چه تفاوتی بین هاب اترنت،پل،سوئیچ،روتر،ریپیتر،اکسس پوینت و مودم وجود دارد؟

اگر بخواهیم در یک کلام تفاوت بین این موارد را بیان کنیم، باید به میزان هوش آنها اشاره کنیم. این دستگاه ها همگی به شما اجازه می‌دهند یک یا چند کامپیوتر را به سایر کامپیوترها، دستگاه‌های شبکه و یا حتی شبکه‎های دیگر متصل کنید. هر کدام از آنها دو یا چند کانکتور به نام پورت دارند که شما برای برقراری اتصال کابل‎های خود را به آن متصل می‌کنید. درجات مختلفی از فرآیندهای پردازشی در این دستگاه‌ها اتفاق می‌افتد که تفاوت بین آنها را به وجود می‌آورد.

خیلی از ماها بین مفاهیم زیادی در دنیای شبکه خلط می کنیم و الفاظ زیاد و نام گذاری دستگاه های مختلف موجود در کنارمان را می شنویم که به ما کمک می کنند تا به شبکه و یا اینترنت داخل شویم و یا سیگنالهای اینترنت را از شرکت های ارتباطات دریافت کنیم مثل روتر Router ، اکسس پوینت Access Point ، سوئیچ Switch و مودم Modem و … اینها پر استعمال ترینها هستند. امروز ما می خواهیم در مورد فرق بین این نام گذاری ها و رابطه آنها با دستگاه های پیرامون خود صحبت کنیم.

در این موضوع سعی میکنیم تنها به فرق ساده ایی بین سیستم ها بسنده نکنیم چرا که باید به هر حال نسبت به شبکه های اطراف خود چه شبکه کوچکی در منزل یا شبکه های خارجی مثل اینترنت اطلاعات بیشتری پیدا کنیم البته نگران نباشید بحث را زیاد تخصصی نخواهیم کرد بلکه در حدی که وقتی یکی از این سیستم ها را استفاده می کنیم بدانیم که برای چه چیزی مورد استفاده واقع می شود. قبل از اینکه شروع به گفتن فرق بین سستم ها کنیم لازم است تا با چند اصطلاح مهم آشنا شویم .

برودکست آدرس Broadcast Address : آدرسی که وقتی داده ها را به سوی آن ارسال می کنید ارسالی ها را به همه سیستم ها به شبکه می فرستد به غیر از سیستمی که داده ها را ارسال کرده.

یونیکست آدرس Unicast Address : آدرسی است مخصوص یک سیستم روی شبکه و زمانی که داده ها به این آدرس روی شبکه ارسال می شوند ارسال داده ها به سیستم صاحب آدرس فقط فرستاده می شود.

پهنای باند Band Width : سرعت دریافت و ارسال برای داده ها روی شبکه.

هاب اترنت Ethernet Hub

چیزی شبیه به سوئیچ میباشد که برای ارتباط بین سیستم ها با یکدیگر استفاده می شود مثل چیزی که برای تقسیم برق در خانه به کار می رود ابزاری است که دارای تعدادی ورودی Interfaces میباشد که معمولا ۴ پورت یا ۸ و یا ۱۶ یا ۲۴ و یا ۳۲ پورت هستند و در هر پورت سیستم به داخل شبکه متصل می شود و زمانی که داده ها از سیستم ارسال می شوند مثلا به تعدادی از سیستم های داخل شبکه ، این داده ها را از پورت دریافت می کند.

یک هاب اترنت معمولا ارزان‎ترین، کم هوش‎ترین و ساده‎ترین دستگاه است. کار آن بسیار ساده است، هر چیزی که به یک پورت وارد می‌شود به سایر پورتها نیز ارسال می‌شود. اگر یک پیغام به کامپیوتر A وارد شود، این پیغام صرف نظر از این که کامپیوتر A به کدام پورت متصل است به سایر پورتهای دیگر نیز ارسال می‌شود.

و وقتی کامپیوتر A پاسخ می‌دهد، این پاسخ نیز به سایر پورتهای موجود در این هاب ارسال می‌شود.

هر کامپیوتری که به این هاب متصل است هر چیزی که سایر کامپیوترهای متصل به این هاب می‌بینند را خواهد دید. این خود کامپیوترها هستند که تشخیص می‌دهند آیا این پیغام دریافت شده مربوط به آنها هست یا خیر. خود هاب هیچ تصمیم گیری در مورد داده‎های تبادل شده نخواهد داشت. برای سال‎ها استفاده از یک هاب ساده سریع‎ترین و راحت‎ترین روش برای اتصال کامپیوترها در یک شبکه کوچک محسوب می‌شد.

زمانی که اطلاعات را به آدرس Broadcast می فرستید یعنی وقتی می خواهید به تمام سیستم های دیگر شبکه این اطلاعات را ارسال کنید مشکلی مختص به هاب پیدا نمی شود برای اینکه اطلاعات ابتداء از سیستم شما به هاب می رود سپس هاب این داده ها را به سایر سیستم ها ارسال می کند به غیر از سیستم شما ، حالا اگر بخواهید آن داده ها را به آدرس Unicast ارسال کنید یعنی قصد دارید تنها به یک سیستم فرستاده شود ، هاب اطلاعات را دریافت می کند و به همه ی سیستم ها می فرستد به غیر از سیستم شما سپس سیستم ها به جستجو این اطلاعات می پردازند بار دیگر به هاب برمی گردانند چون تنها یک سیستم مورد نظر بوده و همان سیستم فقط اطلاعات را می گیرد.

پل Bridge

Bridge توسعه یافته و هوشمندتر از هاب است برای افزایش ظرفیت اضافی به شبکه اختراع شده است شبکه محلی بزرگ را تقسیم می کند که در هر طرف هاب Hub قرار دارد یعنی شبکه بزرگتر را به دو بخش تقسیم می کند که مجموعه ایی از سیستم های متصل به هاب هستند و مجموعه دیگر متصل به هاب Hub دیگر ، Bridge بین هر Hub ارتباط برقرار می کند. این ابزارها معمولا دارای دو ورودی هستند و یا ۳ تا در کمترین فرض ممکن. برای فهمیدن روش کار هاب لازم است که بدانید هر سیستم متصل به کارت شبکه میباشد و برای هر کارت شبکه آدرس مخصوصی است به نام مک آدرس Mac Address این آدرس از سازنده کارت به آن داده می شود و برای هر کارتی آدرس مک مستقلی است چون به وسیله همین آدرس است که وجه تمایزی بین سیستم ها وجود دارد که در واقع کار اثر انگشت را می کند به معنای دقیق تر آدرس مک همان آدرس Unicast است که در موردش صحبت کردیم پس زمانی که داده ها را به سیستم معینی می فرستیم مک آدرس Mac Addressمخصوص به سیستم را ضمیمه می کنیم تا متوجه سیستم مورد نظر شود و همچنین مک آدرس مخصوص کارت شبکه موجود سیستم خود را ضمیمه می کنیم تا سیستمی که اطلاعات را دریافت می کند بفمهد که کدام سیستم داده ها را ارسال کرده که اگر نیاز به جواب دادن شد بداند که به کدام آدرس باید بفرستد این وظیفه Bridge است که فقط داده های ارسالی را دریافت نمی کند و دوباره برگرداند بلکه تحلیل و استخراج Mac Address از آن را نیز بر عهده دارد سپس جدولی به نام Mac Table درست می کند تا آدرس مک ها را در آنجا ذخیره کند به این معنا که هنگام دریافت داده ها از ورودی شماره ۱ Bridge داده ها را تحلیل می کند  و مک آدرسی که اطلاعات از آن بیرون آمده را شناسایی کرده سپس در این جدول ثبت می کند برای اینکه بیشتر قابل فهم باشد تصویر زیر را ملاحظه کنید.

پس وقتی اطلاعات را از سیستم سمت چپ به سیستم A می فرستیم پل ارتباطی این اطلاعاتی که به Unicast Address می رسد  را دریافت می کند و مک آدرس موجود در این اطلاعات را پیدا کرده سپس با مک ادرس هایی که در جدول دارد مقایسه می کند پس اگر سیستم A در شبکه شماره ۱ موجود باشد دیگر نیازی به انتقال داده ها به ورودی شماره ۲ نیست در این هنگام هاب موجود در شبکه شماره ۱ داده ها را به همه ی سیستم های موجود در همان شبکه ارسال می کند و دیگر به بقیه سیستم های موجود در ورودی شماره ۲ ارسال نمی کند بر خلاف داده هایی که برای سیستم B ارسال می شود در این حالت Bridge کشف می کند که مک آدرس برای سیستم B است که در ورودی شماره ۲ موجود است در نتیجه داده ها را به هاب شماره ۲ عبور می دهد و HUB به بقیه سیستم ها می رساند.

سوئیچ Switch

ابزاری پیشرفته ایی که ورودی هایی بیشتر از Bridge دارد شاید بتوان گفت که پلی با امکانات بیشتر به طوری که ورودی های زیادی از ۴ پورت و ۸ و ۱۶ گرفته تا ۳۲ پورت و بالاتر …و بر عکس Bridge که دارای دو ورودی بود معمولا ،  و مثل Bridge که Mac Table را آماده می کرد کار می کند.

سوئیچ از خصوصیت Full-Duplex بهره می برد به معنای ارسال و دریافت داده ها بین دو سیستم و یا بیشتر ، علاوه بر امنیت و سرعت و به کار بردن شبکه های پیشفرض VLANs .

یک سویچ اساسا همان کار هاب را انجام می‌دهد، اما به شکلی کارآمدتر. با توجه کردن به ترافیکی که از آن عبور می‌کند، یک سویچ یاد می‌گیرد که هر کدام از آدرس‎های مشخص در کجا قرار دارند. در ابتدا یک سویچ هیچ اطلاعی از داده‎های منتقل شده ندارد و تنها پیغام‎های وارد شده را به تمام پورتها ارسال می‌کند.

اما بعد از پذیرش اولین پیغام، سویچ شروع به یادگیری می‌کند. ابتدا متوجه می‌شود که ارسال کننده این پیغام در کدام پورت قرار دارد. بنابراین وقتی کامپیوتر A به این پیغام پاسخ می‌دهد، سویچ تنها لازم است که این پیغام را به یک گیرنده ارسال کند.

علاوه بر ارسال پاسخ از طریق پاسخ دهنده اصلی، حالا این سویچ یک چیز دیگر را نیز یاد گرفته است و می‌داند که کامپیوتر A روی کدام اتصال قرار گرفته است. این به معنای آن است که پیغام‎های بعدی که برای کامپیوتر A در نظر گرفته شده است تنها لازم است که به همان یک پورت ارسال شود.

سویچ‎ها می‌توانند موقعیت دستگاه‌هایی را که تقریبا بلافاصله به آنها متصل می‌شوند را یاد بگیرند. نتیجه کلی این است که اکثر ترافیک شبکه به جای ارسال به تمام پورتها تنها به جایی ارسال می‌شود که متعلق به آنجا است. چنین اقدامی‌ روی شبکه‎های شلوغ می‌تواند تا حد قابل ملاحظه‎ای سرعت شبکه را افزایش دهد.

روتر Router

روتر هوشمندترین و پیچیده‎ترین دستگاه در فهرست ما است. روترها در شکل و اندازه‎های مختلف عرضه می‌شوند. از روترهای پهن باند کوچک چهار پورت که خیلی متداول هستند تا دستگاه‌های بزرگ در مقیاس صنعتی که خودشان بخشی از اینترنت را اداره می‌کنند.

ساده‎ترین راه برای‌ پی بردن به کارایی یک روتر این است که آن را کامپیوتری در نظر بگیرید که می‌تواند برای شناسایی، دستکاری احتمالی و مسیریابی داده‎هایی که به آن سپرده شده است برنامه ریزی شود. خیلی از روترهای امروزی در واقع کامپیوترهای کوچکی هستند که به طور اختصاصی وظیفه مسیریابی ترافیک شبکه را برعهده دارند.

تا مادامی‌ که تنها یک مسیریابی ساده ترافیک در میان باشد، یک روتر دقیقا مثل یک سویچ عمل می‌کند، موقعیت مکانی کامپیوترهایی که به آن متصل شده‎اند را یاد می‌گیرد و ترافیک را تنها به همان کامپیوترها ارسال می‌کند. روترهای سطح مصرف کننده حداقل دو کار مهم دیگر را نیز انجام می‌دهند. پروتکل پیکربندی میزبان پویا یا DHCP روشی که در آن آدرس‎های آی‌پی پویا تعریف می‌شوند. یک دستگاه وقتی به یک روتر متصل می‌شود برای این که توسط سایر دستگاه‌های موجود در شبکه قابل شناسایی باشد یک آدرس آی‌پی درخواست می‌کند و یک سرور DHCP با اختصاص دادن یک آدرس آی‌پی به آن پاسخ می‌دهد. روتری که به شرکت خدمات دهنده اینترنت شما متصل می‎شود نیز معمولا از سرور این خدمات دهنده یک آدرس آی‌پی درخواست می‌کند. این همان آدرس آی‌پی معرف شما روی اینترنت است. از طرف دیگر کامپیوترهای محلی شما نیز از روتر آدرس آی‌پی درخواست می‌کنند که به آنها آدرس آی‌پی خصوصی گفته می‌شود و تنها روی شبکه محلی شما معتبر است.

ترجمه آدرس شبکه یا NAT نیز روشی است که روتر آدرس آی‌پی بسته‎هایی که از طریق شبکه اینترنت یا محلی عبور می‌کنند را تفسیر می‌کند. وقتی کامپیوتر A یک بسته را ارسال می‌کند، آدرس آی‌پی که همراه این بسته است مربوط به همان کامپیوتر A است (در مثال ما 192.168.1.2). وقتی روتر این بسته را به اینترنت می‌فرستد، آدرس آی‌پی محلی با آدرس آی‌پی اینترنت اختصاص داده شده از طرف خدمات دهنده اینترنت شما جایگزین می‌شود. این بسته ردگیری نیز می‌شود تا در زمانی که پاسخی از جای دیگری از اینترنت برگشت، روتر بتواند کار ترجمه معکوس یعنی جایگزینی آدرس آی‌پی اینترنت با آدرس آی‌پی کامپیوتر A را انجام دهد.

وسایلی که بالا از آنها صحبت کردیم بین سیستم های داخل یک شبکه محلی ارتباط برقرار می کردند اما اگر بخواهیم بین چند شبکه ارتباط برقرار کنیم چه باید کرد؟در این حالت از وسیله ایی به اسم روتر استفاده میکنیم که با IP Address تعامل برقرار می شود و مثل سیستم های قبلی Mac Address نیست در اینجا با آی پی آدرس کار می کند تا شبکه ها را از یکدیگر تشخیص دهد و داخل هر یک از این شبکه ها آدرس Mac برای هر سیستم داخل شبکه یافت می شود و زمان ارسال داده ها از شبکه خارجی ، روتر اقدام به تحلیل برای شناسایی اطلاعات می کند تا ببیند از کدام شبکه متصل است و همین که بفهمد از کدام شبکه است وظیفه اش تمام شده تا اینجا سپس بعد از این مرحله و با داخل شبکه محلی شدن این اطلاعات به مک آدرس سیستم مورد نظر می رسد و همین قدر بدانیم که کار روتر برقراری ارتباط بین شبکه هاست وگرنه طول و تفصیل در مورد روتر زیاد است که واردش نمی شویم.

ریپیتر(تکرار کننده) Repeater

این وسیله دارای ورودی برای اتصال کابل میباشد وقتی کابل کم بیاد و مسافت زیاد باشد کار این وسیله شروع می شود به عبارتی وقتی مسافت مثلا بیش از ۱۰۰ متر شد کابل ها با این وسیله متصل شده و اطلاعات را از طریق این کابل ها می گیرد و منتقل می کند.

اکسس پوینت Access Point

دستگاهی است که سیگنال هایی که به مسافت دور نمی رسند را می گیرد تقویت می کند و دوباره ارسال می کند و بیشتر برای گسترش دامنه شبکه بی سیم به مکان های دور مورد استفاده واقع می شود یعنی در مکانی که این سیگنالها ضعیفتر هستند قرار میگیرد سپس بعد از این که سیگنالها را دریافت کرد دوباره به مکانهای دورتری ارسال می کند که گاهی محدوده ی ۴۰۰ متری را شامل می شود و بیشتر برای توزیع اینترنت در شهرستانها و منازل به کار می رود.

مودم Modem

کلمه اختصاری Modulate demodulate است سیگنالهای دیجیتالی را که سیستم کامپیوتر ارسال می کند به سیگنال های آنالوگ تبدیل می کند شما از طریق خطوط تلفن و کابلها می توانید به مسافت های دوری منتقل شوید معمولا در دریافت سیگنالهای آنالوگ از ارائه دهندگان خدمات اینترنت استفاده می شود و بار دیگر تبدیل می کنند تا سیستم بفهمد و بهترین مودم معمولا مثل دو مودم کار میکند برای انتقال داده ها از طریق خطوط تلفن به طوری که مودم نزد سیستم ارسال کنند اقدام به تعدیل modulate سیگنالی که در کابل سیر می کند ، کرده و زمانی که به سیستم دیگر می رسد مودمی که نزد آن سیستم هست دریافت کرده و demodulate می کند تا کامپیوتر بار دیگر متوجه شود.

دستگاه های موجود در خانه

در خانه ها در واقع مخلوطی از این دستگاه ها وجود دارند مثل روتر ، مودم و همچنین اکسس پوینت و سوئیچ کوچک … و فقط یک روتر وجود ندارد و اگر بخواهیم یک کلمه بر آن اطلاق کنیم پس می گوییم مودم dsl چون سینگنالها را از شرکت اینترنت دریافت کرده و به یک سیستم می رسانند و به طور کلی سیگنالهای دیجیتالی را از ارائه دهندگان خدمات اینترنت روی مودم دریافت کرده سپس روتر وظیفه خودش را که ارتباط بین شبکه های خارجی (اینترنت) با شبکه محلی (مجموعه ایی از سیستم های شخصی متصل به روتر) است انجام می دهد ، خصوصیت اکسس پوینت نیز وجود دارد که سیگنالها را به مسافت های طولانی می فرستد به همین خاطر می توانید از طریق گوشی خود بدون سیم به شبکه متصل شوید با اینکه می دانید ارائه دهندگان خدمات اینترنت به مودم مخصوص شما یک آدرس IP می دهند که Public IP نامیده می شود سپس بعد از آن هر یک از سیستم هایی که به شبکه محلی متصل است (لپ تاپ ، کامپیوتر ، گوشی و …) دارای Private IP هستند به همین خاطر زمانی که آدرسی را از www.google.com درخواست می کنید روی لپ تاپ مثلا فقط روی همان لپ تاپ نشان خواهد داد و برای بقیه سیستم هایی که به شبکه متصل هستند باز نخواهد شد.