شبکه در واژگان فارسی به گروهی از افراد یا اشیا گفته می شود که می توانند اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک بگذارند و با هم در ارتباط باشند. ولی منظور از شبکه های کامپیوتری و یا اصطلاحاً Network، مجموعه ای متشکل از سیستم های کامپیوتری، سخت افزار و نرم افزار های مربوط به شبکه و تجهیزات ارتباطی نظیر کابل های شبکه و یا تجهیزات بی سیم است. شبکه به طور کلی به دو دسته، سخت افزار (Passive) و نرم افزار (Active) تقسیم می شود، که در مقالات بعدی در آینده منتشر می شود به آن ها خواهیم پرداخت.

شبکه اینترنت امروزی به راستی عظیم‌ترین سیستم مهندسی شده به وسیله انسان ها است. این سیستم شگفت‌انگیز شامل صدها میلیون رایانه متصل به یکدیگر، پیوند های ارتباطی و راه‌های ارتباطی می گردد. صدها میلیون کاربر از طریق ارتباط های همزمان با استفاده از تلفن همراه تجهیزاتی چون حسگرها، دوربین های ویژه وب، کنسول های بازی، تبلت ،لوح های تصویری و حتی ماشین های لباسشویی به این شبکه جهانی متصل شده اند.

اینترنت چیست؟

این پرسش را می‌توان به دو صورت پاسخ داد: اول توصیف عناصر سخت‌افزاری و نرم افزاری که شبکه اینترنت را می‌سازد و دوم با تعریف اینترنت به عنوان یک شبکه زیر ساخت که خدماتی را برای برنامه های کاربردی به صورت توزیع شده فراهم می آورد. ابتدا از نقطه نظر توصیف عناصر سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در ارائه تعریف مشخصی که اینترنت در نظر می باشد. اینترنت از این رویکرد شبکه‌ای است که صدها میلیون وسیله پردازشگر را در سراسر جهان به یکدیگر متصل می نماید.

تا همین اواخر این تجهیزات پردازشگر عبارت بودند از: کامپیوترهای شخصی، ماشین های لینوکس و سرویس دهنده ها که وظیفه ذخیره و انتقال اطلاعات همانند صفحه‌های وب، پیام های الکترونیکی و نظایر آن را برعهده داشتند. اما به گونه ای فزاینده این موارد در کنار خود سیستم های دیگر نظیر رسانه تصویری، لپ تاپ ها، کنسول های بازی، گوشی های همراه، دوربین دیجیتال خود را تجهیزات حسگر در محیط زیست، فریم های تصویری و سایر سیستم های الکترونیکی و امنیتی خانگی را جهت اتصال به اینترنت مشاهده کردند.

بدیهی است واژگان شبکه کامپیوتری به نظر منسوخ می رسد، زیرا بسیاری از این عناصر متصل به اینترنت حالت غیر رسمی را به خود گرفتند و بنابراین می‌توان عنوان نمود که اینترنت بازار مکاره ای است از همه این تجهیزات که به آنها میزبان یا سیستم‌های انتهایی گفته می‌شود. تا اواخر ماه ژوئیه سال 2009 نزدیک به 600 میلیون میزبان به شبکه اینترنت متصل بودند. این تعداد بدون در نظر گرفتن تلفن‌همراه، کامپیوترهای همراه و سایر ابزاری است که به صورت متناوب به شبکه اینترنت متصل می شوند.

میزبان ها خود از طریق، شبکه‌های از پیوندهای ارتباطی و راهیاب ‌های بسته به یکدیگر متصل می‌شوند. به گونه‌ای که بسیاری از این پیوند های ارتباطی که خود از انواع مختلف رسانه های فیزیکی مثل کابل های هم محور، مسی دو رشته ای ، تار های نوری و طیف رادیویی می باشند که در ادامه مقالات بعدی با آنها آشنا خواهیم شد.

بدیهی است پیوند های گوناگون دارای سرعت های مختلف انتقال داده بر مقیاس بیت بر ثانیه(bps) میباشند. هنگامی که میزبان پیامی را برای ارسال به میزبان دیگر دارد، ارسال کننده پیام آن اطلاعات را به قسمت های کوچک تر تقسیم نموده و به هر یک از آنها یک Header Bytes در قالب چند بایت اضافه می نماید. بسته‌های اطلاعاتی نتیجه شده از این فرآیند آن گاه از درون شبکه های ارتباطی عبور نموده و به میزبان مقصد تحویل می گردند و پس از تحویل بسته های داده میزبان آنها را مجدداً به یکدیگر پیوند داده و پیام اصلی بازسازی می گردد.

یک راهیاب بسته (Packet Switch) همواره یک بسته اطلاعاتی را از یکی از پیوندهای ارتباطی در ورودی خود دریافت می کند و سپس آن را به یکی از پیوندهای ارتباطی خروجی تحویل می‌دهد. راه‌یاب های بسته از لحاظ تنوع در عملکرد متعدد می باشند اما دو نوع مهم آنها که شبکه اینترنت در حال حاضر از آنها استفاده می کنند عبارتند از مسیریاب (Router) و راهیاب ‌های پیوند لایه. در این حالت هر دو راهیاب‌ ها، بسته ها را به سمت مقصد نهایی خود هدایت می کنند. از راهیاب‌ های پیوند لایه در دستیابی شبکه استفاده می‌شود در حالیکه مسیریاب ها عناصر اصلی تشکیلات هسته‌ای شبکه به حساب می‌آیند.

زنجیره‌ای از پیوندهای ارتباطی و سوئیچ ها که یک بسته اطلاعات از درون آنها از میزبان ارسال کننده در مبدا به سمت میزبان دریافت کننده در مقصد عبور می‌کند در اصطلاح شبکه مسیر عبوری نامیده می‌شود. همواره محاسبه میزان دقیق ترافیک عبوری از درون اینترنت بسیار دشوار بوده است اما تخمین های انجام شده از سوی پژوهشگران تحلیل ترافیک اینترنت، رقم را در سال 2008 میلادی در حدود استفاده از 10 ترابایت بر ثانیه از ظرفیت اینترنت به وسیله کاربران دانسته است که در همین گزارش نتیجه گیری انجام شده حاکی از آن است که این ظرفیت هر دو سال یکبار دو برابر می‌شود.

سوئیچ ها در حقیقت بسته های اطلاعاتی را انتقال می دهند که از بسیاری جهات شبیه به شبکه‌های حمل و نقل جاده‌ای همانند بزرگراه ها، جاده ها، تقاطع‌ها، میدان و خیابان ها می باشند. برای روشن شدن موضوع، کارخانه را در نظر بگیرید که نیازمند انتقال یک محموله قابل توجهی از لحاظ حجم به مقصد انباری در فاصله هزاران کیلومتر می باشد.

در مبدا که محل کارخانه محسوب می‌شود محموله مورد نظر پس از تقسیم بخش های کوچک قابل حمل در ناوگان از کامیون‌های بارگیری می شود. هر یک از کامیون‌ها به گونه‌ای مستقل از درون شبکه حمل و نقل جاده‌ای شامل بزرگراه ها و جاده ها عبور کرده و سرانجام در محل انبار هر یک محموله خویش را تخلیه می‌کند(تحویل می‌دهد). بدیهی است در محل انبار این محموله‌ها با بقیه محموله‌های دریافت شده از آن کارخانه تجمیع شده و به صورت همان محموله جامع اولیه مبدا سازماندهی می‌شوند.

بنابراین بسته ها را می توان همانند کامیون‌ها، پیوندهای ارتباطی را شبیه بزرگراه ها و جاده ها و سوئیچ ها را نظیر تقاطع‌ها و سرانجام سیستم های انتهایی یا میزبان ها را شبیه ساختمان ها تصور نمود. درست همانگونه که یک کامیون مسیر عبور خود را از درون شبکه حمل و نقل جاده‌ای انتخاب می‌کند یک بسته این مسیر عبور خود را از درون یک شبکه کامپیوتری گزینش می نماید.

فراهم آورندگان خدمات اینترنت (Internet Service Providers)

سیستم های انتهایی یا همان میزبان ها، اینترنت را از طریق فراهم آورندگان خدمات اینترنت (ISP) دستیابی می‌کنند. این تامین کنندگان خدمات اینترنت می توانند به انواع شاخه ها گروه بندی شوند، از جمله آنها: تامین کنندگان خانگی همانند شبکه‌های کابلی محلی و یا شرکت‌های مخابراتی، فراهم آورندگان تجاری، آموزشی نظیر دانشگاه ها و گروه های دیگر می باشند که دستیابی را از طریق شبکه بی سیم در فرودگاه‌ها، هتل‌ها، رستوران‌ها و کافی شاپ ها و سرانجام دیگر مکان‌های عمومی امکان پذیر می سازند توجه به این نکته بسیار حائز اهمیت است که هر یک از این تامین کنندگان خود یک شبکه‌ای از راهیاب‌های بسته (Switch) و پیوند های ارتباطی را تشکیل میدهند.

تامین کنندگان خدمات اینترنت خود انواع مختلفی از دستیابی ها را برای میزبان فراهم می آورند که از جمله آنها عبارتند از: دستیابی از طریق مودم های 56 کیلوبیت بر ثانیه به شکل شماره گیری مستقیم که منسوخ شده اند. دستیابی باند گسترده و پر سرعت مسکونی نظیر خطوط مشترکین دیجیتال و شبکه‌های کابلی، شبکه محلی سریع و دستیابی های بی سیم. علاوه بر همه موارد بالا این شبکه های تامین دستیابی به امکان ارتباط سامانه های وب و شبکه های گسترده اطلاع رسانی اجتماعی را به‌گونه‌ای مستقیم به اینترنت نیز فراهم می‌آورند.

در یک نگاه اینترنت عبارت است از اتصال همه میزبان ها به یکدیگر، بنابراین ISPها که خود عوامل دستیابی به اینترنت را فراهم می‌آورند، بایستی دارای ارتباط بین خودشان نیز باشند. این رده های پایین از ISPها از طریق لایه های بالاتر خود در سطح کشور یا بین المللی همانند شبکه‌های زیرساخت مخابراتی کشورها به یکدیگر متصل می‌شوند. معمولاً یک رده بالاتر از ISPها شامل مسیریاب های بسیار سریع می باشند که از طریق شبکه زیرساخت که خود از کابل های فیبر نوری پرشتاب تشکیل شده به یکدیگر متصل می‌شوند. هر شبکه‌ای ISP در هر رده‌ای که قرار گرفته باشد دارای سه ویژگی از لحاظ عملکرد است که عبارتند از: مدیریت مستقل، اجرا و پیاده سازی پروتکل های IP و در آخر استفاده از نوعی قواعد ویژه آدرس دهی و نامگذاری.

میزبان ها، راهیاب های بسته (Switch) و دیگر تجهیزات شبکه اینترنت را از طریق اجرای پروتکل ها، ارسال و دریافت اطلاعات را بین شبکه اینترنت کنترل می کنند. پروتکل‌های کنترل انتقال (Transimission Control Protocol) و IP از جمله مهمترین پروتکل های شبکه اینترنت می باشند. پروتکل IP قالب بندی بسته اطلاعات ارسالی و دریافتی را در بین مسیریاب ها و سیستم های انتهایی یا همان میزبان ها مشخص می کند. مجموعه پروتکل اصلی اینترنت، به اصطلاح پشته پروتکل  TCP/IPنامیده می‌شود.

با توجه به اهمیت پروتکل ها در اینترنت، توافق جامع بر روی آن که هر یک از این پروتکل ها چه وظایفی را بایستی بر عهده بگیرند حائز اهمیت است. در این حالت است که استاندارد ها نقش مهمی را ایفا می نمایند. استانداردها اینترنت غالباً از طریق کارگروه مهندسی اینترنت طراحی تدوین و تصویب می گردد. مجموعه اسناد و مدارک این کارگروه اصطلاحاً درخواست برای پیشنهاد نامیده می‌شود این درخواست حالت کلی و عمومی دارد و تمرکز آنها بیشتر بر روی موضوعات فنی و جزئیات کاربردی شبکه اینترنت است.

آنها پروتکل هایی از قبیل TCP ,IP ,HTTP را برای وب و SMTP را برای پست الکترونیکی تعریف می‌کنند. در حال حاضر بیش از 5000 سند RFC وجود دارد. دیگر نهادهای مرتبط با استاندارد نمودن تجهیزات شبکه های کامپیوتری، کارگروه‌های سازمان مهندسین برق و الکترونیک می باشند، که بیشتر به موضوعات مربوط به پیوندهای شبکه می‌پردازد به عنوان نمونه کارگروه استانداردهای IEEE 802 LAN/WAN از جمله کارگروه هایی است که از استانداردهای مربوط به شبکه اترنت و Wi-Fi را بر عهده دارد.