شبکه LAN چیست؛ آشنایی با اجزای کلیدی معماری شبکه محلی

شبکه محلی (LAN) شبکه‌ای است که در یک منطقه جغرافیایی کوچک و معمولا در یک ساختمان قرار دارد. شبکه‌های وای‌فای خانگی و شبکه‌های مربوط به کسب‌وکارهای کوچک از نمونه‌های رایج شبکه‌های محلی هستند. همچنین، شبکه‌های محلی می‌توانند نسبتا بزرگ باشند، اگر شبکه‌های محلی چندین ساختمان را پوشش بدهند، طبقه‌بندی آن‌ها به عنوان شبکه‌های گسترده (WAN) یا شبکه‌های شهری (MAN) صحیح‌تر است. اگر می‌خواهید بیش‌تر درباره مفهوم Lan چیست و نقش آن در شبکه‌های بزرگ‌تر بدانید با ادامه این مقاله همراه باشید.

شبکه LAN چگونه کار می‌کنند؟

شبکه Local Area Network, که به اختصار LAN شناخته می‌شود، مجموعه‌ای از دستگاه‌های به‌هم مرتبط در یک موقعیت فیزیکی واحد مانند ساختمان، دفتر یا خانه است. یک LAN می‌تواند کوچک یا بزرگ باشد، از یک شبکه خانگی با یک کاربر تا یک شبکه سازمانی با هزاران کاربر و دستگاه در یک دفتر یا مدرسه. صرف نظر از اندازه، تنها ویژگی بارز LAN اتصال دستگاه‌هایی است که در یک منطقه محدود و واحد قرار دارند. در مقابل، شبکه گسترده (WAN) یا شبکه کلان شهری (MAN) مناطق جغرافیایی بزرگتری را پوشش می‌دهند. برخی از WANها و MANها از LANهای متعددی که به هم متصل شده اند تشکیل شده اند.

یک LAN شامل کابل‌ها، نقاط دسترسی (access point)، سوئیچ‌، روتر و سایر اجزایی است که امکان اتصال دستگاه‌ها به سرورهای داخلی، سرورهای وب و سایر LANها از طریق شبکه‌های گسترده را فراهم می‌کند. ظهور مجازی‌سازی همچنین توسعه شبکه‌های محلی مجازی (Virtual LAN) را تقویت کرده است که به مدیران شبکه امکان می‌دهد گره‌های شبکه را به‌طور منطقی گروه بندی کرده و شبکه‌های خود را بدون نیاز به تغییرات عمده در زیرساخت تقسیم‌بندی کنند. به عنوان مثال، در یک دفتر با چندین بخش مانند حسابداری، پشتیبانی فناوری اطلاعات و مدیریت، رایانه‌های هر بخش می‌توانند به صورت منطقی به همان سوئیچ شبکه متصل شوند، اما به گونه‌ای بخش‌بندی شوند که انگار جدا از هم هستند.

اجزای کلیدی معماری شبکه محلی (LAN)

حالا که فهمیدیم شبکه محلی (LAN) چیست و انواع مختلفی دارد، بیایید به بررسی اجزای اصلی معماری که یک محیط شبکه محلی معمولی را تشکیل می‌دهند، بپردازیم.

1. اینترنت عمومی

اینترنت عمومی همان چیزی است که از طریق شبکه محلی قابل دسترسی است. سرور مرکزی معمولا بسته‌های داده را از اینترنت عمومی و درخواست‌های دسترسی را از دستگاه‌های سرویس‌گیرنده دریافت می‌کند. سپس با فعال کردن انتقال داده به گره‌های مختلف متصل از طریق یک محیط باسیم یا کابلی، به این درخواست‌ها رسیدگی می‌کند. از نظر فنی، یک شبکه محلی می‌تواند بدون دسترسی به اینترنت عمومی وجود داشته باشد، مثلا برای تبادل داده‌های خصوصی یا میزبانی شبکه داخلی. با این حال، دسترسی به اینترنت یکی از دلایل اصلی راه‌اندازی شبکه‌های محلی است.

2. دستگاه‌های سیمی کاربر نهایی

یک محیط شبکه LAN معمولی ترکیبی از هر دو دستگاه سیمی و بی‌سیم را خواهد داشت. منظور ما در اینجا دستگاه‌های کاربران نهایی مانند لپ‌تاپ، دسکتاپ، تلویزیون‌های هوشمند، مانیتورهای هوشمند، تجهیزات همکاری، سیستم‌های اتاق جلسات و موارد مشابه است. این دستگاه‌ها دارای یک درگاه اترنت هستند که از طریق آن می‌توانید شبکه محلی را مستقیما به خود دستگاه وصل کنید. دستگاه‌های سیمی کاربران نهایی معمولا از اتصال پرسرعت به اینترنت، استریم باکیفیت بالای محتوا و پردازش سریع برخوردار هستند.

3. دستگاه‌های همراه کاربران نهایی

دستگاه‌های همراه کاربران نهایی به دستگاه‌هایی اشاره دارند که به جای کابل اترنت از Wi-Fi برای اتصال استفاده می‌کنند. به خاطر داشته باشید که یک دستگاه می‌تواند هر دو قابلیت سیمی و همراه را داشته باشد. برای مثال، ممکن است بسته به موقعیت دستگاه و عملکرد مورد نیاز، یک لپ‌تاپ را از طریق درگاه اترنت روی دستگاه یا از طریق Wi-Fi به شبکه محلی متصل کنید. پوشیدنی‌ها، لوازم خانگی هوشمند، اجزای ساختمان هوشمند، لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های دستی مستحکم در این دسته قرار می‌گیرند.

4. سرور مرکزی

سرور مرکزی احتمالا مهم‌ترین جزء در یک محیط شبکه محلی، به ویژه برای پیاده‌سازی‌های سازمانی است. شرکت‌ها ممکن است سرورها را از فروشندگانی مانند IBM، Cisco، HPE و غیره خریداری یا اجاره کنند. همچنین می‌توانید سرورهای شبکه محلی را از شرکت مخابراتی خود تهیه کنید. یا اینکه می‌توانید انتخاب کنید که همه دستگاه‌های خود را به یک یا چند مودم متصل کنید که به نوبه خود به سروری در مکان دیگری متصل هستند. این معمولا برای مصارف خانگی کاربرد دارد، زیرا هزینه‌ای برای نگهداری سرور وجود ندارد. از سوی دیگر، شرکت‌هایی که سرورهای شبکه محلی در محل خود دارند از سرعت بالاتر و ظرفیت پهنای باند بیشتری برخوردار هستند.

5. سوئیچ شبکه

سوئیچ شبکه جزء ضروری یک شبکه محلی است. این سوئیچ نحوه تخصیص بسته‌های داده و منابع شبکه بین دستگاه‌های متصل به سرور مرکزی را مدیریت می‌کند. شما می‌توانید چندین کابل اترنت را به یک سوئیچ شبکه چند پورت وصل کنید. این سوئیچ خط‌مشی‌های شبکه شما را اعمال می‌کند تا عملکرد برای هر دستگاه کاربر نهایی متصل بهینه شود. دو نوع سوئیچ وجود دارد که می‌توانید برای محیط شبکه محلی خود در نظر بگیرید – مدیریت‌شده و مدیریت‌نشده. سوئیچ‌های مدیریت‌شده کنترل بیشتری به شما می‌دهند، اما سوئیچ‌های مدیریت‌نشده ممکن است ارزان‌تر و نگهداری آن‌ها آسان‌تر باشد.

6. روتر Wi-Fi

روتر Wi-Fi اکنون جزء اصلی شبکه‌های محلی است زیرا پیاده‌سازی‌های شبکه محلی بی‌سیم بدون آن امکان‌پذیر نیست. روتر به مودم شما متصل می‌شود تا بتواند سیگنال‌های شبکه را دریافت کند و آن را به سیگنال‌های بی‌سیمی تبدیل می‌کند که دستگاه‌های همراه کاربران نهایی شما می‌توانند آن‌ها را دریافت کنند. در سال‌های اخیر، رایج است که روترهای Wi-Fi در همان محفظه سخت‌افزاری مودم ادغام شوند، زیرا شبکه‌های صرفا باسیم اکنون به طور فزاینده‌ای کمیاب هستند. همراه با روتر، می‌توانید اجزای همراه مانند تقویت‌کننده‌های Wi-Fi، نقاط دسترسی و آنالیزورها را برای افزایش عملکرد مستقر کنید. همه این اجزا در هر دو مدل مصرف‌کننده و سازمانی در دسترس هستند.

LAN مجازی یا VLAN چیست؟

شبکه LAN مجازی, که به اختصار VLAN شناخته می‌شود، روشی برای تقسیم ترافیک روی یک شبکه فیزیکی مشابه به دو شبکه جداگانه است. تصور کنید که دو شبکه محلی جداگانه راه‌اندازی می‌کنید، هر کدام با روتر و اتصال اینترنتی اختصاصی خود، در یک اتاق. VLANها نیز چیزی شبیه به این مثال هستند، اما به صورت مجازی با استفاده از نرم افزار تقسیم بندی می شوند، نه به صورت فیزیکی با استفاده از سخت افزار. برای راه اندازی VLANها تنها به یک روتر با یک اتصال اینترنت نیاز است.

VLANها به مدیریت شبکه، به ویژه در شبکه‌های محلی بسیار بزرگ کمک می‌کنند. با تقسیم بندی شبکه، مدیران می توانند شبکه را بسیار راحت تر مدیریت کنند.

توجه داشته باشید که VLANها با subnet شبکه ها که روش دیگری برای تقسیم بندی شبکه‌ها برای کارایی بیشتر هستند، بسیار متفاوت هستند.

تفاوت بین LAN و WAN چیست؟

شبکه WAN مجموعه‌ای از شبکه‌های محلی به هم متصل است.  یک WAN می‌تواند هر اندازه‌ای داشته باشد، حتی هزاران مایل وسعت و محدود به یک منطقه خاص نیست.

تفاوت کلیدی بین LAN و WAN در اندازه و دامنه آن‌ها نهفته است. یک LAN یک شبکه خصوصی کوچک است که دستگاه‌ها را در یک منطقه جغرافیایی محدود مانند خانه، دفتر کار یا مدرسه به هم متصل می‌کند. از سوی دیگر، یک WAN یک شبکه بسیار بزرگ‌تر است که می‌تواند چندین شهر، کشور و حتی کل جهان را پوشش دهد. WAN ها اغلب برای اتصال LAN های جداگانه در مکان‌های مختلف جغرافیایی به یکدیگر استفاده می‌شوند.

انواع LAN

شبکه‌های محلی (LAN) را می‌توان بر اساس انواع دستگاه‌هایی که به هم متصل می‌کنند، طراحی زیرساختار اساسی و محیط انتقال داده‌، طبقه‌بندی کرد. همچنین یک بازار نوظهور شبکه محلی وجود دارد که مختص عصر رایانش ابری است.

شبکه محلی سرویس‌گیرنده/مشتری (Client-Server LAN)

در یک محیط شبکه محلی سرویس‌گیرنده/مشتری، یک سرور واحد به چندین دستگاه که به عنوان سرویس‌گیرنده شناخته می‌شوند، متصل می‌شود. دستگاه‌های سرویس‌گیرنده نمی‌توانند مستقیماً با یکدیگر تعامل داشته باشند و یک دستگاه مرکزی فعالیت‌هایی مانند مدیریت ترافیک شبکه، کنترل دسترسی به شبکه و غیره را انجام می‌دهد. این نوع شبکه محلی ممکن است در محیط‌های کوچک سریع‌تر باشد، اما در محیط‌های بزرگ، فشار زیادی را روی سرور مرکزی وارد می‌کند.

شبکه محلی همتا به همتا (P2P LAN)

در یک شبکه محلی همتا به همتا، هیچ سرور مرکزی وجود ندارد و همه دستگاه‌های متصل، صرف نظر از اینکه سرور یا سرویس‌گیرنده باشند، به یکدیگر دسترسی دارند. مزیت شبکه محلی همتا به همتا این است که دستگاه‌ها می‌توانند آزادانه داده‌ها را با یکدیگر رد و بدل کنند و این امر باعث می‌شود که پخش جریانی رسانه، ارسال فایل و انجام فعالیت‌های مشابه تبادل داده آسان‌تر شود. از جنبه منفی، آن‌ها تمایل دارند نسبت به شبکه‌های محلی سرویس‌گیرنده/مشتری ضعیف‌تر باشند.

شبکه محلی توکن رینگ (Token Ring LAN)

بر اساس طراحی معماری، می‌توانید شبکه‌های محلی را به دسته‌های توکن رینگ  یا Token Bus طبقه‌بندی کنید. در حالت اول، تمام دستگاه‌ها هنگام اتصال به صورت حلقه‌ای چیده می‌شوند. یک نشان به هر دستگاه متصل بر اساس نیازهایش اختصاص می‌یابد. این فناوری در سال 1984 توسط IBM برای استفاده در محیط‌های شرکتی زمانی که فناوری اترنت هنوز در مراحل اولیه توسعه بود، معرفی شد.

شبکه محلی Token Bus LAN

در یک شبکه محلی باس، گره‌های متصل به صورت درختی چیده شده‌اند و توکن‌ها به چپ یا راست منتقل می‌شوند. به طور معمول، این نوع شبکه نسبت به محیط شبکه محلی توکن رینگ ظرفیت پهنای باند بهتری را ارائه می‌دهد.

شبکه محلی باسیم (Wired LAN)

شبکه محلی باسیم احتمالاً رایج‌ترین نوع شبکه محلی است که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شبکه برای انتقال داده‌ها از طریق فیبر نوری (یا انواع کابل) به جای توکن، از امواج الکترونیکی استفاده می‌کند. شبکه محلی با سیم از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار است و می‌تواند بسته به عملکرد سرور مرکزی بسیار سریع باشد. با این حال، به ویژه در محیط‌هایی با تعداد ثابتی از دستگاه‌ها، می‌تواند قابلیت حمل و انعطاف‌پذیری را محدود کند.

شبکه محلی بی‌سیم (Wireless LAN)

شبکه محلی بی‌سیم به طور رایج در محیط‌های خانگی برای اتصال رایانه‌ها، پوشیدنی‌ها، لوازم هوشمند و غیره استفاده می‌شود، اما بازار سازمانی عظیمی نیز برای شبکه محلی بی‌سیم وجود دارد که طبق IDC سالانه 10.3 درصد در حال رشد است. این نوع شبکه محلی برای انتقال داده از امواج رادیویی استفاده می‌کند که می‌تواند آن را در برابر خطرات امنیتی آسیب‌پذیر کند. همچنین این نوع شبکه پرمصرف است و ممکن است بسته به موقعیت دستگاه بی‌سیم، عملکرد نوسانی داشته باشد.

شبکه محلی مدیریت‌شده ابری (Cloud-Managed LAN)

شبکه محلی مدیریت‌شده ابری نوع خاصی از شبکه محلی بی‌سیم است که در آن از یک پلتفرم ابری مرکزی برای مدیریت تأمین شبکه، اعمال خط‌‌مشی، کنترل دسترسی و سایر جنبه‌های عملکرد و امنیت شبکه استفاده می‌شود. در یک محیط شبکه ناهمگن، شبکه محلی مدیریت‌شده ابری، مدیریت را ساده می‌کند و آن را برای استفاده سازمانی مناسب می‌سازد. طبق تحقیقات Market Research Future، تا سال 2025، ارزش شبکه محلی مدیریت‌شده ابری در سطح جهانی به بیش از 1.18 میلیارد دلار خواهد رسید.

مزایای یک شبکه محلی (LAN) چیست؟

مزایای شبکه محلی مانند هر گروهی از دستگاه‌هایی است که به هم شبکه شده‌اند. دستگاه‌ها می‌توانند از یک اتصال واحد به اینترنت استفاده کنند، فایل‌ها را با یکدیگر به اشتراک بگذارند، روی چاپگرهای مشترک چاپ کنند و به یکدیگر دسترسی داشته باشند و حتی یکدیگر را کنترل کنند.

شبکه‌های محلی در دهه 1960 برای استفاده توسط کالج‌ها، دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی (مانند ناسا) توسعه یافتند، به طور عمده برای اتصال رایانه‌ها به رایانه‌های دیگر. تا زمان توسعه فناوری اترنت (1973، در Xerox PARC)، تجاری‌سازی آن (1980) و استانداردسازی آن (1983) استفاده گسترده از شبکه‌های محلی آغاز نشد.

برخی از مزایای شبکه LAN عبارتند از:

• اشتراک منابع (Sharing Resources): در یک شبکه LAN، کاربران می‌توانند به راحتی منابعی مانند فایل‌ها، چاپگرها، اسکنرها و نرم‌افزارها را با هم به اشتراک بگذارند. این کار باعث صرفه‌جویی در هزینه و افزایش بهره‌وری می‌شود.
• ارتباط آسان (Easy Communication): شبکه LAN برقراری ارتباط بین کاربران را آسان می‌کند. کاربران می‌توانند از طریق ایمیل، پیام‌رسان‌های داخلی و سایر ابزارهای ارتباطی با یکدیگر چت کنند و اطلاعات را به اشتراک بگذارند.
• مدیریت مرکزی (Centralized Management): مدیریت کاربران، منابع و امنیت شبکه در یک LAN بسیار ساده‌تر از شبکه‌های بزرگتر است. یک سرور مرکزی می‌تواند برای مدیریت کل شبکه مورد استفاده قرار گیرد.
• سرعت بالا (High Speed): شبکه‌های LAN معمولاً سرعت بالاتری نسبت به اتصال به اینترنت دارند. این امر به انتقال سریع‌تر فایل‌ها و اجرای روان برنامه‌ها کمک می‌کند.
• امنیت (Security): شبکه‌های LAN می‌توانند از طریق رمز عبور و فایروال‌ها ایمن شوند. این امر به محدود کردن دسترسی به داده‌ها و محافظت از شبکه در برابر نفوذ خارجی کمک می‌کند.

در کل، شبکه‌های LAN راه‌حلی ایده‌آل برای اتصال رایانه‌ها و دستگاه‌های موجود در یک مکان واحد مانند خانه، اداره، مدرسه یا هر مکان دیگری هستند که نیاز به اشتراک منابع و برقراری ارتباط مؤثر دارند.

چگونه شبکه‌های محلی به بخش‌های دیگر اینترنت مرتبط هستند؟

اینترنت شبکه‌ای از شبکه‌هاست. شبکه‌های LAN معمولا به یک شبکه بسیار بزرگ‌تر که یک سیستم مستقل (AS) هستند متصل می‌شوند. سیستم‌های مستقل شبکه‌های بسیار بزرگی هستند که سیاست‌های مسیریابی خاص خود را دارند و روی آدرس‌های IP‌ خاصی کنترل دارند. یک ارائه دهنده خدمات اینترنتی (ISP) یک نمونه‌ از AS است.

یک شبکه LAN را به عنوان شبکه کوچکتر تصور کنید که به یک شبکه خیلی بزرگتر متصل می‌شود، که آن نیز به شبکه‌های خیلی بزرگ دیگری متصل می‌شود که همه‌ی آن‌ها حاوی شبکه‌های LAN هستند. این اینترنت است و دو کامپیوتر متصل به دو شبکه محلی مختلف که هزاران مایل از یکدیگر فاصله دارند می‌توانند با ارسال داده از طریق اتصالات بین شبکه‌ای با یکدیگر صحبت کنند.

جمع بندی

شبکه‌های محلی (LAN) راه‌حلی ایده‌آل برای اتصال رایانه‌ها و دستگاه‌ها و به اشتراک‌گذاری منابع در مکان‌های واحد مانند خانه‌ها، دفاتر و مدارس هستند. LANها با ارائه مزایایی مانند اشتراک‌گذاری آسان منابع، ارتباط سریع، مدیریت مرکزی، سرعت بالا و امنیت، به کاربران امکان می‌دهند تا به طور موثر با یکدیگر همکاری کرده و از منابع به طور کارآمد استفاده کنند. LANها ستون فقرات شبکه‌های کامپیوتری مدرن هستند و نقش حیاتی در دنیای دیجیتال امروزی ایفا می‌کنند.