری یا کواکسیال استفاده میشوند. از سوی دیگر، رسانه های بی سیم بر روی ویژگی های سیگنال های مایکروویو یا رادیویی مانند Wi-Fi یا سلولی کار می کنند.
۳- پروتکل ها
پروتکل ها به قوانینی اشاره دارند که بر حرکت داده ها بین دستگاه های شبکه نظارت می کنند. ماشین های مختلف در یک شبکه با استفاده از این زبان پروتکل مشترک با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. بدون وجود این پروتکل ها، دسترسی آیفون شما به یک صفحه وب که اساساً در سرور لینوکس ذخیره شده است دشوار خواهد بود.ماهیت داده تعیین کننده نوع پروتکل شبکه است که باید اتخاذ کند. به عنوان مثال، پروتکل کنترل انتقال / پروتکل اینترنت (TCP/IP) برای اتصال به اینترنت استفاده می شود، در حالی که پروتکل انتقال فایل (FTP) برای ارسال و دریافت فایل ها به و از سرور استفاده می شود. به طور مشابه، پروتکل اترنت برای اتصال یک دستگاه محاسباتی به دیگری استفاده می شود.
۴-توپولوژی
توپولوژی شبکه نحوه اتصال شبکه به یکدیگر را مشخص می کند و ساختار شبکه را نشان می دهد. این مهم است زیرا متغیرهایی مانند فاصله بین دستگاه های ارتباطی می توانند بر سرعت انتقال داده آن تأثیر بگذارند و در نتیجه بر عملکرد کلی شبکه تأثیر بگذارند.چندین توپولوژی وجود دارد که هر کدام دارای نقاط قوت و ضعف خاصی هستند. برای مثال، توپولوژی ستاره ای را در نظر بگیرید. در این حالت تمام دستگاه های شبکه به یک هاب مرکزی متصل می شوند. قدرت این توپولوژی به حدی است که هر دستگاهی می تواند به راحتی به شبکه متصل شود. با این حال، در شرایطی که هاب مرکزی از کار می افتد، کل شبکه می تواند تقریباً فوراً از کار بیفتد.
توپولوژی گذرگاهی است که در آن همه دستگاه ها در یک مسیر واحد به هم متصل می شوند که به آن گذرگاه می گویند. اتوبوس شبیه بزرگراهی است که داده ها را از یک نقطه پایانی به نقطه دیگر منتقل می کند. اگرچه پیاده سازی این توپولوژی آسان و مقرون به صرفه است، اما عملکرد آن می تواند با اضافه شدن دستگاه های بیشتری به شبکه ضربه بخورد.امروزه، بیشتر معماریهای شبکه یک رویکرد ترکیبی را اتخاذ میکنند که در آن توپولوژیهای مختلف با هم ترکیب میشوند تا ضعف هر یک را جبران کنند.
مطالب مرتبط: