دانلود مقاله کامل درباره مفاهیم شبکه ( فنی مهندسی کامپیوتر)

اختصاصی از فی ژوو دانلود مقاله کامل درباره مفاهیم شبکه ( فنی مهندسی کامپیوتر) دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه :390

بخشی از متن مقاله

مفاهیم شبکه

مروری بر مفاهیم شبکه:

برای تحلیل و فهم روشهائی که یک نفوذگر با بکارگیری آنها با شبکه حمله می کند، باید یک دانش پایه از تکنولوژی شبکه داشته باشیم. درک مکانیزم حملات ممکن نیست مگر آنکه حداقل اصول TCP/IP را بدانیم.

عاملی که تمام شبکه های مختلف را به صورت موفقیت آمیز به هم پیوند زده است، تبعیت همه آنها از مجموعه پروتکلی است که تحت عنوان TCP/IP در دنیا شناخته می شود. دقت کنید که عبارت خلاصه شده TCP/IP می تواند به دو موضوع متفاوت اشاره داشته باشد:

مدل TCP/IP: این مدل یک ساختار چهار لایه ای برای ارتباطات گسترده تعریف می نماید که آنرا در ادامه بررسی می کنیم.

پشتة پروتکلهای TCP/IP:[1] پشتة TCP/IP مجموعه ای شامل بیش از صد پروتکل متفاوت است که برای سازماندهی کلیه اجزاء شبکة اینترنت به کار می رود.

TCP/IP بهترین پروتکل شبکه بندی دنیا نیست! پروتکلهای بهینه تر از آن هم وجود دارند؛ ولیکن فراگیرترین و محبوبترین تکنولوژی شبکه بندی در دنیای کامپیوتر محسوب می شود. شاید بزرگترین حسن TCP/IP آن باشد که بدون پیچیدگی زیاد، بخوبی کار می کند! اینترنت بر اساس TCP/IP بنا شده و بیشتر حملات نیز مبتنی بر مجموعة پروتکلهای TCP/IP هستند.

طراحی شبکه ها و اصول لایه بندی

برای طراحی یک شبکة‌ کامپیوتری،‌‌ مسائل و مشکلات بسیار گسرتده و متنوعی وجود دارد که باید به نحوی حل شود تا بتوان یک ارتباط مطمئن و قابل اعتماد بین دو ماشین در شبکه برقرار کرد. این مسائل و مشکلات همگی از یک سنخ نیستند و منشأ و راه حل مشابه نیز ندارند؛ بخشی از آنها توسط سخت افزار و بخش دیگر با تکنیکهای نرم افزاری قابل حل هستند. به عنوان مثال نیاز برای ارتباط بی سیم بین چند ایستگاه در شبکه، طراح شبکه را مجبور به استفاده از مدولاسیون آنالوگ در سخت افزار مخابراتی خواهد کرد ولی مسئلة هماهنگی در ارسال بسته ها از مبدأ به مقصد یا شماره گیری بسته ها برای بازسازی پیام و اطمینان از رسیدن یک بسته، با استفاده از تکنیکهای نرم افزازی قابل حل است. بهمین دلیل برای طراحی شبکه های کامپیوتری، باید مسائل و مشکلاتی که برای برقراری یک ارتباط مطمئن،‌ ساده و شفاف بین دو ماشین در شبکه وجود دارد،‌ دسته بندی شده و راه حلهای استاندارد برای آنها ارائه می شود. در زیربخشی از مسائل طراحی شبکه ها عنوان شده است:

اولین موضوع چگونگی ارسال و دریافت بیتهای اطلاعات بصورت یک سیگنال الکتریکی، الکترومغناطیسی یا نوری است، بسته به اینکه آیا کانال نتقال سیم مسی، فیبرنوری، کانال ماهواره ای یا خطوط مایکروویو است. بنابراین تبدیل بیتها به یک سیگنال متناسب با کانال انتقال یکی از مسائل اولیة شبکه به شمار می رود.

مساله دوم ماهیت انتقال است که می تواند به یکی از سه صورت زیر باشد:

Simplex: ارتباط یک طرفه (یک طرف همیشه گیرنده و طرف دیگر همیشه فرستنده).

Half Duplex: ارتباط دو طرفة غیرهمزمان (هر دو ماشین هم می توانند فرستنده یا گیرنده باشند ولی نه بصورت همزمان، بلکه یکی از طرفین ابتدا ارسال می کند، سپس ساکت می شود تا طرف مقابل ارسال داشته باشد)

Full Duplex: ارتباط دو طرفه همزمان (مانند خطوط مایکروویو)

مساله سوم مسئله خطا و وجود نویز روی کانالهای ارتباطی است بدین معنا که ممکن است در حین ارسال داده ها بر روی کانال فیزیکی تعدادی از بیتها دچار خرابی شود؛ چنین وضعیتی که قابل اجتناب نیست باید تشخیص داده شد و داده های فاقد اعتبار دو ریخته شود مبدأ آنها را از نو ارسال کند.

با توجه به اینکه در شبکه ها ممکن است مسیرهای گوناگونی بین مبدأ و مقصد وجود داشته باشد؛ بنابراین پیدا کرن بهترین مسیر و هدایت بسته ها، از مسائل طراحی شبکه محسوب می شود. در ضمن ممکن است یک پیام بزرگ به واحدهای کوچکتری تقسیم شده و از مسیرهای مختلفی به مقصد برسد بنابراین بازسازی پیام از دیگر مسائل شبکه به شمار می آید.

ممکن است گیرنده به دلایلی نتواند با سرعتی که فرستنده بسته های یک پیام را ارسال می کند آنها را دریافت کند، بنابراین طراحی مکانیزمهای حفظ هماهنگی بین مبدأ و مقصد از دیگر مسائل شبکه است.

چون ماشینهای فرستنده و گیرندة متعددی در یک شبکه وجود دارد مسائلی مثل ازدحام، تداخل و تصادم در شبکه ها بوجود می آید که این مشکلات بهمراه مسائل دیگر باید در سخت افزاز و نرم افزار شبکه حل شود.

طراح یک شبکه باید تمام مسائل شبکه را تجزیه و تحلیل کرده و برای آنها راه حل ارائه کند ولی چون این مسائل دارای ماهیتی متفاوت از یکدیگر هستند، بنابراین طراحی یک شبکه باید بصورت «لایه به لایه» انجام شود. به عنوان مثال وقتی قرار است یک شبکه به گونه ای طراحی شود که ایستگاهها بتوانند انتقال فایل داشته باشند، اولین مسئله ای که طراح باید به آن بیندیشد طراحی یک سخت افزار مخابراتی برای ارسال و دریافت بیتها روی کانال فیزیکی است. اگر چنین سخت افزاری طراحی شود، می تواند بر اساس آن اقدام به حل مسئلة خطاهای احتمالی در داده ها نماید؛ یعنی زمانی مکانیزمهای کنترل و کشف خطا مطرح می شود که قبل از آن سخت افزار مخابرة داده ها طراحی شده باشد. بعد از این دو مرحلة ‌طراحی، باید مکانیزمهای بسته بندی اطلاعات،‌ آدرس دهی ماشینها و مسیریابی بسته ها طراحی شود. سپس برای بقیه مسائل نظیر آدرس دهی پروسه ها و چگونگی انتقال فایل راه حل ارائه شود.

طراحی لایه ای شبکه به منظور تفکیک مسائلی است که باید توسط طراح حل شود و مبتنی بر اصول زیر است:[2]

• هر لایه وظیفه مشخصی دارد و طراح شبکه باید آنها را به دقت تشریح کند.
• هر گاه سرویسهایی که باید ارائه شود از نظر ماهیتی متفاوت باشد،‌ لایه به لایه و جداگانه طراحی شود.
• وظیفه هر لایه باید با توجه به قراردادها و استانداردهای جهانی مشخص شود.
• تعداد لایه ها نباید آنقدر زیاد باشد که تمیز لایه ها از دیدگاه سرویسهای ارائه شده نامشخص باشد و نه آنقدر کم باشد، که وظیفه و خدمات یک لایه، پیچیده و نامشخص شود.
• در هر لایه جزئیات لایه های زیرین نادیده گرفته می شود و لایه های بالایی باید در یک روال ساده و ماجولار از خدمات لایة زیرین خود استفاده کنند.
• باید مرزهای هر لایه به گونه ای انتخاب شود که جریان اطلاعات بین لایه ها،‌‍ حداقل باشد.

برای آنکه طراحی شبکه ها سلیقه ای و پیچیده نشود سازمان جهانی استاندارد[3] (ISO)، مدلی هفت لایه ای برای شبکه ارائه کرد، به گونه ای که وظایف و خدمات شبکه در هفت لایة مجزا تعریف و ارائه می شود. این مدل هفت لایه ای،‌OSI[4] نام گرفت. هر چند در شبکة‌ اینترنت از این مدل استفاده نمی شود و بجای آن یک مدل چهار لایه ای به  نام TCP/IP تعریف شده است، ولیکن بررسی مدل هفت لایه ای OSI، بدلیل دقتی که در تفکیک و تبیین مسائل شبکه در آن وجود دارد، با ارزش خواهد بود. پس از بررسی مدل OSI، به تشریح مدل TCP/IP خواهیم پرداخت.

مدل هفت لایه ای OSI از سازمان استاندارد جهانی ISO

در این استاندارد کل وظایف و خدمات یک شبکه در هفت لایه تعریف شده است:

لایه 1- لایه فیزیکی               Physical Layer

لایه 2- لایه پیوند داده ها         Data Link Layer

لایه 3- لایه شبکه                 Network Layer

لایه 4- لایه انتقال              Transport Layer

لایه 5- لایه جلسه                   Session Layer

لایه 6- لایه ارائه (نمایش)            Presentation Layer

لایه 7- لایه کاربرد                Application Layer

از لایه های پایین به بالا، سرویسهای ارائه شده‌ (با تکیه بر سرویسی که لایه های زیرین ارائه می کنند) پیشرفته تر می شود.

این مدل به منظور تعریف یک استاندارد جهانی و فراگیر ارائه شد و گمان می رفت که تمام شبکه ها بر اساس این مدل در هفت لایه طراحی شوند، به گونه ای که در دهة هشتاد سازمان ملی علوم در آمریکا عنوان کرد که در آینده فقط از این استاندارد حمایت خواهد کرد، ولی در عمل، طراحان شبکه به این مدل وفادار نماندند.

در ادامه به اختصار وظائف هر لایه در مدل OSI را تعریف خواهیم کرد.

لایه فیزیکی

وظیفه اصلی در لایة فیزیکی، انتقال بیتها بصورت سیگنال الکتریکی و ارسال آن بر روی کانال می باشد. واحد اطلاعات در این لایه بیت است و بنابراین این لایه هیچ اطلاعات از محتوای پیام ندارد و تنها بیتهای 0 و 1 را ارسال یا دریافت می کند پارامترهایی که باید در این لایه مورد نظر باشند عبارتند از: ظرفیت کانال فیزیکی و نرخ ارسال[5]، نوع مدولاسیون، چگونگی کوپلاژ با خط انتقال، مسائل مکانیکی و الکتریکی مانند نوع کابل،‌ باند فرکانسی و نوع رابط (کانکتور) کابل.

در این لایه که تماماً سخت افزاری است،‌ مسایل مخابراتی در مبادلة بیتها، تجزیه و تحلیل شده و طراحی های لازم انجام می شود. طراح شبکه می تواند برای طراحی این لایه، از استانداردهای شناخته شدة انتقال همانند RS-232 و RS-422 و RS-423 و … که سخت افزار آنها موجود است، استفاده کند. این لایه هیچ وظیفه ای در مورد تشخیص و ترمیم خطا ندارد.

لایة پیوند داده ها

وظیفة‌ این لایه آن است که با استفاده از مکانیزمهای کشف و کنترل خطا، داده ها را روی یک کانال انتقال که ذاتاً دارای خطا است، بدون خطا و مطمئن به مقصد برساند. در حقیقت می توان وظیفة این لایه را بیمة اطلاعات در مقابل خطاهای احتمالی دانست؛ زیرا ماهیت خطا به گونه ای است که قابل رفع نیست ولی می توان تدابیری اتخاذ کرد که فرستنده از رسیدن یا نرسیدن صحیح اطلاعات به مقصد مطلع شده و در صورت بروز خطا مجدداً اقدام به ارسال اطاعات کند؛ با چنین مکانیزمی یک کانال دارای خطا به یک خط مطمئن و بدون خطا تبدیل خواهد شد.

یکی دیگر از وظایف لایة‌ پیوند داده ها آن است که اطلاعات ارسالی از لایة بالاتر را به واحدهای استاندارد و کوچکتری شکسته و ابتدا و انتهای آن را از طریق نشانه های خاصی که Delimiter نامیده می شود، مشخص نماید. این قالب استاندارد که ابتدا و انتهای آن دقیقاً مشخص شده، فریم نامیده می شود؛ یعنی واحد اطلاعات در لایة دو فریم است.

کشف خطا که از وظایف این لایه می باشد از طریق اضافه کردن بیتهای کنترل خطا مثل بیتهای Parity Check و Checksum و CRC انجام می شود.

یکی دیگر از وظایف لایة دوم کنترل جریان یا به عبارت دیگر تنظیم جریان ارسال فریم ها به گونه ای است که یک دستگاه کند هیچ گونه فریمی را به خاطر آهسته بودن از دست ندهد. از دیگر وظایف این لایه آن است که وصول داده ها یا عدم رسید داده ها را به فرستنده اعلام کند.

یکی دیگر از وظایف این لایه آن است که قراردادهایی را برای جلوگیری از تصادم سیگنال ایستگاههایی که از کانال اشتراکی استفاده می کنند، وضع کند چرا که فرمان ارسال داده بر روی کانال مشترک از لایة‌ دوم صادر می شود. این قراردادها در زیر لایه ای به نام MAS[6] تعریف شده است.

وقتی یک واحد اطلاعاتی تحویل یک ماشین متصل به کانال فیزیکی در شبکه شد، وظیفة این لایه پایان می یابد. از دیدگاه این لایه، ماشینهائی که به کانال فیزیکی متصل نمی باشند، در دسترس نیستند. کنترل سخت افزار لایة‌ فیزیکی به عهدة این لایه است.

فراموش نکنید که وظایف این لایه نیز با استفاده از سخت افزارهای دیجیتال انجام می شود.

لایة شبکه

در این لایه اطلاعات به صورت بسته هایی سازماندهی می شود و برای انتقال مطمئن تحویل لایة‌ دوم می شود. با توجه به آنکه ممکن است بین دو ماشین در شبکه مسیرهای گوناگونی وجود داشته باشد، لذا این لایه وظیفه دارد هر بسته اطلاعاتی را پس از دریافت به مسیری هدایت کند تا آن بسته بتواند به مقصد برسد. در این لایه باید تدابیری اندیشیده شود تا از ازدحام (یعنی ترافیک بیش از اندازة بسته ها در یک مسیریاب یا مرکز سوئیچ) جلوگیری شده و از ایجاد بن بست ممانعت بعمل بیاورد.

هر مسیرباب می تواند به صورت ایستا و غیرهوشمند بسته ها را مسیریابی کند. همچنین می تواند به صورت پویا و هوشمند برای بسته ها مسیر انتخاب نماید. در این لایه تمام ماشینهای شبکه دارای یک آدرس جهانی و منحصر به فرد خواهند بود که هر ماشین بر اساس این آدرسها اقدام به هدایت بسته ها به سمت مقصد خواهد کرد.

این لایه ذاتاً «بدون اتصال»[7] است یعنی پس از تولید یک بستة اطلاعاتی در مبدأ، بدون هیچ تضمینی در رسیدن آن بسته به مقصد، بسته شروع به طی مسیر در شبکه می کند. وظائف این لایه به سیستم نامه رسانی تشبیه شده است؛ یک پاکت محتوی نامه پس از آنکه  مشخصات لازم بر روی آن درج شد، به صندوق پست انداخته می شود، بدون آنکه بتوان زمان دقیق رسیدن نامه و وجود گیرنده نامه را در مقصد، از قبل حدس زد. در ضمن ممکن است نامه به هر دلیلی گم شود یا به اشتباه در راهی بیفتد که مدتها در سیر بماند و زمانی به گیرنده آن برسد که هیچ ارزشی نداشته باشد.

*** متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است ***