زیرساخت شبکه چیست؟

زیرساخت(Infrastructure) یکی از پرکاربردترین واژگان دنیای فناوری است. در دنیای شبکه، زیرساخت بستری است که تمامی ملزومات شبکه مثل تجهیزات شبکه، کابل‌ها، تجهیزات سرمایشی، نودهای شبکه و دستگاه‌های کلاینت و سرور روی آنها مستقر می‌شوند. زیرساخت شبکه به دو گروه اصلی تقسیم می‌شود.

گروه اول: پیکربندی فیزیکی شبکه را توصیف می‌کنند و به کابل‌‌ها، کارت‌های شبکه، روترها، سوییچ‌ها، سرورها، پچ‌پنل‌ها، رک‌ها و در مجموع تجهیزات سخت‌افزاری اشاره دارند. شناسایی این بخش کار چندان پیچیده‌ای نیست و جایگاه هر یک از سخت‌افزارها در زیرساخت مشخص شده و تعریف خاص خود را دارند.

گروه دوم: پیکربندی منطقی شبکه را توصیف می‌کنند و به موارد مختلفی مثل سرویس سامانه نام دامنه، پروتکل‌های شبکه، پروتکل پیکربندی پویای میزبان، پروتکل‌های آدرس‌دهی، درگاه‌ها، پروتکل‌های دسترسی از راه دور، مکانیزم‌های امنیتی، نرم‌افزارهای کلاینت و… اشاره دارند. پیکربندی منطقی در مقایسه با پیکربندی سخت‌افزاری ظرافت‌ها و پیچیدگی‌های بیشتری دارد، زیرا شما با طیف گسترده‌ای از فناوری‌ها و راه‌حل‌های نرم‌افزاری در ارتباط هستید.

مهم‌ترین بخش پیکربندی منطقی، پروتکل‌ها هستند. پروتکل‌ها به تمامی کلاینت‌های تحت شبکه اعلام می‌دارند بر مبنای چه خط‌مشی قادر به ارسال و دریافت اطلاعات هستند. امروزه پروتکل‌های مختلفی در دنیای شبکه وجود دارند که برخی از آن‌ها همه‌منظوره و برخی خاص منظوره هستند. اما بیشتر آن‌ها مبتنی بر مدل مرجع OSI هستند. پروتکل TCP/IP پرکاربردترین پروتکل حال حاضر است که تمامی دستگاه‌های متصل به شبکه‌های محلی و اینترنت به روش‌های مختلف از این پروتکل و زیرمجموعه‌های آن استفاده می‌کنند. با استفاده از این پروتکل کاربر می‌تواند با سهولت به اینترنت متصل شده و از سرویس‌های پر کاربردی مثل FTP یا خدمات ابرمحور استفاده کند.

یکی از نکات مهمی که باید در زمان طراحی زیرساخت شبکه به آن دقت کنید طراحی مدل مفهومی و منطقی است، زیرا معماران و مهندسان شبکه قبل از هر چیز باید اطلاعات دقیقی درباره محیطی که قرار است تجهیزات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در آن مستقر شوند و به یکدیگر متصل شوند در اختیار داشته باشند.

تجهیزات زیرساخت شبکه

تجهیزات زیرساخت شبکه به نوع شبکه‌ای که قصد استقرار آن را دارید بستگی دارند. در حالت کلی، در بحث زیرساخت شبکه، حضور برخی از ملزومات ثابت هستند که از آن جمله به موارد زیر باید اشاره کرد:

1. تجهیزات اکتیو شبکه (تجهیزاتی که برای فعالیت به جریان برق نیاز دارند)

• فایل سرور: یک کامپیوتر قدرتمند است که مسئولیت اجرای یک نرم افزار خاص را به عهده دارد. از طریق فایل سرور می توان کلیه فایلهای درون شبکه را در اختیار کاربران مختلف قرار داد. البته لازم به ذکر است که کاربران برای دسترسی به فایل مورد نظرشان باید مراحل تأیید هویت و امنیتی شبکه را طی کنند.

کلیه فعالیت های یک فایل سرور می تواند از طریق مانیتوری به نام کنسول کنترل و نظارت شود. فردی که مسئولیت نظارت و مانیتورینگ شبکه را به عهده دارد، تقریباً به تمامی بخش های شبکه دسترسی کامل دارد. این فرد می تواند کلیه عملیات درون شبکه، پسوردها و … را نظارت کنند.

هر کاربری که قصد ورود به شبکه را دارد، باید با سرپرست شبکه ارتباط برقرار کرده و درخواست خود را برای وی ارسال کند. فایل سرور حافظه فوق العاده ای دارد که برای ذخیره سازی مسیرهای کش و فایل ها مورد استفاده قرار می گیرد.

• ایستگاه کاری(Workstation)

ایستگاه کاری یکی دیگر از مهمترین اجزای شبکه است. ایستگاه کاری یک کامپیوتر شخصی است که قابلیت ارتباط با سایر دستگاه ها را دارد. این دستگاه باید به سخت افزار و نرم افزار لازم برای اتصال به شبکه محلی مجهز شود. معمولاً از یک کارت رابط شبکه(NIC) یا یک کارت اترنت یا یک کارت شبکه Arc  برای این منظور استفاده می کنند. بخشی از سیستم عامل شبکه نیز در ایستگاه کاری موجود است.

یک ایستگاه کاری می تواند با سایر ایستگاه های کاری یا سرور ارتباط برقرار کند. سخت افزار مورد نیاز برای یک ایستگاه کاری به عملکرد و اندازه شبکه بستگی دارد.

• سرور

سرور قدرتمندترین رایانه در شبکه است. در یک شبکه محلی معمولاً از یک میکرو کامپیوتر فوق العاده قوی با قدرت یک مینی کامپیوتر به عنوان سرور استفاده می شود. دو نوع سرور معمولاً در یک شبکه محلی وجود دارد که در دوسته اختصاصی و غیر اختصاصی قرار می گیرند. البته لازم به ذکر است که برخی از سرورها قابلیت کار در هر دو حالت بسته به نیاز کاربر را دارند.

• در یک سرور اختصاصی، کامپیوتر سرور مسئولیت اجرای کلیه دستورهای درون شبکه را به عهده دارد. در نتیجه کاربران قادر به اجرای برنامه های خود به صورت مستقیم در یک سرور اختصاصی نیستند. با استفاده از این کامپیوتر، عملکرد کلی مجموعه با هزینه کمتری بهبود می یابد؛ چرا که با به اشتراک گذاشتن چند هارد دیسک، انتقال اطلاعات در زمان کوتاهتری به شکل موثرتری انجام می شود. استفاده از این نوع سرور برای مجموعه های گسترده با عملکردهای متنوع و زیاد توصیه می شود.
• سرور غیر اختصاصی علاوه بر اینکه برای انجام دستورات درون شبکه به کار برده می شود، به عنوان فضایی جهت ذخیره سازی داده نیز مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از این نوع سرور برای مجموعه های کوچک توصیه می شود.

• کارت شبکه (NIC): کارت شبکه، واسط شبکه است. این مولفه سخت‌افزاری که روی شکاف PCI مادربورد یا به شکل دانگل یواس‌بی به کامپیوتر یا سرور متصل می‌شود، امکان برقراری ارتباط با انواع مختلفی از شبکه‌های سیمی و بی‌سیم را فراهم می‌کند.
• اکسس‌پوینت (WAP): نقطه دسترسی به تجهیزاتی گفته می‌شود که عملکردی یکسان با سوییچ‌ها دارند، با این تفاوت که در شبکه‌های بی‌سیم از آن‌ها استفاده می‌شود و قابلیت برقراری ارتباط کلاینت‌های بی‌سیم را دارند.
• سوییچ: وظیفه اتصال گره‌های شبکه به یکدیگر و ارسال درست بسته‌های اطلاعاتی و مدیریت ترافیک را دارد. سوییچ‌ها در لایه ۲ یا ۳ شبکه کار می‌کنند و برای انتقال بسته‌ها از یک گره به گره دیگر از MAC ‌آدرس دستگاه‌ها و جدول MAC استفاده می‌کنند.
• روتر: روتر داده ها را بین شبکه ها انتقال می دهد. از آنجا که اینترنت از هزاران فناوری مختلف شبکه تشکیل شده است، روترها بخشی جدایی ناپذیر از اینترنت هستند. هر یک از روترهای درون شبکه یک آدرس منحصر به خود را دارند؛ در حالی که پل هیچ آدرس اختصاصی ندارد. از این رو، یک روتر می تواند به عنوان یک مقصد میانی عمل کند. به عبارت دیگر، یک کامپیوتر می تواند یک بسته داده را به روتر شبکه دیگری ارسال کند. از طرف دیگر، پل باید تمام بسته ها را بررسی کند تا مشخص کند کدام بسته ها برای انتقال بین شبکه ها استفاده می شوند. روتر تنها در صورتی اجازه بررسی بسته ارسالی را دارد که آدرس آن در بسته ارسالی وجود داشته باشد.
• پل(Bridge): پل به وسیله ای گفته می شود که از فناوری اترنت یا Arc برای برقراری ارتباط بین دو شبکه استفاده می کند. پل دقیقاً تکرارکننده نیست و عملکردی پیچیده تر از تکرارکننده دارد. یک پل مدرن آدرس مقصد بسته دریافت شده را می خواند و مشخص می کند آیا آدرس در همان بخش کابل های شبکه ایستگاه مبدأ قرار دارد یا خیر. اگر مقصد در سمت دیگر پل باشد، پل بسته را به ترافیک آن بخش از کابل منتقل می کند. از پل های محلی برای اتصال دو بخش از یک شبکه LAN استفاده می شود. از پلهای ریموت برای اتصال کابلهای محلی LAN به کابلهای نازک باریک استفاده می شود تا بین دو شبکه جدا از نظر فیزیکی پیوند برقرار کنند. نصب پل بسیار ساده است و مدیریت شبکه ها را تا حد زیادی ساده تر می کند.
• دروازه(Gateway): دو شبکه مختلف با استفاده از یک دروازه قابل اتصال هستند. برخلاف روتر، یک دروازه مسئولیت تبدیل فرمت داده های ارسال شده بین دو شبکه را به عهده دارد. روتر تنها می تواند آدرس مقصد را به داده های ارسال شده اضافه کند و اجازه تغییر داده ها را ندارد. یک دروازه باید پروتکل های مورد استفاده در شبکه ها را شناسایی کند و قالب داده را شناخته و قالب پیام را به یک قالب مناسب تبدیل کند تا توسط شبکه دیگر پذیرفته شود. استفاده از چندین دروازه در شبکه های گسترده بسیار رایج است. چرا که یک شبکه گسترده خود از چند شبکه کوچکتر تشکیل شده است.
• تکرار کننده(Repeater): تکرار کننده وسیله ارتباطی است که دو بخش کابل شبکه را به هم وصل می کند. این تجهیزات مسئولیت دریافت داده های دیجیتال، تقویت و ارسال مجدد سیگنال است. از این وسیله معمولاً در شبکه های وسیع استفاده می شود.
• پرینت سرور: مولفه‌ای است که به کاربران اجازه می‌دهد با سهولت بیشتری به چاپگر تحت شبکه دسترسی داشته باشند.
• مبدل فیبرنوری: مبدل‌ها به منظور تبدیل سیگنال‌های ارسالی یا دریافتی سیگنال‌های نوری به ماهیتی قابل فهم برای تجهیزات و بالعکس استفاده می‌شوند.

2. تجهیزات پسیو شبکه (تجهیزاتی که انجام فعالیت نیازی به برق ندارند)

• کابل‌های شبکه: کابل‌های شبکه یا همان زوج به هم تابیده جفت سیم‌های رنگی هستند که ضخامت، پهنای باند و سرعت‌های مختلفی دارند و برای انتقال اطلاعات یا انتقال همزمان اطلاعات و برق از آن‌ها استفاده می‌شوند. این کابل‌ها در دسته‌بندی‌های مختلف به بازار عرضه شده‌اند.
• کابل‌های فیبرنوری: کابل فیبرنوری رشته باریک و بلندی از جنس شیشه یا پلاست است که قابلیت هدایت نور را دارد. فیبرنوری پهنای باند زیادی به نسبت کابل‌های عادی ارایه می‌کند و رسانه خوبی برای انتقال تصویر، صدا و… است. در حالی که فیبرنوری سرعت بسیار زیادی دارد، اما به نسبت کابل‌های مسی مشکلات خاص خود را دارد. یکی از بزرگ‌ترین مشکلات در این زمینه هزینه زیاد پیاده سازی این کابل‌ها است.
• کابل مسی: کابل‌های مسی که از چند رشته به هم تابیده شده تشکیل شده اند، را با نام UTP می‌شناسند و انواع متداول آن عبارتند از: Cat5 ،Cat6 ،Cat7. تفاوت عمده این استانداردها در سرعت انتقال و فرکانس کاری می‌باشد.
• آنتن‌های تقویتی: برای بهبود سیگنال‌های بی‌سیم از آن‌ها استفاده می‌شود.
• رک شبکه: از رایج‌ترین تجهیزات زیرساخت شبکه‌های کامپیوتری است. رک محفظه فلزی است که برای نگهداری و محافظت از تجهیزات مختلف شبکه مانند کابل‌ها، سوئیچ‌ها، پچ‌پنل‌ها، سرورها، تجهیزات مخابراتی، UPSها، تجهیزات ذخیره‌ساز و…. استفاده می‌شود.
• تجهیزات ذخیره ساز تحت شبکه: NAS و SAN راه‌حلی کارآمد برای افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی است. این دستگاه‌ها ضمن آن‌که ظرفیت ذخیره‌سازی را بیشتر می‌کنند دسترسی به قابلیت‌های مختلفی مثل اشتراک‌گذاری فایل‌ها، آرشیو ساده یا پیاده سازی یک راه‌حل چندرسانه‌ای را فراهم می‌کنند.