آگاهی از زیرساخت‌های شبکه چه اهمیتی دارد؟ در حقیقت زیرساخت شبکه (Network Infrastructure) بخش ضروری در زندگی روزمره است. همه ما هرروز هنگامی که با دستگاه‌های مختلف به شبکه‌های مختلفی وصل می‌شویم به نوعی از زیرساخت‌های مختلفی استفاده می‌کنیم. مثلا هنگامی که با دیتای تلفن همراه در اینترنت جستجو می‌کنیم، هنگامی که از کامپیوتر محل کار ایمیل ارسال می‌کنیم، یا هنگام نوشیدن قهوه از وای فای کافی شاپ استفاده می‌کنیم، هربار به یک زیرساخت در مقیاس‌های متفاوتی متصل می‌شویم. اما دقیقا زیر ساخت شبکه چیست؟ از چه اجزایی تشکیل شده و چرا طراحی زیرساخت شبکه در کنار ارتقاء و نگهداری آن اهمیت دارد؟ با هم در این مقاله با هم به بررسی اصول آن خواهیم پرداخت.
زیرساخت شبکه چیست؟
مفهوم زیرساخت یک شبکه کامپیوتری به گروهی به هم پیوسته از سخت‌افزارها و نرم‌افزارها اطلاق می‌شود که به شکل‌های مختلف و مطابق یک معماری شبکه‌ای به هم مرتبط شده‌اند. این اجزا از کامپیوتر‌های شخصی (کلاینت‌ها) گرفته تا سرورها، روترها، اکسس پوینت‌ها، سوئیچ‌ها، خط ارتباط مرکزی یا بک‌بن شبکه (Network Backbone)، سرویس‌ها و پروتکل‌های شبکه، سیستم‌عامل‌ها، سامانه‌های مدیریت شبکه، فایروال‌ها و… را شامل می‌شوند که می‌تواند دارای معماری باز اینترنتی یا معماری بسته به‌صورت اینترانت خصوصی بوده و از طریق اتصالات شبکه سیمی یا بی‌سیم یا ترکیبی از هر دو کار کند.
البته زیرساخت همیشه به این پیچیدگی هم نیست. هنگامی چندین دستگاه در یک زیرشبکه (ساب‌نت Subnet) به یکدیگر متصل شوند، شکل کلی یک زیرساخت را تشکیل می‌دهند. مثال آن یکی از ساده‌ترین معماری‌های زیرساخت شبکه است که شامل یک یا چند کامپیوتر، مودم روتر خانگی، اتصال بی‌سیم یا کابلی و یک ارتباط اینترنت است. مودم روتر بی‌سیم خانگی با دارا بودن پروتکل‌های شبکه‌ای، نحوه ارتباط سیستم‌ها رو با یکدیگر تعریف نموده و آن‌ها را به هم متصل می‌کند. سپس با دارا بودن قابلیت مسیردهی، پل ارتباطی این شبکه را با شبکه‌های دیگر از جمله اینترنت مسیر می‌سازد.
اهمیت زیرساخت شبکه
وجود یک زیرساخت شبکه قوی برای حفظ اتصال و ارتباطات مستمر، بهبود بهره‌وری و افزایش امنیت یک کسب و کار حیاتی است. زیرا ارتباط یکپارچه و بدون نقصی را بین کارمندان ایجاد می‌کند و استفاده از ابزارها و تجهیزهای گوناگون برای پیشرفت کسب و کار را فراهم می‌آورد. از یک سو زیرساخت شبکه قابل اعتماد، خطر نقض داده‌ها و تهدیدات سایبری را کاهش می‌دهد و سطوح بالاتری از امنیت زیرساخت شبکه را تضمین می‌کند. از طرف دیگر، نبود یک زیرساخت شبکه قدرتمند، به از کار‌افتادگی ارتباط‌ها، اتصالات کند و ضعف امنیت شبکه منجر می‌شود که باعث از دست دادن بهره‌وری، انگیزه کارکنان و آسیب به اعتبار یک سازمان خواهد شد. سرمایه‌گذاری در این مهم، اولین قدم جدی در ایجاد یک سازمان منسجم و یک کسب و کار موفق است.
از مزایای دارا بودن یک زیرساخت قدرتمند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بهره‌وری بهبود یافته: حذف منابع اضافی و بهینه سازی منابع ضروری منجر به افزایش سرعت انجام وظایف، بازدهی کارکنان و در نهایت کارایی سازمان می‌شود. علاوه بر این، با امکان ادغام داده‌ها و اطلاعات در یک شبکه واحد، کارکنان می‌توانند سریعتر و آسانتر به اطلاعات مورد نیاز خود دسترسی پیدا کنند و بهره‌وری کلی افزایش می‌یابد.
- ارتباطات بهبود یافته: با غلبه بر موانع ارتباطی در یک سازمان و ارائه دسترسی آسان کارمندان به فایل‌ها و برنامه‌های مشترک، اعضای تیم‌ها می‌توانند به طور مؤثرتری در پروژه‌ها شرکت کرده و ارتباطات بین بخش‌های مختلف سازمان ساده‌سازی شود.
- افزایش امنیت: با فراهم کردن سطوح گوناگون دسترسی جهت مدیریت و نظارت بر دسترسی به داده‌ها و منابع به صورت متمرکز، امنیت بیشتری را برای سازمان فراهم می‌کند. همچنین با محدود کردن دسترسی به بخش‌های خاص شبکه، مدیران می‌توانند از دسترسی کاربران غیرمجاز به اطلاعات حساس جلوگیری کنند.
- مقیاس پذیری: مقیاس‌پذیری برای رشد هر سازمانی ضروری است تا بدون طراحی مجدد، شبکه امکان رشد موثر وبدون دردسری با قابلیت‌های بیشتر و فناوری‌های به‌روز داشته باشد.
- مقرون به صرفه بودن: امکان نظارت بر زیرساخت یک راه حل مقرون به صرفه برای سازمان‌ها در مدیریت شبکه است. با نظارت کارآمد زیرساخت، اختلالات و مشکلات کمتری وجود خواهد داشت که به سازمان‌ها کمک می‌کند تا هزینه‌های زیادی را صرفه‌جویی کنند.
انواع زیرساخت شبکه
تصمیم‌گیری در مورد طراحی زیرساخت شبکه کاملاً به نوع استفاده و فعالیت کسب و کار و تجهیزات مورد نیاز و هزینه‌ها بستگی دارد. طراحی معماری شبکه بر اساس مسیردهی، نوع اتصال و مقیاس آن انجام می‌شود که به صورت مختصر به معرفی هرکدام می‌پردازیم:
روش گوناگونی برای طراحی مسیرهای ارتباطی زیرساخت‌های شبکه وجود دارد، از جمله آن‌ها می‌توان به توپولوژی‌های خطی (Bus)، ستاره (Star)، حلقوی (Ring)، مش (Mesh)، درختی (Tree) و… اشاره کرد.
- توپولوژی خطی همه دستگاه‌ها را به یک کابل اصلی به عنوان بک‌بون شبکه متصل می‌کند. این آرایش که یک روش قدیمی و منسوخ است معمولا برای شبکه‌های محلی (LAN) استفاده می‌شد. پیکربندی این معماری آسان است و نسبت به سایر طرح‌های زیرساخت به کابل‌کشی کمتری نیاز دارد. با این حال، اگر کابل اصلی از کار بیفتد، کل شبکه تحت تأثیر قرار می‌گیرد.
- در توپولوژی حلقه، دستگاه‌ها به صورت حلقه‌ای به یکدیگر متصل می‌شوند و جریان داده‌ها در یک جهت جریان دارند. هر دستگاه به عنوان یک تکرار‌کننده (Repeater) عمل کرده، سیگنال را تقویت می‌کند و آن را به دستگاه بعدی منتقل می‌کند. توپولوژی حلقه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد زیرا راه اندازی آن پرهزینه، دشوار و مدیریت آن چالش برانگیز است.
- در توپولوژی ستاره هر دستگاه به یک دستگاه مرکزی مانند سوئیچ متصل است و تمام داده‌ها از طریق این دستگاه عبور می‌کنند که امکان مدیریت آسان شبکه را فراهم می‌کند. توپولوژی‌های ستاره علاوه بر اینکه قابل اعتماد هستند، به راحتی نیز قابل گسترش هستند. با این حال، راه اندازی آن‌ها می‌تواند هزینه‌بر باشد و نسبت به توپولوژی‌های دیگر به کابل بیشتری نیاز دارد.
- توپولوژی مش نسل جدیدی از معماری زیرساخت است که همه دستگاه‌ها را به یکدیگر متصل کرده و مسیرهای متعددی را برای انتقال داده‌ها ایجاد می‌کند. توپولوژی‌های مش بسیار قابل اعتماد هستند زیرا اگر یک رابط قطع شود، داده‌ها می‌توانند مسیر دیگری را پیدا کنند. همچنین به دلیل قابلیت اطمینان بالا در زیرساخت‌های مهمی مانند بیمارستان‌ها و سیستم‌های کنترل ترافیک، سامانه‌های ناوبری و… رایج هستند. با این حال، راه اندازی توپولوژی‌های مش می‌تواند بسیار پیچیده و هزینه‌بر باشد.
ازآنجایی‌که زیرساخت شبکه شامل اجزای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری است که تشکیل یک محیط متصل یکپارچه را می‌دهند، با توجه تنوع روش‌های اتصال و پروتکل‌های مورد استفاده، سه نوع اصلی معماری زیرساخت به صورت شبکه کابلی، شبکه بی‌سیم و و شبکه هیبریدی وجود دارد. در ادامه با انواع مدل‌های زیرساخت شبکه آشنا می‌شویم:
۱. شبکه‌های کابلی (شبکه‌های سیمی)
این نوع زیرساخت بدلیل استفاده از کابل می‌تواند اتصال ایمن، پرسرعت و عملکرد قابل اعتمادی را ارائه بدهد. از شبکه‌های کابلی (Wired Networks) در سازمان‌های بزرگ که به پهنای باند بالا، تأخیر کم و عملکرد ثابت یا پهنای باند بالا با سرعت تضمین شده نیاز دارند، استفاده می‌شود. به طور کلی این مدل از کابل‌های فیزیکی برای اتصال دستگاه‌ها به یکدیگر و بخش‌های مختلف و یا شبکه‌های دیگر مانند اینترنت استفاده می‌کند.
انواع مختلفی از کابل‌های فیزیکی برای اتصال زیرساخت وجود دارد که دو نمونه از پرمصرف‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- کابل‌های اترنت (Ethernet Cable): رایج‌ترین نوع کابل مورد استفاده در شبکه‌های سیمی هستند که در سرعت‌های گوناگونی با توجه به متراژ و هزینه برآورد شده، مورد استفاده قرار می‌گیرند. کابل‌های اترنت قابل اعتماد هستند و می‌توانند داده‌ها را با سرعت بالا در فواصل طولانی انتقال دهند.
- کابل‌های فیبرنوری (Fiber-optic cable): نوع دیگری از کابل‌های مورد استفاده در شبکه‌های سیمی هستند. آن‌ها از تکنولوژی نور برای انتقال داده استفاده می‌کنند که این امر آن‌ها را سریعتر و ایمنتر از سایر انواع کابل‌ها (مسی) می‌کند. با این وجود کابل‌های فیبرنوری از لحاظ خرید و نگهداری گران‌تر بوده و هنگام نصب نیز به عملیات (Fusion splicing) و تجهیرات خاصی نیاز دارند.
با این حال، شبکه‌های سیمی بدون اشکال نیستند. نصب و نگهداری کابل‌های فیزیکی می‌تواند هزینه‌بر و زمان‌بر باشد. همچنین در صورت نیاز به گسترش یا تغییر زیرساخت، پیکربندی مجدد آن‌ها ممکن است دشوار باشد. و البته، کارمندانی که گوشی‌های هوشمند در جیب دارند، نمی‌توانند با کابل به شبکه (یا اینترنت) متصل شوند.
۲. شبکه‌های بی‌سیم
در معماری شبکه بی‌سیم (Wireless Networks) از امواج رادیویی برای اتصال دستگاه‌های داخل شبکه به یکدیگر و یا شبکه‌های دیگر (مانند اینترنت) استفاده می‌شود. شبکه‌های بی‌سیم به طور فزاینده‌ای محبوب و در حال گسترش هستند زیرا راحت، انعطاف‌پذیر و آسان برای راه اندازی هستند. وای فای (Wi-Fi) رایج‌ترین نوع شبکه بی‌سیم است که به طور گسترده‌ای در خانه‌ها، کسب و کارهای کوچک و مکان‌های عمومی استفاده می‌شود.
نوع دیگری معماری زیرساخت، مدل شبکه‌های بی‌سیم مخابراتی است. 5G نوعی فناوری بی‌سیم در زیرساخت مخابراتی (Telecommunications) است که این روزها در مورد آن زیاد می‌شنوید. 5G در حقیقت نسل پنجم شبکه‌های بی‌سیم مخابراتی است و پیشرفتهای قابل توجهی را نسبت به نسل‌های قبلی خود یعنی شبکه 3G و 4G LTE ارائه می‌دهد. این پیشرفت‌ها شامل سرعت و پهنای باند بیشتر، تاخیر کمتر و افزایش ظرفیت است. بعلاوه، 5G توانایی مدیریت همزمان و بی‌درنگ انتقال میلیون‌ها دستگاه متصل به اینترنت را فراهم می‌کند.
شبکه‌های بی‌سیم چون نیاز به کابل‌های فیزیکی را از بین می‌برند، برای دستگاه‌هایی مانند لپ‌تاپ، تبلت و گوشی‌های هوشمند ایده‌آل هستند. با این حال، مشکلاتی زیرساختی متعددی دارند. بعنوان مثال آن‌ها مستعد تداخل سایر دستگاه‌های بی‌سیم هستند که می‌تواند باعث کاهش سرعت و مشکلات اتصال شود. همچنین شبکه‌های بی‌سیم از امنیت زیرساخت شبکه کمتری نسبت به شبکه‌های کابلی برخوردار هستند، زیرا هر کسی در محدوده سیگنال و با تجهیزات مناسب می‌تواند به آن‌ها دسترسی داشته باشد.
۳. شبکه‌های ترکیبی (Hybrid Networks)
حتی بزرگترین زیرساخت‌ها در معماری بی‌سیم نیز در نهایت دارای یک بک‌بون کابلی هستند که زیرساخت‌های بی‌سیم آن‌ها در مراکز اصلی داده و سرورها و حتی اکسس پوینت‌ها، به هم متصل می‌کند. یک شبکه هیبربدی در حقیقت زیرساخت‌های شبکه کابلی و بی‌سیم را برای ارائه یک راهکار قابل انعطاف و قابل اعتماد با هم ترکیب می‌کند. شبکه‌های هیبریدی در کسب و کارها و سازمان‌های بزرگی که به اتصال سیمی و بی‌سیم نیاز دارند، رایج هستند. شبکه‌های هیبریدی بهترین‌های هر دو معماری زیرساخت شبکه را ارائه می‌دهند که شامل سرعت، پهنای باند و امنیت شبکه‌های سیمی و راحتی و انعطاف‌پذیری شبکه‌های بی‌سیم می‌شود. با این حال، راه اندازی و نگهداری شبکه‌های هیبریدی می‌تواند پیچیده‌تر از شبکه‌های سیمی یا بی‌سیم به تنهایی باشد.
تصمیم‌گیری در مورد شبکه‌های کابلی، بی‌سیم یا هیبریدی کاملاً به ماهیت و نیازمندی و عملکردی که در سازمان شما انجام می‌شود بستگی دارد. نوع معماری زیرساخت همچنین به اندازه و مقیاس آن شبکه نیز بستگی دارد. یک نوع تقسیم‌بندی معماری زیرساخت شبکه بر اساس مقیاس و اندازه آن انجام می‌شود. سه نوع اصلی این مدل معماری زیرساخت به شرح زیر است:
- Local Area Networks (LAN) معماری LAN در محدوده شبکه خصوصی و پرسرعتی است که کامپیوتر‌ها و سایر دستگاه‌ها را در یک مکان محدود مانند دفتر اداری، فروشگاه و منازل که در یک نقطه جغرافیایی هستند، به هم متصل می‌کند.
- Metropolitan Area Networks (MAN) معماریMAN نوع کوچکتری از مدل WAN است و با هدف پر‌کردن شکاف در شبکه‌های کوچکتر موجود در فواصل بین شهری ایجاد می‌شود و به شبکه اینترانت شهری معروف است. این شبکه با زیرساخت بسیار پیشرفتهای تجهیز می‌شود و برای ارتباط فواصل دور از پروتکل‌های ارتباطی WAN استفاده می‌کند. معماری MAN سرعت و پهنای‌باند بیشتری نسبت به نوع معماری WAN دارد.
- Wide Area Networks (WAN) معماری WAN یک شبکه گسترده‌تر و البته کندتر است که فواصل بیشتری را در بر می‌گیرد، در ساده‌ترین شکل آن، شبکه گسترده (WAN) مجموعه‌ای از شبکه‌های محلی (LAN) یا شبکه‌های دیگری است که با یکدیگر در ارتباط هستند. WAN در اصل شبکه ای از شبکه‌ها است و اینترنت بزرگترین WAN جهان است.
اجزای زیرساخت شبکه
تعدادی دستگاه و اجزای شبکه ضروری وجود دارد که زیرساخت شبکه را تشکیل می‌دهند. اجزای اساسی اغلب شامل سرور، روتر، سوییچ و فایروال است. بسیاری از اجزای دیگر نیز وجود دارند که بسته به نیازهای خاص می‌توانند بخشی از زیرساخت باشند. این اجزا می‌توانند شامل لودبالانسر (Load Balancer)، اکسس‌پوینت‌های بی‌سیم (Wireless access points)، VPNها، سرورهایDNS، کارت شبکه (Network Interface Card) و بسیاری موارد دیگر باشند. با هم به صورت اجمالی به بررسی برخی از این اجزا می‌پردازیم.
- روتر (Router): روتر یکی از اساسی‌ترین اجزای زیرساخت شبکه است که از مسیرهای داخل شبکه اطلاع داشته و بسته‌های داده (Network packets) را بین شبکه‌های مختلف کامپیوتری ارسال و مدیریت می‌کند. این دستگاه می‌تواند شبکه‌های مختلف را بهم متصل کرده یا یک شبکه محلی (LAN) را به اینترنت متصل کند. روترها عموما در لایه 3 شبکه کار می‌کنند و برای ایمن‌سازی شبکه و ایجاد ارتباط حمل و نقل مطمئن بسته‌ها (مانند پورت Trunk) از طریق اتصالات شبکه ضروری هستند.
- سوییچ (Switch): وظیفه سوییچ اتصال دستگاه‌های مختلف در یک شبکه است. سوئیچ‌ها به دستگاه‌ها اجازه می‌دهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. با اتصال چندین سوییچ در نقاط مختلف شبکه به دستگاه‌ها و به یکدیگر، به تمامی دستگاه‌های متصل به آن‌ها دسترسی خواهید داشت که این موضوع به کاهش تراکم و بهبود عملکرد شبکه کمک می‌کند. سوییچ‌ها عموما در لایه 2 شبکه کار می‌کنند اما سوییچ لایه 3 نیز با کاربردی مانند روتر، وجود دارد.
- سرور شبکه: سرورهای شبکه، رایانه‌ها یا دستگاه‌های قدرتمندی هستند که به عنوان هسته مرکزی در یک محیط شبکه عمل کرده و منابع متنوعی شامل فضای دیسک، دسترسی به سخت افزار، استفاده از چاپگر و سرویس ایمیل و… را مدیریت و با سایر کلاینت‌های موجود در شبکه به اشتراک می‌گذارند. سرورهای شبکه برای تضمین ثبات، امنیت و عملکرد بالاتر معمولاً به اجزای برتری مانند پردازنده‌های قدرتمندتر (CPU)، حافظه رم بیشتر و فضای ذخیره‌سازی پیشرفته مجهز هستند که آن‌ها را قادر می‌سازند تا کاری پیچیده و سخت را مدیریت کنند. علاوه بر این، سرورهای شبکه عموماً سیستم‌عامل‌های بهینه‌سازی شده‌ای را اجرا می‌کنند که مهندسی شده‌اند تا قوی‌تر باشند و از عملکرد ایمن و پایدار در شبانه‌روز (24 ساعت هفته) اطمینان حاصل کنند.
- کارت شبکه (NIC): کارت رابط شبکه (Network Interface Card) به کامپیوتر (کلاینت) امکان اتصال به شبکه را می‌دهد. کارت‌های شبکه می‌توانند کابلی یا بی‌سیم باشند و ارتباط بین کامپیوتر و شبکه را با عملکردهایی مانند رمزگذاری و رمزگشایی ترافیک شبکه ارائه دهند.
- کابل‌ها و کانکتورها: کابل‌ها و کانکتورها از ضروری‌ترین اجزای زیرساخت شبکه هستند. کابل‌های اترنت، کابل‌های فیبر نوری و کابل‌های کواکسیال انواع رایج کابل‌هایی هستند که در شبکه‌های سیمی استفاده می‌شوند.
- فایروال‌ها (Firewall): فایروال یک تجهیز سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری در امنیت زیرساخت شبکه است که ترافیک ورودی و خروجی شبکه را بر اساس سیاست‌های امنیتی از قبل تعیین شده سازمان نظارت و فیلتر می‌کند تا شبکه را از دسترسی غیرمجاز و تهدیدات سایبری محافظت کند.
سخن پایانی:
زیرساخت شبکه ستون فقرات فناوری مدرن و نیاز اصلی هر کسب و کاری است. اجزای آن به کلیت سخت‌افزار و نرم‌افزاری اطلاق می‌شود که یک شبکه را تشکیل می‌دهند و به‌همراه سرویس‌ها و پروتکل‌های تعریف شده به دستگاه‌ها اجازه می‌دهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. داشتن یک زیرساخت شبکه قوی برای عملکرد موثر و کارآمد کسب و کار در هر سازمانی ضروری است که با سرمایه‌گذاری در آن، می‌توان از افزایش بهره وری، بهبود ارتباطات و افزایش امنیت برخوردار شد. یک زیرساخت به‌روز، مسیرهای انتقال فناوری‌های جدید مانند هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و تجزیه و تحلیل داده‌های پیشرفته را فراهم می‌کند.
شرکت مهندسی و امنیت شبکه دژپاد، با برخورداری از مختصصان حوزه فن‌آوری و امنیت زیرساخت شبکه، همراه و پشتیبان سازمان شما در مسیر پیشرفت خواهد بود. خدمات و راهکارهای متخصصان مجرب درکنار ارائه جدیدترین و معتبرترین محصولات زیرساخت و امنیت شبکه، پشتوانه مطمئن کسب و کار شما خواهد بود. جهت دریافت مشاوره فنی رایگان قبل از بروز بحران، با ما تماس بگیرید.
