آموزش نتورک پلاس فصل دوم
درس اول : کابل های جفت بهم تابیده
از انواع رایج کابل های شبکه , کابل های Twisted Pair هستند که به دسته بندی هایی تقسیم می شوند :
CAT 3 — ۱۰ Mbps
CAT 5 — ۱۰۰ Mbps
CAT 5e — ۱۰۰۰ Mbps
CAT 6 — ۱۰۰۰ Mbps
CAT مخفف و ابتدای کلمه انگلیسی Category به معنی دسته بندی می باشد . CAT 3 دارای سرعت انتقال ۱۰ مگا بیت بر ثانیه می باشد و به دلیل این که امروزه سرعت بالاتر از ۱۰ مگابیت بر ثانیه در ارتباطات شبکه ای مد نظر می باشد , امروزه اینگونه کابل ها کمتر دیده می شود . CAT 5 نسبت به CAT 3 بیشتر دیده می شود ولی به دلیل محدودیت سرعت انتقال داده کمتر کاربرد دارد . CAT 5 e که واژه e مخفف Enhanced می باشد (واژه Enhanced به معنی بهبود یافته می باشد ) بیشترین کاربرد را در شبکه های امروزی بوجود آورده است . این کابل ها داده ها را با سرعتی بالغ بر ۱۰۰۰ مگابیت بر ثانیه یا ۱ گیگا بیت بر ثانیه انتقال می دهند . کابل های دیگری با نام CAT 6 وجود دارند که این کابل ها مشابه CAT 5e داده ها را با سرعت ۱ گیگا بیت بر ثانیه انتقال می دهند . حتما خواهید پرسید پس تفاوت این دو در چیست ؟
کابل های CAT 5e برای رنج ۱۰۰ مگاهرتز طراحی شده اند در صورتی که کابل های CAT 6 برای رنج ۲۰۰ مگاهرتز طراحی شده اند و CAT6 در آینده جایگزین CAT5e خواهد شد . درست است که هر دو کابل قابلیت انتقال داده با سرعت یکسانی را دارند ولی عواملی نظیر تداخل سیگنال باعث کاهش سرعت بیشتری در کابل های CAT5e نسبت به کابل های CAT6 خواهد شد .
کابل های Twisted Pair از منظر پوشش کابل به دو دسته تقسیم می شوند :
Unshielded Twisted Pair – UTP – جفت های به هم تابیده شده بدون محافظ خارجی
Shielded Twisted Pair – STP – جفت های به هم تابیده شده دارای محافظ خارجی
کابل های بدون محافظ دربرابر امواج Electro Magnetic Interference حساس هستند . امواج EMI در محل هایی که ژنراتور برق یا لامپ های فلورسنت وجود دارند وجود دارد بنابراین توصیه می شود از کابل های دارای محافظ خارجی برای این گونه مکان ها استفاده کنید .تصویری از کابل های دارای محافظ را در زیر می بینید .
آموزش نتورک پلاس
آخرین مطلب در مورد نوع متصل کننده های کابل های است که برای کابل های Twisted Pair از کانکتر های RJ45 استفاده می شود .حتما تاکنون این کانکترها را هنگام اتصال مودم به کامپیوتر و بالعکس دیده اید .
درس دوم : عوامل موثر بر سرعت و مسافت انتقال سیگنال
چه عواملی باعث تفاوت در سرعت انتقال در کابل های مختلف Twisted Pair شده است ؟
عوامل زیادی در این امر تاثیر دارند . از جمله می توان به ارتقا جنس آلیاژ به کار رفته در هر کدام از این کابل ها اشاره کرد . ولی مهم ترین عامل افزایش سرعت در این دسته بندی ها تابیده شدن یا همان Twisting جفت های به هم تابیده شده است که در دسته بندی های جدید تر بهبود و افزایش یافته است .
این سوال پیش می آید که چرا عمل تابیدن دو کابل به یکدیگر باعث افزایش سرعت خواهد شد ؟ در صورتی که کابل ها به یکدیگر تابیده نشوند و یا به نحو درست تابیده نشوند عملی تحت عنوان Crosstalk یا تداخل سیگنال رخ خواهد داد . این تداخل سیگنال باعث افت شدید سرعت سیگنال عبوری خواهد شد .پس تابیده شدن بهتر دو کابل به یکدیگر مساوی با کاهش تداخل سیگنال عبوری و افزایش سرعت سیگنال می باشد . در تصویر زیر مشاهده می کنید که کابل های Twisted Pair از چهار جفت به هم تابیده شده پدید آمده اند .
خوب درباره سرعت انتقال سیگنال در کابل های Twisted Pair صحبت کردیم . ولی مسافت چطور ؟
تمامی دسته بندی های Twisted Pair مسافت ۱۰۰ متر را بدون افت سیگنال (Attenuation) طی می کنند .
یک مثال روشن : فرض کنید شما در فاصله ۱۰ متری دوستتان ایستاده اید و با او صحبت می کنید . او به راحتی صدای شما را می شنود و پاسخ شما را می دهد . اکنون فرض کنید که این مسافت را به ۵۰ متر افزایش دهید . به چه دلیل دیگر قادر به شنیدن صدای او نخواهید بود ؟ زیرا امواج صدای او بر حسب بلندی صدا مسافت خاصی را طی می کنند و سپس نابود می شوند .
Attenuation یا افت سیگنال در کابل های مسی Twisted Pair نیز وجود دارد و نهایت مسافت طی شده را می گویند . برای این که این سیگنال از بین نرود قبل از نابودی سیگنال در مسیر های کابل ها دستگاههایی تحت عنوان Repeater قرار می دهند که Repeater یا تکرار کننده وظیفه Regenerate و بازسازی سیگنال را بر عهده دارد .
درس سوم : رسانه کابلی کواکسیکال
این نوع رسانه بسیار قدیمی است و امروزه کمتر از این نوع کابل برای ارتباط شبکه ای استفاده می شود به دلیل این که این نوع رسانه توسط Twisted pair جایگزین شده است . رسانه Twisted pair بسیار بهتر , ارزان تر و از نظر کیفیت انتقال سیگنال و سرعت انتقال عملکرد بهتری دارد . ولی با این حال شناخت کابل های کواکسیال خالی از لطف نیست .
به طور کلی کابل های کواکسیال از چهار لایه تشکیل شده اند . به شکل زیر دقت کنید . اولین لایه که در مرکز کابل قرار دارد هسته مسی (Copper core) می باشد . این لایه در حقیقت تنها لایه ای است که سیگنال از آن عبور می کند . پس از آن یک لایه عایق به نام عایق داخلی (Inner Insulator) داریم .این لایه وظیفه جدانمودن هسته مرکزی از لایه سوم را برعهده دارد . لایه سوم که لایه محافظ کابل(Shielding wire mesh) نام دارد وظیفه محافظت در برابر Cross Talk (تاثیر منفی سیگنال دو کابل بر یکدیگر) و EMI (امواج تخریب گر تولید شده از ژنراتور و لامپ فلورسنت) را بر عهده دارد . لایه آخر یا عایق خارجی (Outer Insulator) نیز مثل هر پوشش خارجی کابلی مانع از تماس با لایه سوم می شود .
آموزش نتورک پلاس
رایج ترین این نوع کابل ها (Thinnet (RG-58 است که سرعت ۱۰ مگابیت بر ثانیه و مسافت ۱۸۵ متر را طی می کنند و از کانکتری که شکل آن را در زیر می بینید استفاده می کند .
درس چهارم : رسانه فیبر نوری
آخرین نوع کابل که در مورد آن صحبت خواهیم کرد , فیبر نوری هست .اولین و مهمترین چیزی که شما بایستی در مورد فیبر نوری بدانید این است که در فیبر نوری به جای جریان الکتریسیته از نور به عنوان وسیله انتقال سیگنال استفاده می شود . از همین جا می توان به فواید بالای این رسانه پی برد :
۱- بسیار امن تر است : وقتی که شما سیگنال را بوسیله جریان الکتریسیته در کابل های Twisted pair و Coaxial منتقل می کنید , به راحتی می توان با استفاده از دیوایس هایی به داخل کابل Tab in کرده و سیگنال عبوری را دزدید در صورتی که در فیبر نوری , به دلیل استفاده از نور برای انتقال جریان این کار ممکن نیست .
۲- EMI تاثیری بر جریان نور که برای انتقال سیگنال در فیبر نوری استفاده شده ندارد .
۳- سرعت بالایی در انتقال جریان دارند و مسافت های بالایی را طی می کنند .
حتما این سوال برای شما مطرح می شود که پس چرا همه جا به جای استفاده از Twisted Pair از این کابل ها استفاده نمی شود ؟
زیرا این کابل ها بسیار گران قیمت تر از کابل های دیگر هستند . همچنین هزینه نصب و راه اندازی آنها بسیار گران قیمت است . دلیل دیگری که باعث می شود ما قادر به استفاده از این کابل ها در همه جا نشویم , عدم انعطاف آنها است . وقتی که شما سیگنال را با استفاده از برق در کابل مسی منتقل می کنید , می توانید کابل را خم کنید و در همه جهات بچرخانید و هر کجا که لازم شد مسیر کابل آن را تغییر دهید . ولی در فیبر نوری به دلیل استفاده از نور حتما بایستی کابل را در درجه خاصی خم کنید , در غیر اینصورت سیگنال عبور نخواهد کرد . جالب است بدانید که در انواع قدیمی فیبر نوری به دلیل استفاده از شیشه در کابل شما قادر به خم کردن کابل نبودید (به دلیل شکنندگی شیشه) . در انواع امروزی بیشتر از نوع خاصی از پلاسیتک استفاده می شود و با این حال به انعطاف کابل های مسی نمی رسد . مورد دیگری که در مورد عدم قابلیت انعطاف فیبر نوری می توان اشاره کرد , این است که برای قطع کابل در یک نقطه و اتصال آن به مسیری دیگر بایستی از کانکترهای هزینه بر و افراد متخصص با هزینه بالا استفاده کرد .
با تمام این توضیحاتی که دادیم بازهم استفاده از کابل های فیبر نوری روز به روز گسترش می یابد . به این دلیل که امنیت در دنیای امروز حرف اول را میزند . همچنین سرعت و مسافت بالای انتقال داده توسط این کابل بسیار بالاست . هرچند استفاده از این کابل ها بسیار هزینه بر است ولی با این حال روز به روز تجهیزات بهینه تر و جدیدتر و ارزان تری تولید می شود .
تصویر انواع کانکتر های استفاده شده در این نوع کابل ها را مشاهده می کنید .
اولین نوع کانکتر (SC (Square Connector یا کانکتر مربعی می باشد که از کانکتر های اصلی می باشد و از تکنولوژی اولیه بهره گرفته است و این نوع به سرعت توسط انواعLC – Little Connector و Stab in Connector – ST جایگزین شد .
درس پنجم : پلنوم چیست ؟
پلنوم در تعریف به معنای فضای محصور است که این فضای عبوری ممکن است در سقف باشد و به عنوان کانال هوا باشد . ممکن است در کف اتاق تعبیه شده باشد و همچنین ممکن است در دیواره ها ایجاد شده باشد . از این فضای محصور برای عبور کابل ها در داخل ساختمان به نحوی که از دید خارج باشند استفاده می شود . جنس خارجی کابل ها از PVC ایجاد شده و این ترکیب در اثر مجاورت مداوم با هوای عبوری و آتش ایجاد سم می کند . همچنین پی وی سی در صورت آتش گرفتن باعث گسترش آتش می شود . به همین دلیل توصیه می شود از Plenum Grade Cable برای عبور کابل ها استفاده کرد .
درس ششم : استانداردهای کابل کشی
همانطور که در شکل زیر می بینید در سمت چپ حالت بسته کابل Twisted Pair و در سمت راست حالت باز این کابل نمایش داده شده است . در حالت باز می بینید که کابل از ۸ سیم(چهار جفت به هم تابیده شده) تشکیل شده است . برای کابل کشی بایستی کابل را با ابزار های مخصوص برش داده و پوشش خارجی آن را ببرید. سپس با استفاده از دو استانداردEIA / TIA 568 A و EIA / TIA 568 B که ترتیب رنگ سیم ها را مشخص می کند , سیم ها را در داخل سوکت RJ45 قرار دهیم .
ترتیب رنگ سیم ها در استاندارد EIA / TIA 568 A به این ترتیب می باشد : سفیدسبز , سبز , سفید نارنجی , آبی , سفید آبی , نارنجی , سفید قهوه ای , قهوه ای
ترتیب رنگ سیم ها در استاندارد EIA / TIA 568 B نیز به ترتیب زیر است : سفید نارنجی , نارنجی , سفیدسبز , آبی , سفید آبی , سبز , سفید قهوه ای , قهوه ای
در بین این هشت سیم و هشت رنگ ۴ عدد از آنها وظیفه انتقال سیگنال را بر عهده دارند و ۴ سیم دیگر به منظور آینده نگری و استفاده های جانبی تعبیه شده است .
از ۴ سیمی که وظیفه انتقال سیگنال را بر عهده دارند,دو سیم وظیفه ارسال سیگنال Send و دو سیم وظیفه دریافت سیگنال Receive را بر عهده دارند .
به عنوان مثال در استاندارد A دو سیم سفیدسبز و سبز وظیفه ارسال و دو سیم سفید نارنجی و نارنجی وظیفه دریافت را برعهده دارند . اگر در ترتیب رنگ ها در این دو استاندارد نیز دقت کنید متوجه می شوید که ترتیب تمامی رنگ ها ثابت است و جای رنگ های نارنجی و سفید نارنجی با جای رنگ های سبز و سفید سبز تغییر می کند . پس فلسفه وجود این دو استاندارد نیز در نحوه استفاده آنها برای کابل کشی های متفاوت است . با توضیح انواع کابل کشی این موضوع را بهتر درک خواهید نمود .
درس هفتم : انوع کابل کشی
Cross Over :
در این نوع کابل کشی در یک طرف استاندارد ۵۶۸A و در طرف دیگر ۵۶۸Bاستفاده می شود و دلیل این امر این است که شما این نوع کابل کشی را زمانی استفاده می کنید که می خواهید هر دو طرف کابل را به یک کامپیوتر متصل کنید و برای اینکه مسیر ارسال و دریافت در دو طرف کابل منطبق باشد , بایستی از دو استاندارد معکوس هم استفاده شود .برعکس این موضوع را در نوع Straight می بینیم
Straight :
straight یا مستقیم که در این نوع کابل کشی در انتهای هر دو طرف کابل از استاندارد ۵۶۸A استفاده می شود و دلیل این امر این است که شما این نوع کابل کشی را زمانی استفاده می کنید که می خواهید یک طرف کابل را به کامپیوتر متصل کرده و طرف دیگر کابل را به یکی از انواع دیوایس های شبکه همچون هاب , سوییچ , روتر متصل کنید . خوب حتما از خودتان می پرسید منظور چیست ؟ در دیوایس های شبکه مسیر پورت در داخل دیوایس معکوس شده است و دیگر شما نیاز ندارید که این مسیر را یکبار دیگر تغییر دهید . همان موضوع ارسال و دریافت است . گفتیم دو کابل وظیفه دریافت و دو کابل دیگر وظیفه ارسال را دارند .
در حالت عادی برای این که ارسال در یک طرف صورت پذیرد و دریافت در طرف دیگر بایستی رنگ کابل ها در یک طرف معکوس شود ولی چون در اینجا در یک طرف کامپیوتر وکارت شبکه آن را داریم و در طرف دیگر دیوایس شبکه و چون دیوایس شبکه در داخل خود پورت را معکوس می کند پس دیگر نیازی به معکوس کردن کابل نیست .
RollOver :
در این مدل از کابل کشی در یک جهت ۵۶۸A و در جهت دیگر معکوس کامل آن را قرار می دهیم یعنی اگر ۵۶۸A به ترتیب زیر باشد :
سفید سبز , سبز , سفید نارنجی , آبی , سفید آبی , نارنجی , سفیدقهوه ای , قهوه ای برای طرف دیگر آن داریم :
قهوه ای , سفید قهوه ای , نارنجی , سفید آبی , آبی , سفید نارنجی , سبز , سفید سبز
این مدل معمولا استفاده رایج ندارد و برای روتر های ویژه سیسکو بیس به کار می رود که این روتر ها نیاز هایی مبنی بر کابل کشی های ویژه دارند .
Loopback این مدل برای اهداف عیب یابی کاربرد دارد .
کاربردی ترین مدل ها دو مدل اول یعنی Cross over و Straight می باشد و جالب است بدانید که با تمام توصیف های داده شده این دو مدل قابل تعویض هستند . کارت شبکه های جدید (نه تمامی آن ها) قابلیت هایی از قبیل Auto Sends را دارند به این معنی که تشخیص می دهند که مسیر ارسال و دریافت کدام است .
آموزش نتورک پلاس
درس هشتم : تکنولوژی های لن
همانطور که قبلا گفتیم LAN به شبکه های لوکال و محلی گفته می شود . در این شبکه ها از دو نوع تکنولوژی استفاده می شود : Ethernet و Token Ring رایج ترین تکنولوژی که امروزه از آن استفاده می شود , تکنولوژی Ethernet است و امروزه تکنولوژی Token Ring کاربرد چندانی ندارد و می توان گفت که دیگر وجود ندارد .
حالا تکنولوژی Ethernet چیست ؟ چه ویژگی ها و اجزایی دارد ؟
IEEE سازمانی است که استاندارد های شبکه را نام گذاری و تصویب می کند و این ارگان نام ۸۰۲٫۳ را برای استاندارد Ethernet تعیین نموده که به بر اساس تاریخ ایجاد این پروژه یعنی سوم فوریه (۲) سال ۱۹۸۰ این نام را برگزیده است . Ethernet بر مبنای Access method یا متد دسترسی CSMA/CD بنا شده و از این متد استفاده می کند . CSMA/CD مخفف
Carrier Sense – Multiple Access –Collision Detection می باشد .
اکنون به توضیح هر یک از این اجزا می پردازیم :
Multiple Access : این جز از نظر لغوی یعنی دسترسی چندگانه . ولی اگر بخواهیم به صورت شفاف آن را بیان کنیم , به این معنا است که :
در شبکه ای که چند کامپیوتر داریم و همه آنها به شبکه متصل اند , همگی به صورت همزمان به شبکه دسترسی دارند .
Carrier Sense : که به معنی فال گوش ایستادن است .گفتیم در شبکه کامپیوتر ها به صورت همزمان به شبکه دسترسی دارند . حال اگر همه آنها به صورت همزمان اقدام به ارسال داده ها در مسیر شبکه کنند , چه اتفاقی رخ خواهد داد ؟ تصادم رخ می دهد و هیچ کدام از بسته های اطلاعاتی به مقصد نخواهد رسید . Carrier Sense به این معناست که هر کدام از کامپیوتر های شبکه قبل از ارسال بسته اطلاعاتی به مسیر شبکه گوش می دهد و به اصطلاح فال گوش می ایستد تا مسیر خالی شود و در صورت خالی بودن مسیر اقدام به ارسال بسته می کند .
Collision Detection : در لغت به معنای تشخیص تصادم است . گفتیم که کامپیوترهای شبکه به مسیر گوش می دهند و در صورت خالی بودن مسیر اقدام به ارسال بسته می کند .
حال در صورتی که هر دو بسته در مسیر با یکدیگر با یکدیگر برخورد کردند و تصادم رخ داد و بسته ها به مقصد نرسیدند , تکلیف چه خواهد بود ؟ اینجاست که ویژگی تشخیص تصادم اهمیت خود را نشان می دهد . وظیفه آن این است که در صورت ایجاد تصادم و نرسیدن بسته به مقصد یک بازه زمانی بسیار کوتاه صبر کند و مجددا اقدام به ارسال بسته اطلاعاتی کند .
این گونه می توان بیان کرد که CSMA/CD همانند یک گفتگو مودبانه است . یعنی ابتدا شما شروع به صحبت می کنید و من گوش می دهم سپس من صحبت می کنم و شما گوش می دهید و به دلیل مودبانه بودن صحبت در صورتی که هر دو به صورت همزمان شروع به صحبت کردیم , یک نفر صبر خواهد کرد و دیگری صحبت می کند. دقت داشته باشید که کل این فرایند به دلیل استفاده از جریان الکتریسیته و با توجه به سرعت جریان الکتریسیته در یک بازه زمانی بسیار بسیار ناچیز رخ خواهد داد .
درس نهم : استانداردهای اترنت
حال که در مورد استاندارد های LAN صحبت کردیم به شرح استاندارد های اترنت می پردازیم
استاندارد های اترنت که در شبکه های لن به کار می رود با استفاده از یک فرمول کلی نوشته می شوند برای مثال ممکن است شما این کلمه نامفهوم و مشابه آن را دیده باشید : ۱۰BaseT در واقع این کلمه بر اساس این فرمول نوشته شده است : جنس کابل + دیجیتال یا آنالوگ + سرعت یعنی در مثال بالا ۱۰ به معنی سرعت ۱۰ مگابیت بر ثانیه است . Base که مخفف کلمه Baseband می باشد به معنی دیجیتال است و متضاد آن Broadband به معنای آنالوگ است که در اینجا به کار نرفته است و در نهایت T به معنای جنس کابل از نوع Twisted Pair می باشد .
مثال ۱ : ۱۰۰BaseTX و ۱۰۰BaseFX که در آنها ۱۰۰ یعنی سرعت ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه و TX به معنی کابل Twisted Pair و FX به معنی کابل فیبر نوری
مثال ۲ : ۱۰۰۰BaseT و ۱۰۰۰BaseX که هردو سرعت ۱ گیگابیت بر ثانیه را دارند . هردو دیجیتال و اولی Twisted Pair و دومی فیبر است .
مثال ۳ : ۱۰GBaseT و ۱۰GBaseSR و ۱۰GBaseLR و ۱۰GBaseER که همگی سرعت بالای ۱۰ گیگابیت بر ثانیه را دارند . دیجیتال هستند و اولی از کابل Twisted Pair و موارد بعدی یعنی SR , LR , ER از فیبر استفاده می کنند .
اینها یک سری استانداردهای LAN هستند که آشنایی با آنها خالی از لطف نیست .
منابع : وب سایت نت آموز ، گروه تحقیق و توسعه آسان تیم
