شبکه های کامپیوتری، هر آنچه که باید درباره آن بدانید

شبکه های کامپیوتری یکی از اجزائی لاینفک زندگی امروزه ما هستند. از ساده‌ترین کارهای اداری تا پیچیده‌ترین محاسبات رایانه‌ای و علمی همگی بر بستر شبکه های کامپیوتری و به خصوص اینترنت انجام می‌شود. در این مقاله ما می‌خواهیم به اساسی‌ترین مفاهیم شبکه های رایانه‌ای و نیز مفهوم شبکه ملی اطلاعات بپردازیم و سرویس‌هائی که در این زمینه در دسترس هستند را بررسی کوتاهی کنیم.

ایده شبکه های کامپیوتری

در سال 1957 زمانی که ایده شبکه های کامپیوتری به عنوان یک زیرساخت بیان شد، هیچکس فکر نمی‌کرد که در کمتر از نیم قرن بعد تمام زندگی افراد به آن وابسته باشد. ایده اصلی آن زمان این بود که شبکه‌ای ایجاد شود که ایالات متحده بتواند در صورت حمله اتمی شوروی سابق، از منابع توزیع شده داده استفاده کرد و همیشه اطلاعات حیاتی در دسترس باشند.

چالش‌های ایجاد شبکه‌ای فراگیر زیاد بودند، چالش‌هائی که هنوز برخی از آن‌ها وجود دارند. تجهیزات شبکه باید به درستی مهندسی و توسعه داده می‌شدند، سرور‌ها و ذخیره سازهای مناسب با کارکرد شبکه های گسترده باید ساخته می‌شدند و هزاران چالش مهندسی باید حل و فصل می‌شدند. اما مهندسین یکی پس از دیگری این چالش‌ها را بر طرف کردند و در نهایت مفهوم Computer network یا شبکه کامپیوتری به شکلی که ما امروزه می‌بینیم ایجاد شد.

شبکه های کامپیوتری از ابتدای امر با دو مسئله روبرو بودند، اول شکل و ساختار این شبکه باید به گونه‌ای باشد که بتواند بهترین بازدهی را برای کاربرانش ایجاد کند. مسئله‌ای که به نام «Topology یا توپولوژی شبکه» شناخته می‌شود و زیربنای بسیاری از فناوری‌های بعدی است. مسئله دوم «امنیت اطلاعات» است که سبب توسعه مجموعه گسترده‌ای از فناوری‌های اطلاعاتی، سخت‌افزاری و در نهایت نرم‌افزاری است.

سرویس‌های شبکه

اساس‌ترین سرویس و یا خدمتی که می‌توانیم از یک شبکه کامپیوتری انتظار داشته باشیم، ایجاد ارتباط میان دو یا چند کاربر به صورت همزمان است. ایده اصلی که سبب شد شبکه های رایانه‌ای به شکل امروزی توسعه پیدا کنند. اما این مسئله به سادگی امکان پذیر نیست. ما در اینجا به تجهیزات شبکه نیاز داریم که بتوانند ارتباطات را مدیریت کرده و داده‌ها را در خود نگهداری کنند.

سرورها (Servers) اساسی ترین ابزارهائی هستند که برای مدیریت داده‌ها و ارتباطات در شبکه به کار گرفته می‌شوند. سرورها انواع گوناگونی دارند. ابعاد آن‌ها از یک کیس رایانه خانگی شروع می‌شود و می‌تواند به اندازه یک کمد بزرگ برسد. بر حسب توان پردازشی آن‌ها از سخت‌افزارهای مختلفی مانند پردازنده، حافظه‌های موقت،‌هارد، شاسی‌ها و در نهایت پورتهای گوناگون بهره می‌گیرند. سرورها اساسی ترین قطعه یک شبکه رایانه هستند و به نوعی مغز آن به حساب می‌آیند.

در کنار سرورهای منابع ذخیره سازی (Storage) قرار می‌گیرند. ذخیره سازها یا استوریج‌ها این قابلیت را دارند که به سرعت حجم بالائی از اطلاعات را ذخیره و بازیابی کنند. استوریج‌ها در واقع آرایه‌های از حافظه‌های ذخیره سازی دائمی هستند که امکان ذخیره سازی مقدار متنابهی از داده را در اختیار ما قرار می‌دهند. شبکه های غول آسائی مانند گوگل، فیسبوک، مایکروسافت و سایر سرویس‌ها به استوریج‌های قوی و با ظرفیت بالا مجهز هستند که می‌توانند میلیاردها رکورد داده‌ها را در خود ذخیره و بازیابی کنند.

در کنار استوریج‌های بزرگ شرکت‌ها، استوریج‌های کوچکتری نیز وجود دارند که کار ذخیره سازی را در ابعاد کمتر و متناسب با شبکه های محلی قرار می‌دهند. بدون داشتن سرور و ذخیره ساز، عملا شبکه ما توانائی خاصی برای پردازش اطلاعات ندارد.

شبکه ملی اطلاعات

یکی از اصطلاحاتی که بسیار از ما این روزها می‌شنویم، به خصوص بعد از مطرح شدن طرح مبهم «صیانت از حقوق کاربران» مفهومی به نام «شبکه ملی اطلاعات» است. شبکه ملی اطلاعات که گاهی به آن «اینترانت ملی» نیز گفته می‌شود، در واقع یک شبکه داخلی و بسته است که وظیفه حفاظت از داده‌های داخلی کشورها را برعهده دارد. بر خلاف عقیده عمومی شبکه ملی اطلاعات، فیلترینگ نیست و این دو مفهوم جدا از هم هستند.

در شبکه ملی اطلاعات تمامی ابزارها مانند سرورها، ذخیره سازها، سوئیچ‌ها، روترها و سایر مراکز داده که وظیفه حفظ داده‌های داخلی و مهم کشور را دارند در داخل کشور قرار می‌گیرند و دسترسی به این اطلاعات از طریق دروازه‌ها (Gatway) مشخص شده انجام می‌گیرد. علت ایجاد این چنین شبکه‌ای در کشورها آن است که تا حد زیادی اطلاعات داخلی (اغلب اطلاعات دولتی و بانکی) را در برابر نفوذ و دسترسی از طریق شبکه های دیگر (به خصوص اینترنت) محفوظ دارند. این کار برای حفظ امنیت و کاهش بار ترافیک اینترنت بین‌الملل انجام می‌شود و می‌تواند به افزایش کیفیت سرویس (در صورت پیاده سازی بهینه) و کاهش هزینه‌ها منجر شود.

شبکه ملی اطلاعات بیشتر با هدف دور ساختن منابع اطلاعاتی دولتی از نفوذ و حمله‌های سایبری ایجاد می‌شوند و شامل اطلاعات تجاری و یا ارتباطی عمومی و غیره که توسط کاربران عادی و سازمان‌های تجاری و غیره بر روی اینترنت به اشتراک گذاشته می‌شود، نمی‌شود. تجهیزات شبکه و نوع ساختار آن‌ها هم محدود هستند و تحت شرایط خاصی به ارائه سرویس به کاربران مجاز می‌پردازند.

آلمان، آمریکا، ژاپن، چین، فرانسه، انگلستان، استرالیا، و چند کشور دیگر سیستم شبکه ملی اطلاعات را راه‌اندازی کرده‌اند، البته نوع خدمات و دسترسی در هر کشور متفاوت از دیگری است.

در ایران الزام به ایجاد چنین شبکه‌ای در سال 1384 بیان شد و گام‌هائی نیز در این زمینه برداشته شد، اما پیاده سازی چنین شبکه‌ای بسیار هزینه است و در عین حال حفظ امنیت اطلاعات و جلوگیری از نفوذهای سایبری به خاطر تعدد دسترسی‌ها در آن بسیار دشوار می‌باشد.

رمزنگاری اطلاعات، امکان استفاده از امضای دیجیتال، تضمین کیفیت سرویس، دسترسی سریع و ارزان و بسیاری از نکات کیفی مختلف از نکاتی هستند که باید در شبکه ملی اطلاعات در نظر گرفته شود و همه این‌ها هزینه‌های این چنین شبکه‌ای را بسیار بالا می‌برند. در عین حال، اغلب تجهیزات شبکه (چه سخت‌افزار و چه نرم‌افزاری) به کار رفته در این شبکه ها به سرعت فرسوده شده و یا نیازمند به روز رسانی می‌شوند و نگهداری و به روز نگهداشتن چنین تجهیزاتی نیز هزینه مضاعف دیگری را بر دولت‌ها تحمیل می‌کند. برای همین اغلب این شبکه‌ها در ابعادی محدود و منحصر به اطلاعات خاص بانکی و حقوقی هستند.

تجهیزات شبکه

برای آنکه یک شبکه رایانه‌ای بتواند به خوبی کار کند به تجهیزات شبکه خاصی نیاز دارد. همانطور که گفته شد، سرور و ذخیره ساز از بنیادی‌ترین اجزای یک شبکه کامپیوتری هستند. اما این تجهیزات، تنها تجهیزات شبکه‌ای نیستند که ما برای ایجاد یک زیرساخت نیاز داریم. سوئیچ‌ها و روترها و مقدار قابل توجهی کابل کشی از انواع مختلف و حتی تجهیزات مخابرات رادیویی نیز در این میان نیاز است تا بتوانیم اطلاعات مورد نظر خودمان را بر روی شبکه قرار دهیم.

انبوه تجهیزات شبکه به قدری زیاد است که پرداختن به این تجهیزات و فناوری‌های به کار رفته در آن‌ها زمان زیادی را می‌طلب و ما آن را در مقالات بعدی با جزئیات کامل برای شما شرح خواهیم داد.

آینده شبکه های کامپیوتری

ترکیب کامپیوترها و شبکه های مخابراتی چه با ایده تجاری باشد و یا ایجاد امنیت، پیشرفت شگرفی در زندگی ما ایجاد کرد. قطعا آینده ما آمیختگی بیشتری با شبکه های رایانه‌ای خواهد داشت. ایده جهان متاورس، رمزارزها، شبکه های استریم ویدئوی، فناوری‌های پردازش ابری و سرویس‌های تحت شبکه همگی چیزهائی هستند که در آینده باید انتظار آن‌ها را داشته باشیم. همچنین فناوری‌های کابلی به سرعت در حال جایگزین شدن با شبکه های وایرلس هستند. این در حالی است که زیرساخت‌های ماهواره‌ای اکنون در دسترس میلیون‌ها نفر قرار گرفته‌اند و سرویس‌های بسیار با ثباتی را به کاربران ارائه می‌کنند. همه این موارد در کنار آینده‌ای جذاب را برای شبکه های رایانه‌ای رقم می‌زنند، این همان چیزی است که ما باید انتظار آن را داشته باشیم.