شبکه بدون سیم

● محیط بدون سیم
محیط بدون سیم بعنوان یک انتخاب برتر برای کارهای شبکه ای به حساب می آید. در ضمن در حالی که تکنولوژی در حال پیشرفت است تولید کنندگان سعی میکنند محصولات جذابتری را با قیمتهای پائین تر به بازار عرضه کنند، که این به معنای کثرت محصولات و حق انتخاب نوع آنها میباشد و در این صورت است که محیط بدون سیم شروع به رشد و بقا میکند.
● قابلیتهای بدون سیم
▪ ایده شبکه های بدون سیم اذهان علاقمندان را به خود جذب میکند زیرا میتواند:
۱) ارتباط موقت با یک شبکه کابلی موجود برقرار کند.
۲) اجازه میدهد که پشتیبانی برای شبکه های موجود فراهم شود.
۳) درجه مهمی از قابلیت حمل امکان پذیر میگردد.
۴) شبکه ها را میتوان فراتر از حدود مس و کابلهای نوری گسترش داد.
● موارد استفاده شبکه های بدون سیم
فاکتوری که باعث جلو بردن محیط های بدون سیم و پذیرش آنها در دنیای امروز میشود سختی پیاده سازی و نصب کابل و قطعات کابلی میباشد.
▪ شبکه های بدون سیم مخصوصا میتوانند در موارد زیر نقش مهمی ایفا کنند:
ـ نواحی شلوغ، همانند بازار بورس و مراکز تجاری مهم
ـ افرادی که همواره در حال حرکت هستند همانند دکترها و پرستارهای بیمارستان
ـ محیط ها و ساختمانهای بسته
ـ در ساختمانها و سازمانهایی که شرایط فیزیکی آنها مرتبا تغییر میکند.
ـ بعضی از ساختمانها همانند امکان تاریخی که کابل کشی در آنها بسیار سخت است.
● فراهم کردن داده
قبل از این که داده ها بتواند برروی شبکه ارسال شوند کارت شبکه باید آنها را از شکلی که کامپیوتر آن را متوجه میشود به شکلی که برروی کابل شبکه قابل ارسال باشد تبدیل کند. داده ها از طریق مسیرهایی بنام BUS از کامپیوتر به کارت شبکه منتقل میشود به دلیل این که تعداد خطوط BUS زیاد است و در کنار هم قرار دارند داده ها میتوانند بشکل موازی به کارت انتقال یابند اما برروی کابل شبکه داده باید به صورت جریانی از تک بیتها ارسال شود. وقتی که داده برروی کابل شبکه منتقل میشود این انتقال را یک انتقال سریال مینامند زیرا هر بیت پشت سر بیت دیگر به طور سری ارسال میشود.
کارت شبکه اطلاعات موازی رسیده را بشکلی تغییر شکل میدهد تا بتواند آنها را برروی کابلی با عرض یک بیت بصورت سریال و با استفاده از سیگنالهای نوری یا الکتریکی ارسال کند. قطعه ای که در کارت شبکه مسئولیت این کار را بعهده دارد فرستنده گیرنده (Transceiver) نامیده میشود.
● آدرسهای شبکه
علاوه بر انتقال اطلاعات کارت شبکه همچنین میبایست که موقعیت یا آدرس خود را نیز نسبت به بقیه دستگاههای شبکه تشخیص دهد. به این منظور کمیته استانداردهای سازی IEEE (Institute of Electriol and Electronics Engineers, Inc.) بلاکهای آدرس برای هر کارت شبکه تولید شده در کارخانه های تولیدی در نظر میگیرد و تولید کنندگان موظفند که این آدرس را به صورت سخت افزاری در تراشه های کارت شبکه به ثبت برسانند که این عمل را داغ زدن کارت شبکه مینامند.
به این ترتیب هر کارت شبکه و بنابراین هر کامپیوتر متصل به آن برروی شبکه آدرس منحصر بفردی خواهد داشت.
▪ برای آماده کردن و گذاشتن اطلاعات کامپیوتر برروی کابل شبکه، کارت شبکه فعالیتهای زیر را انجام میدهد:
۱) کامپیوتر و کارت شبکه باید به نحوی برای تبادل داده ها با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. برروی کارتهایی که استفاده از کنترل کننده DMA را پشتیبانی میکنند کامپیوتر میزانی از فضای حافظه خود را در اختیار کارت شبکه قرار میدهد.
۲) کارت شبکه با فرستادن سیگنالی از CPU درخواست میکند که داده های آماده برای ارسال را به کارت شبکه بفرستد.
۳) Bus داده کامپیوتر، اطلاعات را از روی حافظه کامپیوتر به کارت شبکه منتقل میکند.
معمولا داده ها بسیار سریعتر از آن چه که کارت شبکه بتواند آنها را پردازش کند به کارت منتقل میشوند، بنابراین داده ها به بافر موجود برروی RAM کارت شبکه برای نگهداری موقت فرستاده میشوند چه در جریان ارسال و چه در هنگام دریافت.
● ارسال و کنترل داده ها
قبل از این که کارت شبکه بتواند داده ارسال کند یک مکالمه الکترونیکی بین کارت دستگاه فرستنده و دستگاه گیرنده صورت میپذیرد تا برروی موارد زیر موافقت کنند:
۱) بیشترین طول گروه داده ای که قرار است ارسال شود.
۲) میزان داده ای که قبل از بررسی صحت آن باید ارسال شود.
۳) فواصل زمانی بین فرستادن بسته های داده ای
۴) زمان انتظار برای دریافت تصدیق
۵) میزان داده ای که هر کارت شبکه میتواند تا قبل از پر شدن نگهداری کند.
۶) سرعت انتقال اطلاعات
اگر نیاز باشد که کارت جدید تر، سریع تر وقوی تر با یک مدل آهسته تر و قدیمی تر برقرار کند هر دو کارت نیاز به پیدا کردن سرعت مناسب برای تبادل اطلاعات دارند. بعضی از کارتهای شبکه جدید شامل مدار سخت افزاری میباشند تا آنها را با کارتهای آهسته تر تطبیق دهد. هرکارت پارامترهای کاری خود را برای دیگر کارتها ارسال میکند و خود را با پارامترهای ارسال شده از کارتهای دیگر تطبیق میدهد. آن گاه زمانی که تمام جزئیات یک ارتباط تشخیص داده شد کارتها شروع به ارسال و دریافت اطلاعات مینمایند.
● پیکر بندی و تنظیمات کارت شبکه
کارتهای شبکه معمولا انتخاب های پیکربندی خاصی دارند که باید دقیقا تنظیم شوند تا کارت شبکه به درستی عمل نماید این تنظیمات شامل ۴ نوع زیر میباشد:
۱) وقفه یا (IRQ) Interrupt
۲) آدرس پورت ورودی خروجی اصلی (Base I/O port address)
۳) آدرس حافظه اصلی (Base Memory Address)
۴) فرستنده گیرنده (Transceiver)
ـ توجه:
گاهی اوقات میتوان تنظیمات کارت شبکه را از طریق نرم افزار انجام داد اما معمولا این تنظیمات از طریق Jumper ها و یا سوئیچهای dual inline package) DIP) برروی کارت شبکه انجام میپذیرد. برای اطلاعات بیشتر میتوان به دفترچه های فنی همراه کارت شبکه مراجعه کرد. امروزه اکثر کارتهای شبکه مجهز به تکنولوژی (play and play) PNP میباشند که تنظیم دستی برای کارت شبکه در این گونه کارتها دیگر مورد نیاز نیست.
▪ تنظیم وقفه (IRQ)
خطوط درخواست وقفه یا همان IRQ ها خطوط سخت افزاری میباشند که دستگاههای ورودی و خروجی همانند پورتها ، صفحه کلید ، دیسک گردانها و کارتهای شبکه میتوانند از طریق آنها از پردازنده کامپیوتر درخواست سرویس و پاسخگویی به فعالیتشان داشته باشند.
خطوط IRQ در سخت افزار داخلی کامپیوتر ها از پیش طراحی و برای هرکدام از آنها اولویت خاصی تعیین شده است.
از روی همین اولویت میباشد که پردازنده کامپیوتر میتواند اهمیت نسبی درخواست سرویس صادر شده را تشخیص دهد و از آنجا بداند که به کدام درخواست باید سریعا پاسخ داده شود و کدام درخواست میتواند مدت بیشتری انتظار بکشد. وقتی که کارت شبکه یک درخواست به کامپیوتر ارسال میکند درواقع دارد از یک وقفه استفاده مینماید.
هردستگاه دیگر در کامپیوتر باید از یک خط درخواست وقفه جداگانه دیگر استفاده نماید. و شماره این خط وقتی که دستگاه را نصب میکنند باید تنظیم شود. در اکثر موارد IRQ۳ یا IRQ۵ میتوانند برای کارت شبکه استفاده شوند. برای اکثر سیستمها IRQ۵ در صورت آزاد بودن خط درخواست، پیش فرض بحساب می آید چنانچه IRQ۳ ، IRQ۵ توسط دستگاههای دیگری اشغال شده باشند میتوان از هر IRQ آزاد دیگری استفاده کرد.
▪ تنظیم آدرس پورت I/O
آدرس پورت ورودی خروجی اصلی کانالی را برای انتقال اطلاعات بین کارت شبکه و CPU مشخص میکند. CPU همه پورتها را با آدرسشان تشخیص میدهد. هر دستگاه سخت افزاری در یک سیستم کامپیوتری باید آدرس پورت اصلی منحصر به خودش را داشته باشد که این آدرس پورت به شکل یک عدد هگزادسیمال (HEX) نشان داده میشود. در سیستمهای کامپیوتر معمولا آدرس پورتها برای دستگاههای مختلفی در نظر گرفته شده است و کارت شبکه باید از آدرس پورتی استفاده کند که منتسب به دستگاه خاص دیگری نباشد معمولا میتوان آدرس پورتهای خالی را در دفترچه های فنی کامپیوتر پیدا کرد.
▪ تنظیم آدرس حافظه اصلی
آدرس حافظه اصلی ، یک محل در حافظه RAM کامپیوتر را مشخص میکند. این محل توسط کارت شبکه بعنوان یک بافر برای ذخیره کردن داده های ورودی و خروجی استفاده میشود. معمولا آدرس حافظه اصلی برای کارتهای شبکه، D۸۰۰۰ میباشد.
(برای بعضی از کارتهای شبکه صفر آخر این عدد ممکن است حذف شود، برای چنین کارتهایی آدرس D۸۰۰ میباشد). اهمیت این موضوع در آن است که باید آدرس حافظه ای انتخاب شود که توسط هیچ دستگاه دیگری استفاده نگردد.
ـ تذکر:
بعضی از کارتهای شبکه تنظیماتی برای آدرس حافظه اصلی ندارند زیرا آنها از حافظه RAM سیستم استفاده نمیکنند.
در اکثر کارتهای شبکه تنظیماتی برای تغییر میزان حافظه استفاده شده نیز وجود دارد که اغلب میتوان آن را برروی ۱۶k یا ۳۲k تنظیم کرد. اختصاص حافظه بیشتر باعث بالا رفتن کارایی کارت شبکه میگردد اما حافظه کمتری برای کارهایی دیگر باقی میماند.▪ تنظیم نوع فرستنده گیرنده
ممکن است کارتهای شبکه دارای تنظیمات دیگری مثلا تعیین نوع کارکرد آنها داشته باشند. بعنوان یک نمونه ، بعضی از کارتهای شبکه دارای دو نوع دستگاه فرستنده گیرنده (Transceiver) میباشند یکی برروی خود کارت شبکه طراحی شده است و دیگری میتواند طبق نیاز کاری به عنوان یک دستگاه جانبی تهیه گردد و به کارت شبکه متصل گردد که در این صورت لازم است استفاده کننده کارت را طوری تنظیم کند که از هرکدام از فرستنده گیرنده هایی که مایل است بهره بگیرد، برای اینکار کلاههای کوچکی بنام Jumper برای اتصال دو سیم برروی کارتهای سخت افزاری در نظر گرفته شده است.
● سازگاری کارتهای شبکه
برای اینکه سازگاری بین شبکه و کامپیوتر برقرار شود کارت شبکه باید:
▪ با ساختار داخلی کامپیوتر مطابقت کند. (یعنی با معماری Data bus آن)
▪ نوع صحیح قطعه اتصالی برای متصل شدن به سیستم کابل کشی را دارا باشد.
برای مثال کارت شبکه ای که در یک کامپیوتر Apple در یک شبکه با توپولوژی Bus فعالیت میکند نمیتواند برروی یک کامپیوتر IBM در یک محیط با توپولوژی حلقوی فعالیت کند زیرا از یک طرف توپولوژی حلقه کارتهای شبکه متفاوت از آنهایی که در توپولوژی Bus استفاده میشوند را نیاز دارد و از طرف دیگر کامپیوتر های Apple از روشهای دیگر در ازتباطات شبکه بهره میجویند.
● معماری گذرگاه اطلاعات (Data Bus)
در کامپیوترهای شخصی ۴نوع معماری Bus وجود دارد: PCI, MICRO CHANNEL, EISA, ISA
هریک از این نوع به شکل فیزیکی با بقیه تفاوت دارد و بسیار ضروری میباشد که کارت شبکه و نوع Bus با یکدیگر تطبیق داشته باشند.
▪ معماری (Industry Standard Architecure )(ISA)
معماری ISA ، معماری بکار رفته در کامپیوترهای AT, XT, IBM PC و تمام کامپیوترهای سازگار با آنها میباشد. ISA در ابتدا یک معماری ۸ بیتی بود که درسال ۱۹۸۴ با ظهور IBM AT به یک معماری ۱۶ بیتی تبدیل شد. شکاف توسعه ۸ بیتی از شکاف توسعه ۱۶ بیتی کوتاه تر است اما شکاف ۱۶ بیتی طوری طراحی شده است که کارتهای ISA ، ۸ بیتی را نیز بتوان برروی آن نصب کرد. ISA معماری استاندارد کامپیوتر های شخصی به حساب می آمد تا اینکه شرکت Compaq و دیگر شرکتهای معماری EISA را تولید کردند.
▪ معماری (Extended Industry Standard Architecture)( EISA)
این استاندارد نوعی Bus بود که درسال ۱۹۸۸ توسط یک گروه متشکل از ۹ شرکت: گروه تحقیقات tandy, Olivetti, nec, Hewlett-packard, Epson , Compaq, AST گروه تکنولوژی Zenith و Wyse ابداع شد. EISA یک مسیر ارتباطی ۳۲ بیتی فراهم میکند در حین این که سازگاری لازم را با معماری ISA حفظ مینماید. در طراحی EISA سعی شده بود که ویژگیهای ارائه شده در معماری میکرو و کانال IBM نیز عرضه شود.
▪ معماری Micro channel
در سال ۱۹۸۸ شرکت IBM این معماری را بعنوان بخشی از محصول جدید IBM PS/۲ به بازار عرضه کرد. معماری میکرو کانال هم به شکل فیزیکی و هم از جنبه های الکترونیکی غیر سازگاری با معماری ISA میباشد. میکرو کانال هم میتواند به عنوان Bus ، ۱۶ بیتی و هم میتواند بشکل ۳۲ بیتی عمل کند و میتواند معماریهای چند پردازنده ای را نیز پشتیبانی کند.
▪ معماری (Peripheral Component Interconnet) (PCI)
این یک Bus محلی ۳۲ بیتی است که در اکثر کامپیوترهای Pentium, Apple Power Macintosh استفاده میشود. معماری PCI خصوصا برای ارائه قابلیتهای Plug and Play طراحی شده است. PnP یک فلسفه طراحی است و مجموعه ای از قرار داده ها در معماری کامپیوتر و هدف از آن ایجاد قابلیت در کامپیوتر های شخصی بدون نیاز به درگیری شخص کاربر میباشد. بخشی از این فلسفه طراحی باید در سیستمهای عامل نیز به عنوان یک استاندارد رعایت شود.
● قطعات اتصال دهنده در کابل کشی شبکه
کارت شبکه برای ارتباط با سیستم کابل کشی ۳ فعالیت اصلی مهم انجام میدهند:
۱) برقراری اتصال فیزیکی با کابل
۲) تولید سیگنالهای الکتریکی که برروی کابل فرستاده میشوند.
۳) ادامه نقشهای کنترلی خاصی برای حفظ دسترسی به کابل
برای انتخاب کارت شبکه مناسب شما باید نوع کابل و قطعات اتصالی آن را تشخیص دهید. هرنوع کابل مشخصه های فیزیکی متفاوتی دارند که کارت شبکه باید با این مشخصات تطبیق داده شوند. بنابراین هرکارت شبکه طوری طراحی میشود که یک نوع بخصوص از کابل همانند Twisted-pair , Coaxial یا فیبر نوری را بپذیرد. بعضی از کارتهای شبکه دارای بیش از یک رابط اتصالی میباشند.
▪ اتصال دهنده RJ-۴۵
یک شبکه Twisted-pair بدون روکش از اتصال دهنده های RJ-۴۵ استفاده میکنند که همانند اتصال دهنده تلفن Rj-۱۱ میباشد اما از لحاظ اندازه بزرگتر میباشد زیرا ۸ کنداکتور دارد در صورتی که اتصال دهنده Rj-۱۱ تلفن ۴ تا کنداکتور دارد.
بعضی از توپولوژیهای شبکه که از Twisted-pair استفاده میکنند از اتصال دهنده های Rj-۱۱ نیز بهره میگیرد. به این نوع توپولوژیها PRE-۱۰ Base T میگویند.
▪ کارآیی شبکه
کارت شبکه در کارآیی کل شبکه تاثیر چشم گیری دارد زیرا اگر کارت کند باشد اطلاعات ارسالی به سرعت به تمام دستگاههای شبکه نمیرسد، مثلا برروی یک شبکه با توپولوژی Bus که در آن هیچ کس نمیتواند از شبکه استفاده کند مگر اینکه کابل کاملا آزاد و خالی از سیگنال باشد. یک کارت شبکه کند باعث زیاد شدن زمان انتظار برای همه کاربران میگردد. بعد از تشخیص نیازمندیهای فیزیکی کارت و این که باید از چه نوع اتصال دهنده هایی استفاده کرد و کارت در چه شبکه ای قرار است انجام وظیفه کند نیاز خواهد بود که فاکتورهای دیگری را که نیز برروی کارآیی شبکه تاثیر دارند مد نظر قرار داد.
کارآیی شبکه را میتوان با توجه به بعضی از موارد بهبود بخشید:
ـ دستیابی مستقیم به حافظه یا (Direct Memory Access) DMA:
با استفاده از این روش کامپیوتر اطلاعات را مستقیما از بافر کارت شبکه به حافظه کامپیوتر انتقال میدهد بدون این که از ریز پردازنده دستگاه استفاده شود.
ـ حافظه اشتراکی کارت شبکه (Shared Adapter Memory):
در این روش کارت شبکه دارای نوعی حافظه RAM میباشد که با کامپیوتر به اشتراک میگذارد و درواقع کامپیوتر این حافظه را به گونه ای مشاهده میکند که گویی این RAM برروی خود کامپیوتر نصب شده است.
ـ حافظه اشتراکی سیستم (Shared System Memory):
در این روش پردازنده موجود برروی کارت شبکه بخشی از حافظه کامپیوتر را انتخاب مینماید و آن را برای پردازش داده های خود به کار میگیرد.
ـ گذرگاه مسلط (Bus Mastering):
در تکنیک Bus Mastering کارت شبکه به طور موقتی Bus کامپیوتر را در اختیار میگیرد و CPU کامپیوتر کنار گذاشته میشود و داده ها را مستقیما به حافظه سیستم کامپیوتر منتقل میکند. این عمل باعث سرعت بخشیدن به عملیاتهای مختلف کامپیوتری میشود زیرا زمان پردازنده آزاد میگردد و میتواند برروی دیگر وظایف به پردازش اطلاعات مشغول شود. این کارتها گران میباشند ولی میتوانند کارآیی شبکه را ۲۰ تا ۷۰ درصد بهبود بخشد. هم معماری EISA و هم معماری Micro channel از تکنیک Bus Mastering پشتیبانی مینمایند.
ـ استفاده از بافرها برروی (RAM Buffering) RAM:
تمام کارتهای شبکه دارای تراشه های حافظه RAM برروی خود میباشند که مجموعا یک بافر را تشکیل میدهند. وقتی که کارت میزان داده ای بیش از آن که بتواند آن را فورا پردازش کند دریافت نماید بافر میزانی از اطلاعات را در خود نگه میدارد تا زمانی که پردازنده کارت شبکه بتواند به پردازش آن رسیدگی کند. این موضوع باعث سرعت بخشیدن به کارت شبکه و مانع از تبدیل شدن آن به یک تنگنا برای گذر اطلاعات میشود.
ـ ریزپردازنده موجود برروی کارت شبکه (Onboard Microprocessor):
با وجود یک ریز پردازنده برروی کارت شبکه دیگر نیازی به پردازنده کامپیوتر برای پردازش داده ها نمی باشد. اکثر کارتهای امروزی مجهز به پردازنده های مخصوص این کار میباشند که باعث میشود عملیاتهای شبکه بسیار سریع انجام شود.
ـ کارتهای شبکه دستگاههای Server
بخاطر این که server ها بالاترین و بیشترین ترافیک کاری شبکه را مدیریت کنند باید به کارتهای شبکه با بالاترین کارآیی مجهز شوند.
ـ کارتهای شبکه دستگاههای (Client) Workstation
دستگاههای Workstation میتوانند از کارتهای شبکه ارزانتری استفاده کنند، اما این بستگی به میزان فعالیت یا محدودیتهای نرم افزارهای کاربردی آنها دارد. مثلا نرمافزارهای واژه پرداز بار ترافیکی چندانی ندارند اما بانکهای اطلاعاتی بزرگ یا نرم افزارهای فنی و مهندسی به کارتهای شبکه قدرتمندتری نیاز دارند.
ـ کارتهای شبکه مخصوص
۱) کارتهای شبکه بدون سیم:
کارتهای شبکه بدون سیمی فراهم میباشند که سیستمهای عامل اصلی شبکه را پشتیبانی میکنند. معمولا این کارتها با قابلیتهای زیر ارزیابی میشوند:
ـ آنتن همه جهته برای درون ساختمان و کابل مربوط به این آنتن
ـ نرم افزار شبکه برای کارکردن کارت شبکه در تمام انواع شبکه
ـ نرم افزار های بررسی و اشکال زدایی
ـ نرم افزارهای قابل نصب
این گونه کارتهای شبکه میتوانند استفاده شوند تا:
ـ یک LAN کامل بدون سیم را تشکیل دهند.
ـ ایستگاههای کاری بدون سیم به یک شبکه LAN کابل کشی شده اضافه کنند.
۲) کارتهای شبکه فیبر نوری:
به دلیل پیشرفت و توسعه نرم افزارهای کاربردی که برای پردازش اطلاعات حریصانه عمل میکنند و جریانهای داده ای چند رسانه ای که امروزه علایق را بسوی خود جلب کرده اند، کارتهای شبکه فیبر نوری اجازه ارتباط مستقیم (on-line) با شبکه های فیبر نوری با سرعت بسیار بالا را میدهند. به دلیل هزینه زیاد، این گونه دستگاهها در موارد خاصی مورد استفاده قرار میگیرند.
۳) کارتهای شبکه با قابلیت بوت کردن دستگاه از راه دور (Remote-Boot PROMs):
در بعضی از محیطهای کاری امنیت اطلاعات به قدری مهم میگردد که دستگاههای Workstation دیگر دیسک گردان نیز ندارند.
بدون وجود دیسک گردان دیگر کاربرها قادر نخواهند بود اطلاعاتی را برروی فلاپی یا هارد دیسک خود کپی کنند و بنابراین نمیتوانند اطلاعاتی را از سایت کاری خارج کنند. اما به هرحال به خاطر این که کامپیوترها به طور عادی از دیسک فلاپی یا هارد دیسک راه اندازی میشوند باید یک منبع برای نرم افزار راه انداز کامپیوتر وجود داشته باشد، در این گونه محیطها کارت شبکه با یک تراشه برنامه ریزی شده خاص بنام Remote-Boot PROM مجهز میشوند که برنامه راه اندازی کامپیوتر و اتصال کاربر به شبکه را برروی ماشین به اجرا در می آورد.

منبع : گروه علمی نابغه های ایران