تجهیزات شبکه چیست؟

آشنایی با انواع تجهیزات شبکه:

منظور از تجهیزات شبکه مجموعه ای از ابزارآلات رایانه‌ای است که برای راه‌اندازی شبکه مورد نیاز است. این تجهیزات میتوانند مجموعه‌ای مودم ها، هاب، کابل، روتر، کارت شبکه و دیگر تجهیزات سخت افزاری باشند. در بین مهندسان شبکه تجهیزات شبکه بعنوان مجموعه‌ای از دستگاه‌های فیزیکی یا شبکه‌ای تعریف می‌شود که برای تعامل و ارتباط بین واحدهای سخت افزاری عملیاتی در یک شبکه کامپیوتری ضروری هستند. این مقاله از سری مقالات آموزشی گروه صنعتی سپیانی به اصول تجهیزات شبکه، معماری شبکه و اجزای کلیدی آن، چالش‌های سخت‌افزار شبکه می‌پردازد.

حتما بخوانید:

فایروال صنعتی چیست؟

راه‌اندازی شبکه‌های صنعتی کارخانجات

تجهیزات شبکه یا سخت افزار شبکه چیست؟

اساسا تجهیزات شبکه یا سخت‌افزار شبکه به دستگاه‌های فیزیکی اطلاق می‌شود که ارتباط بین سخت‌افزارهای در حال اجرا در یک شبکه کامپیوتری را امکان پذیر می‌کنند. این تجهیزات 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. در واقع آنچه اتصال رایانه‌ها به همدیگر را ممکن می‌کند تجهیزات شبکه است. مثال ساده آن همین اتصال روزمره شما به اینترنت است که با استفاده از تجهیزات اتصال به شبکه رایانه‌ای ممکن شده است.
علاوه بر استفاده های روزمره، تجهیزات شبکه امروزه برای کسب و کارهای کوچک و صنایع بزرگ بسیار ضروری هستند چراکه دیگر فعالیت بدون استفاده از اتصال مداوم رایانه‌ها ممکن نیست. اتصال مداوم به شبکه به ایجاد یک حالت ارتباط موثر کمک می کند و در نتیجه استانداردهای تجاری را بهبود می بخشد. همچنین به اشتراک گذاری منابع، اطلاعات و نرم افزار را بین کاربران در هر گوشه‌ای از دنیا به راحتی امکان پذیر می کند.
تجهیزات شبکه بخشی از پیشرفت های پروتکل شبکه اترنت است و از یک جفت کابل سیمی یا کابل فیبر نوری به عنوان ابزار اتصال استفاده می کند. روترها، هاب ها، سوئیچ ها و پل ها نمونه هایی از سخت افزار شبکه هستند که در ادامه درباره هرکدام توضیحاتی ارائه خواهیم کرد.

توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید تجهیزات شبکه کامپیوتری فعالیتی ندارد.

تجهیزات اساسی یک شبکه کامپیوتری:

تجهیزات شبکه شامل ابزارهای بسیار زیادی است اما تعدادی از آن‌ها را می‌توان تجهیزات اساسی شبکه دانست که برای راه‌اندازی هر شبکه‌ای لازم است در این بخش از این مقاله، این تجهیزات اساسی و ضروری را برای راه‌اندازی شبکه معرفی می‌کنیم.

حتما بخوانید: نقش تکنولوژی فیلدباس در ابزاردقیق

مودم (Modem):

مودم کامپیوتر را قادر می‌سازد از طریق خط تلفن به اینترنت متصل شود. در اصل مودم دستگاهی است که سیگنال های دیجیتال کامپیوتر را به سیگنال های آنالوگ تبدیل می‌کند. و آنها را از طریق یک رشته‌خط تلفن ارسال می‌کند. از طرف دیگر، سیگنال های آنالوگ را به‌سیگنال های دیجیتالی تبدیل می‌کند که برای کامپیوتر دیگری قابل درک است در واقع مودم یک مترجم دوطرفه است که امواج رسیده از سیم را برای رایانه ترجمه می‌کند و بلعکس.

روتر (Router):

روتر دو یا چند شبکه را به هم متصل می‌کند. یکی از کاربردهای رایج روتر، اتصال شبکه خانگی یا اداری (LAN) به اینترنت (WAN) است. روتر بطور کلی دارای یک کابل اینترنت متصل به‌همراه کابل هایی است که رایانه‌ها را در شبکه LAN متصل می‌کند. از طرف دیگر، یک اتصال LAN نیز می تواند بی‌سیم باشد (وایفای) و دستگاه شبکه را بی سیم می‌کند. به این نقاط دسترسی بی‌سیم (WAP) نیز گفته میشود.

هاب‌، پل‌ و سوئیچ:

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. اما می‌توان هرکدام از این تجهیزات را به طور مستقل نیز تهیه کرد و در خط اتصال شبکه به‌کار گرفت.

هاب:

هاب داده‌ها را به تمام دستگاه‌های موجود در یک شبکه پخش می‌کند. در نتیجه، پهنای باند زیادی مصرف می‌کند زیرا بسیاری از رایانه‌ها ممکن است نیازی به دریافت داده‌های پخش شده نداشته‌باشند. این هاب میتواند در پیوند دادن چند کنسول بازی در یک بازی چند نفره محلی از طریق یک LAN سیمی یا بی‌سیم مفید باشد.

پل:

یک پل دو شبکه LAN مجزا را به هم متصل می‌کند. قبل از ارسال پیام، دستگاه گیرنده را اسکن می‌کند. این بدان معناست که اگر دستگاه دریافت کننده در آنجا نباشد از انتقال داده‌های غیر ضروری جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، همچنین بررسی می‌کند که آیا دستگاه گیرنده قبلاً پیام را دریافت کرده است یا خیر. این شیوه‌ها عملکرد کلی شبکه را بهبود می‌بخشد.

سوئیچ:

سوئیچ قدرتمندتر از هاب یا پل است اما نقش مشابهی را ایفا می‌کند. 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.

کارت شبکه:

کارت رابط شبکه (NIC) یک واحد سخت افزاری نصب شده بر روی کامپیوتر است که به آن اجازه می‌دهد به یک شبکه متصل شود. معمولاً به‌شکل یک برد مدار یا تراشه است. در اکثر ماشین‌های مدرن، NICها در مادربردها تعبیه شده‌اند، درحالیکه در برخی از کامپیوترها، یک کارت اضافی به شکل یک برد مدار کوچک بصورت خارجی اضافه می‌شود.

کابل شبکه:

کابل ها دستگاه‌های مختلف را در یک شبکه متصل می‌کنند. 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.

فایروال (Firewall):

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 ایمیل‌های داده مانند یا صفحات وب اجازه عبور می‌دهد اما اتصالات غیرمجاز ایجاد شده به رایانه یا LAN را مسدود می‌کند.

معماری شبکه: اجزای کلیدی

معماری شبکه، طراحی ساختاری و منطقی یک شبکه را تعریف می‌کند. دستگاه های سخت افزاری، اتصالات فیزیکی، نرم افزار، شبکه های بی سیم، پروتکل‌ها و رسانه‌های انتقال را تشکیل می‌دهد. این یک نمای کلی از کل شبکه را ارائه می‌دهد که سازمان‌ها از آن برای ایجاد LAN، WAN و سایر تونل های ارتباطی خاص استفاده می‌کنند.

حتما بخوانید: کاربرد مبدل ارتباطی چیست؟

معماری شبکه:

بسته به اندازه و هدف شبکه، معماری شبکه را میتوان از نقاط دید متفاوتی مشاهده کرد. WAN به گروهی از شبکه های به هم پیوسته اشاره دارد که در فواصل زیاد توزیع شده‌اند، در حالیکه LAN به یک شبکه کامپیوتری اشاره دارد که کامپیوترها را در یک فضای محدود به هم متصل می‌کند. بنابراین، معماری یک WAN با معماری یک LAN در یک دفتر کوچک متفاوت خواهد بود. تنظیم طرح‌بندی معماری شبکه بسیار مهم است، زیرا می‌تواند عملکرد کلی کل سیستم را بهبود بخشد یا مختل کند. 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 میشوند، معماری شبکه با افزودن یک لایه امنیتی برای محافظت از دستگاه‌های متصل اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. 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 شده‌اند. در اینجا، وظایف شبکه به هفت لایه منطقی، درست از پایین ترین تا بالاترین انتزاع، تفکیک می شوند. بعنوان مثال، پایین ترین لایه فیزیکی اتصالات سیم و کابل شبکه را مدیریت می‌کند، در حالیکه بالاترین لایه کاربردی با API هایی سروکار دارد که عملکردهای خاص برنامه مانند چت یا اشتراک فایل را انجام می‌دهند. بطور 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:

1. سخت افزار:

سخت افزار به دستگاه‌های شبکه‌ای گفته میشود که هسته هر شبکه را تشکیل میدهند. 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.

2. رسانه انتقال:

رسانه انتقال تمام اتصالات فیزیکی بین دستگاه‌های شبکه (سخت افزار) را در بر میگیرد. ویژگی های رسانه‌های مختلف انتقال، سرعت انتقال داده‌ها از یک نقطه پایانی به نقطه دیگر را تعیین می‌کند. اینها میتوانند سیمی و بی‌سیم 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 می‌کنند.

3. پروتکل ها:

پروتکل ها به قوانینی اشاره دارند که بر حرکت داده‌ها بین دستگاه‌های شبکه نظارت می‌کنند. ماشین های مختلف در یک شبکه با استفاده از این زبان پروتکل مشترک با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. 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. بعنوان مثال، پروتکل کنترل انتقال / پروتکل اینترنت (TCP/IP) برای اتصال به اینترنت استفاده میشود، در حالی که پروتکل انتقال فایل (FTP) برای ارسال و دریافت فایل‌ها به و از سرور استفاده میشود. بطور مشابه، پروتکل اترنت برای اتصال یک دستگاه محاسباتی به دیگری استفاده میشود.

4. توپولوژی:

توپولوژی شبکه نحوه اتصال شبکه به یکدیگر را مشخص می کند و ساختار شبکه را برجسته می‌کند. این مهم است زیرا متغیرهایی مانند فاصله بین دستگاه های ارتباطی میتوانند 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 میشوند. قدرت این توپولوژی به‌حدی است که هر دستگاهی میتواند براحتی به شبکه متصل شود. با این حال، در شرایطی که هاب مرکزی از کار می‌افتد، کل شبکه میتواند تقریباً فوراً از کار بیفتد.

توپولوژی دیگر گذرگاه است که در آن همه دستگاه‌ها در یک مسیر واحد به هم متصل میشوند که به آن گذرگاه میگویند. اتوبوس شبیه بزرگراهی است که داده‌ها را از یک نقطه پایانی به نقطه دیگر منتقل می‌کند. اگرچه پیاده‌سازی این توپولوژی آسان و مقرون به‌صرفه است، اما عملکرد آن میتواند با اضافه شدن دستگاه‌های بیشتری به‌شبکه ضربه بخورد. امروزه، اکثر معماری‌های شبکه یک رویکرد ترکیبی را اتخاذ می‌کنند که در آن توپولوژی‌های مختلف با هم ترکیب و ترکیب می‌شوند تا ضعف هر یک را جبران کنند.

حتما بخوانید: تجهیزات امنیتی و نظارتی خطوط تولید

چالش های امروز تجهیزات شبکه:

پرداختن به مسائل سخت افزاری رایج مانند سرورهای بیش از حد شلوغ یا تجهیزاتی که بیش از حد کار کرده‌اند امروز بسیار مهم است. حل نکردن چالش‌های مربوط به تجهیزات شبکه میتواند باعث از دست دادن درآمد قابل توجهی شود یا از طریق ریزش غیرمنتظره‌مشتری مانع رشد تجارت شود.

بر اساس بررسی اخیر Infrascale، خرابی های سخت افزاری دلیل 38٪ از خرابی شبکه‌ها است. این امر چالش های تجاری اجتناب ناپذیری ایجاد می‌کند. از این رو، داشتن سیستمی که سخت افزار تجهیزات شبکه را ۷ روز هفته و بطور ۲۴ ساعته تحت کنترل دارد مهم است. اگرچه خرابی سخت افزار میتواند به دلیل عوامل متعددی رخ دهد، در اینجا برخی از چالش های اصلی سخت افزار و تجهیزات شبکه آورده‌شده‌است.

1. چالش های اتصال فیزیکی

کابل ها و کانکتورهای معیوب در یک شبکه میتوانند خطاهایی را در دستگاه های شبکه‌ای که به آنها متصل هستند ایجاد کنند. مشکل به دلیل شکستگی یا خرابی کابل تشدید می شود. این مشکل حتی میتواند در خارج از زیرساخت LAN ظاهر شود. آسیب به کابل مسی یا کانکتور فیبر نوری میتواند به میزان قابل توجهی حجم داده‌ای را که می تواند منتقل کند کاهش دهد. همچنین میتواند منجر به از دست دادن قابل توجه بسته شود.

این چالش را میتوان با اتخاذ یک نرم افزار نظارت بر عملکرد شبکه که شبکه را برای کابل ها یا کانکتورهای معیوب نظارت می کند غلبه کرد. همچنین می‌تواند به اندازه‌گیری خطاها در تمام رابط‌های شبکه کمک کند و در صورت شناسایی مشکلات، هشدارها را راه‌اندازی کند.

2. دستگاه های سخت افزاری ناکارآمد

مشکلات شبکه ممکن است بدلیل عملکرد نادرست تجهیزات شبکه، از جمله فایروال ها، روترها، سوئیچ ها و نقاط دسترسی بی‌سیم ایجاد شود. دلایل احتمالی این امر میتواند پیکربندی نامناسب، اتصالات معیوب یا حتی دستگاه‌های غیرفعال باشد. اطمینان از پیکربندی مناسب همه دستگاه‌های موجود در شبکه ضروری است، زیرا مشکلات پیکربندی نادرست می‌تواند بر بخش‌های مختلف شبکه تأثیر بگذارد و در نتیجه بر عملکرد آن تأثیر بگذارد. با توجه دقیق به تمام دستگاه‌ها و سوئیچ‌ها میتوان با چنین چالشی مقابله کرد تا بررسی شود که آیا آنها به طور عادی کار می‌کنند یا خیر.

3. مشکلات DNS

سیستم نام دامنه (DNS) مشابه یک دایرکتوری برای اینترنت است و هر دستگاه متصل به اینترنت نام دامنه را با آدرس IP وب سایت ها مطابقت می‌دهد. رایانه‌ها میتوانند از طریق اینترنت به دستگاه‌های دیگر متصل شوند و وب سایت‌ها را از طریق آدرس IP خود جستجو کنند. هنگامی که نام دامنه را در مرورگر وب وارد می‌کنید، DNS محتوای متصل به آن دامنه را پیدا می‌کند.

مشکلات DNS در اکثر شبکه‌ها رایج است و می‌تواند به دلیل خرابی سخت افزار در ماشین میزبان یا شبکه ایجاد شود. چنین چالش‌هایی را می توان با عیب‌یابی تنظیمات پیکربندی شبکه/سخت افزار از طریق نرم افزار نظارت بر عملکرد شبکه برطرف کرد. این به شناسایی مشکلات در منبع آنها کمک می‌کند.

4. مسائل مربوط به دما

بیشتر خرابی های سخت افزاری بدلیل افزایش غیرعادی دما اتفاق می‌افتد. گرمایش یا سرمایش غیرعادی در واحدهای شبکه میتواند باعث خاموش شدن یا یخ زدن ناگهانی سیستم های سخت افزاری شود که در نهایت منجربه‌خرابی آنها میشود. از آنجایی که دستگاه‌های شبکه مقادیر زیادی داده را محاسبه می‌کنند، دمای بهینه باید حفظ شود تا کارآمد باشد.

5. مشکلات تهویه

با افزایش دمای تجهیزات شبکه، عملکرد و سرعت عملکرد آن کاهش مییابد. حتی در برخی موارد می تواند خراب شود. تهویه ضعیف ناشی از چیدمان نامناسب دستگاه یا راه‌اندازی اشتباه‌فن ممکن است نتواند گرمای اضافی تولید شده‌توسط دستگاه‌های شبکه را کنترل کند. این میتواند بدتر شود و تأثیر نامطلوبی بر بهره‌وری شبکه داشته‌باشد.

6. استفاده بیش از حد از ظرفیت

بهره‌برداری از ظرفیت مازاد تجهیزات شبکه میتواند آن را به میزان قابل توجهی کند کند و در نتیجه منجر به تاخیر در عملکرد شود. این یکی از چالش‌های برجسته سخت‌افزار شبکه است که در آن دستگاه‌هایی با منابع محاسباتی محدود با بار کاری بیش از حد تحت فشار هستند. چنین چالش هایی را میتوان با کنترل استفاده بیش از حد از ظرفیت دستگاه با توسل به تقسیم بار کاری و توزیع در میان سایر دستگاه‌های شبکه برطرف کرد.

7. نوسان در منبع تغذیه

اتصالات کابل خورده‌شده یا سایر عوامل خارجی میتواند منجربه نوسانات قابل توجه در منبع تغذیه شود. در برخی موارد، ممکن است یک افزایش ناگهانی در منبع تغذیه وجود داشته‌باشد که میتواند باعث قطعی های ناخواسته شود. چنین رویدادهایی میتواند منجر به اتصال کوتاه شود که می تواند بر عملکرد یک دستگاه یا کل شبکه تأثیر بگذارد.

8. استفاده بیش از حد از باتری

کارایی یک باتری زمانی که 80 درصد انرژی آن مصرف شود، کاهش می‌یابد. تخلیه باتری می‌تواند باعث از بین رفتن اطلاعات حافظه پنهان یا خاموش شدن ناگهانی دستگاه یا سرور شود. علاوه بر این، باتری‌های کم‌ظرفیت، بازدهی انرژی ندارند و ماندگاری کوتاهی دارند. چنین واحدهای باتری میتوانند بر قابلیت کلی دستگاه و به‌نوبه خود بر کل شبکه تأثیر بگذارند.

نتیجه گیری:

در این مقاله درباره تجهیزات شبکه صحبت کردیم و توضیح دادیم که تجهیزات شبکه چیست و چه بخش‌هایی دارد. همچنین در مورد چالش های مربوط به استفاده از تجهیزات شبکه نکاتی بیان کردیم و گفتیم چه نوع تهدیداتی ممکن است به تجیهزات و سخت افزار شبکه آسیب بزند. امیدواریم این مقاله که یکی از مقالات آموزشی گروه صنعتی سپیانی است مورد توجه شما قرار گرفته‌باشد.

توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید تجهیزات شبکه کامپیوتری فعالیتی ندارد.