شبکه‌های محلی (LAN) شبکه‌هایی از دستگاه‌های الکترونیکی هستند که در یک مکان فیزیکی نزدیک به یکدیگر قرار دارند و از طریق یک رابط ارتباطی به یکدیگر متصل شده‌اند. شبکه‌های محلی می‌توانند برای اهداف مختلفی مانند اشتراک‌گذاری فایل‌ها، چاپ، دسترسی به اینترنت و موارد دیگر استفاده شوند. در این مقاله از مجله اینترنتی ایرانکمز به بررسی کامل شبکه محلی پرداخته ایم. در ادامه همراه ما باشید.
شبکه محلی (LAN)چیست؟
شبکه محلی (LAN) یک شبکه کامپیوتری است که دستگاه‌های کامپیوتری را در یک محدوده جغرافیایی کوچک، مانند یک ساختمان، یک دانشگاه یا یک شرکت، به یکدیگر متصل می‌کند. شبکه‌های محلی از کابل‌های اترنت، کابل‌های فیبر نوری یا فناوری‌های بی‌سیم برای اتصال دستگاه‌ها به یکدیگر استفاده می‌کنند.
تاریخچه شبکه های محلی (LAN)
تاریخچه شبکه‌های محلی (LAN) به دهه ۱۹۶۰ میلادی بازمی‌گردد. در آن زمان، دانشگاه‌ها و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی شروع به اتصال کامپیوترهای خود برای اشتراک‌گذاری منابع و همکاری کردند.
یکی از اولین شبکه‌های محلی، شبکه آزمایشگاه‌های بل (Bell Labs) بود که در سال ۱۹۶۹ تأسیس شد. این شبکه از کابل‌های کواکسیال برای اتصال کامپیوترها استفاده می‌کرد.
در سال ۱۹۷۱، دانشگاه کارنگی ملون شبکه‌ای را به نام Arpanet تأسیس کرد. این شبکه از پروتکل TCP/IP استفاده می‌کرد که امروزه به عنوان استاندارد جهانی برای ارتباطات شبکه‌ای شناخته می‌شود.
در دهه ۱۹۸۰، شبکه‌های محلی به طور فزاینده‌ای در سازمان‌ها و مشاغل مورد استفاده قرار گرفتند. در این دهه، کابل‌های اترنت به استاندارد غالب برای شبکه‌های محلی تبدیل شدند.
در دهه ۱۹۹۰، شبکه‌های محلی به طور گسترده‌ای در خانه‌ها و مشاغل کوچک مورد استفاده قرار گرفتند. در این دهه، فناوری‌های بی‌سیم مانند Wi-Fi نیز به سرعت توسعه یافتند.
امروزه، شبکه‌های محلی بخش مهمی از زیرساخت فناوری اطلاعات در سازمان‌ها و افراد هستند. شبکه‌های محلی به کاربران امکان می‌دهند تا به منابعی مانند چاپگرها، فایل‌ها و برنامه‌ها دسترسی داشته باشند، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و به اینترنت متصل شوند.
نحوه عملکرد و کارکرد شبکه های محلی (LAN)
شبکه‌های محلی از مجموعه‌ای از پروتکل‌ها برای ارتباط دستگاه‌ها با یکدیگر استفاده می‌کنند. این پروتکل‌ها مشخص می‌کنند که چگونه دستگاه‌ها باید با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و چگونه داده‌ها را ارسال و دریافت کنند.
پروتکل غالب برای شبکه‌های محلی، پروتکل TCP/IP است. TCP/IP یک پروتکل استاندارد است که توسط اکثر دستگاه‌های کامپیوتری پشتیبانی می‌شود.
مراحل عملکرد یک شبکه محلی
عملکرد یک شبکه محلی را می‌توان به چهار مرحله تقسیم کرد:
- شناسایی دستگاه‌ها: هر دستگاه در یک شبکه محلی دارای یک آدرس منحصربه‌فرد است که به آن آدرس IP گفته می‌شود. آدرس IP به دستگاه‌ها کمک می‌کند تا یکدیگر را شناسایی کنند.
- ساختن اتصال: دستگاه‌ها در یک شبکه محلی از طریق کابل‌ها یا فناوری‌های بی‌سیم به یکدیگر متصل می‌شوند.
- ارسال داده‌ها: دستگاه‌ها در یک شبکه محلی از طریق پروتکل‌های ارتباطی، داده‌ها را بین یکدیگر ارسال و دریافت می‌کنند.
- دریافت داده‌ها: دستگاه‌های گیرنده در یک شبکه محلی، داده‌های ارسال شده را از طریق پروتکل‌های ارتباطی دریافت می‌کنند.
انواع شبکه محلی (LAN)
شبکه‌های محلی (LAN) بر اساس نحوه اتصال دستگاه‌ها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
- شبکه‌های محلی سیمی (wired LAN): در این نوع شبکه‌ها، دستگاه‌ها از طریق کابل‌هایی مانند کابل‌های اترنت یا کابل‌های فیبر نوری به یکدیگر متصل می‌شوند.
- شبکه‌های محلی بی‌سیم (wireless LAN): در این نوع شبکه‌ها، دستگاه‌ها از طریق امواج رادیویی به یکدیگر متصل می‌شوند.
در ادامه، به معرفی انواع شبکه‌های محلی سیمی و بی‌سیم می‌پردازیم.
انواع شبکه‌های محلی سیمی (wired LAN)
شبکه‌های محلی باس (bus LAN)
شبکه‌های محلی باس، یکی از ساده‌ترین انواع شبکه‌های محلی هستند. در این نوع شبکه‌ها، همه دستگاه‌ها به یک کابل مشترک متصل می‌شوند. این کابل معمولاً یک کابل اترنت است.
در شبکه‌های محلی باس، داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر از طریق کابل مشترک منتقل می‌شوند. این کار می‌تواند باعث ایجاد تأخیر در انتقال داده‌ها شود.
شبکه‌های محلی باس معمولاً برای شبکه‌های کوچک با تعداد دستگاه‌های محدود استفاده می‌شوند.
شبکه‌های محلی ستاره‌ای (star LAN)
شبکه‌های محلی ستاره‌ای، یکی از محبوب‌ترین انواع شبکه‌های محلی هستند. در این نوع شبکه‌ها، هر دستگاه به یک سوئیچ متصل می‌شود. سوئیچ دستگاه‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند.
در شبکه‌های محلی ستاره‌ای، داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر از طریق سوئیچ منتقل می‌شوند. این کار باعث می‌شود که تأخیر در انتقال داده‌ها کمتر شود.
شبکه‌های محلی ستاره‌ای برای شبکه‌های با تعداد دستگاه‌های مختلف، از جمله شبکه‌های خانگی، شبکه‌های اداری و شبکه‌های دانشگاهی، استفاده می‌شوند.
شبکه‌های محلی توپولوژی حلقه (ring LAN)
در شبکه‌های محلی توپولوژی حلقه، داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر از طریق حلقه منتقل می‌شوند. این کار می‌تواند باعث ایجاد تأخیر در انتقال داده‌ها شود.
برای کاهش تأخیر در انتقال داده‌ها، از یک تکنیک به نام Token passing استفاده می‌شود. در این تکنیک، یک توکن در حلقه در گردش است. هر دستگاهی که می‌خواهد داده‌ای را ارسال کند، باید ابتدا توکن را دریافت کند. سپس، دستگاه داده‌های خود را به توکن اضافه می‌کند و توکن را به دستگاه بعدی منتقل می‌کند.
شبکه‌های محلی حلقه معمولاً برای شبکه‌های کوچک با تعداد دستگاه‌های محدود استفاده می‌شوند. این شبکه‌ها برای شبکه‌های بزرگ مناسب نیستند زیرا تأخیر در انتقال داده‌ها در شبکه‌های بزرگ زیاد می‌شود.
شبکه‌های محلی توپولوژی درختی (tree LAN)
در شبکه‌های محلی توپولوژی درختی، دستگاه‌ها به صورت درخت به یکدیگر متصل می‌شوند. در شبکه‌های محلی توپولوژی درختی، داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر از طریق درخت منتقل می‌شوند. این کار باعث می‌شود که تأخیر در انتقال داده‌ها کمتر شود.
در شبکه‌های محلی درختی، درخت معمولاً از چندین کابل اترنت تشکیل شده است. هر دستگاه به یک کابل اترنت متصل است. کابل‌های اترنت دستگاه‌ها را به یکدیگر متصل می‌کنند.
شبکه‌های محلی درختی برای شبکه‌های با تعداد دستگاه‌های مختلف، از جمله شبکه‌های خانگی، شبکه‌های اداری و شبکه‌های دانشگاهی، استفاده می‌شوند. این شبکه‌ها برای شبکه‌های بزرگ مناسب هستند زیرا تأخیر در انتقال داده‌ها در شبکه‌های بزرگ کمتر است.
شبکه محلی کلاینت سرور (Client-server)
در یک محیط شبکه محلی کلاینت-سرور، یک سرور مرکزی به عنوان نقطه اتصال دستگاه‌های کلاینت عمل می‌کند. دستگاه‌های کلاینت، که کامپیوترهای شخصی، لپ‌تاپ‌ها، چاپگرها و سایر دستگاه‌های شبکه‌ای هستند، نمی‌توانند مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. تمام ارتباطات بین دستگاه‌ها باید از طریق سرور مرکزی انجام شود.
در محیط‌های کوچک، یک سرور مرکزی می‌تواند به راحتی تمام ترافیک شبکه را مدیریت کند و عملکرد شبکه را تسریع کند. با این حال، در محیط‌های بزرگ، یک سرور مرکزی ممکن است نتواند تمام ترافیک شبکه را مدیریت کند و ممکن است عملکرد شبکه را کاهش دهد. برای بهبود عملکرد شبکه‌های محلی کلاینت-سرور در محیط‌های بزرگ، می‌توان از چندین سرور استفاده کرد. این امر می‌تواند بار پردازشی را بین سرورها تقسیم کند و عملکرد شبکه را بهبود بخشد.
شبکه محلی همتا به همتا یا P2P
در شبکه‌های محلی همتا به همتا ( Peer to peer یا P2P)، همه دستگاه‌ها به طور برابر با یکدیگر در ارتباط هستند و هیچ دستگاهی به عنوان سرور یا کلاینت عمل نمی‌کند. این بدان معناست که هر دستگاه می‌تواند هم داده‌ها را ارسال کند و هم داده‌ها را دریافت کند.
انواع شبکه محلی بی‌سیم (wireless LAN)
شبکه‌های محلی شخصی (PAN)
شبکه‌های محلی شخصی (PAN) شبکه‌های کوچکی هستند که برای اتصال دستگاه‌های شخصی مانند کامپیوترهای شخصی، لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها استفاده می‌شوند. شبکه‌های PAN معمولاً از استانداردهای بی‌سیم مانند بلوتوث یا Wi-Fi استفاده می‌کنند.
شبکه‌های محلی بی‌سیم خانگی (WLAN)
شبکه‌های محلی بی‌سیم خانگی (WLAN) شبکه‌هایی هستند که برای اتصال دستگاه‌های موجود در یک خانه یا آپارتمان استفاده می‌شوند. شبکه‌های WLAN خانگی معمولاً از استانداردهای بی‌سیم مانند Wi-Fi استفاده می‌کنند.
شبکه‌های محلی بی‌سیم اداری (WLAN)
شبکه‌های محلی بی‌سیم اداری (WLAN) شبکه‌هایی هستند که برای اتصال دستگاه‌های موجود در یک دفتر یا شرکت استفاده می‌شوند. شبکه‌های WLAN اداری معمولاً از استانداردهای بی‌سیم مانند Wi-Fi یا 802.11ac استفاده می‌کنند.
شبکه‌های محلی بی‌سیم شهری (WLAN)
شبکه‌های محلی بی‌سیم شهری (WLAN) شبکه‌هایی هستند که برای اتصال دستگاه‌های موجود در یک شهر یا منطقه استفاده می‌شوند. شبکه‌های WLAN شهری معمولاً از استانداردهای بی‌سیم مانند Wi-Fi یا 802.11ac استفاده می‌کنند.
شبکه‌های محلی بی‌سیم صنعتی (WLAN)
شبکه‌های محلی بی‌سیم صنعتی (WLAN) شبکه‌هایی هستند که برای اتصال دستگاه‌های موجود در یک کارخانه یا محیط صنعتی استفاده می‌شوند. شبکه‌های WLAN صنعتی معمولاً از استانداردهای بی‌سیم مانند Wi-Fi یا 802.11ac استفاده می‌کنند.
در ادامه، به برخی از استانداردهای بی‌سیم رایج که در شبکه‌های محلی بی‌سیم استفاده می‌شوند اشاره می‌کنیم:
802.11a: این استاندارد از فرکانس 5 گیگاهرتز استفاده می‌کند و سرعت انتقال داده تا 54 مگابیت بر ثانیه را فراهم می‌کند.
802.11b: این استاندارد از فرکانس 2.4 گیگاهرتز استفاده می‌کند و سرعت انتقال داده تا 11 مگابیت بر ثانیه را فراهم می‌کند.
802.11g: این استاندارد از فرکانس 2.4 گیگاهرتز استفاده می‌کند و سرعت انتقال داده تا 54 مگابیت بر ثانیه را فراهم می‌کند.
802.11n: این استاندارد از فرکانس‌های 2.4 و 5 گیگاهرتز استفاده می‌کند و سرعت انتقال داده تا 600 مگابیت بر ثانیه را فراهم می‌کند.
802.11ac: این استاندارد از فرکانس‌های 2.4 و 5 گیگاهرتز استفاده می‌کند و سرعت انتقال داده تا 6.9 گیگابیت بر ثانیه را فراهم می‌کند.
مزایا و معایب شبکه محلی سیمی و بی سیم
شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN) و شبکه‌های محلی با سیم (LAN) دو نوع اصلی شبکه‌های محلی هستند که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند.
مزایا شبکه‌های محلی بی‌سیم
- راحتی: شبکه‌های محلی بی‌سیم نصب و استفاده آسانی دارند. دستگاه‌ها فقط باید در محدوده دسترسی نقطه دسترسی بی‌سیم قرار داشته باشند تا بتوانند به شبکه متصل شوند.
- قابلیت حمل‌پذیری: دستگاه‌ها می‌توانند به راحتی در شبکه‌های محلی بی‌سیم جابه‌جا شوند.
- هزینه: شبکه‌های محلی بی‌سیم نسبت به شبکه‌های محلی با سیم ارزان‌تر هستند.
معایب شبکه‌های محلی بی‌سیم
- امنیت: شبکه‌های محلی بی‌سیم نسبت به شبکه‌های محلی با سیم ناامن‌تر هستند. این امر به این دلیل است که امواج رادیویی می‌توانند توسط افراد غیرمجاز دریافت شوند.
- سرعت: شبکه‌های محلی بی‌سیم معمولاً از نظر سرعت انتقال داده کندتر از شبکه‌های محلی با سیم هستند.
- تداخل: شبکه‌های محلی بی‌سیم می‌توانند در معرض تداخل از سایر دستگاه‌های بی‌سیم مانند تلفن‌های همراه، مایکروویو و سایر شبکه‌های بی‌سیم قرار گیرند.
مزایا شبکه‌های محلی با سیم
- امنیت: شبکه‌های محلی با سیم نسبت به شبکه‌های محلی بی‌سیم امن‌تر هستند. این امر به این دلیل است که داده‌ها در طول انتقال از طریق کابل‌های اترنت رمزگذاری می‌شوند.
- سرعت: شبکه‌های محلی با سیم معمولاً از نظر سرعت انتقال داده سریع‌تر از شبکه‌های محلی بی‌سیم هستند.
- تداخل: شبکه‌های محلی با سیم در معرض تداخل از سایر دستگاه‌های بی‌سیم قرار نمی‌گیرند.
معایب شبکه‌های محلی با سیم
- راحتی: شبکه‌های محلی با سیم نصب و استفاده دشوارتری نسبت به شبکه‌های محلی بی‌سیم دارند.
- قابلیت حمل‌پذیری: دستگاه‌ها نمی‌توانند به راحتی در شبکه‌های محلی با سیم جابه‌جا شوند.
- هزینه: شبکه‌های محلی با سیم نسبت به شبکه‌های محلی بی‌سیم گران‌تر هستند.
اجزای شبکه محلی (LAN)
شبکه‌های محلی (LAN) از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند که هر یک نقش مهمی در عملکرد شبکه ایفا می‌کنند. در ادامه، به معرفی اجزای اصلی شبکه‌های محلی می‌پردازیم.
دستگاه‌های مشتری
دستگاه‌های مشتری دستگاه‌هایی هستند که از شبکه استفاده می‌کنند. دستگاه‌های مشتری می‌توانند شامل کامپیوترهای شخصی، لپ‌تاپ‌ها، چاپگرها، اسکنرها، تلفن‌های هوشمند و سایر دستگاه‌های الکترونیکی باشند.
دستگاه‌های سرور
دستگاه‌های سرور دستگاه‌هایی هستند که منابعی را در اختیار دستگاه‌های مشتری قرار می‌دهند. منابعی که دستگاه‌های سرور می‌توانند در اختیار دستگاه‌های مشتری قرار دهند، می‌توانند شامل فایل‌ها، چاپگرها، اتصالات اینترنت و سایر منابع باشند.
اینترنت
دسترسی به اینترنت از طریق شبکه محلی (LAN) امکان‌پذیر است. به طور معمول، سرور مرکزی شبکه محلی، بسته‌های داده و درخواست‌های دسترسی از سمت کلاینت‌ها را از طریق اینترنت دریافت می‌کند و سپس با فعال کردن انتقال اطلاعات به گره‌های مختلف شبکه محلی، به آنها رسیدگی می‌کند. گره‌ها می‌توانند از طریق کابل یا به صورت بی‌سیم به شبکه متصل شوند.
از نظر فنی، وجود یک شبکه محلی بدون دسترسی به اینترنت نیز امکان‌پذیر است. به عنوان مثال، می‌توان یک شبکه محلی برای انتقال داده‌های شخصی بین دستگاه‌های متصل به شبکه راه‌اندازی کرد. با این حال، دسترسی به اینترنت یکی از دلایل اصلی راه‌اندازی شبکه محلی است.
تجهیزات شبکه
تجهیزات شبکه دستگاه‌هایی هستند که دستگاه‌های مشتری و سرور را به یکدیگر متصل می‌کنند. تجهیزات شبکه می‌توانند شامل کابل‌های اترنت، روترها، سوییچ‌ها و اکسس پوینت‌ها باشند.
کابل‌های اترنت
کابل‌های اترنت کابل‌هایی هستند که برای اتصال دستگاه‌ها به شبکه‌های محلی با سیم استفاده می‌شوند. کابل‌های اترنت از دو سیم مسی تشکیل شده‌اند که داده‌ها را بین دستگاه‌ها منتقل می‌کنند.
مودم
مودم، یک جزء ضروری برای شبکه‌های محلی، سیگنال‌های آنالوگ را به فرمت دیجیتال تبدیل می‌کند (و بالعکس). مودم‌های سنتی، دستگاه‌های مستقلی هستند که بر روی خطوط تلفن سنتی کار می‌کنند و سرعت انتقال داده‌های آنها حدود 56 کیلوبیت بر ثانیه است.
امروزه، جایگزین‌های مدرن و کارآمدی برای مودم‌های سنتی وجود دارد. به عنوان مثال، مودم‌روترها هم می‌توانند سیگنال‌های آنالوگ را به دیجیتال تبدیل کنند و هم امکان انتقال اطلاعات به صورت بی‌سیم را فراهم می‌کنند. همچنین، می‌توان سوییچ شبکه را با عملکرد مودم ترکیب کرد.
شرکت‌هایی مانند Cisco و Dell همچنان مودم‌های کابلی قدرتمند و مستقل را برای استفاده سازمانی تولید می‌کنند.
روترها
روترها دستگاه‌هایی هستند که دستگاه‌های موجود در شبکه‌های محلی را به یکدیگر متصل می‌کنند. روترها از طریق مسیریابی، داده‌ها را بین دستگاه‌های موجود در شبکه‌های محلی منتقل می‌کنند.
سوییچ‌ها
سوییچ‌ها دستگاه‌هایی هستند که دستگاه‌های موجود در یک شبکه محلی را به یکدیگر متصل می‌کنند. سوییچ‌ها از طریق سوئیچینگ، داده‌ها را بین دستگاه‌های موجود در یک شبکه محلی منتقل می‌کنند.
اکسس پوینت‌ها
اکسس پوینت‌ها دستگاه‌هایی هستند که دستگاه‌های بی‌سیم را به شبکه‌های محلی متصل می‌کنند. اکسس پوینت‌ها از طریق امواج رادیویی، داده‌ها را بین دستگاه‌های بی‌سیم و شبکه محلی منتقل می‌کنند.
مراحل نصب و راه اندازی شبکه محلی (LAN)
برای نصب و راه‌اندازی شبکه محلی، باید مراحل زیر را دنبال کنید:
بررسی نیازها
قبل از شروع کار، باید نیازهای خود را به دقت بررسی کنید. به عنوان مثال، باید مشخص کنید که چه تعداد دستگاه را می‌خواهید به شبکه متصل کنید، چه نوع داده‌هایی را می‌خواهید در شبکه به اشتراک بگذارید و چه سرعت انتقال داده‌ای برای شما مهم است.
انتخاب تجهیزات
پس از بررسی نیازها، باید تجهیزات مورد نیاز برای راه‌اندازی شبکه را انتخاب کنید. تجهیزات اصلی مورد نیاز برای راه‌اندازی شبکه محلی عبارتند از:
- کابل‌های شبکه: کابل‌های شبکه برای اتصال دستگاه‌ها به یکدیگر استفاده می‌شوند. انواع مختلفی از کابل‌های شبکه وجود دارد که هر یک از آنها برای کاربردهای خاصی مناسب هستند.
- کارت‌های شبکه: کارت‌های شبکه، قطعات سخت‌افزاری هستند که دستگاه‌ها را به شبکه متصل می‌کنند. کارت‌های شبکه نیز انواع مختلفی دارند که هر یک از آنها برای اتصال دستگاه‌های خاصی مناسب هستند.
- روترها: روترها، دستگاه‌هایی هستند که دستگاه‌های متصل به شبکه‌های مختلف را به یکدیگر متصل می‌کنند. روترها امکان دسترسی به اینترنت از طریق شبکه محلی را نیز فراهم می‌کنند.
- سوئیچ‌ها: سوییچ‌ها، دستگاه‌هایی هستند که دستگاه‌های متصل به یک شبکه را به یکدیگر متصل می‌کنند. سوییچ‌ها امکان برقراری ارتباط بین دستگاه‌های متصل به شبکه را فراهم می‌کنند.
نصب تجهیزات
پس از انتخاب تجهیزات، باید آنها را نصب کنید. نحوه نصب تجهیزات به نوع تجهیزاتی که انتخاب کرده‌اید بستگی دارد. به عنوان مثال، برای نصب کابل‌های شبکه باید آنها را به صورت صحیح به دستگاه‌ها و تجهیزات شبکه متصل کنید.
پیکربندی تجهیزات
پس از نصب تجهیزات، باید آنها را پیکربندی کنید. پیکربندی تجهیزات شامل تنظیمات مختلفی مانند نام شبکه، رمز عبور شبکه، آدرس‌های IP دستگاه‌ها و موارد دیگر است.
آزمایش شبکه
پس از پیکربندی تجهیزات، باید شبکه را آزمایش کنید تا مطمئن شوید که به درستی کار می‌کند. برای آزمایش شبکه می‌توانید از ابزارهای مختلف مانند Ping و Traceroute استفاده کنید.
