شبکه محلی (Local Area Network - LAN) مجموعه‌ای از دستگاه‌ها است که در یک مکان فیزیکی مانند یک ساختمان، دفتر یا خانه به یکدیگر متصل شده‌اند. یک شبکه‌ی محلی می‌تواند کوچک یا بزرگ باشد، از یک شبکه خانگی با یک کاربر گرفته تا یک شبکه سازمانی با هزاران کاربر و دستگاه در یک اداره یا مدرسه.

صرف نظر از اندازه، مشخصه اصلی یک شبکه‌ی محلی این است که دستگاه‌هایی که در یک منطقه محدود و واحد هستند را به هم متصل می‌کند. در مقابل آن، یک شبکه گسترده (Wide Area Network – WAN) و یا یک شبکه شهری (Metropolitan Area Network - MAN) مناطق جغرافیایی بزرگ‌تری را پوشش می‌دهد. برخی از شبکه‌های گسترده و شهری تعداد زیادی از شبکه‌های محلی را به یکدیگر متصل می‌کنند.

یک شبکه‌ی محلی (LAN) چه چیزی در خود دارد؟

یک شبکه‌ی محلی شامل کابل‌ها، نقاط دسترسی، سوئیچ‌ها، روترها، و سایر اجزایی است به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهند که به سرورهای داخلی، سرورهای وب، و سایر شبکه‌های محلی متصل شوند.

ظهور مجازی سازی باعث توسعه شبکه‌های محلی مجازی شده است. این شبکه‌ها، مدیران شبکه را قادر می‌سازند تا گره‌های (یا همان نودهای) شبکه را به صورت منطقی گروه بندی کنند و شبکه های خود را بدون نیاز به تغییرات عمده در زیرساخت آن‌ها، تقسیم‌بندی کنند.

برای مثال، در دفتری با بخش‌های متعدد (مانند حسابداری، پشتیبانی فناوری اطلاعات، مدیریت، و...)، رایانه‌های هر بخش می‌توانند به طور منطقی به یک سوئیچ متصل شوند اما به گونه‌ای تقسیم‌بندی شوند که انگار از هم جدا هستند.

مزایای شبکه‌های محلی (LAN) چیست؟

مزایای یک شبکه‌ي محلی مانند مزایای هر گروهی از دستگاه‌های متصل به هم است. دستگاه‌ها می‌توانند از یک اتصال اینترنتی استفاده کنند (نیازی به اتصالات بیشتر نیست)، فایل‌ها را با یکدیگر به اشتراک بگذارند، در چاپگرهای مشترک چاپ کنند، در دسترس یکدیگر باشند و حتی توسط یکدیگر کنترل شوند.

شبکه‌های محلی در دهه 1960 برای استفاده در کالج‌ها، دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی مانند ناسا (NASA)  و تنها برای اتصال رایانه‌ها به رایانه‌های دیگر توسعه یافتند. با توسعه فناوری اترنت (ethernet) در سال 1973 در Xerox PARC، تجاری سازی آن در سال 1980،  و استانداردسازی آن در سال 1983، شبکه‌های محلی به طور گسترده‌تر مورد استفاده قرار گرفتند.

در حالی که مزایای داشتن دستگاه‌های متصل به شبکه همیشه به خوبی درک شده است، قل از گسترش و توسعه‌ی فناوری Wi-Fi، شبکه‌های LAN در همه جا کاربرد نداشتند. اما با توسعه‌ی این فناوری، پای شبکه‌های محلی تقریباً به هر نوع محیطی باز شد. امروزه نه تنها مشاغل و مدارس از شبکه‌های محلی استفاده می‌کنند، بلکه رستوران‌ها، کافی‌شاپ‌ها، فروشگاه‌ها، و خانه‌ها نیز از آن بهره می‌برند.

فناوری اتصال بی‌سیم نیز انواع دستگاه‌هایی که می‌توانند به شبکه‌های محلی متصل شوند را بسیار گسترش داده است. اکنون، تقریباً هر چیزی که قابل تصور است را می توان «وصل کرد»، از رایانه‌های شخصی، چاپگرها و تلفن‌ها گرفته تا تلویزیون‌های هوشمند، سیستم‌های استریو، بلندگوها، چراغ‌های روشنایی، ترموستات‌ها، پنجره‌ها، قفل درها، دوربین‌های امنیتی، و حتی قهوه‌سازها، یخچال‌ها و اسباب بازی‌ها!

آیا انواع مختلفی از شبکه‌های محلی (LAN) وجود دارد؟

به طور کلی دو نوع شبکه‌ی محلی وجود دارد: شبکه‌های محلی کلاینت/سرور (Client/Server LAN) و شبکه‌های محلی نظیر به نظیر (Peer-to-Peer LAN)

یک شبکه‌ي محلی کلاینت/سرور شامل چندین دستگاه (یا همان کلاینت‌) متصل به یک سرور مرکزی است. سرور فرآیندهای ذخیره فایل، دسترسی به برنامه، دسترسی به دستگاه، و ترافیک شبکه را مدیریت می‌کند. کلاینت هر دستگاه متصلی است که برنامه‌‌ای را اجرا می‌کند یا قابلیت دسترسی به اینترنت دارد. کلاینت‌ها یا با کابل یا از طریق اتصالات بی‌سیم به سرور متصل می‌شوند.

به طور معمول، مجموعه‌ای از برنامه‌ها را می توان در سرور نگه داشت. کاربران می‌توانند از طریق برنامه‌هایی که روی سرور اجرا می‌شوند، به پایگاه‌های داده، ایمیل، اشتراک‌گذاری اسناد، چاپ، و سایر خدمات دسترسی داشته باشند. این دسترسی خواندن و نوشتن توسط مدیر شبکه یا سرپرست فناوری اطلاعات کنترل می‌شود. بیشتر شبکه های تجاری، دولتی، تحقیقاتی، و آموزشی متوسط تا بزرگ شبکه های محلی کلاینت/سرور هستند.

یک شبکه محلی نظیر به نظیر سرور مرکزی ندارد و نمی‌تواند بارهای کاری سنگین را مانند شبکه‌ی محلی مشتری/سرور تحمل کند. بنابراین این شبکه‌ها معمولاً کوچکتر هستند. در شبکه محلی نظیر به نظیر، هر دستگاه به طور مساوی در عملکرد شبکه سهیم است. دستگاه‌ها منابع و داده‌ها را از طریق اتصالات سیمی یا بی‌سیمی با سوئیچ یا روتر به اشتراک می گذارند. اکثر شبکه‌های خانگی نظیر به نظیر هستند.

شبکه‌ی گسترده (WAN) Wide-Area Network چیست؟

در ساده‌ترین شکل آن، شبکه گسترده (WAN) مجموعه‌ای از شبکه‌های محلی (LAN) یا شبکه‌های دیگر است که با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. به عبارت دیگر، یک شبکه‌ی گسترده، شبکه‌ای از شبکه‌ها است. اینترنت بزرگترین شبکه‌ي گسترده در جهان است.

امروزه انواع مختلفی از شبکه‌های گسترده وجود دارد که برای موارد استفاده مختلف ساخته شده‌اند. این شبکه‌ها تقریباً تمام جنبه‌های زندگی مدرن را در بر می‌گیرند.

شبکه‌ی گسترده چگونه کار خود را آغاز کرد؟

اولین شبکه‌ی گسترده شناخته شده توسط نیروی هوایی ایالات متحده در اواخر دهه 1950 برای اتصال مکان‌ها و سایت‌ها در سیستم دفاع راداری زمینی نیمه خودکار (SAGE) خود ایجاد شد. شبکه عظیمی از خطوط تلفن اختصاصی، تلفن و مودم، سایت‌ها را به هم مرتبط می‌کرد.

 پایه گذاری اینترنت مبتنی بر IP با شبکه آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPANET)، اولین شبکه سوئیچینگ بسته گسترده (wide-area packet-switching network) با کنترل توزیع شده و اولین شبکه‌ای که پروتکل TCP/IP را پیاده سازی کرد، آغاز شد.

ARPANET ابتدا دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس (UCLA)، موسسه تحقیقاتی استنفورد (که در حال حاضر SRI International نام دارد)، دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا (UCSB) و دانشگاه یوتا را به هم متصل کرد.

روتر شبکه‌ی گسترده چیست؟

یک روتر شبکه‌ی گسترده، که به عنوان روتر لبه (edge router) یا روتر مرزی (border router) نیز شناخته می‌شود، دستگاهی است که جابجایی بسته‌های داده را میان مکان‌های شبکه‌ی گسترده هدایت می‌کند و به یک سازمان امکان دسترسی به شبکه حامل را می‌دهد.

چندین پروتکل WAN در طول زمان توسعه یافته است، از جمله:

• Packet over SONET/SDH (PoS)
• Multiprotocol Label Switching (MPLS)
• ATM
• Frame Relay

شبکه‌ی گسترده‌ی تعریف شده توسط نرم افزار (Software-Defined WAN - SD-WAN) چیست؟

یک شبکه‌ي گسترده‌ی تعریف‌شده توسط نرم‌افزار (SD-WAN) رویکردی برای آسان‌تر کردن معماری‌های شبکه‌ي گسترده برای استقرار، کارکرد، و مدیریت ساده‌تر است که متکی بر مجازی‌سازی، سیاست‌های در سطح برنامه (Application-level Policies)، شبکه‌های همپوشانی (Overlay Networks)، و دستگاه‌ها و پلتفرم‌های نرم‌افزاری SD-WAN است.

SD-WAN با انتقال ترافیک از خطوط اجاره‌ای یا MPLS گران‌تر به پیوندهای شبکه کم‌هزینه‌تر، کارایی انتقال داده را در یک شبکه‌ی گسترده افزایش می‌دهد.

بهینه سازی شبکه‌ي گسترده چیست؟

محدودیت های تاخیر و پهنای باند اغلب باعث مشکلات عملکرد در شبکه‌های گسترده‌ی سازمانی می‌شود. بهینه‌سازی شبکه‌ی گسترده از تکنیک‌های مختلفی از جمله نسخه‌برداری و تکرار (duplication)، فشرده‌سازی (compression)، بهینه‌سازی پروتکل (protocol optimization)، شکل‌دهی ترافیک (traffic shaping)، و ذخیره‌سازی محلی (local caching) استفاده می‌کند. این تکنیک‌ها سرعت تحویل بسته و کنترل ترافیک را بهبود می‌بخشد و به نوبه خود اجازه می‌دهد که پهنای باند شبکه به صورت پویا در صورت نیاز افزایش یا کاهش یابد.

فناوری SD-WAN و بهینه سازی شبکه‌ی گسترده را می‌توان به طور جداگانه یا با هم استفاده کرد. برخی از فروشندگان SD-WAN ویژگی های بهینه سازی شبکه را به محصولات خود اضافه می‌کنند.

انواع فناوری‌های شبکه‌‌ي گسترده

سوئیچینگ بسته (Packet Switching)

سوئیچینگ بسته روشی برای انتقال داده است که در آن یک پیام به چندین بخش تقسیم می‌شود که به هر بخش یک بسته (packet) می‌گویند. این بسته‌ها به طور مستقل و در سه نسخه، در مسیر بهینه‌ی مختص هر بسته ارسال و در مقصد دوباره مونتاژ می شوند. هر بسته شامل یک قطعه به نام پِی‌لود (payload) و یک هِدِرِ (header) شناسایی است که شامل اطلاعات مقصد و مونتاژ مجدد است. بسته‌ها در سه نسخه برای بررسی خرابی بسته ارسال می شوند. درستی بسته از طریق مقایسه‌ی نسخه‌ها با یکدیگر انجام می‌شود و حداقل دو نسخه باید با هم تطابق داشته باشند. هنگامی که تأیید درستی ناموفق است، درخواست ارسال مجدد بسته فرستاده می‌شود.

مجموعه پروتکل TCP/IP

TCP/IP مجموعه پروتکلی از پروتکل‌های ارتباطی پایه است که برای اتصال دستگاه‌های شبکه در اینترنت امروزی و سایر شبکه‌های رایانه/دستگاه استفاده می‌شود. TCP/IP مخفف عبارت Transmission Control Protocol/Internet Protocol است.

روتر (Router)

روتر یک دستگاه شبکه است که معمولاً برای اتصال شبکه های LAN برای تشکیل یک شبکه گسترده (WAN) استفاده می شود و به این ترتیب به عنوان یک دستگاه WAN شناخته می شود. روترهای IP از آدرس‌های IP برای تعیین مکان ارسال بسته ها استفاده می کنند. آدرس IP یک برچسب عددی است که به هر دستگاه متصل به شبکه اختصاص داده شده است.

شبکه همپوشانی (Overlay Network)

شبکه همپوشانی یک تکنیک ارتباط داده است که در آن از نرم‌افزار برای ایجاد شبکه‌های مجازی در بالای شبکه‌ای دیگر (معمولاً شبکه‌ زیرساخت‌های سخت‌افزاری و کابلی) استفاده می‌شود. این کار اغلب برای پشتیبانی از برنامه‌ها یا قابلیت‌های امنیتی که در شبکه اصلی وجود ندارد، انجام می‌شود.

Packet over SONET/SDG (PoS)

Packet over SONET یک پروتکل ارتباطی است که عمدتاً برای انتقال WAN استفاده می‌شود. این پروتکل نحوه ارتباط پیوندهای نقطه به نقطه هنگام استفاده از فیبر نوری و پروتکل‌های ارتباطی SONET (شبکه نوری همزمان – Synchronous Optical Network) یا SDH (سلسله مراتب دیجیتال همزمان – Synchronous Digital Hierarchy) را تعیین می‌کند.

Multiprotocol Label Switching (MPLS)

MPLS یک تکنیک بهینه‌سازی مسیریابی شبکه است. در این تکنیک داده‌ از یک گره به گره بعدی با استفاده از برچسب‌های مسیر کوتاه منتقل می‌شود و از آدرس‌های شبکه‌ای طولانی استفاده نمی‌شود. با این کار از جستجوی زمانبر جداول جلوگیری شود.

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

ATM  یک تکنیک سوئیچینگ رایج در شبکه‌های داده اولیه است که تا حد زیادی توسط فناوری‌‌های مبتنی بر IP جایگزین شده است. ATM از تسهیم تقسیم زمانی ناهمزمان (asynchronous time-division multiplexing)  برای رمزگذاری داده‌ها و تبدیل آن‌ها به سلول‌های کوچک و با اندازه ثابت استفاده می‌کند. فناوری اترنت (ethernet) مبتنی بر IP امروزی از اندازه بسته‌های متغیر برای داده استفاده می‌کند.

Frame Relay

Frame Relay یک فناوری برای انتقال داده‌ها بین شبکه های LAN یا اندپوینت‌های (endpoints) یک شبکه WAN است. این فناوری لایه‌های فیزیکی و دیتا-لینک (data-link) کانال‌های مخابراتی دیجیتال را با استفاده از روش سوئیچینگ بسته مشخص می‌کند.

Frame Relay داده‌ها را در فریم‌هایی بسته‌بندی می‌کند و آنها را از طریق یک شبکه Frame Relay مشترک ارسال می‌کند. هر فریم حاوی تمام اطلاعات لازم برای مسیریابی به مقصد است. هدف اولیه Frame Relay انتقال داده‌ها در زیرساخت های ISDN اپراتورهای مخابراتی بود، اما امروزه در بسیاری از زمینه‌های مربوط به شبکه دیگر نیز استفاده می‌شود.