شبکه LAN چیست؟ — شبکه کامپیوتری محلی به زبان ساده

شاید تا به حال در محیط کار یا محیط‌های دیگر واژه‌ی LAN را شنیده باشیم و این سوال برای ما به وجود بیاید که منظور از شبکه LAN چیست؟ و چه ویژگی‌هایی دارد. در حالت کلی، شبکه‌های کامپیوتری را می‌توانیم بر اساس اندازه دسته‌ بندی کنیم که در بین آن‌ها، معروف‌ترین نوع آن، شبکه‌ی محلی یا همان LAN است. واژه LAN مخفف عبارت «Local Area Network» به معنای «شبکه ناحیه‌ای محلی» است که در ادامه‌ی این مطالب، به بررسی کامل و دقیق این نوع شبکه خواهیم پرداخت.

مقدمه

شبکه LAN چیست؟ شبکه محلی LAN یک شبکه‌ی محلی است که برای اتصال چندین دستگاه در یک اتاق، ساختمان یا محیطی کوچک مثل دانشگاه یا شرکت کاربرد دارد. شبکه LAN از نظر اندازه محدود است. سرعت اینترنت از ۱۰ مگابیت بر ثانیه تا ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه است. معروف‌ترین ساختارهای شبکه در  LAN، توپولوژی هایی شامل Bus ،Ring و Star هستند.

مثلا شبکه وای‌ فای که در خانه است و همه دستگاه‌هایی که به آن وصل هستند، مثل کامپیوتر، گوشی یا تلویزیون هوشمند، یک شبکه محلی LAN را تشکیل می‌دهند. می‌توان از این طریق تمامی اطلاعات را باهم به اشتراک گذاشت. LANها کاربردی هستند، همچنین به دستگاه‌ها اجازه می‌دهند به صورت سریع باهم ارتباط برقرار کنند.

شبکه کامپیوتری چیست؟

شبکه کامپیوتری متشکل از دستگاه‌های به‌ هم‌ پیوسته مانند کامپیوترها، سرورها و تجهیزات جانبی است که می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و منابع را به اشتراک بگذارند. این دستگاه‌ها با استفاده از پروتکل‌ها، داده‌ها را از طریق اتصالات فیزیکی یا بی‌سیم منتقل می‌کنند. در حالت کلی، کامپیوترها از طریق شبکه کامپیوتری با هم کار می‌کنند، اطلاعات را به اشتراک می‌گذارند و به منابعی مانند فایل‌ها، پرینترها و اینترنت دسترسی دارند.

شبکه LAN چیست؟

یک شبکه کامپیوتری است که منطقه کوچک مانند یک ساختمان یا محوطه دانشگاهی تا چند کیلومتر را پوشش می‌دهد. LANها معمولا برای اتصال کامپیوترهای شخصی و ایستگاه‌های کاری در دفاتر شرکت‌ها به کار می‌روند تا منابع مشترکی مانند پرینترها را به اشتراک بگذارند و اطلاعات را رد و بدل کنند.

اگر بخواهیم LAN را با یک مثال واقعی توضیح دهیم، خانواده بهترین نمونه است؛ همان‌طور که اعضای خانواده با هم در ارتباط هستند، دستگاه‌ها نیز در شبکه به یکدیگر متصل‌اند. چندین فناوری آزمایشی و تجاری اولیه LAN در دهه ۱۹۷۰ توسعه یافتند. حلقه کمبریج نوعی LAN بود که در سال ۱۹۷۴ در دانشگاه کمبریج طراحی شد.

پاورپوینت آماده درباره شبکه LAN

کلیک کنید

تاریخچه شبکه محلی LAN

شبکه LAN از آغاز پیدایش خود تا امروز مسیر جالبی را طی کرده است:

• در سال ۱۹۷۳، دکتر رابرت متکالف فناوری اترنت را برای اتصال کامپیوترها در یک ساختمان و ارتباط آن‌ها با اولین چاپگر لیزری زیراکس اختراع کرد. او نام Ethernet را از مفهوم Aether گرفت که زمانی تصور می‌شد واسطه‌ای نامرئی برای انتقال نور است. اترنت از طریق کابل کواکسیال داده‌ها را منتقل می‌کرد و برای جلوگیری از تداخل، از روش تشخیص برخورد استفاده می‌کرد، یعنی اگر دو دستگاه همزمان داده ارسال می‌کردند، صبر کرده و دوباره تلاش می‌کردند.
• در سال ۱۹۷۷، شرکت دیتاپوینت اولین شبکه محلی تجاری را در بانک چیس مانهتن راه‌اندازی کرد. برخلاف اترنت، این شبکه از سیستم عبور توکن استفاده می‌کرد که در آن دستگاه‌ها نوبتی داده ارسال می‌کردند و از برخورد جلوگیری می‌شد.
• در سال ۱۹۷۹، متکالف شرکت 3Com را تأسیس کرد تا محصولات اترنت را در دسترس عموم قرار دهد. این اتفاق، آغازی برای گسترش استفاده از شبکه‌های LAN در سراسر جهان بود.
• در سال ۱۹۸۵، موسسه IEEE (انجمن مهندسان برق و الکترونیک)، اترنت را به عنوان استاندارد رسمی شبکه‌های LAN معرفی کرد که باعث افزایش محبوبیت و پذیرش گسترده آن شد.
• تا سال ۱۹۹۰، اترنت با استفاده از کابل‌های زوج‌تابیده، سرعت بیشتری پیدا کرد و تداخلات کمتری داشت. این ویژگی‌ها باعث شد اترنت از سایر فناوری‌های شبکه محلی پیشی بگیرد و به گزینه برتر تبدیل شود.
• در سال ۱۹۹۱، IEEE کار بر روی شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN) را آغاز کرد. این پروژه با الهام از نمونه‌ای به نام ALOHA انجام شد و زمینه‌ساز توسعه فناوری‌های بی‌سیم در آینده شد.
• در سال ۱۹۹۷، IEEE استاندارد 802.11 را معرفی کرد که با نام وای‌فای شناخته می‌شود. وای‌فای برخلاف اترنت که از تشخیص برخورد استفاده می‌کرد، از روشی به نام جلوگیری از برخورد (CSMA/CA) بهره می‌برد؛ به این صورت که دستگاه‌ها قبل از ارسال داده منتظر خالی شدن شبکه می‌مانند.
• امروزه، شبکه‌های LAN، چه باسیم و چه بی‌سیم، بخش جدایی‌ناپذیر خانه‌ها، ادارات و مدارس هستند. این شبکه‌ها ارتباط میان دستگاه‌ها را برقرار می‌کنند و دسترسی به اینترنت را از طریق درگاه‌های مخصوص ممکن می‌سازند.

شبکه‌های LAN چگونه کار می‌کنند؟

طبق تعریف شبکه Lan چیست، هدف از ایجاد این شبکه، تسهیل ارتباط و اشتراک منابع میان دستگاه‌هاست. عملکرد LAN را می‌توان در چند بخش توضیح داد:

۱. اتصال دستگاه‌ها به شبکه

دستگاه‌هایی مانند رایانه‌ها، لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه، چاپگرها، سرورها، کنسول‌های بازی و حتی تجهیزات اینترنت اشیا (IoT)، از طریق کابل (اترنت) یا به‌صورت بی‌سیم (Wi-Fi) به شبکه متصل می‌شوند. هر دستگاه برای اتصال، به کارت شبکه (NIC) مجهز است.

در ارتباط باسیم، از کابل‌های اترنت استفاده می‌شود که لایه فیزیکی و پیوند داده از مدل OSI را پوشش می‌دهند. در مقابل، ارتباط بی‌سیم از طریق امواج رادیویی و به کمک پروتکل Wi-Fi انجام می‌شود.

۲. انتقال داده‌ها

زمانی که یک دستگاه قصد ارسال داده (مثلاً یک فایل) را دارد، این اطلاعات از طریق شبکه جابه‌جا می‌شود. داده‌ها در شبکه باسیم از طریق کابل منتقل می‌شوند و در شبکه بی‌سیم با استفاده از سیگنال‌های رادیویی. در هر حالت، شبکه به‌گونه‌ای طراحی شده است که داده‌ها به مقصد درست برسند.

۳. نقش سوئیچ‌ها و روترها

برای مدیریت و هدایت داده‌ها در شبکه، از سوئیچ‌ها استفاده می‌شود. سوئیچ وظیفه دارد داده را فقط به دستگاه مورد نظر در شبکه بفرستد، نه به همه. اگر نیاز باشد که دستگاه‌ها علاوه بر ارتباط داخلی، به اینترنت نیز دسترسی داشته باشند، یک روتر وارد عمل می‌شود. روتر، شبکه‌ی محلی را به اینترنت متصل می‌کند و اطلاعات ورودی و خروجی را مدیریت می‌کند. در شبکه‌های کوچک‌تر معمولاً یک مودم‌روتر ترکیبی استفاده می‌شود، اما در شبکه‌های بزرگ‌تر ممکن است چند سوئیچ و روتر به‌کار گرفته شود.

۴. اشتراک منابع و مزایا

پس از اتصال دستگاه‌ها، امکان اشتراک‌گذاری فایل‌ها، چاپگرها، اتصال اینترنت، نرم‌افزارها و حتی حافظه‌های شبکه (مانند NAS) فراهم می‌شود. این اشتراک‌گذاری باعث افزایش بهره‌وری، صرفه‌جویی در هزینه و تسهیل همکاری بین کاربران می‌شود.

۵. امنیت و کنترل

از آنجا که LAN در یک محیط محدود عمل می‌کند، امکان اعمال کنترل بیشتر، نظارت دقیق‌تر و تنظیمات امنیتی بهتر فراهم است. به‌عنوان مثال، مدیر شبکه می‌تواند دسترسی کاربران را محدود کرده یا ترافیک شبکه را بررسی کند.

انواع شبکه محلی LAN

در شبکه‌های LAN معماری‌های مختلفی وجود دارد که در ادامه توضیح داده شده‌اند:

شبکه‌های کلاینت / سرور

در این نوع شبکه LAN، چندین دستگاه به یک سرور اصلی متصل می‌شوند. سرور کنترل ترافیک شبکه، دسترسی دستگاه‌ها، دسترسی به برنامه‌ها و ذخیره فایل‌ها را بر عهده دارد. هر دستگاهی که برنامه اجرا می‌کند یا به اینترنت متصل می‌شود، کلاینت محسوب می‌شود. کلاینت‌ها می‌توانند از طریق اتصال باسیم یا بی‌سیم به سرور وصل شوند.

شبکه‌های نظیر به نظیر (Peer-to-Peer)

این نوع شبکه LAN معمولا کوچکتر است چون سرور مرکزی ندارد و نمی‌تواند بار کاری سنگینی مانند شبکه کلاینت/ سرور را مدیریت کند. در این شبکه، هر دستگاه به طور مساوی در عملکرد شبکه مشارکت دارد.

دستگاه‌ها از طریق اتصال باسیم یا بی‌سیم به سوئیچ یا روتر متصل شده و داده‌ها و منابع را به اشتراک می‌گذارند. شبکه‌های نظیر به نظیر معمولا در خانه‌ها استفاده می‌شوند.

انواع توپولوژی شبکه‌ های LAN

توپولوژی LAN به نحوه اتصال دستگاه‌ها در شبکه اشاره دارد. انواع مختلف توپولوژی مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب مناسب به نیازهای شبکه بستگی دارد:

• توپولوژی باس: همه دستگاه‌ها به یک کابل مرکزی متصل‌اند. این روش ساده و کم‌هزینه است اما اگر کابل اصلی خراب شود، کل شبکه از کار می‌افتد.
• توپولوژی حلقه: دستگاه‌ها به صورت دایره‌ای به هم وصل‌اند و داده‌ها در یک جهت در حلقه حرکت می‌کنند. اگر یک دستگاه خراب شود، ممکن است کل شبکه مختل شود.
• توپولوژی ستاره: همه دستگاه‌ها به یک هاب یا سوئیچ مرکزی وصل می‌شوند. این ساختار قابل اعتماد است، چون خرابی یک دستگاه، روی کل شبکه تأثیر نمی‌گذارد.

هر توپولوژی مزایا و معایب خود را دارد، اما توپولوژی ستاره به دلیل اطمینان بالا و سهولت عیب‌یابی، در شبکه‌های مدرن LAN بیشتر استفاده می‌شود. انتخاب توپولوژی مناسب به اندازه و نیازهای شبکه بستگی دارد.

نحوه راه‌اندازی یک شبکه LAN

شبکه محلی LAN یک شبکه ارتباط داده‌ای است که دستگاه‌های مختلف مانند ایستگاه‌های کاری، سرورها، روترها و غیره را در یک منطقه کوچک مانند ساختمان یا محوطه دانشگاهی به‌صورت محلی به هم متصل می‌کند تا منابع را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. اتصال میان ایستگاه‌های کاری می‌تواند از طریق سیم (فیزیکی) یا بی‌سیم برقرار شود. اترنت و وای‌فای از مهم‌ترین فناوری‌های LAN هستند. شبکه‌های شخصی در خانه، مدرسه یا اداره نمونه‌هایی از LAN به شمار می‌روند. این شبکه‌ها معمولاً به‌صورت خصوصی مدیریت می‌شوند.

ملزومات راه‌اندازی شبکه LAN

• ایستگاه کاری / دستگاه‌های شخصی: لپ‌تاپ، کامپیوتر، تلفن همراه و غیره
• تجهیزات شبکه: روتر، سوئیچ، مودم (در صورت نبود در روتر)
  منابع اشتراکی: چاپگر، درایوهای ذخیره‌سازی و…
• کابل‌ها: کابل‌های اترنت یا دیگر سیم‌ها برای اتصال دستگاه‌ها (در LAN سیمی)
• اتصال اینترنت: وای‌فای (در صورت LAN بی‌سیم)

دستورالعمل راه‌اندازی شبکه LAN

برای راه‌اندازی یک شبکه محلی (LAN) مراحل زیر را دنبال کنید:

1. شناسایی خدمات: خدماتی مانند چاپگر، درایوهای ذخیره‌سازی و داده‌هایی که قرار است بین دستگاه‌ها به اشتراک گذاشته شوند را مشخص کنید.
2. شناسایی دستگاه‌ها: دستگاه‌هایی مانند کامپیوتر، موبایل یا لپ‌تاپ که قرار است به شبکه متصل شوند و هرکدام باید دارای یک آدرس منحصربه‌فرد باشند را شناسایی کنید.
3. طراحی اتصالات: شبکه را طراحی کنید، یا با کشیدن کابل بین دستگاه‌ها برای LAN باسیم یا با اتصال بی‌سیم برای LAN بی‌سیم. در LAN باسیم از کابل اترنت استفاده می‌شود. در LAN بی‌سیم، دستگاه‌ها از طریق وای‌فای بدون نیاز به اتصال فیزیکی متصل می‌شوند. LAN باسیم امنیت بیشتری دارد اما جابه‌جایی آن دشوارتر است.
4. انتخاب دستگاه شبکه: سوئیچ یا روتر مناسب را با تعداد پورت کافی برای اتصال همه دستگاه‌ها انتخاب کنید. انتخاب این تجهیزات به نیازهای شبکه بستگی دارد.
5. پیکربندی پورت‌ها: پورت‌های WAN را طبق اطلاعات ارائه‌شده توسط ارائه‌دهنده اینترنت (ISP) پیکربندی کنید. همچنین پورت‌های LAN را طوری تنظیم کنید که برای همه دستگاه‌ها آدرس کافی وجود داشته باشد. روتر کابلی به‌عنوان سرور DHCP عمل می‌کند و به‌طور خودکار به همه دستگاه‌ها آدرس اختصاص می‌دهد.
6. برقراری اتصالات: برای LAN باسیم، با استفاده از کابل‌های اترنت استاندارد، ایستگاه‌های کاری و سرورها را متصل کنید. برای اتصال سوئیچ به روتر از کابل اترنت متقاطع استفاده کن و پورت استاندارد سوئیچ را به پورت LAN روتر وصل کنید. در LAN بی‌سیم، تمام دستگاه‌ها را با SSID ارائه‌شده توسط روتر یا سوئیچ به وای‌فای متصل کنید.
7. آزمایش شبکه: همه دستگاه‌های متصل به شبکه را بررسی کنید و مطمئن شوید که هر دستگاه به خدمات شبکه دسترسی دارد.

مزایا و معایب شبکه های محلی LAN چیست؟

شبکه محلی LAN دارای نکات مثبت و منفی متعددی است که در این قسمت به آن‌ها پرداخته می‌شود:

مزایای شبکه محلی LAN

شبکه محلی LAN مزایای متعددی دارد که آن را در خانه‌ها، دفاتر و مدارس ضروری می‌کند. مهم‌ترین فواید استفاده از LAN عبارت‌اند از:

• اشتراک سریع داده‌ها: LAN به دستگاه‌های متصل مثل کامپیوترها و پرینترها اجازه می‌دهد فایل‌ها و منابع را به سرعت به اشتراک بگذارند. چه ارسال سند، پخش ویدئو یا دسترسی به درایوهای مشترک باشد، سرعت LAN همه کارها را سریع‌تر و کارآمدتر می‌کند.
• صرفه‌جویی در هزینه: پس از راه‌اندازی، LAN نیاز به دستگاه‌های اضافی یا منابع تکراری را کاهش می‌دهد. برای مثال، چندین کامپیوتر می‌توانند از یک پرینتر یا اتصال اینترنت مشترک استفاده کنند که باعث صرفه‌جویی در پول و فضا می‌شود.
• بهبود ارتباطات: در LAN دستگاه‌ها می‌توانند مستقیما با هم ارتباط برقرار کنند. این برای کارهایی مثل انتقال فایل، تماس‌های ویدئویی یا کار گروهی مفید است و همکاری را ساده‌تر و موثرتر می‌کند.
• مدیریت متمرکز داده‌ها: LAN امکان ذخیره‌سازی متمرکز را فراهم می‌کند، به طوری که فایل‌ها در یک مکان ذخیره شده و همه اعضای شبکه به آن دسترسی دارند. این کمک می‌کند داده‌ها بهتر سازماندهی شده و پشتیبان‌ گیری آسان‌تر شود.
• امنیت افزایش یافته: چون LAN یک شبکه خصوصی است، کنترل دسترسی و جلوگیری از ورود افراد غیرمجاز آسان‌تر است. می‌توان اقدامات امنیتی مثل فایروال و رمز عبور را برای محافظت از داده‌های حساس اجرا کرد.
• قابل اعتماد و پایدار: به ویژه شبکه‌های LAN باسیم به خاطر پایداری و اطمینان‌ شناخته شده‌اند. این شبکه‌ها کمتر دچار اختلال می‌شوند و برای محیط‌هایی که اتصال بدون وقفه اهمیت دارد، ایده‌آل هستند.

معایب شبکه محلی LAN

• هزینه اولیه راه‌اندازی شبکه‌های LAN بسیار بالا است چون نیاز به نرم‌افزارهای ویژه برای راه‌اندازی سرور وجود دارد.
• دستگاه‌های ارتباطی مانند کابل اترنت، سوئیچ‌ها، هاب‌ها، روترها و کابل‌ها گران قیمت هستند.
• مدیر شبکه LAN می‌تواند به فایل‌های شخصی و تاریخچه اینترنت همه کاربران دسترسی داشته باشد که حریم خصوصی کاربران را نقض می‌کند.
• شبکه‌های LAN از نظر اندازه محدود هستند و فقط ناحیه کوچکی را پوشش می‌دهند.
• چون تمام داده‌ها روی یک سرور مرکزی ذخیره می‌شود، دسترسی غیرمجاز به این سرور می‌تواند تهدید جدی امنیتی برای داده‌ها ایجاد کند.

جمع بندی

در نهایت، شبکه ناحیه محلی LAN فناوری مهمی است که دستگاه‌ها را در یک محدوده کوچک به هم متصل می‌کند و ارتباطی سریع، کارآمد و امن را فراهم می‌سازد. چه در خانه، دفتر کار یا مدرسه، شبکه‌های LAN امکان به اشتراک‌گذاری منابعی مانند فایل‌ها، پرینترها و اینترنت را فراهم می‌کنند و انجام کارهای روزمره را ساده‌تر و موثرتر می‌کنند.

با پیشرفت از اترنت به وای‌ فای، این شبکه‌ها سرعت بیشتری یافته و انعطاف‌ پذیری بالاتری در اتصال‌های سیمی و بی‌سیم دارند. مزایای LAN، شامل بهبود ارتباطات، کاهش هزینه‌ها و افزایش امنیت، آن را به ابزاری ارزشمند در هر ساختار شبکه مدرن تبدیل کرده است.