مقدمات سیسکو Cisco

سیسکو (Cisco) به عنوان یکی از پیشگامان صنعت شبکه‌های کامپیوتری، دوره‌های معتبری مانند CCNA (Cisco Certified Network Associate) را ارائه می‌دهد. این مدرک، پایه‌ای اساسی برای ورود به دنیای شبکه‌های کامپیوتری و امنیت اطلاعات است. در این مقاله، لیست کامل مباحثی که برای درک بهتر دوره CCNA نیاز دارید را بررسی می‌کنیم.

انواع شبکه‌های کامپیوتری: LAN, WAN, MAN, PAN

یکی از پایه‌ای‌ترین مفاهیم در شبکه‌های کامپیوتری، تفاوت انواع شبکه‌ها بر اساس محدوده پوشش است. در این بخش، به بررسی 4 نوع اصلی شبکه می‌پردازیم:

1 – شبکه محلی (LAN – Local Area Network)

ویژگی‌ها :

محدوده کوچک: یک ساختمان، مدرسه یا خانه
سرعت بالا: معمولاً 1Gbps تا 10Gbps (با کابل‌های Ethernet یا Wi-Fi 6)
مالکیت خصوصی: کنترل کامل توسط سازمان/فرد

کاربردها:

اتصال کامپیوترهای یک شرکت

شبکه‌های بازی (Gaming LAN Parties)

چاپگرهای اشتراکی در اداره

مثال:

یک کافی‌شاپ که چند کامپیوتر را با سوئیچ به هم متصل کرده است.

2 – شبکه گسترده (WAN – Wide Area Network)

ویژگی‌ها:

محدوده وسیع: بین شهرها، کشورها یا قاره‌ها
سرعت متغیر: از 10Mbps تا 100Gbps (بسته به فناوری)
استفاده از زیرساخت عمومی: مثل اینترنت یا خطوط leased

کاربردها:

ارتباط بین شعبه‌های بانک در شهرهای مختلف

دسترسی به سرویس‌های ابری (مثل AWS)

مثال:

یک شرکت چندملیتی که دفاتر تهران، دبی و لندن را با VPN به هم متصل کرده است.

3 – شبکه کلان‌شهری (MAN – Metropolitan Area Network)

ویژگی‌ها :

محدوده متوسط: یک شهر یا منطقه بزرگ
ترکیبی از LAN و WAN: از فیبر نوری یا بی‌سیم استفاده می‌کند
مدیریت نیمه‌خصوصی: معمولاً توسط ISPها یا شهرداری‌ها

کاربردها :

شبکه‌های دانشگاهی در یک شهر

سرویس‌های شهری مثل دوربین‌های ترافیک

مثال :

شبکه فیبر نوری یک ISP که کل شهر مشهد را پوشش می‌دهد.

4 – شبکه شخصی (PAN – Personal Area Network)

ویژگی‌ها :

محدوده بسیار کوچک : چند متر (حوالی یک فرد)
فناوری‌های بی‌سیم : Bluetooth, NFC, Infrared
مصرف انرژی پایین : مناسب دستگاه‌های قابل حمل

کاربردها :

اتصال هندزفری به موبایل

انتقال فایل با Bluetooth

پرداخت‌های NFC (مثل Apple Pay)

مثال :

اتصال ساعت هوشمند (Smartwatch) به گوشی همراه

جدول مقایسه انواع شبکه‌ها

نکات کلیدی برای مهندسان شبکه

LAN vs WAN :

LAN برای محیط‌های کنترل‌شده داخلی است.

WAN به ISP ها و زیرساخت‌های خارجی وابسته است.

امنیت :

LAN ها امن‌تر هستند (دسترسی فیزیکی محدود).

WAN ها نیاز به VPN/فایروال دارند.

مقیاس‌پذیری :

MAN ها برای شهرهای هوشمند (Smart Cities) ایده‌آل هستند.

سوالات متداول (FAQ)

آیا Wi-Fi یک LAN است؟
بله، Wi-Fi نوعی LAN بی‌سیم (WLAN) محسوب می‌شود

تفاوت MAN و WAN چیست؟
MAN فقط یک شهر را پوشش می‌دهد، اما WAN بین‌المللی است

آیا می‌توان PAN را هک کرد؟
بله، حملات Bluetooth Sniffing یا NFC Spoofing ممکن است

مقایسه مدل OSI و TCP/IP : تفاوت لایه‌ ها و پروتکل‌ های مرتبط

مدل‌های OSI و TCP/IP دو چارچوب اساسی در شبکه‌های کامپیوتری هستند. درک تفاوت‌های این دو مدل برای هر متخصص شبکه ضروری است. در این راهنما، به صورت جامع به بررسی این دو مدل می‌پردازیم.

جدول مقایسه کلی

مدل OSI (7 لایه)

مدل OSI یک چارچوب مفهومی است که برای درک بهتر تعاملات شبکه طراحی شده است.

1 – لایه فیزیکی (Physical)

وظیفه: انتقال بیت‌های خام روی محیط فیزیکی

پروتکل‌ها/تجهیزات:

کابل‌های CAT5/6

هاب‌ ها

استانداردهای DSL

2 – لایه پیوند داده (Data Link)

وظیفه: کنترل خطا و دسترسی به رسانه

پروتکل‌ها/تجهیزات:

Ethernet

MAC Address

سوئیچ‌ها

PPP

3 – لایه شبکه (Network)

وظیفه: مسیریابی و آدرس‌دهی منطقی

پروتکل‌ها :

IP

ICMP

OSPF

روترها

4 – لایه انتقال (Transport)

وظیفه : کنترل جریان و تصحیح خطا

پروتکل‌ها:

TCP (اتصال‌گرا)

UDP (غیراتصال‌گرا)

5 – لایه جلسه (Session)

وظیفه: مدیریت ارتباطات بین سیستم‌ها

پروتکل‌ها :

NetBIOS

PPTP

6 – لایه نمایش (Presentation)

وظیفه: ترجمه، رمزنگاری و فشرده‌سازی داده

مثال‌ها :

SSL/TLS

JPEG/MPEG

7 – لایه کاربرد (Application)

وظیفه: رابط بین کاربر و شبکه

پروتکل‌ها :

HTTP

FTP

SMTP

مدل TCP/IP (4 لایه)

مدل عملی‌تری که مبنای اینترنت امروزی است.

1 – لایه شبکه (Network/Internet)

معادل در OSI: لایه شبکه

پروتکل‌ها:

IP

ARP

ICMP

2 – لایه انتقال (Transport)

معادل در OSI: لایه انتقال

پروتکل‌ها:

TCP

UDP

3 – لایه کاربرد (Application)

معادل در OSI: لایه‌های جلسه، نمایش و کاربرد

پروتکل‌ها:

HTTP/HTTPS

DNS

DHCP

SSH

4 – لایه رابط شبکه (Network Interface)

معادل در OSI: لایه‌های فیزیکی و پیوند داده

مثال‌ها :

Ethernet

Wi-Fi

تفاوت‌های کلیدی

تعداد لایه‌ها :

OSI: 7 لایه (تئوری)

TCP/IP: 4 لایه (عملی)

پذیرش صنعتی :

TCP/IP استاندارد واقعی اینترنت است

OSI بیشتر برای آموزش استفاده می‌شود

انعطاف‌پذیری :

TCP/IP ساده‌تر و انعطاف‌پذیرتر است

OSI سخت‌گیرانه و ساختارمند است

توسعه‌پذیری :

TCP/IP به راحتی پروتکل‌های جدید می‌پذیرد

OSI تغییرپذیری کمتری دارد

نقشه تطبیق پروتکل‌ها بین دو مدل

نکات کاربردی برای مهندسان شبکه

عیب‌یابی :

وقتی ارتباطی برقرار نمی‌شود، از پایین‌ترین لایه (فیزیکی) شروع به بررسی کنید

امنیت :

رمزنگاری در لایه نمایش (OSI) یا کاربرد (TCP/IP) انجام می‌شود

بهینه‌سازی :

QoS معمولاً در لایه‌های 3 و 4 پیاده‌سازی می‌شود

راهنمای جامع آدرس‌دهی IP: IPv4، IPv6، Subnetting و VLSM

آدرس‌دهی IP یکی از پایه‌ای‌ترین مفاهیم شبکه است. این راهنما به بررسی IPv4، IPv6، Subnetting و VLSM می‌پردازد و تفاوت‌ها و کاربردهای هر یک را شرح می‌دهد.

1 – IPv4 (آدرس‌دهی نسخه 4)

ویژگی‌های کلیدی IPv4

32 بیتی (4 بخش 8 بیتی، مثلاً 192.168.1.1)
حداکثر 4.3 میلیارد آدرس (که امروزه کافی نیست!)
نوشتار دهدهی (مثلاً 255.255.255.0)

انواع آدرس‌های IPv4

مشکل اصلی IPv4: کمبود آدرس

راه‌حل‌ها:

• NAT (ترجمه آدرس شبکه)

• Subnetting (تقسیم شبکه‌های بزرگ به زیرشبکه‌ها)

2 – IPv6 (آدرس‌دهی نسخه 6)

ویژگی‌های کلیدی IPv6

128 بیتی (مثلاً 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334)
حجم عظیم آدرس‌ها (3.4×10³⁸ آدرس!)
امنیت و ساده‌سازی (بدون NAT نیاز)

انواع آدرس‌های IPv6

مزایای IPv6 نسبت به IPv4

اتوماتیک‌سازی تنظیمات (Auto-configuration)
پشتیبانی از QoS بهتر
امنیت داخلی (IPsec)

3 – Subnetting (تقسیم زیرشبکه)

چرا Subnetting مهم است؟

بهینه‌سازی آدرس‌ها
افزایش امنیت (جداسازی بخش‌های شبکه)
کاهش ترافیک Broadcast

محاسبه Subnet Mask

فرمول:

تعداد زیرشبکه‌ها=2n(n=بیت‌های قرض گرفته شده)تعداد زیرشبکه‌ها=2n(n=بیت‌های قرض گرفته شده)

مثال:

• شبکه 192.168.1.0/24 را به 4 زیرشبکه تقسیم کنید.

• نیاز به قرض گرفتن 2 بیت داریم (2² = 4).

• Subnet Mask جدید: 255.255.255.192 (/26)

زیرشبکه‌های ایجاد شده :

1. 192.168.1.0/26 (آدرس‌های 1-62)

2. 192.168.1.64/26 (آدرس‌های 65-126)

3. 192.168.1.128/26 (آدرس‌های 129-190)

4. 192.168.1.192/26 (آدرس‌های 193-254)

4 – VLSM (Subnetting متغیر)

تفاوت Subnetting معمولی و VLSM

مثال VLSM

فرض کنید یک شبکه 192.168.1.0/24 داریم و نیاز به:

• 2 زیرشبکه با 60 میزبان

• 4 زیرشبکه با 10 میزبان

مراحل:

1. ابتدا زیرشبکه‌های بزرگتر را ایجاد کنید (/26 برای 60 میزبان)

2. سپس از آدرس‌های باقیمانده برای زیرشبکه‌های کوچک (/28 برای 10 میزبان) استفاده کنید.

جدول مقایسه IPv4 و IPv6

چه زمانی از چه فناوری استفاده کنیم؟

IPv4 : شبکه‌های داخلی کوچک، دستگاه‌های قدیمی
IPv6 : شبکه‌های بزرگ، اینترنت اشیا (IoT)، سرورهای مدرن
Subnetting : وقتی نیاز به تقسیم شبکه دارید
VLSM : وقتی زیرشبکه‌ها اندازه‌های متفاوتی نیاز دارند

Bandwidth، Latency و Throughput

درک سه مفهوم پهنای باند (Bandwidth)، تأخیر (Latency) و توان عملیاتی (Throughput) برای هر متخصص شبکه حیاتی است. این راهنما به زبان ساده این مفاهیم را توضیح می‌دهد و تفاوت‌های کلیدی آنها را بررسی می‌کند.

مقایسه کلی سه مفهوم

1 – پهنای باند (Bandwidth)

تعریف:

«حداکثر مقدار داده‌ای که می‌توان در یک مسیر ارتباطی در واحد زمان انتقال داد.»

ویژگی‌های کلیدی:

مانند عرض یک بزرگراه است (هرچه پهنتر، ترافیک روان‌تر)
نظری است و همیشه در عمل قابل دستیابی نیست
تحت تأثیر فناوری ارتباطی (مثلاً Ethernet 1Gbps vs Wi-Fi 300Mbps)

مثال‌های واقعی:

• ADSL: معمولاً 16Mbps دانلود، 1Mbps آپلود

• فیبر نوری: تا 1Gbps متقارن

• Wi-Fi 6: حداکثر 9.6Gbps (در شرایط ایده‌آل)

2 – تأخیر (Latency)

تعریف :

«مدت زمان بین ارسال یک بسته داده و دریافت پاسخ آن.»

انواع تأخیر :

تأخیر انتقال (Transmission Delay): زمان لازم برای فرستادن تمام بیت‌های یک بسته

مثال: ارسال یک فایل 1MB با پهنای باند 1Mbps ≈ 8 ثانیه تأخیر

تأخیر انتشار (Propagation Delay): زمان طی مسیر فیزیکی

مثال: تأخیر 100ms در ارتباط با ماهواره

تأخیر پردازش (Processing Delay): زمان پردازش در روترها

مقایسه تأخیر در فناوری‌های مختلف:

3 – توان عملیاتی (Throughput)

تعریف :

«مقدار واقعی داده‌ای که در عمل منتقل می‌شود.»

تفاوت با پهنای باند :

پهنای باند → ظرفیت نظری

توان عملیاتی → مقدار واقعی انتقال‌یافته

عوامل کاهش دهنده توان عملیاتی :

ازدحام شبکه
خطاهای انتقال
پروتکل‌های اضافه (مثل TCP overhead)

فرمول محاسبه :

Throughput=داده مفیدکل زمان انتقالThroughput=کل زمان انتقالداده مفید​

مثال : اگر 80MB داده در 10 ثانیه منتقل شود:

80×810=64Mbps1080×8​=64Mbps

مثال کاربردی (دانلود یک فایل) :

پهنای باند : حداکثر سرعت اینترنت شما (مثلاً 100Mbps)

تأخیر : زمان پاسخ سرور (مثلاً 50ms)

توان عملیاتی : سرعت واقعی دانلود (مثلاً 85Mbps به دلیل ازدحام شبکه)

کاربردهای عملی

برای بازی‌های آنلاین :

تأخیر (Ping) مهم‌تر از پهنای باند است (کمتر از 50ms ایده‌آل)

مثال: پینگ 20ms در CS:GO بهتر از 100Mbps با پینگ 200ms است

برای استریم ویدئو :

پهنای باند تعیین‌کننده کیفیت ویدئو (4K نیاز به 25Mbps دارد)

تأخیر تأثیر کمتری دارد (مگر در استریم زنده)

برای تماس‌های ویدئویی :

هر دو عامل مهم هستند:

پهنای باند ≥ 2Mbps برای HD

تأخیر ≤ 150ms برای مکالمه روان