ازاینترنت چگونه استفاده کنیم؟

ازاینترنت چگونه استفاده کنیم؟ اینترنت در واقع اصلا یك شبكه نیست، بلكه مجموعه ایست از شبكه های مختلف كه از پروتكلهای خاصی استفاده كرده، و سرویسهای مشخصی را ارائه می‌كند ویژگی غیرعادی اینترنت اینست كه توسط فرد خاصی طراحی نشده، و هیچكس هم آنرا كنترل نمی كند برای درك بهتر این مطلب، اجازه دهید ببینیم اینترنت از كجا شروع شد، و علت آن چه بود یكی از جالب

اینترنت

اینترنت در واقع اصلا یك شبكه نیست، بلكه مجموعه ایست از شبكه های مختلف كه از پروتكلهای خاصی استفاده كرده، و سرویسهای مشخصی را ارائه می‌كند. ویژگی غیرعادی اینترنت اینست كه توسط فرد خاصی طراحی نشده، و هیچكس هم آنرا كنترل نمی كند. برای درك بهتر این مطلب، اجازه دهید ببینیم اینترنت از كجا شروع شد، و علت آن چه بود. یكی از جالبترین تاریخچه های اینترنت را می توانید در كتاب جان نافتون- 2000- ببینید. این كتاب نه تنها برای افراد عادی، بلكه برای مورخان نیز جالب است، برخی از مطالب ذیل از  این كتاب اقتباس شده است. البته كتابهای فنی بیشماری نیز دربارة اینترنت و پروتكلهای آن نوشته شده، كه از آن میان می‎توان به
(Maufer, 1999) اشاره كرد.

آرپانت (ARPANET)

داستان ما از اواخر دهة 1950 شروع می‎شود . در اوج جنگ سرد وزارت دفاع ایالات متحده آمریكا به فكر ایجاد یك شبكه فرماندهی و كنترل افتاد كه بتواند حتی در مقابل حملات هسته ای دوام بیاورد. در آن زمان تمامی مخابرات نظامی به شبكه تلفن عمومی متكی بود، كه مستعد آسیب تشخیص داده شده بود. با یك نگاه به شكل زیر (الف) می‌توانید مبنای این استدلال را دریابید. در این شكل نقاط سیاه نماینده مراكز سوئیچینگ شهری هستند كه هزاران خط تلفن از آنها منشعب می‎شود. این مراكز نیز به نوبة خود به مراكز بین شهری بزرگتر متصل هستند، كه در مجموع شبكه تلفن كشوری را می سازند. آسیب پذیری این سیستم از آنجا ناشی می شد كه تخریب چند مركز بین شهری كلیدی می توانست تماس تلفنی را در كل كشور مختل كند.

در سال 1960 وزارت دفاع قراردادی را با شركت راند امضاء كرد كه در ان وظیفه یافتن یك راه حل به آن محول شده بود. یكی از متخصصان این شركت، بنام پل بارن طرح یك شبكه توزیع شده (distributed) و تحمل پذیر خطا (fault- tolerant) را پیشنهاد كرد، كه آنرا در شكل (ب) می بینید. از آنجائیكه در این شبكه طول مسیر بین مراكز سوئیچینگ طولانیتر از آن بود كه بتوان از سیگنالهای آنالوگ استفاده كرد، بارن پیشنهاد كرد در این سیستم از تكنولوژی سوئیچینگ بستة دیجیتالی (digital packet- switching) استفاده شود. بارن گزارشات متعددی برای وزارت دفاع نوشت، و جزئیات سیستم پیشنهادی خود را تشریح كرد. مقامات رسمی پنتاگون به ایده نهفته در این سیستم علاقمند شدند و از AT&T (كه در آن زمان انحصار شبكه تلفن كشوری را در دست داشت) خواستند كه یك نمونة اولیه از آن بسازد. AT&T طرح بارن را رد‌ كرد. بزرگترین و ثروتمندترین شركت دنیا تحمل نمی كرد كه یك جوان تازه از راه رسیده به آنها بگوید چگونه شبكه تلفن بسازند! آنها ادعا كردند كه طرح بارن قابل اجرا نیست و بدین ترتیب ایده آن را در نطفه خفه كردند.

سالها گذشت، و وزارت دفاع همچنان به دنبال سیستم فرماندهی و كنترل ایده آل خود بود. برای درك بهتر اتفاقات بعدی،‌ باید كمی به عقب برگردیم: به اكتبر 1957، زمانی كه اتحاد جماهیر شوروی (سابق) با پرتاب اولین قمر مصنوعی به نام اسپوتنیك در مسابقة فضایی از ایالات متحده پیشی گرفت. آیزنهاور، رئیس جمهور وقت ایالات متحده در جستجو برای یافتن علت عقب افتادگی كشورش با وحشت دریافت كه نیروهای زمینی، دریایی و هوایی آمریكا مشغول دعوا بر سر تقسیم بودجة تحقیقاتی پنتاگون هستند. وی بلافاصله تصمیم گرفت كه یك مركز واحد برای تحقیقات نظامی بوجود آورد، مركزی كه آرپا (آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته Advanced Research Projects Agency- ARPA نام گرفت. آرپا هیچ دانشمند یا آزمایشگاهی نداشت در واقع آرپا چیزی نبود جز یك دفتر هماهنگی كوچك با بودجه ای ناچیز (البته با معیارهای پنتاگون). آرپا كارش را با عقد قرارداد یا واگذاری امتیاز به شركتها یا دانشگاه هایی كه ایده های جالبی داشتند، انجام می داد.

در سالهای اول، آرپا بیشتر سعی داشت خطوط كلی ماموریت خود را روشن و ترسیم كند، ولی در سال 1967 توجه مدیرعامل آن، لاری رابرتس، به موضوع شبكه جلب شد. او با متخصصان بسیاری مشورت كرد و یكی از همین متخصصان بنام وسلی كلارك بود كه پیشنهاد ایجاد یك زیر شبكه سوئیچینگ بسته را مطرح كرد.

بعد از مقداری بحثهای اولیه رابرتس ایده را پسندید و آنرا طی یك مقاله نسبتاً مبهم به گردهمایی اصول سیستم عامل (كه در اواخر 1967 در گاتلین بورگ، تنسی برگزار شده بود) ارائه كرد (Roberts, 19670 . در میان ناباوری رابرتس مقاله دیگری نیز به این كنفرانس ارائه شده بود كه نه تنها سیستم مشابهی را توصیه می كرد بلكه حتی صحبت از پیاده سازی آن تحت مدیریت فردی بنام دونالد دیویس در آزمایشگاه ملی فیزیك (NPL) در انگلستان به میان آمده بود. سیستم NPL در واقع سیستمی در سطح ملی نبود، بلكه فقط چند كامپیوتر را در محوطة NPL به هم متصل می كرد، اما نكته مهم این بود كه نشان می داد سوئیچینگ بسته در عمل كار می‌كند. از همه جالبتر اینكه سیستم NPL براساس كارهای بارن پایه گذاری شده بود. وقتی رابرتس از گاتلین بورگ برگشت دیگر مصمم بود چیزی را بسازد كه بعدها به آرپانت (ARPANET) معروف شد.

این زیرشبكه تعدادی مینی كامپیوتر به نام (Interface Message Processor)IMP را با خطوط انتقال 56- kbps به هم متصل می كرد. برای رسیدن به قابلیت اعتماد بالا، هر IMP به حداقل دو IMP دیگر متصل می شد. این زیرشبكه در واقع یك زیر شبكه دیتاگرام (datagram subnet) بود بنابراین اگر تعدادی از خطوط یا IMP ها از بین می رفتند پیامها می توانستند از طریق مسیرهای جایگزین به مقصد برسند.

هر گره (node) این شبكه عبارت بود از یك كامپیوتر میزبان و یك IMP، كه با سیمی كوتاه به هم وصل می شدند. هر میزبان می توانست پیامهایی تا سقف 8063 بیت به IMP خود بفرستد و این IMP سپس پیام را به بسته های 1008 بیتی شكسته و آنها را به صورت مستقل به سمت مقصد می فرستاد. هر بسته قبل از اینكه به گره بعدی هدایت شود بایستی به طور كامل دریافت می شد، بدین ترتیب آرپانت اولین زیرشبكه سوئیچینگ بسته بود كه به صورت ذخیره- هدایت (store- and- forward) كار می كرد.

پس از آن آرپا مناقصه ای برای ساخت این زیرشبكه اعلام كرد كه دوازده شركت اسناد آنرا خریدند. بعد از بررسی پیشنهادات رسیده در دسامبر 1968 آرپا شركت BBN را (كه یك شركت مشاوره در كمبریج، ماساچوست بود) برای ساخت این زیرشبكه و نوشتن نرم افزارهای آن برگزید. شركت BBN مینی كامپیوترهای اصلاح شده هانی ول DDP-316 را (كه 12 كیلو بایت حافظه 16 بیتی داشت) بعنوان IMP انتخاب كرد. از آنجائیكه قطعات مكانیكی ذاتاً غیرقابل اعتماد فرض می شدند، این IMPها اصلا دیسك نداشتند، و با خطوط اجاره ای 56-kbps به هم متصل می شدند. با اینكه امروزه حتی بچه ها هم دیگر خطوط 56-kbps را قبول ندارند (و به كمتر از ADSL راضی نمی‎شوند). آنروزها خطوط 56-kbps بالاترین چیزی بود كه می شد آرزو كرد.

نرم افزار نیز در دو بخش مجزا طراحی شد: زیر شبكه، میزبان . نرم افزار زیرشبكه عبارت بود از پروتكل ارتباط IMP با میزبان، پروتكل IMP-IMP و نرم افزاری برای بهبود ارتباط IMP مبدا با IMP مقصد. در شكل 1-26 طراحی اولیه آرپانت را ملاحظه می‎كنید.

در خارج از زیرشبكه، میزبانها نیز به نرم افزار نیاز داشتند: پروتكل ارتباط میزبان با IMP ، پروتكل میزبان- میزبان، و نرم افزارهای كاربردی. به زودی معلوم شد كه BBN  احساس می‌كند با گرفتن پیام در نقطة واسط میزبان- IMP و تحویل آن در نقطه IMP میزبان سمت مقابل كارش پایان یافته است.

اما رابرتس مشكل دیگری داشت: كامپیوترهای میزبان هم نیازمند نرم افزار بودند. برای حل این مشكل، در تابستان 1969 رابرتس همایشی از متخصصان شبكه (كه عمدتاً دانشجویان تازه فارغ التحصیل بودند) در اسنوبرد یوتا تشكیل داد. این دانشجویان فكر می كردند كسی وجود دارد كه طرح كلی شبكه را برای آنها توضیح دهد و بعد از آن می توانستند نوشتن نرم افزار را شروع كنند. آنها بسیار شگفت زده شدند وقتی فهمیدند كه نه متخصصی برای توضیح طرح شبكه وجود دارد و نه اساساً چیزی به نام طرح شبكه! آنها دریافتند كه باید كار را از صفر شروع كنند.

با وجود همه این مشكلات، بالاخره آرپا موفق شد در دسامبر 1969 یك شبكه آزمایشی متشكل از چهار گره (دانشگاههای UCSB ، SRI , UCLA و یوتا) راه اندازی كند. علت انتخاب این چهار دانشگاه آن بود كه همگی آنها قراردادهای متعددی با آرپا داشتند و از طرف دیگر (صرفاً برای زورآزمایی فنی) كامپیوترهای آنها به كلی با هم ناسازگار بود. با نصب IMP های جدید این شبكه گسترش یافت، و به زودی سراسر ایالات متحده را تحت پوشش گرفت. در شكل صفحه قبل رشد آرپانت را در طی سه سال پس از تولد آن ملاحظه می‎كنید.

آرپا برای كمك به رشد این نوزاد تازه متولد شده (آرپانت)، در زمینه شبكه های ماهواره ای و مخابرات رادیویی نیز سرمایه گذاری هایی انجام داد. در یك آزمایش معروف،‌ با استفاده از یك شبكه رادیویی پیامهایی از یك كامیون در حال حركت در جاده های كالیفرنیا به دانشگاه SRI ، و از آنجا از طریق آرپانت به ساحل شرقی ایالات متحده فرستاده شد، كه سپس از آنجا از طریق شبكه ماهواره ای به دانشگاه كالج در لندن هدایت شد. بدین ترتیب محققانی كه در كامیونی در جاده های كالیفرنیا نشسته بودند، توانستند با كامپیوترهایی در لندن كار كنند.

این آزمایش همچنین نشان داد كه پروتكلهای موجود آرپانت برای كار روی شبكه های مختلف مناسب نیستند. این نتایج منجر به تحقیقات بیشتر روی پروتكلها شد كه با اختراع TCP/IP و پروتكلهای آن به اوج رسید (Cerf and Kahn, 1974) . مدل TCP/IP بویژه برای ارتباطات روی شبكه های مختلف و ناهمگن (كه آرپانت روز به روز به سمت آن حركت می كرد) طراحی شده بود.

به منظور تشویق و ترغیب پذیرش این پروتكلهای جدید، آرپا قراردادهایی با شركت BBN و دانشگاه كالیفرنیا در بركلی (UCB) منعقد كرد، تا  این پروتكلها را با یونیكس بركلی یكپارچه كنند. محققان بركلی هم كار خود را با نوشتن برنامه های واسط شبكه (كه به سوكت- socket- معروف شدند)، و برنامه های كاربردی و مدیریتی به نحو احسن انجام دادند.

زمانه نیز با TCP/IP یار بود؛ بسیاری از دانشگاهها تازه كامپیوترهای جدید VAX را خریده و آنها را در شبكه های LAN به هم متصل كرده بودند، اما هیچ نرم افزاری برای شبكه كردن آنها نداشتند. وقتی یونیكس 4.2BSD (با پروتكلهای TCP/IP، سوكتها و نرم افزارهای كمكی خود) بعنوان یك بسته نرم افزاری كامل به بازار آمد،‌ بلافاصله مورد قبول جامعه دانشگاهی قرار گرفت. از همه مهمتر اینكه با TCP/IP می شد به آرپانت وصل شد، اتفاقی كه بسیاری منتظر آن بودند.

در دهه 1980شبكه های بسیاری (بویژه شبكه های محلی) به آرپانت ملحق شدند. با افزایش تعداد كامپیوترهای آرپانت مشكل جدیدی پدید آمد و آن پیدا كردن یك كامپیوتر در میان خیل عظیم كامپیوترها بود. برای حل این مشكل سیستم نام ناحیه (Domain Name System- DNS) ابداع شد، كه نام كامپیوترها را به آدرس IP آنها تبدیل می كرد. از آن به بعد، DNS تبدیل به یك پایگاه داده عمومی و توزیع شده شد، كه علاوه بر آدرس IP كامپیوترها، اطلاعات دیگری را نیز در اختیار كاربران خود قرار می داد

NSFNET 

در اواخر دهه 1970 بنیاد ملی علوم ایالات متحده (U.S. National Science Foundation- NSF) شاهد تأثیر روزافزون آرپانت بر تحقیقات دانشگاهی بود. اما هر دانشگاهی كه می خواست به آرپانت دسترسی داشته باشد، بایستی قراردادی با وزارت دفاع داشته باشد (كه بسیاری از آنها نداشتند.) پاسخ NSF به این وضعیت، راه اندازی شبكه ای مشابه آرپانت بود كه تمام دانشگاهها به آن دسترسی داشته باشند. به منظور ایجاد زیربنایی محكم برای این شبكه، NSF با متصل كردن شش ابر كامپیوتر خود در دانشگاههای سان دیه گو، بولدر،‌ كامپاین، پیتسبورگ، ایتاكا و پرینستون، یك ستون فقرات (backbone) بوجود آورد. هر یك از این ابركامپیوترها یك برادر كوچكتر (یك مینی كامپیوتر LSI 11، معروف به فازبال) داشت. این فازبال ها به خطوط اجاره ای 56-kbps متصل بودند و زیر شبكه را می ساختند- یعنی شبكه NSF از نظر سخت افزاری شبیه آرپانت بود. اما تكنولوژی نرم افزاری آن با آرپانت متفاوت بود. فازبال ها از همان ابتدا به TCP/IP صحبت می كردند، كه آنرا تبدیل به این اولین شبكه گسترده TCP/IP می كرد.

بعدها NSF تعداد زیادی شبكه منطقه ای تاسیس كرد كه به هزاران دانشگاه، آزمایشگاه تحقیقاتی، كتابخانه و موزه اجازه می داد تا به هر یك از ابركامپیوترهای آن دسترسی داشته باشند یا اینكه مستقیماً با یكدیگر تماس برقرار كنند. این شبكه (شامل ستون فقرات و شبكه های محلی) NSFNET نامیده شد. از طریق لینكی بین یك IMP و یك فازبال در دانشگاه كارنگی- ملون NSFNET به آرپانت نیز متصل شده بود. اولین ستون فقرات NSFNET را در شكل زیر مشاهده می‎كنید.

NSFNET یك موفقیت آنی بود و از همان ابتدا با تراكم كاری روبرو شد. NSF بلافاصله به فكر گسترش NSFNET افتاد، و به همین منظور قراردادی با كنسرسیوم MERIT بست. برای ایجاد دومین ستون فقرات، كانالهای فیبر نوری با ظرفیت 448-kbps از MCI (كه اكنون در WorlCom ادغام شده است) اجاره شد. برای مسیریاب های شبكه نیز از IBM PC- RT استفاده شد. این شبكه نیز بسیار زود با تراكم كاری روبرو شد، و در سال 1990 ظرفیت ستون فقرات آن به 1.5Mbps ارتقا داده شد.

با ادامه رشد NSFNET، به زودی NSF متوجه شد كه دولت نمی تواند برای همیشه به سرمایه گذاری در شبكه ادامه دهد. از طرف دیگر،‌ شركتهای تجاری نیز مایل بودند به شبكه NSFNET ملحق شوند، ولی مقررات NSF كاربردهای انتفاعی شبكه را ممنوع كرده بود. متعاقب آن NSF بعنوان اولین قدم به سوی تجاری كردن شبكه شركتهای MCI , MERIT , IBM را به ایجاد یك موسسة غیرانتفاعی (بنام  Advanced Networks and Services- ANS ) ترغیب كرد. در سال 1990، ANS كنترل NSFNET را به دست گرفت، و با ارتقا لینكهای 1.5 Mbps به 45-Mbps شبكه ANSNET را به وجود آورد. این شركت بعد از 5 سال كار به America) AOL Online فروخته شد. اما در آن زمان دیگر شركتهای بسیاری سرویسهای تجاری IP ارائه می كردند، و روشن شده بود كه دولت باید پای خود را از تجارت شبكه بیرون بكشد.

برای تسهیل امور (و اطمینان از اینكه تمام شبكه های منطقه ای می‎توانند با هم تماس بگیرند)، NSF چهار قرارداد با شركتهای بزرگ برای ایجاد نقطة دسترسی شبكه (Network Access Poin- NAP) امضاء كرد. این چهار شركت عبارت بودند از : PacBell (در منطقه سانفرانسیسكو) Ameritech (در منطقه شیكاگو)، MFS (در منطقه واشنگتن دی. سی.)، Sprint (در منطقه نیویورك). هر اپراتور شبكه كه بخواهد سرویسهای ستون فقرات به شبكه های منطقه ای NSF بدهد،‌ بایستی به تمام NAP ها متصل باشد.

بدین ترتیب هر بسته كه بخواهد از یك منطقه به منطقه دیگر برود، می‎تواند از هر یك از این ستونهای فقرات استفاده كند، كه نتیجه آن ایجاد رقابت برای سرویس بهتر و قیمت كمتر است. با این تمهید، ستون فقرات منحصر به فرد دولتی جای خود را به یك زیر ساخت متنوع و رقابتی داد. بسیاری از افراد دولت فدرال را به گناه عدم خلاقیت سرزنش می كنند، ولی در واقع این بنیاد ملی علوم و وزارت دفاع بودند كه زیرساختهای اینترنت را شكل داده و سپس ادارة آنرا به بخش خصوصی سپردند.

در دهه 1990 مناطق و كشورهای بسیاری با تأثیر پذیری از الگوی آرپانت و NSFNET شبكه های ملی تحقیقاتی خود را به وجود آوردند. در اروپا این شبكه ها (كه EuropaNET و EBONE نام داشتند) از لینكهای 2-Mbps شروع كردند، و به 34-Mbps ارتقا یافتند. در آنجا نیز زیرساخت های شبكه به تدریج به بخش خصوصی محول شد.

كاربردهای اینترنت

بعد از آنكه در اول ژانویه 1983 TCP/IP بعنوان تنها پروتكل رسمی آرپانت معرفی شد، تعداد شبكه ها، كامپیوترها و كاربران متصل به آن به سرعت افزایش یافت؛ و وقتی آرپانت و NSFNET به هم متصل شدند، رشد آن حالت نمایی به خود گرفت. بسیاری از مناطق و كشورها (از جمله كانادا، اروپا و اقیانوسیه) به شبكه ملحق شدند.

در اواسط دهة 1980 دیگر افراد به این مجموعه به عنوان شبكه ای از شبكه ها (كه بعدها به اینترنت معروف شد) نگاه كردند، بدون آنكه هیچگونه بخشنامه رسمی در كار باشد، یا حتی مراسم افتتاحیه ای (با قیچی و نوارهای رنگی، و تشویق و هورا) برگزار شده باشد.

چسبی كه اینترنت را به هم متصل نگه می دارد، مدل TCP/IP و مجموعه پروتكلهای آن است، پذیرش TCP/IP باعث شد تا سرویسهای جهانی بتوانند جنبه عملی به خود بگیرند.

اما واقعاً «روی اینترنت بودن» چه معنایی دارد؟ طبق تعریف ما، ماشینی روی اینترنت است كه مجموعه پروتكلهای TCP/IP را اجرا كند، یك آدرس IP داشته باشد و بتواند بسته های IP را به تمام ماشینهای دیگری كه روی اینترنت هستند بفرستد. صرف توانایی ارسال و دریافت ایمیل به معنای بودن روی اینترنت نیست، چون سرویسهای ایمیل می‎تواند به شبكه های خارج از اینترنت هدایت شود. با این حال اوضاع با وضعیتی كه در حال حاضر وجود دارد (میلیونها كامپیوتر شخصی می‎توانند با مودم به یك ISP وصل شده یك آدرس IP موقتی بگیرند، و بسته های IP در و بدل كنند) كمی مغشوش و مبهم است. اما مادامیكه این كامپیوترها به مسیریاب ISP متصل هستند پر بیراه نیست كه آنها را روی اینترنت بدانیم.

اینترنت سنتی (از 1970 تا اوایل دهه 1990) چهار كاربرد عمده داشت:

1- ایمیل (e- mail) - نوشتن، ارسال و دریافت نامه های پست الكترونیك از همان روزهای اول آرپانت جز سرویسهای آن بود، و همچنان یكی از محبوبترین هاست. امروزه بسیاری از افراد روزانه دهها و صدها ایمیل دریافت می‌كنند و به آن به عنوان دریچه ای برای ارتباط با دنیای خارج نگاه می‌كنند- بسیار بیشتر از تلفن یا پست معمولی.

2- اخبار (news)- گروه خبری (newsgroup) یك محفل اختصاص یافته برای تبادل پیام در یك زمینه خاص است. امروزه هزاران گروه خبری در زمینه های فنی و غیرفنی (از جمله كامپیوتر، علوم، هنر و سیاست) وجود دارند. هر گروه خبری برای خود قواعد و مقرراتی دارد كه سرپیچی از آنها را برنمی تابد.

3- ورود از راه دور (remote login) - هر روز هزاران نفر در سراسر دنیا برای ورود به كامپیوترهای دیگر از طریق اینترنت (البته آنهایی كه حق ورود به آنها را داشته باشند) از برنامه هایی مانند rlogin , telnet یا ssh استفاده می‌كنند.

4- انتقال فایل (file transfer)- با استفاده از برنامه های FTP ، كاربران اینترنت می‎توانند فایلهای خود را از یك ماشین به ماشین دیگر كپی كنند. جریان انتقال دانش از این طریق بسیار گسترده و متنوع است.

تا اوایل دهه 1990 اینترنت جولانگاه دانشگاهیان، كارمندان دولت و محققان صنعتی بود، اما یك برنامه كاربردی جدید بنام (World Wide Web)WWW این وضعیت را به كلی تغییر داد و میلیونها نفر افراد عادی نیز توانستند به كاربران حرفه ای اینترنت ملحق شوند. این برنامه كه توسط تام برنرز- لی (Tom Berners Lee) از فیزیكدانان مركز تحقیقات هسته ای اروپا (CERN) ابداع شد، هیچ یك از سرویسهای اینترنت را عوض نكرد، ولی كاربرد آنها را ساده تر كرد. به كمك این تكنولوژی جدید و برنامه مرورگر موزائیك (Mosaic browser)، كه توسط مارك آندرسن در مركز ملی كاربردهای ابركامپیوتر (NCSA) نوشته شد، WWW ایجاد سایتهایی متشكل از صفحات مختلف (و با اطلاعاتی در قالبهای متن، تصویر، صدا و حتی ویدئو)، با لینكهایی به صفحات دیگر را امكانپذیر كرد. با كلیك كردن روی یك لینك (link) كاربر مستقیما به صفحه ای كه مشخص شده می پرد. حتماً سایتهای بسیاری متعلق به شركتهای بزرگ را دیده اید، كه می توانید با كلیك كردن هر یك از لینكهای آن به صفحه مربوطه (مثلاً صفحه مربوط به محصولات شركت ، لیست قیمتهای آن، پشتیبانی فنی، فروش و غیره) وارد شوید.

در زمانی كوتاه صفحات جدید و متنوعی به WWW اضافه شد، صفحاتی مانند نقشه شهرها و كشورها، جدول قیمت سهام، كاتالوگ كارتهای كتابخانه ها، برنامه های رادیویی، و حتی متن كامل كتابهایی كه از شمول قانون حق التالیف خارج شده اند (مانند كتابهای مارك تواین، چارلز دیكنز، و امثالهم). حتی بسیاری از افراد عادی نیز برای خود سایت (صفحات خانگی) ساخته اند.

موتور محركه این رشد،‌شركتهای ارائه دهنده سرویس اینترنت (Internet Service Provider- ISP) بودند. این شركتها به افراد اجازه می دادند تا از خانه و با كامپیوترهای شخصی خود به اینترنت متصل شده و از سرویسهای آن استفاده كنند. در دهه 1990، این شركتها هر ساله برای دهها میلیون نفر امكان دسترسی اینترنت فراهم كردند، و چهرة آنرا از محیطی دانشگاهی و نظامی به یك شبكه عمومی تغییر دادند. تعداد دقیق كاربران اینترنت در حال حاضر معلوم نیست، ولی محققاً‌ سر به صدها میلیون نفر می زند، و خیلی زود از مرز یك میلیارد خواهد گذشت.

معماری اینترنت

در این قسمت سعی می كنیم تصویری كلی از اینترنت به دست دهیم (شكل 1-29 را ببینید). به دلیل شباهتها و تداخل وظایف زیادی كه بین شركتهای مخابرات و ISP ها وجود دارد، امروزه اوضاع بسیار درهم و مغشوش است و به سختی می‎توان گفت كی چكاره است- به همین دلیل توضیحات ذیل ساده تر از آن چیزیست كه در واقعیت وجود دارد. اجازه دهید شكل زیر را جز به جز بررسی كنیم.

بهترین نقطه برای شروع خانة مشتری (client) است. در اینجا فرض را بر این گذاشته ایم كه مشتری با استفاده از یك مودم و خط تلفن به ISP متصل می‎شود. مودم وسیله ایست كه سیگنالهای دیجیتالی كامپیوتر را به سیگنالهای آنالوگ تبدیل می كند، تا این سیگنالها بتوانند بدون اعوجاج روی خطوط تلفن منتقل شوند. این سیگنالها در نطقه تماس ISP (كه به Point Of Presence - POP معروف است) مجدداً تبدیل به سیگنالهای دیجیتال شده، و وارد شبكه منطقه ای ISP می‎شود. از این نقطه به بعد سیستم كاملاً دیجیتال است و بر مبنای سوئیچ بسته كار می‌كند. اگر این ISP همان شركت مخابرات باشد POP در مركز سوئیچینگ تلفن واقع خواهد بود، اما اگر ISP و شركت مخابرات یكی نباشند POP یك مركز سوئیچینگ كوچك بین راهی خواهد بود كه از آنجا به شبكه تلفن وصل می‎شود.

شبكه منطقه ای ISP از چند مسیریاب كه به شهرهای مختلف تحت پوشش آن ISP سرویس می دهند تشكیل می‎شود. اگر مقصد بسته ارسال شده از مشتری یكی از كامپیوترهای واقع در همان شبكه منطقه ای ISP باشد بلافاصله به آن تحویل داده می‎شود. ولی اگر چنین نباشد بسته به اپراتور ستون فقرات ISP داده خواهد شد.

اپراتور ستون فقرات (backbone operator) بالاترین نقطه این زنجیره است (شركتهای Spritn , At&T جز اپراتورهای عمده هستند) . هر اپراتور یك شبكه بزرگ از ستونهای فقرات بین المللی (متشكل از هزاران مسیریاب كه با فیبرهای نوری پرسرعت به هم متصلند) را اداره می‌كند. شركتهای بزرگ و آنهایی كه سرویسهای میزبانی اینترنت ارائه می كنند، معمولاً مستقیما به ستون فقرات متصل هستند. اپراتورهای ستون فقرات این نوع خدمات را تشویق می‌كنند و برای آن تسهیلات ویژه ای به نام كاریر كرایه ای فراهم می آورند، كه به علت ارتباط نزدیك با ستون فقرات از سرعتهای بسیار بالایی برخوردار است.

اگر مقصد بسته ارسال شده یكی از ISPهای متصل به ستون فقرات باشد به نزدیكترین مسیریاب فرستاده می‎شود و از آنجا بدست وی خواهد رسید. با این حال در دنیا ستونهای فقرات متعددی (با سرعتهای مختلف) وجود دارند و احتمال دارد كه این بسته وارد یكی از این شاهراههای رقیب شود. برای اینكه بسته ها بتوانند به راحتی بین شاهراهها حركت كنند تمام آنها باید به یك NAP متصل باشند- NAP چیزی نیست بیش از اتاقی پر از مسیریاب های متعدد (حداقل یكی به ازای هر شاهراه)، كه در یك LAN ساده به هم متصل شده اند. شاهراههای بزرگ غیراز اتصال از طریق NAP معمولاً به صورت مستقیم نیز به شاهراههای دیگر راه دارند (كه به آن ارتباط دوجانبه گفته می‎شود) یكی از تناقضهای بزرگ اینترنت آن است كه شركتهایی كه در انظار عموم با هم رقابت سخت دارند در خفا با یكدیگر ارتباطات نزدیك و تنگاتنگ برقرار می‌كنند. (Metz, 2001).

این هم از مروری اجمالی بر اینترنت. نكته ای كه جالبست بدانید اینست كه امروزه بسیاری از شركتها ارتباطات داخلی شبكه خود را براساس مدل و تكنولوژیهای اینترنت بنا می‌كنند، چیزی كه به اینترانت (interanet) معروف است.

شبكه های اتصال گرا: ATM , Frame Relay, X.25 

از همان اولین روزهایی كه شبكه پا به عرصه وجود گذاشت، جنگ بین طرفداران زیرشبكه های اتصال گرا و شبكه های غیرمتصل (دیتاگرام) نیز شروع شد. مهمترین برگ برنده طرفداران زیر شبكه های غیرمتصل همان آرپانت/ اینترنت است. بیاد دارید كه قصد اولیه وزارت دفاع آمریكا از بنیانگذاری آرپانت، ایجاد شبكه ای بود كه بتواند در مقابل ضربات هسته ای (و منهدم شدن بخش بزرگی از خطوط و تجهیزات انتقال) دوام بیاورد (در واقع، هدف اصلی این طرح بالا بردن ضریب تحمل خرابی شبكه بود). این رهیافت منجر به طراحی شبكه ای شد كه در آن هر بسته راه خود را مستقل از بسته های دیگر طی می‌كند. بدین ترتیب اگر تعدادی از مسیریاب های شبكه از مدار خارج شوند، مادامی كه شبكه بتواند مسیرهای جدید خود را از نو پیكربندی كند، در ارسال بسته ها از مبدا به مقصد خللی پیش نخواهد آمد.

طرفداران زیرشبكه های اتصال گرا معمولاً همان شركتهای تلفن هستند. در این سیستم آغاز كننده ارتباط قبل از آنكه بتواند ارسال اطلاعات را شروع كند بایستی منتظر برقراری ارتباط مستقیم با طرف مقابل بماند. این ارتباط فیزیكی در تمام طول تماس برقرار می ماند، و تمام بسته های اطلاعات از همین مسیر واحد عبور خواهند كرد. اگر هر یك از تجهیزات این مسیر به هر دلیلی از كار بیفتد، تماس قطع خواهد شد- چیزی كه وزارت دفاع مسلماً نمی پسندد.

پس علت علاقه شركتهای تلفن به این سیستم چیست؟ دو دلیل اصلی این علاقه عبارتند از:

1- كیفیت سرویس

2- حسابرسی مصرف كنندگان

در شبكه های اتصال- گرا هر تماس مقداری از منابع زیرشبكه (از قبیل توان پردازشی مسیریاب ها) را به خود اختصاص می‎دهد و در صورتیكه این منابع به حالت اشباع برسند تماس جدید امكانپذیر نبوده، و كاربر با بوق اشغال روبرو خواهد شد. در این روش تماس ها (به دلیل اختصاص منابع كافی) از كیفیت بالایی برخوردار هستند. از طرف دیگر، اگر در شبكه های غیرمتصل تعداد زیادی بسته به یكباره وارد یك مسیریاب شوند، ممكنست برخی از آنها (به دلیل كمبود امكانات پردازشی) در داخل رواتر از بین بروند. البته فرستنده متوجه این نقص خواهد شد و بسته های گمشده را از نو ارسال خواهد كرد، ولی همین موضوع باعث افت كیفیت شبكه (بویژه در مورد صدا و تصویر) می‎شود. لازم به گفتن نیست كه شركتهای تلفن بیش از هر چیز نگران كیفیت صدا هستند، و به همین دلیل همچنان زیرشبكه های اتصال- گرا را ترجیح می دهند.

دلیل دومی كه شركتهای تلفن سرویسهای اتصال- گرا را بیشتر می پسندند امكان صدور صورتحساب برای مشتركان است (كاری كه مدتهاست به آن عادت كرده اند). هزینه تماس های بین شهری و خارج از كشور معمولاً بر حسب مدت مكالمه محاسبه می‎شود (علت اتخاذ این روش هم بیشتر سادگی آن بوده است). اگر تماس مستقیمی بین دو طرف مكالمه برقرار نباشد، طبعا این شركتها نمی توانند برای مشتركان خود صورتحساب صادر كنند.

سیستمهای محاسبه صورتحساب هزینه بسیار سنگینی به شركتهای تلفن تحمیل می‌كند. اگر یك شركت تلفن براساس یك شارژ ثابت ماهیانه از مشتركان خود پول دریافت كند علیرغم بالا رفتن مصرف مشتركان، می‎تواند پول زیادی صرفه جویی كند. اما عوامل زیادی (كه بیشتر آنها هم سیاسی هستند) با اتخاذ این روش مخالفت می‌كنند. جالبست بدانید كه در اغلب سیستمهای مشابه (مانند تلویزیونهای كابلی و برخی پاركهای تفریحی) از روش محاسبه ثابت استفاده می‎شود. در این سیستمها هم امكان پرداخت به ازای مصرف وجود دارد ولی به دلیل هزینه بالای صدور صورتحساب معمولاً از آن اجتناب می‎شود.

به دلایل فوق، جای تعجب نیست كه شركتهای تلفن طرفدار زیر شبكه های اتصال- گرا باشند، اما تعجب برانگیز این است كه اینترنت هم دارد به همین سمت پیش می رود- البته با این استدلال كه این كار باعث بالا رفتن كیفیت سرویسهای صدا و تصویر آن خواهد شد. اكنون اجازه دهید چند شبكه اتصال- گرا را بهتر بشناسیم.

Frame Relay , X.25 

اولین شبكه اتصال- گرا كه وارد سرویس عمومی شد، شبكه X.25 بود. این شبكه در اوایل دهه 1970، و در زمانی طراحی شد كه شركتهای تلفن به صورت انحصاری عمل می كردند، و هر كشور شبكه ملی خاص خود را داشت. برای استفاده از X.25 ابتدا كامپیوتر مبدا با ماشین مقصد تماس تلفنی برقرار می كرد. از آنجائیكه در آن واحد تماسهای مختلفی می توانست وجود داشته باشد، به هر تماس تلفنی یك شماره داده می شد. بسته های داده بسیار ساده بودند : یك سرآیند 3 بایتی و بدنه ای متشكل از 128 بایت. سرآیند (header) تشكیل می شد از یك شماره تماس 12 بیتی، یك شمارة ترتیب بسته (packet sequence number) یك عدد تصدیق دریافت (acknowledgement number) و چند بیت متفرقه. شبكه های X.25 به مدت نزدیك به یك دهه با موفقیتی نسبی كار كردند.

در دهه 1980 شبكه های X.25 جای خود را به نوع جدیدی از شبكه های اتصال- گرا به نام frame relay (رلة فریم) دادند. این شبكه جدید اساساً هیچ نوع كنترل خطا و كنترل جریانی نداشت، و بسته ها به همان ترتیب دریافت در مقصد تحویل می شدند (البته اگر به مقصد می رسیدند). این سه خصوصیت (فقدان كنترل خطا، فقدان كنترل جریان و تحویل ترتیبی بسته ها) شبكه های frame relay را بسیار شبیه یك LAN بزرگ می‌كند و در واقع بزرگترین كاربرد آن هم همین است: اتصال چند LAN دور از هم، و ایجاد یك LAN بزرگ. شبكه های frame relay هم نسبتاً موفق بودند و هنوز در برخی جاها از آنها استفاده می‎شود.

حالت انتقال آسنكرون (ATM) 

یكی دیگر از شبكه های اتصال- گرا (كه اهمیت بسیار بیشتری نیز دارد) شبكه حالت انتقال آسنكرون (Asynchronous Transfer Mode- ATM) است. علت این نامگذاری عجیب آن است كه در شبكه های تلفن اكثر تماسها به صورت سنكرون (synchronous- وابسته به پالس ساعت) هستند، در حالیكه ATM چنین نیست.

شبكه ATM در اوایل دهه 1990 طراحی شد، و سروصدای زیادی نیز به پا كرد:
(Ginburg, 1996 , Gorlaski, 1995, Ibe, 1997, Kime et al., 1994, Stallings, 2000) . شبكه های ATM با ادعای ادغام تمام انواع شبكه و سیستمهای مخابراتی (صدا، داده، تلویزیون كابلی، تلكس، تلگراف، كبوترهای نامه بر، قوطیهای حلبی سیمی، طبلهای آفریقایی، علامتهای دودی سرخپوستان، و خلاصه هر چیزی كه به نوعی اطلاعات منتقل می‌كند) به میدان آمدند- اتفاقی كه هرگز نیفتاد. علت آن هم تا تقریباً شبیه همان بلایی بود كه سر OSI آمد (زمان نامناسب، تكنولوژی بد، پیاده سازی مناسب،‌ و سیاستهای غلط). شركتهای اینترنتی كه منتظر وسیله ای بودند تا شرتكهای تلفن را در همان راند اول از پا درآورند، به ATM امید بستند. اما این امید دیری نپائید،‌و شركتهای اینترنتی (حتی سرسخت ترین آنها) بزودی دریافتند كه تا رسیدن به سرویسهای مطلوب راه درازی در پیش دارند. البته ATM از OSI بسیار موفقتر بود، و حتی امروز هم در شبكه های تلفن (و برای انتقال بسته های IP) مورد استفاده قرار می‎گیرد. از آنجائیكه این زیرشبكه فقط برای ارتباطات داخلی به كار می رود، اغلب كاربران معمولی از وجود آن اطلاعی ندارد، ولی ATM زنده و سرحال است.

مدار مجازی ATM 

از آنجائیكه شبكه های ATM از نوع اتصال- گرا هستند، برای برقراری ارتباط اولیه ابتدا باید یك بسته خاص بفرستند. با عبور این بسته از زیر شبكه تمام مسیریاب هایی كه در مسیر آن قرار دارند آنرا در جدولهای خود ثبت می‌كنند و منابع لازم را برای آن كنار می‌گذارند. به ارتباطی كه بدین طریق برقرار می‎شود مدار مجازی (virtual circuit) می گویند، چون بسیار شبیه مدارهای فیزیكی در شبكه های تلفن است (شكل صفحه بعد را ببینید). سیاری از شبكه های ATM از مدارهای مجازی دائمی بین دو نقطه پشتیبانی می‌كنند (كه بسیار شبیه خطوط اجاره ای در سیستم تلفن معمولی است). هر اتصال (موقت یا دائم) دارای یك شمارة شناسایی است.

بعد از برقراری ارتباط دو طرف می‎توانند شروع به فرستادن داده كنند. ایده اصلی در ATM ارسال داده ها در بسته های كوچك و با اندازه ثابت، بنام سلول (cell) است. هر سلول 53 بایت طول دارد كه 5 بایت آن سرآیند و 48 بایت باقیمانده داده هاست. شمارة شناسایی اتصال در سرآیند سلولها نوشته می‎شود بطوریكه تمام مسیریاب های مسیر می‎توانند تشخیص دهند كه هر سلول متعلق به كدام اتصال است، و چگونه باید آنرا هدایت كنند. هدایت سلولها به صورت سخت افزاری (و با سرعت فوق العاده بالا) صورت می‎گیرد- در واقع علت اصلی اندازه ثابت سلولها در شبكه های ATM اینست كه ساخت مسیریاب های سخت افزاری برای آن بسیار ساده است (هدایت بسته های IP با اندازه متغیر به مسیریاب های نرم افزاری نیاز دارد كه بسیار كندتر هستند).

مزیت دیگر ATM توانایی آن در ارسال همزمان یك سلول به مسیرهای مختلف است- كه این ویژگی در سیستمهای پخش تلویزیونی بسیار مفید است. از طرف دیگر كوچك بودن سلولها باعث می‎شود تا هیچ خطی برای مدت طولانی اشغال نشود و كیفیت سرویس افزایش یابد.

در ATM تمام سلولها از یك مسیر به مقصد هدایت می‎شوند. البته تضمینی برای رسیدن یك سلول به مقصد وجود ندارد ولی ترتیب آنها حتماً رعایت می‎شود. اگر سلول 2 بعد از سلول 1 فرستاده شده باشد به همان ترتیب به مقصد می رسند و هرگز سلول 2 پیش از سلول 1 به مقصد نخواهد رسید. اگر هر یك از این سلولها (یا هر دوی آنها) در بین راه از بین بروند، این بر عهده پروتكلهای لایه های بالاتر است كه آنها را ارزیابی كنند. از این نظر ATM حداقل یك پله بالاتر از اینترنت می ایستد (كه نه ترتیب بسته ها ضخامت می‎شود نه حتی رسیدن صحیح و سالم آنها).

سازماندهی شبكه های ATM شبیه WAN های قدیمی (متشكل از خطوط تلفنی و سوئیچها) است. متداولترین سرعتها در شبكه های ATM عبارتند از 155-Mbps و 622-Mbps (البته ATM از سرعتهای بالاتر هم پشتیبانی می‌كند). علت انتخاب سرعت 155-Mbps آنست كه تلویزیونهای با وضوح بالا (HDTV) به چنین سرعتی نیاز دارند- مقدار دقیق این سرعت 155.52-Mbps است كه دقیقا معادل سرعت AT&T SONET  می‎باشد. علت انتخاب سرعت 622-Mbps نیز اینست كه از تركیب چهار كانال 155.52-Mbps یك كانال 622-Mbps بوجود می‎آید.

مدل مرجع ATM 

شبكه ATM برای خود یك مدل مرجع مستقل دارد كه با مدلهای TCP/IP , OSI فرق دارد- این مدل را در شكل 1-32 ملاحظه می‎كنید. این مدل سه لایه دارد: لایه فیزیكی، لایه ATM، لایه انطباق ATM (و هر چند لایه كه كاربرمایل باشد روی این لایه ها سوار كند).

لایه فیزیكی با مشخصات فیزیكی سیستم (ولتاژها، زمانبندی بیت ها و غیره) سروكار دارد. مدل ATM هیچ پیشنیازی در مورد این مشخصات ندارد و می‌گوید كه ارسال سلولها می‎تواند به صورت مستقیم یا از طریق سیستمهای انتقال دیگر انجام شود. بعبارت دیگر ATM مستقل از سیستم انتقال است.

لایه ATM با خود سلولها و انتقال آنها سروكار دارد. ایجاد و رها كردن مدار مجازی، تعریف فیلدهای سرآیند سلول، و كنترل ازدحام (congestion control) از وظایف این لایه است.

از آنجائیكه اكثر برنامه های كاربردی تمایلی به كار كردن با بسته هایی به كوچكی سلولهای ATM ندارند یك لایه دیگر بالای لایه ATM تعبیه شده تا این قبیل برنامه ها بتوانند بسته های بزرگتری به ATM بفرستند. این لایه (در سمت فرستنده)بسته های داده را به سلولهای 53 بایتی
می‌شكند و در طرف گیرنده آنها را دوباره سرهم می‌كند. نام این لایه لایه انطباق
(ATM Adaptation Layer- AAL)ATM است.

برخلاف مدلهای قبلی كه دوبعدی بوند مدل ATM یك مدل مرجع سه بعدی است (شكل صفحه بعد را ببینید). صفحه كاربر (user plane) با انتقال داده، كنترل جریان، تصحیح خطا، و دیگر عملكردهای كاربر سروكار دارد. از طرف دیگر، صفحه كنترل (control plane) مدیریت اتصال را بر عهده دارد. وظیفه صفحه های مدیریت لایه (layer management) و مدیریت صفحه (plane management) مدیریت منابع سیستم و هماهنگ كردن لایه های بینابینی است.

لایه های فیزیكی و AAL هر یك به دو زیر لایه تقسیم شده اند یكی در پائین برای انجام عملكردهای محوله، و دیگری در بالا برای ارتباط با لایة بالاتر (كه زیر لایه همگرایی- convergence sublayer- خوانده می‎شود). وظیفه هر یك از این لایه ها و زیرلایه ها را در شكل زیر ملاحظه می‎كنید.

زیرلایة (Physical Medium Dependent) PMD مستقیما به كابل شبكه وصل می‎شود و كار آن ارسال و دریافت بیت ها و ایجاد همزمانی بین آنهاست. هر نوع كابل و سیستم انتقال زیرلایه PMD خاص خود را دارد.

زیرلایه دیگر لایه فیزیكی، (Transmission Convergence) TC نام دارد. وقتی یك سلول ارسال می شود، لایه TC آنرا به صورت جریانی از بیت ها به لایه PMD می فرستد- كه این كاری ساده است. در طرف گیرنده، لایه TC باید جریان بیت هایی را كه از لایه PMD دریافت می كند، دوباره به صورت سلول درآورد- بعبارت دیگر باید بتواند ابتدا و انتهای هر سلول را به درستی تشخیص دهد. در مدل ATM این كار در لایة فیزیكی انجام می شود، وظیفه ای كه در مدل OSI (و تقریباً تمام مدلهای دیگر) بر عهده لایه پیوند داده است.

همانطور كه قبلا هم گفتیم، لایه ATM مدیریت ایجاد و انتقال سلولها را بر عهده دارد. مهمترین بخش از وظایف ATM نیز در همین لایه صورت می‎گیرد. این لایه تلفیقی است از لایه های لینك داده و شبكه در مدل OSI كه در ضمن هیچ زیرلایه ای هم ندارد.

لایه AAL به دو زیر لایه (Convergence Sublayer) CS , (Segmentation And Reassembly) SAR تقسیم شده است. لایه پائینی (SAR) در طرف فرستنده بسته های داده را به سلول می شكند، و در طرف گیرنده دوباره آنها را به هم می چسباند. لایه بالایی (CS) وظیفه ارائه سرویسهای مختلف به برنامه‌های كاربردی را بر عهده دارد.

سوئیچینگ

از دید اكثر مهندسان مخابرات شبكه تلفن دو بخش عمده دارد: خارجی (مدارهای پایانی و ترانك‌ها، تجهیزاتی كه در فضای باز و بیرون مركز تلفن نصب می‎شوند) و داخلی (سوئیچها- تجهیزاتی كه در فضای بسته و داخل مركز تلفن نصب می‎شوند). تا اینجا با بخش خارجی آشنا شدیم، اكنون وقت آنست كه نگاهی به داخل مركز تلفن بیندازیم.

امروزه از دو تكنیك متفاوت سوئیچینگ استفاده می‎شود: سوئیچینگ مداری (circuit switching) و سوئیچینگ بسته ای (packet switching) . ابتدا هر دو تكنیك را مختصرا معرفی می كنیم و سپس مفصلا به سوئیچینگ مداری (كه تكنیك اصلی شبكه تلفن است) می‎پردازیم.

سوئیچینگ مداری

وقتی یك تماس تلفنی می گیرید، دستگاههای سوئیچینگ سیستم تلفن درصدد یافتن یك مسیر فیزیكی بین شما و تلفن مقصد برمی آیند. به این تكنیك كه آنرا در شكل 2-38 (الف) ملاحظه می‎كنید سوئیچینگ مداری گفته می‎شود. هر یك از مستطیلهایی كه در این شكل می بینید، یك مركز سوئیچینگ (شهری، بین شهری، و غیره) است. در این مثال، هر مركز سوئیچینگ سه خط ورودی و سه خط خروجی دارد. وقتی تماس تلفنی از یكی از این مراكز سوئیچینگ می گذرد، یك ارتباط فیزیكی بین آن خط ورودی و یكی از خطوط خروجی برقرار می شود، كه در این شكل با خط چین نشان داده شده است.

در روزهای اولیه تلفن، این ارتباط توسط اپراتور و به كمك یك سیم فنری كه پریز ورودی را به خروجی متصل می كرد انجام می شد. اختراع دستگاه سوئیچینگ خودكار تلفن داستان جالبی دارد: این دستگاه در قرن نوزدهم در ایالت میسوری توسط فردی به نام آلمون ب. استراوگر، كه شغل وی كفن و دفن بود اختراع شد. در آن روزها وقتی كسی می مرد یكی از بازماندگان وی با اپراتور تلفن شهر تماس میگ رفت و می گفت، «لطفا مرا به یك مؤسسه كفن و دفن وصل كنید.» در شهر آقای استراوگر دو مؤسسه كفن و دفن وجود داشت و از شانس بد این آقا اپراتور تلفن همسر رقیب بود. آقای استراوگر خیلی زود دریافت كه اگر می‌خواهد ورشكست نشود باید یك دستگاه سوئیچینگ خودكار تلفن اختراع كند- و این كار را كرد. همه آنهایی كه در سراسر دنیا با دستگاههای سوئیچینگ خودكار تلفن سروكار دارند آنها را با نام دستگاه استراوگر می شناسند. (تاریخ نمی گوید آیا این خانم بعد از بیكار شدن توانست شغلی مانند اپراتور اطلاعات تلفن- كه باید به سوالاتی از قبیل «لطفاً شماره یك مؤسسه كفن و دفن را بدهید»، پاسخ دهد- بدست آورد یا خیر؟)

البته شكل الف بسیار ساده شده است، چون مسیر فیزیكی بین دو تلفن می‎تواند از لینكهای مایكروویو یا فیبر نوری (كه هزاران تماس تلفنی روی آنها مالتی پلكس می‎شود) عبور كند. با این حال مفهوم كلی آن همچنان معتبر است وقتی تماس تلفنی برقرار می‎شود یك مسیر فیزیكی بین دو دستگاه تلفن به وجود می‎آید كه تا آخر تماس باقی می ماند.

در شكل ب روش جایگزین سوئیچینگ مداری كه سوئیچینگ بسته ای نام دارد را می بینید. در این تكنولوژی هر بسته مستقلا فرستاده می‎شود بدون آنكه از قبل مسیری به آن اختصاص داده شده باشد این بر عهده هر بسته است كه راه خود را به سمت مقصد پیدا كند.

مهمترین ویژگی سوئیچینگ بسته ای اینست كه قبل از ارسال هرگونه داده ای بایستی یك مسیر نقطه به نقطه بین مبدا و مقصد برقرار شده باشد. فاصله زمانی بین شماره گیری در مبدا و زنگ خوردن تلفن مقصد به راحتی می‎تواند به 10 ثانیه برسد (كه این زمان در تماسهای راه دور و بین المللی حتی بیشتر است). در این مدت سیستم تلفن به دنبال یافتن یك مسیر مناسب است (شكل 2-38 الف را ببینید. توجه داشته باشید كه قبل از شروع ارسال داده، سیگنال درخواست (request) باید تمام مسیر را تا مقصد طی كرده و تصدیق (acknowledgement) آن بازگردد. این تأخیر در بسیاری از كاربردهای كامپیوتری (مانند بررسی اعتبار مشتری در خریدهای اعتباری) قابل قبول نیست.

اما به محض آنكه مدار برقرار شد، دیگر تأخیر چندانی بین گیرنده و فرستنده وجود ندارد (فقط زمان تأخیر انتشار امواج الكترومغناطیس، كه آن هم چیزی در حدود 5 است). دیگر اینكه (به دلیل وجود مدار اختصاصی)، در سوئیچینگ مداری پدیده ای به نام ازدحام (congestion) وجود ندارد (البته به دلیل اینكه ظرفیت خطوط و مراكز سوئیچینگ نامحدود نیست، قبل از برقراری مدار همیشه احتمال شنیدن بوق اشغال وجود دارد).

سوئیچینگ پیام

یكی دیگر از اشكال سوئیچینگ، كه آنرا در شكل ب ملاحظه می‎كنید سوئیچینگ پیام
(message switching) است. در این نوع از سوئیچینگ نیز مسیر فیزیكی ثابتی بین فرستنده و گیرنده وجود ندارد. وقتی فرستنده یك بلوك از داده ها را ارسال می كند، این داده ها در اولین مركز سوئیچینگ (كه همان راوتر است) ذخیره شده (store) و سپس به مركز بعدی هدایت (forward) می‎شود. هر بلوك ابتدا به طور كامل دریافت شده، از نظر خطا بررسی و سپس ارسال می‎شود. همانطور كه در فصل قبل هم گفتیم، به شبكه ای كه با این روش كار می‌كند شبكه ذخیره- هدایت (store- and - forward) گفته می‎شود.

اولین تجهیزات مخابرات الكترومغناطیسی تجهیزات سوئیچینگ پیام بودند، كه برای ارسال تلگرام به كار گرفته شدند. پیام ابتدا در اداره تلگراف روی نوارهای كاغذی سوراخ می شد و بعد از خوانده شدن توسط دستگاههای خاص به مركز بعدی فرستاده می شد كه در آنجا به صورت یك نوار كاغذی سوراخ شده از دستگاه بیرون می آمد. اپراتور مسئول دستگاه كاغذ را پاره كرده و در یك دستگاه نوارخوان (tape reader) می گذاشت تا بتواند پیام را بخواند (هر خط مخابراتی یك دستگاه نوارخوان داشت). این هم در واقع نوعی سوئیچینگ است كه به سوئیچینگ نوار پاره
(torn tape switching) معروف بود. نوارهای كاغذی و سوئیچینگ پیام مدتهاست كه از دور خارج شده‌اند و ما هم بیش از این درباره آنها صحبت نخواهیم كرد.

سوئیچینگ بسته‌ای

اندازة پیام در شبكه سوئیچینگ پیام هیچ محدودیتی ندارد، و این به آن معناست كه دستگاههای مسیریاب برای نگهداری پیامها  به وسایل ذخیره‌سازی (ازقبیل، دیسك) نیاز دارند. پیامد دیگر این روش آنست كه یك پیام واحد می‌تواند آنقدر بزرگ باشد كه برای دقایقی خط مسیریاب – مسیریاب را اشغال كند، كد بدین ترتیب كاربرد سوئیچینگ پیام را در ارتباطات تعاملی (interactive) بشدت محدود می‌ند. برای حل این مشكل، سوئیچینگ بسته‌ای (packet switching) اختراع شد. در شبكه‌های سوئیچینگ بسته‌ای بروی اندازة بسته‌ها محدودیت شدیدی اعمال می‌شود، و به همین دلیل مسیریاب‌ها نیازی به دیسك برای ذخیره كردن بسته‌ها ندارند، و می‌توانند آنها در حافظه كنند. با محدود كردن اندازة بسته‌ها، و اطمینان از اینكه یك كاریر نمی‌تواند خط انتقال را برای مدتی طولانی – كه البته در اینجا منظور از طولانی بیش از چند میلی‌ثانیه است – به انحصار خود در آورد، شبكه‌های سوئیچینگ بسته‌ای برای كاربردهای تعاملی بسیار مناسبند. با مقایسة ‌شكلهای (ب) و (ج) یكی دیگر از مزایای روش سوئیچینگ بسته‌ای بر سوئیچینگ پیام را مشاهده می‌كنید: كه این زمان تأخیر را كاهش داده و كارایی سیستم را بالا می‌برد. به دلایل فوق، شبكه‌های كامپیوتری اغلب از سوئیچینگ بسته‌ای بسته‌ای استفاده می‌كنند، سوئیچینگ مداری نیز در موارد خاصی بكار برده می‌شود، ولی سوئیچینگ پیام هیچ كاربردی در شبكه‌های كامپیوتری ندارد.

سوئیچینگ مداری و سوئیچینگ بسته‌ای تفاوتهای زیادی با یكدیگر دارند. برای مثال، در یك شبكة سوئیچینگ مداری از ارسال اطلاعات بایستی مدار فیزیكی بین فرستنده و گیرنده برقرار شده باشد، در حالیكه در شبكه‌های سوئیچینگ بسته‌ای چنین الزامی وجود ندارد و ارسال بسته‌های می‌تواند بلافاصله شروع شود.

پیامد لزوم برقراری مدار ثابت در سوئیچینگ مداری، اختصاص پهنای باندد در تمام طول مسیر بین فرستنده و گیرنده است: تمام بسته‌ها باید از این مسیر عبور كنند. از طرف دیگر وقتی تمام بسته‌ها مجبور به عبور از یك مسیر باشند، نمی‌توانند خارج از ترتیبی كه ارسال شده‌اند، به مقصد برسند. در سوئیچینگ بسته‌ای هیچ مسیر ثابتی وجود ندارد، و بسته‌ها می‌توانند از هر مسیری كه (در آن لحظة خاص) در شبكه موجود است عبور كنند، و حتی خارج از نظم و ترتیب اولیه به مقصد برسند.

ویژگی‌ تحمل خطا در شبكه‌های سوئیچینگ بسته‌ای بسیار بهتر از شبكه‌های سوئیچینگ مداری است – و در واقع دلیل اختراع آن هم همین بوده‌است. وقتی در شبكة سوئیچینگ بسته‌ای یك مسیریاب از كار می‌افتد، بسته‌ها می‌توانند از مسیرهای دیگری كه وجود دارد، استفاده كرده و مسیریاب مرده را دور بزنند.

البته وجود یك پهنای باند اختصاصی در شبكه‌های سوئیچینگ مداری این مزیت را دارد كه بسته‌ها بمحض رسیدن به یك مسیریاب به مسیریاب بعدی فرستاده می‌شود، و زمان تأخیر ارسال بشدت كاهش می‌یابد، در حالیكه در شبكه‌های سوئیچینگ بسته‌ای چنین پهنای باندی اختصاصی وجود ندارد، و بسته‌ها باید تا رسیدن نوبت ارسال در صف منتظر بمانند.

وجود ندار اختصاصی در شبكه‌های سوئیچینگ مداری بدان معناست كه (بعد از برقراری مدار) دیگر حالت ازدحام – انتظار باز شدن راه – بروز نخواهد كرد. البته همیشه این احتمال وجود دارد كه در شروع ارتباط بدلیل شلوغی شبكه، امكان اختصاص مدار وجود نداشته باشد: این نوع دیگری از ازدحام – انتظار  برای تخصیص مدار – است.

پهنای باندی كه به یك كاریر تخصیص داده می‌شود، در تمام مدت در اختیار وی است، حتی اگر هیچ چیز برای ارسال نداشته باشد. امكان استفاده از این مدار برای كاربران دیگر وجود ندارد. در شبكه‌های سوئیچینگ بسته‌ای اتلاف پهنای باند به شكل فوق وجود ندار، و بهمین دلیل كارایی كلی آن بسیار بهتر است. درك این تفاوت بین سوئیچینگ بسته‌ای و سوئیچینگ مداری بسیار مهم است: تفاوت تضمین سرویس به قیمت اتلاف منابع، با استفادة بهینه از منابع به قیمت عدم تضمین سرویس.

سوئیچینگ بسته‌ای از تكنیك ذخیره – هدایت استفاده می‌كند. در این روش هر بسته قبل از ارسال به مسیریاب بعدی باید بطور كامل دریافت و حافظة مسیریاب ذخیره شود. این روش تأخیر نسبتاً‌قابل ملاحظه‌ای ایجاد می‌كند، در حالیكه در سوئیچینگ مداری، بیت‌ها بطور پیوسته روی مدار منتقل می‌شوند و چنین تأخیری وجود ندارد.

تفاوت دیگر اینست كه سوئیچینگ مداری بطور كامل شفاف است: فرستنده و گیرنده می‌توانند از هر نرخ بیت، فرمت، و یا روش فریم‌بندی كه می‌خواهند استفاده كنند؛ كاریر در این مورد هیچ‌چیز نمی‌داند، و به آن اهمیتی هم نمی‌دهد. اما در سوئیچینگ بسته‌ای این كاریر است كه پارامترهای اصلی را تعیین می‌كند. تفاوت این دو تقریباً مانند جاده و راه‌آهن است: در جاده این مسافر است كه سرعت، اندازه و نوع وسیلة نقلیه را انتخاب می‌كند، در حالیكه در راه‌آهن انتخاب این پارامترها بر عهدة شركت مسافربری (كاریر) است. همین شفافیت است كه به سیستم تلفن اجازه می‌دهد انواع اطلاعات (صوت، فكس و داده) را منتقل كند.

آخرین تفاوت سوئیچینگ مداری و سوئیچینگ بسته‌ای روش محاسبة هزینه است. در سوئیچینگ مدرای (بدلیل تاریخی) هزینه براساس مسافت و مدت محاسبه می شود. در تلفنهای همراه، مسافت (البته باستثنای مكالمات بین‌المللی) نقشی ندارد، و مدت مكالمه نیز نقش ناچیزی دارد (برای مثال، تفاوت هزینة مكالمه در روز، شب یا ایام تعطیل). در سوئیچینگ بسته‌ای، اساساً چیزی بنام مدت مكالمه وجود ندار، و فقط گاهی حجم ترافیك نقشی در هزینه‌ها بازی می‌كند. در مصارف خانگی، معمولاً هزینه‌ةا بصورت ماهیانة ثابت اخذ می‌شود، چون این روش برای ISPها ساده‌تر است و كاربران نیز راحتتر با آن كنار می‌آیند، ولی كاریرهای اصلی شبكه‌ هزینه‌ها را براساس حجم ترافیك دریافت می‌كنند. تفاوت‌هایی را كه در این قسمت بر شمردیم، بصورت خلاصه‌ در شكل زیر  ملاحظه می‌كنید.

سوئیچینگ مداری و بسته آنقدر مهم هستند كه بزودی دوباره به این مبحث برگشته، و تكنولوژیهای مختلف آنها را به تفصیل بررسی خواهیم كرد.

فهرست

آشنایی با عملكرد و كاربردهای یك ISP

مفهوم شبكه

مفهوم مدیا

انواع شبكه

LAN . 1

CAN . 2

MAN . 3

WAN . 4

ISP تعریف

ISP معرفی اجزای تشكیل دهنده‌ی یك

1. ارتباط با شبكه های جهانی اینترنت

1. ارتباطات داخلی سیستمهای مدیریت و كنترل كاربران
2. ارتباط كاربران با شبكه (Dial Access Networking)
3. فیلترها

تعریف روتر

تعریف سویچ

Access Router . 1

Accounting Server . 2

(DHCP Server) . 3

DNS Server . 4

Cache Server . 5

تعریف انواع فیلتر

1. فیلترهای سخت افزاری

1. فیلترهای نرم افزاری
2. Proxy Server

اینترنت

آرپانت (ARPANET)

NSFNET

كاربردهای اینترنت

معماری اینترنت

شبكه های اتصال گرا: ATM , Frame Relay, X.25

Frame Relay , X.25

حالت انتقال آسنكرون (ATM)

مدار مجازی ATM

مدل مرجع ATM

سوئیچینگ

سوئیچینگ مداری

سوئیچینگ پیام

سوئیچینگ بسته ای

دانشگاه غیر انتفاعی علم و فرهنگ

رشته: ICT

موضوع:

 ISP 

INTERNET SERVICE PROVIDE 

استاد راهنما

جناب آقای نوری

محقق:

زیبا عبادی

شماره دانشجویی: 842111699

بهار 87

به دلیل گم كردن آدرس اینترنتی شما با تاخیر توانستم برایتان بفرستم.

با تشكر

عبادی

این متن فقط قسمتی ازمقاله ازاینترنت چگونه استفاده کنیم؟ می باشد

جهت دریافت کل متن ، لطفا آن را خریداری نمایید