مبانی ارتباطات و شبکه

مبانی ارتباطات و شبکه

اسلاید 1: مبانی ارتباطات و شبکهبخش چهارم کتاب توربان

اسلاید 2: سیستم ارتباطاتترکیب سخت افزار و نرم افزار که اطلاعات را از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می کند.دو نوع اساسی سیگنال های اطلاعاتی:سیگنال آنالوگ: امواج پیوسته که اطلاعات را با تغییر دادن دامنه و فرکانس امواج منتقل می کند.سیگنال دیجیتال: پالس های گسسته که به صورت روشن (ON) و خاموش (OFF) بوده و در واقع دنباله ای از بیت ها هستند. اطلاعات به صورت باینری منتقل می شوند.

اسلاید 3: مؤلفه های اصلی سیستم ارتباطیسخت افزار: همه ی انواع کامپیوترها و پردازنده های ارتباطیرسانه ارتباطی: رسانه فیزیکی که از طریق آن سیگنال ها منتقل می شوندشبکه های ارتباطات: پیوند بین ابزار ارتباطی و کامپیوترهانرم افزار ارتباطات: نرم افزار کنترل کننده سیستم ارتباطی و فرایند انتقالارایه کننده ی ارتباطات داده ای: بنگاه ارایه کننده خدمات ارتباطیپروتکل های ارتباطات: قوانین انتقال اطلاعات روی سیستم ارتباطیکاربردهای ارتباطات: کنفرانس از راه دور، کنفرانس ویدیویی، ایمیل، پست تصویری و ...

اسلاید 4:

اسلاید 5: پردازنده های ارتباطیابزارهای سخت افزاری، پشتیبان انتقال و دریافت اطلاعاتمودم: مبدل سیگنال ها از آنالوگ به دیجیتال و بالعکس.Modulation: تبدیل موج دیجیتال به آنالوگDemodulation: تبدیل موج آنالوگ به دیجیتالتسهیم کننده ( Multiplexer ): ابزار الکترونیکی که به یک کانال ارتباطی اجازه انتقال داده ها از چندین منبع را به طور همزمان می دهد.

اسلاید 6: پردازنده نهایی ( Front-End Processor ): یک پردازنده ثانویه کوچک مختص ارتباط که همه ارتباطات مسیریابی شده با ابزارهای جانبی را مدیریت می کند.در جهت جلوگیری از اتلاف زمان پردازش پردازنده مرکزی

اسلاید 7: انتقال داده ها از طریق کابلکانال ها و رسانه ارتباطیکانال: مسیر جابجایی داده ها از یک مکان به مکان دیگرکانال های ارتباطی در دو نوع رسانه:رسانه کابلیسیم های جفتی پیچیده شدهکابل کواکسیالفیبر نوریرسانه پخش فراگیر (Broadcast) یا بی سیممایکرو ویو4. رادیو سلولیماهواره5. امواج فروسرخرادیوانتقال داده ها از طریق امواج الکترومغناطیسی

اسلاید 8: سیم های جفتی پیچیده شده: سیم های مسی که به صورت جفتی به هم پیچیده شده اند و اکثرا برای سیم کشی تلفن استفاده می شوند. ارزاندر دسترساستفاده آسانفاقد مزاحمتمزایا پهنای باند کم تداخل امنیت کممعایب

اسلاید 9: کابل کواکسیال: سیم های مسی روکش دار، که برای انتقال داده با سرعت بالا ( سیگنال های تلویزیونی ) استفاده می شود.پهنای باند بیشتر از سیم های جفتیحساسیت کمتر به تداخل الکترومغناطیسیمزایا نسبتاً گران و انعطاف ناپذیر امنیت کم و متوسط استفاده سختمعایب

اسلاید 10: کابل فیبر نوری: هزاران رشته بسیار ظریف الیاف شیشه، احاطه شده در یک روکش که اطلاعات را بوسیله پالس های نوری که توسط لیزر تولید می شوند، منتقل می کند.نرخ انتقال داده: 6 تریلیون بیت بر ثانیهنرخ تئوری: 25 تریلیون بیت بر ثانیهپهنای باند بسیار بالا نسبتاً ارزانامنیت بالااندازه و وزن کمتراستفاده در زیرساختمزایااستفاده مشکلمعایب

اسلاید 11: تضعیف ( Attenuation ): کاهش شدت سیگنالهم در سیگنال های دیجیتال و هم آنالوگیک مشکل مهم در در فیبر نورینیازمند نصب تجهیزات دریافت کننده سیگنال های آسیب دیده و تقویت آنها

اسلاید 12: مایکروویو: کانال ارتباطی که از برج ها به منظور ارسال سیگنال های بی سیم بهره می برد؛ برای ارتباطات با حجم بالا، فاصله زیاد و نقطه به نقطه مفید است.فاصله برج ها حداکثر 30 مایل به دلیل انحنای زمینپهنای باند بالا ( 10 برابر کابلی ) نسبتاً ارزانمزایانیاز به خط مستقیم و بدون مانعحساس به تداخل محیطیمعایب

اسلاید 13: ماهواره: کانال ارتباطی که از ماهواره ها به منظور انتقال نقطه به نقطه داده استفاده می شود.انتقال از طریق خطوط مستقیمEnormous footprint: بخشی از سطح زمین که تحت پوشش مستقیم ماهواره قرار دارد.پهنای باند زیاد منطقه ی پوشش گستردهمزایاهزینه زیادنیازمند مسیر مستقیم و بدون مانعتأخیر انتشار (زمان رفت و برگشت سیگنال)نیازمند رمزگذاری در جهت امنیتمعایب

اسلاید 14:

اسلاید 15: سامانه مکان یابی جهانی (GPS): یک سیستم بی سیم که از ماهواره ها بهره می برد تا کاربر را قادر به تشخیص موقعیت خود در هر جای کره زمین، سازد.استفاده از 24 ماهواره مشترک در همه جهان

اسلاید 16: رادیو: کانال ارتباطی که از فرکانس های امواج رادیویی بهره می برد تا داده ها را مستقیما بین فرستنده ها و گیرنده ها در یک مسیر کوتاه منتقل کند.پهنای باند زیاد عدم نیاز به سیم کشیامکان عبور سیگنال ها از دیوار ارزان و نصب آسانمزایاایجاد مسایل تداخل الکتریکیدر معرض جاسوسی مگر اینکه رمزگذاری شوندحداکثر برد 30 تا 40 مایل از منبعمعایب

اسلاید 17: رادیو دیجیتال(ماهواره ای): شکلی از انتقال رادیویی که به صورت بی وقفه و نزدیک به کیفیت صدای سی دی، رادیو شما را از فضا پخش می کند.حل مشکل برد کم رادیودو ارایه کننده:XM Satellite Radio: استفاده از ماهواره های GEOSirius Satellite Radio: استفاده از ماهواره های MEO

اسلاید 18: رادیو سلولی: استفاده از انتقال رادیویی بین سلول ها در مناطق خدماتی جغرافیایی؛ و یک مرکز سویچینگ تلفن همراه که خدمات تلفن بی سیم را فراهم کند.پهنای باند کم و متوسطامکان عبور سیگنال ها از دیوار مزایانیازمند ساخت برجدر معرض جاسوسی مگر اینکه رمزگذاری شوندمعایب

اسلاید 19: سلول های PCS کوچکتر، بیشتر و نزدیک تر هستند.ابزار PCS در مکان هایی که تلفن های سلولی کارا نیستند، مانند تونل ها و کنار ساختمان های اداری، قابل استفاده هستند.خدمات ارتباط شخصی (PCS technology): فناوری ارتباطی بی سیم که از امواج رادیویی با انرژی کمتر و فرکانس بالاتر نسبت به فناوری رادیوی سلولی، بهره می برد تا دستگاه های PCS را در مکان هایی که دستگاه های سلولی موثر نیستند، قابل استفاده سازد.

اسلاید 20: امواج فروسرخ: انتقال اطلاعات توسط سوار کردن آنها بر امواج فروسرخ. پهنای باند: محدوده فرکانس های در دسترس در کانال ارتباطی که با بیت بر ثانیه مشخص می شود. مشخص کننده گنجایش کانال.پهنای باند کم و متوسطمزایانیازمند مسیر مستقیم و بدون مانعفقط برای فاصله های کوتاهمعایب

اسلاید 21: خدمات شبکهشبکه کامپیوتری: سیستمی که رسانه های ارتباطی، سخت افزار و نرم افزار مورد نیاز دو یا چند سیستم کامپیوتری یا ابزار را به هم وصل می کند.مزایای شبکه برای سازمان ها:قادر کردن سازمان به انعطاف بیشتر در جهت پذیرش سریع تغییرات تجاریقادر کردن شرکت ها به اشتراک منابع در طول سازمانفراهم کردن امکان ایجاد گروه های کاری در جهت اشتراک اسناد، نظرات، ابتکارات و ایده های کارکنان و انجام کار تیمی و داشتن تعامل کارا و مؤثرتسهیل ایجاد فرایندهای B2B و B2C

اسلاید 22: Switched lines (خطوط راه گزینی): خطوط تلفنی که از طریق آن انتقال اطلاعات به مقصد مسیریابی و هدایت می شود.سوییچ: مدار خاص منظوره که پیام ها را در مسیرهای مشخص درون یک سیستم ارتباطی مسیریابی می کند.Dedicated lines (خطوط اختصاصی): خطوط تلفنی که یک ارتباط دایم را بین دو دستگاه برقرار می کنند، بدون اینکه به سویچینگ یا شماره گیری نیاز داشته باشد.سریع تر از نوع قبل هستند و برای تراکنش های حجیم به کار می روند.

اسلاید 23: شبکه دیجیتال خدمات یکپارچه (ISDN): یک فناوری با سرعت بالا که به کاربر اجازه می دهد تا صدا، ویدئو، تصویر و داده را به صورت همزمان بر روی خطوط تلفن موجود منتقل کند.دو سطح خدمات ارایه می کند:نرخ پایه: یک دستگاه با سه کانال، دو کانال B با پهنای باند Kbps 64 و کانال D با پهنای باند Kbps 16 برای کنترل اطلاعاتنرخ اولیه: پهنای باند Mbps 1.5 شامل 23 کانال B و یک کانال D نسل دوم ISDN: BISDN(Broadband ISDN)، ارایة کانال های انتقال با نرخ بیشتر از نرخ اولیه

اسلاید 24: خط دیجیتالی مشترک (DSL): یک فناوری انتقال داده دیجیتال با سرعت بالا که از خطوط تلفن آنالوگ موجود استفاده می کند.نیازمند مودممودم کابلی: یک مودم که با کابل های کواکسیال کار می کند و دسترسی با سرعت بالا (حدود Mbps 4) را به اینترنت یا اینترانت فراهم می کند.هدایت بسته (Packet Switching): فناوری انتقال داده که متون را به بسته هایی کوچک و یک اندازه از داده تقسیم می کند که هر بسته جداگانه از طریق شبکه ارسال می شود.مهم ترین عامل انقلاب PS: گسترش اینترنت به عنوان یک شبکه PS-Based

اسلاید 25: تقویت فریم(frame relay) : یک فناوری انتقال داده که سریعتر و ارزانتر از packet switching می باشد. شبکه اشتراکی که داده ها را در قالب فریم، بسته بندی می کند.تصحیح خطا ندارد چون خطوط دیجیتال جدید کمتر مستعد خطا هستند و شبکه ها در کنترل خطا کاراتر هستند.پهنای باند: Mbps 544/1 FDDI(Fiber Distributed Data Interface): استاندارد انتقال داده بر مبنای سرعت بالا، و ظرفیت بالای قابلیت های فیبر نوریانتقال اطلاعات از طریق یک شبکه حلقه ای با پهنای باند Mbps 100تقریباً 10 برابر LAN هزینه در بر دارد

اسلاید 26: سبک انتقال ناهمگام (ATM): فناوری انتقال داده که از packet switching بهره می برد و تقریبا یک پهنای باند نامحدود را می توان برای آن تصور کرد.ویژگی ها:افزایش پهنای باند (تا Gbps 5/2)ارایه پشتیبانی برای انتقال داده، تصویر و صدا روی یک خط ارتباطیارایه قابلیت های شبکه بندی مجازیهزینه بیشتر نسبت به ISDN و DSLحذف نیاز تبدیل پروتکلاز فیبر نوری استفاده می کند

اسلاید 27: فناوری switched-hub: فناوری انتقال داده که یک LAN را بوسیله قابلیتی شبیه به packet switching در ATM تقویت می کند.تبدیل چند شبکه محلی کوچک به یک شبکه محلی بزرگتراضافه کردن قابلیت PS شبیه به ATM به شبکه محلیSONET (Synchronous Optical Network): یک استاندارد واسط برای انتقال سیگنال های دیجیتال از طریق فیبر نوری؛ که می تواند موجب یکچپارگی انتقال ها از منابع مختلف شود.سونت نرخ های خط نور را تعریف می کند که با عنوان سیگنال های OC(Optical Carrier) شناخته می شوند:OC-1: نرخ مبنا با پهنای باند 51.84 Mbps، نرخ های بالاتر مضرب مستقیم نرخ مبنایند.

اسلاید 28: سیستم T-carrier: یک سیستم انتقال داده دیجیتال که مدارهایی را شامل می شود که در نرخ های مختلفی عمل می کنند و همه آن ها مضربی از مبنای 64Kbps (برای انتقال یک سیگنال صوتی) هستند.T1: 1.544 Mbps معادل 24 کانالT2: 6.312 Mbps معادل 96 کانالT3: 44.736 Mbps معادل 672 کانالT4: 274.176 Mbps معادل 4032 کانال

اسلاید 29: پروتکل های شبکهپروتکل: مجموعه قوانین و رویه هایی که بر انتقال داده روی شبکه کنترل دارند.مشخص کردن هر دستگاه در مسیر ارتباطیبالا بردن امنیتاعتبار سنجی پذیرش صحیح پیام انتقالیاعتبارسنجی نیاز به انتقال مجدد پیامبازیابی داده های مختلاجتناب از تصادم(Collission Avoidance): مدیریت انتقال پیام ها به نحوی که دو پیام با هم تصادم نداشته باشند.

اسلاید 30: اترنت: رایج ترین پروتکل شبکه10BaseT: پهنای باند شبکه 10 Mbps است.100BaseT: اترنت سریع (Fast Ethernet)اترنت گیگابایت: پروتکل رایج در مؤسسه های بزرگ، پهنای باند حدود یک بیلیون بیت بر ثانیه(666 برابر خط T1) جدید ترین نسل: اترنت 10 گیگابایت (10 بیلیون بیت بر ثانیه)TCP/IP: پروتکل انتقال فایل که می تواند فایل های حجیم اطلاعات را از طریق شبکه های نامطمئن با دقت و بدون آسیب دیدگی به مقصد برساند.

اسلاید 31: مدل ISO-OSIاین مدل مشخص می کند که چگونه نرم افزار روی سیستم های مختلف در لایه های مختلف ارتباط برقرار می کند. هفت لایه دارد:لایه 1، لایه فیزیکی: تعریف مکانیسم ارتباط با رسانه انتقال و سخت افزار واسطلایه 2، لایه پیوند داده: اعتبارسنجی یکپارچگی جریان داده هالایه 3، لایه شبکه: تعریف پروتکل های مسیریابی داده ها برای تضمین سلامت اطلاعات در مقصد لایه 4، لایه انتقال:تعریف پروتکل هایی برای ساختار دهی به پیام هالایه 5، لایه نشست: هماهنگ کردن ارتباطات و حفاظت نشست به مدت مورد نیاز شامل امنیت و توابع ورود به سیستملایه 6، لایه ارائه: تعریف راهی برای قالب بندی، تبدیل و رمزگذاری داده هالایه 7: لایه کاربرد: تعریف راه تعامل برنامه های کاربردی مثل ایمیل با شبکه

اسلاید 32: خلاصه مدل OSI

اسلاید 33: راهبردهای پردازشی شبکهپردازش توزیع شده: معماری شبکه که کار پردازش را بین دو یا چند کامپیوتر شبکه تقسیم می کند. محاسبه client/server: شکلی از پردازش توزیع شده که چند ماشین (server) کار محاسبه و توابع پردازشی را برای کاربران نهایی PCها (client) انجام می دهند.مؤلفه های توزیع شده:ارایه: واسط کاربرد (دید کاربر از کاربرد)کاربرد: منبع برنامه های نرم افزاری تولید شده برای کارکرد خاصمدیریت داده: ذخیره و مدیریت داده های مورد نیاز کاربرد

اسلاید 34: پرادزش همتا به همتا (peer to peer): نوعی از پردازش توزیع شده client/server که به دو یا چند کامپیوتر اجازه می دهد تا منابع خود را به اشتراک بگذارند؛ در واقع یک کامپیوتر هر دو نقش client و server را ایفا می کند.سه نوع اساسی پردازش همتا به همتادسترسی به توان استفاده نشده CPU کامپیوترهای شبکههمکاری فردی بلادرنگاشتراک فایل و جستجوی پیشرفته

اسلاید 35: توپولوژی های شبکهتوپولوژی: آرایش فیزیکی و نحوه اتصالات یک شبکهتوپولوژی خطی، Busکانال فیزیکی مشترک پیاده سازی ساده و ارزان

اسلاید 36: توپولوژی حلقه، Ringساختار بسته حلقویحلقه یک طرفه ودور زدن کامل دادهنبود حق ارسال همزمانتوپولوژی ستاره، StarSwitchHub جایگزین توپولوژی خطی

اسلاید 37: توپولوژی سلسله مراتبیتوپولوژی هیبرید

اسلاید 38: انواع شبکه های کامپیوتریLAN: شبکه ای که دستگاه های ارتباطی را در یک محدوده جغرافیایی محدود ( مثلا یک ساختمان ) به هم متصل می کند، طوری که هر دستگاه می تواند با هر دستگاه دیگری ارتباط برقرار کند.فناوری LAN: یک LAN از اجزای زیر ساخته می شود: File server: مخزن نرم افزار ها و فایل های داده ای مختلف برای شبکه، که مشخص می کند چه کسی به چه چیزی و در چه دنباله ای دسترسی پیدا می کند.گره (Node) کابل یا اتصال بی سیمکارت واسط شبکه: سخت افزاری که نرخ انتقال داده، اندازه واحد های پیام، اطلاعات آدرس دهی که ضمیمه هر پیام است و توپولوژی شبکه را مشخص می کند.

اسلاید 39: Gateway: یک پردازشگر ارتباطات که شبکه های ناهمسان را به هم مرتبط می سازد.(بوسیله ترجمه پروتکل ها به همدیگر)پل: یک پردازشگر ارتباطات که دو شبکه هم نوع را به هم متصل می کند.مسیریاب: یک پردازشگر ارتباطات که پیام ها را میان چندین LAN متصل به هم یا به یک WAN مسیریابی می کند.WLANs: فناوری هایی (مثل bluetooth و Wi-Fi) که ارتباط LANها را در فواصل کوتاه (کمتر از 150 متر) فراهم می کنند.LANهای بی سیم، اغلب Personal Area Network نیز خونده می شوند.

اسلاید 40: Bluetooth: یک فناوری بیسیم که یک ارتباط موقت و با برد کوتاه را بین دستگاه های بیسیم برقرار می سازد و این دستگاه ها را قادر می سازد تا با فرکانس های رادیویی توان پایین به هم مرتبط شوند.مزیت: مسیر حرکت مستقیم نیاز نداردمعایب: امنیت کم، سرعت انتقال کم (نهایتاً 720 Kbps)، هزینه زیاد(wireless fidelity) Wi-Fi: یک فناوری بیسیم که می تواند اطلاعات را با سرعت 11 Mbps در بردی بالغ بر 300 فوت منتقل کند؛ نام دیگری برای استاندارد 802.11b.