شبیه سازی شبکه های کامپیوتری

شبیه سازی شبکه های کامپیوتری



 

فهرست مطالب:

مقدمه 2

توضیحاتی در مورد شبکه های کامپیوتری: 3

شبکه کامپیوتری چیست ؟ 3

مدل OSI و توضیح وظایف لایه های آن: 4

مدل های شبکه: 9

مدل شبکه نظیر به نظیر: 10

مدل شبکه مبتنی بر سرویس دهنده : 10

مدل سرویس دهنده / سرویس گیرنده : 11

سازگار کننده هاAdaptor)) : 11

اجزا ءشبکه : 12

انواع شبکه از لحاظ جغرافیایی: 12

شبکه محلی (LAN= Local Area Network) : 12

شبکه گسترده (WAN = Wide Area Network) : 13

ریخت شناسی شبکه (Net work (Topology : 13

پروتکل چیست؟ 17

توضیحاتی در مورد شبیه سازی: 18

نرم افزار Arena و توضیحات کلی در مورد ساختمان کاری آن: 24

توضیحاتی کوتاه در مورد قطعات مختلف موجود در ماژول Basic Process: 25

مدل سازی از LAN و توضیحات مرحله ای از روند انجام کار: 30

 

مقدمه

همانطور که می دانید امروزه در تمامی نقاط کره خاکی ما فعالیت های عظیم صنعتی و اقتصادی در دست انجام است و کارخانه ها و مراکز تولیدی، صنعتی با در نظر گرفتن نیروی کار و وجود مواد اولیه مورد نیازشان ، گاهی به صورت شبانه روزی نیز فعالیت می کنند.

 در این میان مهمترین مسئله ای که صاحبان صنایع و کارخانجات و یا موسسات خدماتی به آن توجه خاصی مبذول می دارند همانا بهینه سازی فعالیت ها و اعمالشان است تا بتوانند با به کار بردن حداقل مواد اولیه و قطعات و نیروی مورد نیاز، بالاترین کیفیت محصولات یا خدمات را ارائه نمایند. در حالت دیگر، اشخاص صاحب سرمایه و گروه هایی که در مراحل اولیه ورود به این نوع فعالیت ها هستند، نیاز دارند که تصویری با معنی از آنچه می خواهند بر رویش سرمایه گذاری کنند و نیز میزان مطلوبیت (بازدهی) آن فعالیت خاص به دست آورند. و یا به طور اختصار ، نیاز به داشتن شناخت کلی از چرخه (Input-Process-Output) فعالیت مورد نظرشان دارند.

شاید اولین پیشنهاد به منظور نیل به این هدف، نمونه سازی کوچک (آزمایشگاهی) باشد. که البته نیازمند هزینه های اولیه ای است در مورد طرحی که فعلاً شناخت جامعی بر مشکلات آن نداریم.

اندیشه شیه سازی از این جا آغاز می شود که ما برای بدست آوردن شناخت نسبت به آن کار، بدون اینکه متحمل هزینه های سنگین پیاده سازی مدل نمونه شویم، قبل از هر کار یک مدل کامپیوتری کامل از فعالیت مورد نظر بوجود آورده و نیازها، فعالیت ها، مواد اولیه، نیروی کار و کلاً عوامل دخیل در نتیجه فعالیت را لحاظ کنیم و می سنجیم و با در نظر گرفتن تمامی اثرات آنان، با ضریب اطمینان بیشتری نسبت به ادامه کار و فعالیت اقتصادی اقدام می نماییم.

استفاده های ما از شبکه های کامیوتری نیز به این تکنولوژی نقش مهمی در زندگی روزمره ما بخشیده است و لزوم بهینه سازی در سرعت، کیفیت ارائه و نیز هزینه خدمات شبکه ای به وضوح احساس می شود.

به همین جهت بر آن شدیم تا با ارائه مدلی کلی از اعمال انجام گرفته در یک شبکه محلی (Lan) که برخورد بیشتری با آن داریم، یکی از راه های بهینه سازی در سرعت دسترسی به شبکه را مورد بررسی و تحلیل قرار دهیم و موضوع مقایسه بین فعالیت های انجام گرفته توسط هاب و هاب-سوییچ در شبکه محلی را انتخاب نمودیم.  

 

توضیحاتی در مورد شبکه های کامپیوتری:

شبکه کامپیوتری چیست ؟

اساساً یک شبکه کامپیوتری شامل دو یا بیش از دو کامپیوتر وابزارهای جانبی مثل چاپگرها، اسکنرها ومانند اینها هستند که بطور مستقیم بمنظور استفاده مشترک از سخت افزار ونرم افزار، منابع اطلاعاتی ابزارهای متصل ایجاده شده است توجه داشته باشید که به تمامی تجهیزات سخت افزاری ونرم افزاری موجود در شبکه منبع1(Source) گویند.

در این تشریک مساعی با توجه به نوع پیکربندی کامپیوتر ، هر کامپیوتر کاربر می تواند در آن واحد منابع خود را اعم از ابزارها وداده ها با کامپیوترهای دیگر همزمان بهره ببرد.

دلایل استفاده از شبکه را می توان موارد ذیل عنوان کرد :

1 - استفاده مشترک از منابع :

استفاده مشترک از یک منبع اطلاعاتی یا امکانات جانبی رایانه ، بدون توجه به محل جغرافیایی هریک از منابع را استفاده از منابع مشترک گویند.

2 - کاهش هزینه :

متمرکز نمودن منابع واستفاده مشترک از آنها وپرهیز از پخش آنها در واحدهای مختلف واستفاده اختصاصی هر کاربر در یک سازمان کاهش هزینه را در پی خواهد داشت .

3 - قابلیت اطمینان :

این ویژگی در شبکه ها بوجود سرویس دهنده های پشتیبان در شبکه اشاره می کند ، یعنی به این معنا که می توان از منابع گوناگون اطلاعاتی وسیستم ها در شبکه نسخه های دوم وپشتیبان تهیه کرد ودر صورت عدم دسترسی به یک از منابع اطلاعاتی در شبکه " بعلت از کارافتادن سیستم " از نسخه های پشتیبان استفاده کرد. پشتیبان از سرویس دهنده ها در شبکه کارآیی،، فعالیت وآمادگی دایمی سیستم را افزایش می دهد.

4 - کاهش زمان :

یکی دیگر از اهداف ایجاد شبکه های رایانه ای ، ایجاد ارتباط قوی بین کاربران از راه دور است ؛ یعنی بدون محدودیت جغرافیایی تبادل اطلاعات وجود داشته باشد. به این ترتیب زمان تبادل اطلاعات و استفاده از منابع خود بخود کاهش می یابد.

5 - قابلیت توسعه :

یک شبکه محلی می تواند بدون تغییر در ساختار سیستم توسعه یابد وتبدیل به یک شبکه بزرگتر شود. در اینجا هزینه توسعه سیستم هزینه امکانات وتجهیزات مورد نیاز برای گسترش شبکه مد نظر است.

6 - ارتباطات:

کاربران می توانند از طریق نوآوریهای موجود مانند پست الکترونیکی ویا دیگر سیستم های اطلاع رسانی پیغام هایشان را مبادله کنند ؛ حتی امکان انتقال فایل نیز وجود دارد.

 

مدل OSI و توضیح وظایف لایه های آن:

هر فعاليتي در شبكه مستلزم ارتباط بين نرم‌افزار و سخت‌افزار كامپيوتر و اجزاي ديگر شبكه است. انتقال اطلاعات بين كامپيوترهاي مختلف در شبكه وابسته به انتقال اطلاعات بين بخش هاي نرم‌افزاري و سخت‌افزاري درون هر يك از كامپيوترها است.

هر يك از فرايندهاي انتقال اطلاعات را مي توان به بخش‌هاي كوچك‌تري تقسيم كرد. هر يك از اين فعاليت‌هاي كوچك را سيستم عامل براساس دسته‌اي از قوانين مشخص انجام مي‌دهد. اين قوانين را پروتكل مي‌نامند. پروتكل‌ها تعيين‌كننده روش كار در ارتباط بين بخش‌هاي نرم‌افزاري و سخت‌افزاري شبكه هستند. بخش‌هاي نرم‌افزاري و سخت‌افزاري توليدكنندگان مختلف داراي مجموعه پروتكل‌هاي متفاوتي مي‌باشند.

براي استانداردسازي پروتكل‌هاي ارتباطي، سازمان استانداردهاي بين‌المللي (ISO) در سال ۱۹۸۴ اقدام به تعيين مدل مرجع)  OSI يا‌ (Open Systems Interconnection نمود.

مدل مرجع OSI ارائه‌دهنده چارچوب طراحي محيط‌هاي شبكه‌اي است. در اين مدل، جزئيات بخش‌هاي نرم افزاري و سخت افزاري براي ايجاد سهولت انتقال اطلاعات مطرح شده است و در آن كليه فعاليت‌هاي شبكه‌اي در هفت لايه مدل‌سازي مي‌شود. هنگام بررسي فرآيند انتقال اطلاعات بين دو كامپيوتر، مدل هفت لايه‌اي OSI روي هر يك از كامپيوترها پياده‌سازي مي‌گردد. در تحليل اين فرايندها مي‌توان عمليات انتقال اطلاعات را بين لايه‌هاي متناظر مدل‌ OSI واقع در كامپيوترهاي مبدا و مقصد در نظر گرفت.

اين تجسم از انتقال اطلاعات را انتقال مجازي (Virtual) مي نامند. اما انتقال واقعي اطلاعات بين لايه‌هاي مجاور مدل OSI واقع در يك كامپيوتر انجام مي‌شود. در كامپيوتر مبدا اطلاعات از لايه فوقاني به طرف لايه تحتاني مدل OSI حركت كرده و از آن جا به لايه زيرين مدل‌ OSI واقع در كامپيوتر مقصد ارسال مي‌شوند. در كامپيوتر مقصد اطلاعات از لايه‌هاي زيرين به طرف بالاترين لايه مدل‌ OSI حركت مي كنند.

عمل انتقال اطلاعات از يك لايه به لايه ديگر در مدل‌ OSI از طريق واسطه‌ها ياInterface ‌ها انجام مي‌شود. اين واسطه ها تعيين‌كننده سرويس‌هايي هستند كه هر لايه مدل OSI مي تواند براي لايه مجاور فراهم آورد.

بالاترين لايه مدل‌ OSI يا لايه هفت، لايه كاربرد يا‌ Application است. اين لايه تأمين‌كننده سرويس‌هاي پشتيباني برنامه هاي كاربردي نظير انتقال فايل، دسترسي به بانك اطلاعاتي و پست الكترونيكي است.

لايه شش، لايه نمايش يا‌ Presentation است. اين لايه تعيين‌كننده فرمت يا قالب انتقال داده‌ها بين كامپيوترهاي واقع در شبكه است. اين لايه در كامپيوتر مبدا داده‌هايي كه بايد انتقال داده شوند را به يك قالب مياني تبديل مي‌كند. اين لايه در كامپيوتر مقصد اطلاعات را از قالب مياني به قالب اوليه تبديل مي كند.

لايه پنجم در اين مدل، لايه جلسه يا‌ session است. اين لايه بر برقراري اتصال بين دو برنامه كاربردي روي دو كامپيوتر مختلف واقع در شبكه نظارت دارد. همچنين تأمين كننده همزماني فعاليت هاي كاربر نيز هست.

لايه چهارم يا لايه انتقال (Transmission)مسؤول ارسال و دريافت اطلاعات و كمك به رفع خطاهاي ايجاد شده در طول ارتباط است. هنگامي كه حين يك ارتباط خطايي بروز كند، اين لايه مسؤول تكرار عمليات ارسال داده است.

لايه سوم در مدل OSI، مسؤول آدرس يا نشاني گذاري پيام‌ها و تبديل نشاني‌هاي منطقي به آدرس‌هاي فيزيكي است. اين لايه همچنين مسؤول مديريت بر مشكلات مربوط به ترافيك شبكه نظير كند شدن جريان اطلاعات است. اين لايه، لايه شبكه يا Network نام دارد.

لايه دوم مدل OSI، لايه پيوند يا‌ Data link است. اين لايه وظيفه دارد تا اطلاعات دريافت شده از لايه شبكه را به قالبي منطقي به نام فريم (frame) تبديل كند. در كامپيوتر مقصد اين لايه همچنين مسؤول دريافت بدون خطاي اين فريم‌ها است.

لايه زيرين در اين مدل لايه فيزيكي يا Physical است. اين لايه اطلاعات را به صورت جرياني از رشته هاي ‌داده اي و به صورت الكتريكي روي كابل هدايت مي كند. اين لايه تعريف كننده ارتباط كابل و كارت شبكه و همچنين تعيين‌كننده تكنيك ارسال و دريافت داده ها نيز هست.

انجمن مهندسان برق و الكترونيك آمريكا (IEEE) براي وضع استانداردهاي شبكه‌هاي‌ LAN اصطلاحاتي بر مدل OSI انجام داده است. اين استانداردها اكنون با عنوان استاندارد IEEE ۸۰۲ شناسايي مي شوند.

در پروژه ۸۰۲ استانداردهايي وضع شده است كه در برگيرنده مشخصه‌هاي ارسال و دسترسي به اطلاعات از محيط فيزيكي است. اين مشخصه‌ها شامل فرايندهاي اتصال، حفظ و قطع ارتباط تجهيزات شبكه نيز هستند.

مشخصه هاي ۸۰۲ به دوازده گروه تقسيم مي‌شوند كه هر يك به صورت ۱.۸۰۲ تا ۱۲.۸۰۲ نام‌گذاري شده‌اند. هر يك از اين گروه‌ها تعريف‌كننده استانداردهايي براي اعمال اجرايي گوناگون شبكه هستند.

مشخصات ۸۰۲ همچنين شامل اصلاحاتي بر لايه هاي ‌فيزيكي و‌ پيوند در مدل OSI نيز هست. اين اصلاحات در هنگام طراحي اكثر محيط هاي‌ LAN مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

كميته پروژه ۸۰۲ با تفكيك لايه پيوند مدل OSI به دو زيرلايه، جزئيات بيشتري به مدل‌ OSI افزوده است. اين لايه‌هاي فرعي عبارتند از لايه LLC يا‌ Logical link control و لايه MAC يا Media Access Control . لايه فرعي بالايي يعني‌ LLC با تعريف چندين نقطه دسترسي به سرويس يا ( Service Access Point SAP)  بر ارتباطات لايه پيوند مديريت مي كندSAPها نقاط اتصالي هستند كه به ارتباط بين لايه‌هاي هفت گانه در مدل‌ OSI كمك مي‌كنند.

كامپيوترها از اين نقاط براي انتقال اطلاعات از لايه فرعي‌ LLC به لايه‌هاي بالايي بهره مي گيرند. استانداردهاي انتقال اطلاعات بين لايه فرعي‌ LLC و لايه‌هاي بالايي در مدل OSI، تحت عنوان

IEEE 802,2  جمع آوري شده اند.

لايه فرعي‌ MAC پايين لايه فرعي‌ LCC قرار گرفته است. اين لايه وظيفه انتقال اطلاعات را از لايه فيزيكي مدل‌ OSI به محيط فيزيكي بر عهده دارد. اين لايه مسؤول انتقال بدون خطاي اطلاعات بين دو كامپيوتر واقع در شبكه نيز هست.

استانداردهاي مربوط به عملكرد لايه فرعي‌ MAC و لايه فيزيكي مدل OSI در گروه هاي 802,3  802,4  802,12  آمده اند.

فرآيند به اشتراك گذاشتن اطلاعات نيازمند ارتباط همزمان‌شده‌اي بين كامپيوترهاي شبكه است. براي ايجاد سهولت در اين فرايند، براي هر يك از فعاليت‌هاي ارتباط شبكه‌اي، مجموعه‌اي از دستورالعمل‌ها تعريف شده است.

هر دستورالعمل ارتباطي يك پروتكل يا قرارداد نام دارد. يك پروتكل تأمين‌كننده توصيه‌هايي براي برقراري ارتباط بين اجزاي نرم‌افزاري و سخت‌افزاري در انجام يك فعاليت شبكه‌اي است.

هر فعاليت شبكه‌اي به چندين مرحله سيستماتيك تفكيك مي‌شود. هر مرحله با استفاده از يك پروتكل منحصر به فرد، يك عمل مشخص را انجام مي‌دهد.

اين مراحل بايد با ترتيب يكسان در تمام كامپيوترهاي واقع در شبكه انجام شوند. در كامپيوتر مبدا مراحل ارسال داده از لايه بالايي شروع شده و به طرف لايه زيرين ادامه مي يابد. در كامپيوتر مقصد مراحل مشابه در جهت معكوس از پايين به بالا انجام مي شود.

در كامپيوتر مبدا، پروتكل‌ها اطلاعات را به قطعات كوچك شكسته، به آن‌ها آدرس‌هايي نسبت مي‌دهند و قطعات حاصله يا بسته‌ها را براي ارسال از طريق كابل آماده مي‌كنند.

در كامپيوتر مقصد، پروتكل‌ها داده‌ها را از بسته‌ها خارج كرده و به كمك نشاني‌هاي آن‌ها بخش‌هاي مختلف اطلاعات را با ترتيب صحيح به هم پيوند مي‌دهند تا اطلاعات به صورت اوليه بازيابي شوند.

پروتكل‌هاي مسؤول فرآيندهاي ارتباطي مختلف براي جلوگيري از تداخل و يا عمليات ناتمام، لازم است كه به صورت گروهي به كار گرفته شوند.

لايه‌هاي بالايي در پشته پروتكل‌ها تعيين‌كننده مشخصه‌هاي جلسات ارتباطي براي برنامه‌هاي كاربردي مي‌باشند. پروتكل‌ها براساس آن كه به كدام لايه‌ از مدل OSI متعلق باشند، سه نوع طبقه‌بندي مي‌شوند. پروتكل‌هاي مربوط به سه لايه بالايي مدل OSI به پروتكل هاي Application يا كاربرد معروف هستند. پروتكل‌هاي لايه Application تأمين‌كننده سرويس‌هاي شبكه در ارتباطات بين برنامه‌هاي كاربردي با يكديگر هستند. اين سرويس‌ها شامل انتقال فايل، چاپ، ارسال پيام و سرويس‌هاي بانك اطلاعاتي هستند.

پروتكل‌هاي لايه نمايش يا Presentation وظيفه قالب‌بندي و نمايش اطلاعات را قبل از ارسال برعهده دارند. پروتكل‌هاي لايه جلسه يا Session اطلاعات مربوط به جريان ترافيك را به داده‌ها اضافه مي‌كنند.

پروتكل‌هاي نوع دوم كه به پروتكل‌هاي انتقال‌‌ (Transport) معروف هستند، منطبق بر لايه انتقال مدل OSI هستند. اين پروتكل‌ها اطلاعات مربوط به ارسال بدون خطا يا در واقع تصحيح خطا را به دادها مي افزايند.

وظايف سه لايه زيرين مدل‌ OSI بر عهده پروتكل هاي شبكه است. پروتكل‌هاي لايه شبكه تأمين‌كننده فرايندهاي آدرس‌دهي در سطوح بالاتر از شبکه محلی و مسيريابي اطلاعات هستند. پروتكل‌هاي لايه‌ Data Link اطلاعات مربوط به بررسي و كشف خطا را به داده‌ها اضافه مي‌كنند و به درخواست‌هاي ارسال مجدد اطلاعات پاسخ مي‌گويند.

پروتكل‌هاي لايه فيزيكي تعيين‌كننده استانداردهاي ارتباطي در محيط مشخصي هستند.

 

مدل های شبکه:

در یک شبکه ، یک کامپیوتر می تواند هم سرویس دهنده وهم سرویس گیرنده باشد. یک سرویس دهنده (Server) کامپیوتری است که فایل های اشتراکی وهمچنین سیستم عامل شبکه که مدیریت عملیات شبکه را بعهده دارد - را نگهداری می کند.

برای آنکه سرویس گیرنده " Client" بتواند به سرویس دهنده دسترسی پیدا کند ، ابتدا سرویس گیرنده باید اطلاعات مورد نیازش را از سرویس دهنده تقاضا کند. سپس سرویس دهنده اطلاعات در خواست شده را به سرویس گیرنده ارسال خواهد کرد.

سه مدل از شبکه هایی که مورد استفاده قرار می گیرند ، عبارتند از :

1 - شبکه نظیر به نظیر " Peer- to- Peer "

2 - شبکه مبتنی بر سرویس دهنده " Server- Based "

3 - شبکه سرویس دهنده / سرویس گیرنده " Client /Server"

 

مدل شبکه نظیر به نظیر:

در این شبکه ایستگاه ویژه ای جهت نگهداری فایل های اشتراکی وسیستم عامل شبکه وجود ندارد. هر ایستگاه می تواند به منابع سایر ایستگاه ها در شبکه دسترسی پیدا کند. هر ایستگاه خاص می تواند هم بعنوان Server وهم بعنوان Client عمل کند. در این مدل هر کاربر خود مسئولیت مدیریت وارتقاء دادن نرم افزارهای ایستگاه خود را بعهده دارد. از آنجایی که یک ایستگاه مرکزی برای مدیریت عملیات شبکه وجود ندارد ، این مدل برای شبکه ای با کمتر از 10 ایستگاه بکار می رود .

 

 

مدل شبکه مبتنی بر سرویس دهنده :

در این مدل شبکه ، یک کامپیوتر بعنوان سرویس دهنده کلیه فایل ها ونرم افزارهای اشتراکی نظیر واژه پرداز ها، کامپایلرها ، بانک های اطلاعاتی وسیستم عامل شبکه را در خود نگهداری می کند. یک کاربر می تواند به سرویس دهنده دسترسی پیدا کرده وفایل های اشتراکی را از روی آن به ایستگاه خود منتقل کند

 

مدل سرویس دهنده / سرویس گیرنده :

در این مدل یک ایستگاه در خواست انجام کارش را به سرویس دهنده ارائه می دهد وسرویس دهنده پس از اجرای وظیفه محوله ، نتایج حاصل را به ایستگاه در خواست کننده عودت می دهد. در این مدل حجم اطلاعات مبادله شده شبکه ، در مقایسه با مدل مبتنی بر سرویس دهنده کمتر است واین مدل دارای کارایی بالاتری می باشد.

 

 

هر شبکه اساسا از سه بخش ذیل تشکیل می شود:

ابزارهایی که به پیکربندی اصلی شبکه متصل می شوند بعنوان مثال : کامپیوتر ها، چاپگرها، هاب ها.

سیم ها ، کابل ها وسایر رسانه هایی که برای اتصال ابزارهای شبکه استفاده می شوند.

 

سازگار کننده هاAdaptor)) :

که بعنوان اتصال کابل ها به کامپیوتر هستند . اهمیت آنها در این است که بدون وجود آنها شبکه تنها شامل چند کامپیوتر بدون ارتباط موازی است که قادر به سهیم شدن منابع یکدیگر نیستند . عملکرد سازگارکننده در این است که به دریافت وترجمه سیگنال ها ی درون داد از شبکه از جانب یک ایستگاه کاری وترجمه وارسال برون داد به کل شبکه می پردازد.

 

 

اجزا ءشبکه :

اجزا اصلی یک شبکه کامپیوتری عبارتند از :

1 - کارت شبکه (Card  ( NIC- Network Interface:

برای استفاده از شبکه وبرقراری ارتباط بین کامپیوتر ها از کارت شبکه ای استفاده می شود که در داخل یکی از شیارهای برد اصلی کامپیوتر های شبکه " اعم از سرویس دهنده وگیرنده " بصورت سخت افزاری وبرای کنترل ارسال ودریافت داده نصب می گردد.

2 - رسانه انتقال Transmission Medium)):

رسانه انتقال کامپیوتر ها را به یکدیگر متصل کرده وموجب برقراری ارتباط بین کامپیوتر های یک شبکه می شود . برخی از متداولترین رسانه های انتقال عبارتند از : کابل زوج سیم بهم تابیده " Twisted- Pair" ، کابل کواکسیال " Coaxial" وکابل فیبر نوری "Fiber- Optic" .

3- سیستم عامل شبکه (NOS- Network Operating System) :

سیستم عامل شبکه برروی سرویس دهنده اجرا می شود و سرویس های مختلفی مانند: اجازه ورود به سیستم "Login" ، رمز عبور "Password" ، چاپ فایل ها " Printfiles" ، مدیریت شبکه " Net work management " را در اختیار کاربران می گذارد.

انواع شبکه از لحاظ جغرافیایی:

نوع شبکه توسط فاصله بین کامپیوتر های تشکیل دهنده آن شبکه مشخص می شود:

 

شبکه محلی (LAN= Local Area Network) :

ارتباط واتصال بیش از دو یا چند رایانه در فضای محدود یک سازمان از طریق کابل شبکه وپروتکل بین رایانه ها وبا مدیریت نرم افزاری موسوم به سیستم عامل شبکه را شبکه محلی گویند. کامپیوتر سرویس گیرنده باید از طریق کامپیوتر سرویس دهنده به اطلاعات وامکانات به اشتراک گذاشته دسترسی یابند. همچنین ارسال ودریافت پیام به یکدیگر از طریق رایانه سرویس دهنده انجام می گیرد. از خصوصیات شبکه های محلی می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

1 - اساسا در محیط های کوچک کاری قابل اجرا وپیاده سازی می باشند.

2 - از سرعت نسبتا بالایی برخوردارند.

3 - دارای یک ارتباط دایمی بین رایانه ها از طریق کابل شبکه می باشند.

 

شبکه گسترده (WAN = Wide Area Network) :

اتصال شبکه های محلی از طریق خطوط تلفنی ، کابل های ارتباطی ماهواره ویا دیگر سیستم هایی مخابراتی چون خطوط استیجاری در یک منطقه بزرگتر را شبکه گسترده گویند. در این شبکه کاربران یا رایانه ها از مسافت های دور واز طریق خطوط مخابراتی به یکدیگر متصل می شوند. کاربران هر یک از این شبکه ها می توانند به اطلاعات ومنابع به اشتراک گذاشته شده توسط شبکه های دیگر دسترسی یابند. از این فناوری با نام شبکه های راه دور " Long Haul Network" نیز نام برده می شود. در شبکه گسترده سرعت انتقال داده نسبت به شبکه های محلی خیلی کمتر است. بزرگترین ومهم ترین شبکه گسترده ، شبکه جهانی اینترنت می باشد.

 

ریخت شناسی شبکه (Net work (Topology :

توپولوژی شبکه تشریح کننده نحوه اتصال کامپیوتر ها در یک شبکه به یکدیگر است. پارامترهای اصلی در طراحی یک شبکه ، قابل اعتماد بودن ومقرون به صرفه بودن است. انواع متداول توپولوژی ها در شبکه کامپیوتری عبارتند از :

1 - توپولوژی ستاره ای (Star) :

در این توپولوژی ، کلیه کامپیوتر ها به یک کنترل کننده مرکزی با هاب متصل هستند. هرگاه کامپیوتری بخواهد با کامپیوتر ی دیگری تبادل اطلاعات نماید، کامپیوتر منبع ابتدا باید اطلاعات را به هاب ارسال نماید. سپس از طریق هاب آن اطلاعات به کامپیوتر مقصد منتقل شود. اگر کامپیوتر شماره یک بخواهد اطلاعاتی را به کامپیوتر شماره 3 بفرستد ، باید اطلاعات را ابتدا به هاب ارسال کند، آنگاه هاب آن اطلاعات را به کامپیوتر شماره سه خواهد فرستاد.

نقاط ضعف این توپولوژی آن است که عملیات کل شبکه به هاب وابسته است. این بدان معناست که اگر هاب از کار بیفتد، کل شبکه از کار خواهد افتاد . نقاط قوت توپولوژی ستاره عبارتند از:

* نصب شبکه با این توپولوژی ساده است.

* توسعه شبکه با این توپولوژی به راحتی انجام می شود.

* اگر یکی از خطوط متصل به هاب قطع شود ، فقط یک کامپیوتر از شبکه خارج می شود.

 

2- توپولوژی حلقوی (Ring) :

این توپولوژی توسط شرکت IBM اختراع شد وبهمین دلیل است که این توپولوژی بنام IBM Tokenring مشهور است.

در این توپولوژی کلیه کامپیوتر ها به گونه ای به یکدیگر متصل هستند که مجموعه آنها یک حلقه را می سازد. کامپیوتر مبدا اطلاعات را به کامپیوتری بعدی در حلقه ارسال نموده وآن کامپیوتر آدرس اطلاعات رابرای خود کپی می کند، آنگاه اطلاعات را به کامپیوتر بعدی در حلقه منتقل خواهد کرد وبهمین ترتیب این روند ادامه پیدا می کند تا اطلاعات به کامپیوتر مبدا برسد. سپس کامپیوتر مبدا این اطلاعات را از روی حلقه حذف می کند.

نقاط ضعف توپولوژی فوق عبارتند از:

*اگر یک کامپیوتر از کار بیفتد ، کل شبکه متوقف می شود.

* به سخت افزار پیچیده نیاز دارد " کارت شبکه آن گران قیمت است ".

* برای اضافه کردن یک ایستگاه به شبکه باید کل شبکه را متوقف کرد.

نقاط قوت توپولوژی فوق عبارتند از :

* نصب شبکه با این توپولوژی ساده است.

* توسعه شبکه با این توپولوژی به راحتی انجام می شود.

* در این توپولوژی از کابل فیبر نوری میتوان استفاده کرد.

 

3- توپولوژی اتوبوسی (BUS) :

در یک شبکه خطی چندین کامپیوتر به یک کابل بنام اتوبوسی متصل می شوند. در این توپولوژی ، رسانه انتقال بین کلیه کامپیوتر ها مشترک است. یکی از مشهورترین قوانین نظارت بر خطوط ارتباطی در شبکه های محلی اترنت است. توپولوژی اتوبوس از متداوالترین توپولوژی هایی است که در شبکه محلی مورد استفاده قرار می گیرد. سادگی ، کم هزینه بودن وتوسعه آسان این شبکه ، از نقاط قوت توپولوژی اتوبوسی می باشد. نقطه ضعف عمده این شبکه آن است که اگر کابل اصلی که بعنوان پل ارتباطی بین کامپیوتر های شبکه می باشد قطع شود، کل شبکه از کار خواهد افتاد.

 

 

4- توپولوژی توری (Mesh) :

در این توپولوژی هر کامپیوتری مستقیما به کلیه کامپیوترهای شبکه متصل می شود. مزیت این توپولوژی آن است که هر کامپیوتر با سایر کامپیوتر ها ارتباطی مجزا دارد. بنابراین ، این توپولوژی دارای بالاترین درجه امنیت واطمینان می باشد. اگر یک کابل ارتباطی در این توپولوژی قطع شود ، شبکه همچنان فعال باقی می ماند.
از نقاط ضعف اساسی این توپولوژی آن است که از تعداد زیادی خطوط ارتباطی استفاده می کند، مخصوصا زمانیکه تعداد ایستگاه ها افزایش یابند. به همین جهت این توپولوژی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

 

 

5- توپولوژی درختی (Tree) :

این توپولوژی از یک یا چند هاب فعال یا تکرار کننده برای اتصال ایستگاه ها به یکدیگر استفاده می کند. هاب مهمترین عنصر شبکه مبتنی بر توپولوژی در ختی است : زیرا کلیه ایستگاه ها را به یکدیگر متصل می کند. وظیفه هاب دریافت اطلاعات از یک ایستگاه و تکرار وتقویت آن اطلاعات وسپس ارسال آنها به ایستگاه دیگر می باشد.

 

6- توپولوژی ترکیبی (Hybrid) :

این توپولوژی ترکیبی است از چند شبکه با توپولوژی متفاوت که توسط یک کابل اصلی بنام استخوان بندی "Back bone" به یکدیگر مرتبط شده اند . هر شبکه توسط یک پل ارتباطی "Bridg" به کابل استخوان بندی متصل می شود.

 

پروتکل چیست؟

برای برقراری ارتباط بین رایانه ها ی سرویس گیرنده و سرویس دهنده قوانین کامپیوتری برای انتقال ودریافت داده مشخص شده اند که به قرارداد یا پروتکل موسومند. این قرارداد ها وقوانین بصورت نرم افزاری در سیستم برای ایجاد ارتباط ایفای نقش می کنند. پروتکل با قرارداد ، در واقع زبان مشترک کامپیوتری است که برای درک وفهم رایانه بهنگام در خواست وجواب متقابل استفاده می شود. پروتکل تعیین کننده مشخصه های شبکه ، روش دسترسی وانواع فیزیکی توپولوژی ها ، سرعت انتقال داده ها وانواع کابل کشی است .

 

 

توضیحاتی در مورد شبیه سازی:

تكنولوژي و نرم افزارهاي شبيه سازي (Simulation) يكي قدرتمندترين روش‏ها و ابزارهاي در خدمت مديران، مهندسان صنايع، تحليل‌گران سيستم‌ها و ... مي‌باشد كه آنها را قادر مي‌سازد قبل از اتخاذ هر تصميمي در خصوص هر سيستم توليدي يا خدماتي و يا سيستم‏هاي در دست اجرا و يا در حال كار را مدل و شبيه‌سازي نموده و بررسی‌هاي لازم آماري را در تمامي ابعاد آن، جهت اتخاذ تصميم بهتر و با هدف كاهش هزينه و افزايش سود ( يا راندمان) به‏ عمل آورند.

با استفاده از شبيه‌سازي مي‏توان طيف گسترده‌اي از مسائل ديناميك (پويا) را در حوزه‌هاي ساخت و توليد، پشتيباني و خدمات تجزيه و تحليل نمود. شبيه‌سازي اين امكان را فراهم مي ‏آورد تا بتوان جريان مواد و كالاها، منابع انساني، و اطلاعات را در سازمان خود مدل نماييد و بواسطه شبيه سازي و تنظيم سناريو‏هاي مختلف، انيميشن 3 بعدي و ... سيستم را مورد تجزيه و تحليل قرار داده و نسبت به انجام بهبودهاي بالقوه در آن اهتمام ورزيد.

شبيه سازي چيست :

شبيه سازي علم و هنر ساختن نمايشي (مدلي) از يک پروسه يا سيستم، به منظور ارزيابي و آزمايش راهبردها مي باشد، و يا شبيه سازي روشي براي آگاهي از نتايج ايده هاي پيشنهادي قبل از اجراي آنها.

چه زمان بايد از شبيه سازي استفاده کرد :

شرايطي که تجزيه تحليل جبري ميسر نمي باشد :

سيستم هاي  غير قطعي

سيستم هاي  پويا

سيستم هاي  پيچيده

شرايطي که امکان آزمايش در دنياي واقعي وجود ندارد :

سيستم هنوز ايجاد نشده است.

ريسک هاي زياد و خطرناکي وجود دارد.

هزينه آزمايش بالاست.

چه زمان نبايد از شبيه سازي استفاده کرد :

مسئله به طور کامل بررسي ومطالعه نشده است.

هدف فرموله شده اي وجود ندارد.

مسئله را مي توان از طريق محاسبات جبري حل کرد.

هيچ ديدي نسبت به جواب هاي مسئله وجود ندارد.

بهره وري سيستم بسيار بالاست و الگوي ورود نيز بي نظم مي باشد.

شبيه سازي شامل چه مراحلي مي باشد :

1) تعريف مسئله :

آيا اصلا مسئله اي وجود دارد ؟ اگر جواب مثبت است ؛مسئله مورد نظر چيست؟

رويکرد کل به جزء داشته باشيد : ابتدا مسئله را به طور کلي تعريف کرده و سپس هر جا لازم است تعاريف دقيق‌تري ارائه نماييد.

رويکردتان به مسئله اولويت در انتخاب بدترين حالت(آلترناتيو) موجود باشد

ابتدا مدل را نسازيد و سپس به فکر حل مسئله اي بوسيله آن باشيد !

دستيابي به مدلي که همه جهات يک سيستم را بيان کند تقريبا غير ممکن و بسيار پرهزينه خواهد بود.

مدل و مسئله را طوري طراحي نماييد که 100 درصد به منظور حل مشکل مورد نظر باشد (از زوايد بکاهيد).

2) مشخص کردن اهداف :

اهداف بايد کاملا روشن و واضح بيان شوند و در ضمن عملي و امکان پذير باشد.

اهداف، خطوط راهنماي شما در کل پروژه محسوب مي شوند.

بهتر است ليست معيارهاي عملکرد مورد نظر خود را ليست شده داشته باشيد:

ميزان توان عملياتي

بهره وري

زمان لازم براي تکميل محصول

....

آلترناتيو هاي مورد نظر خود را مشخص نماييد :

به عنوان يکي از کارهاي اوليه , به تعريف آلترناتيوها بپردازيد.

مشخص بودن آلترناتيوها طراحي مدل را تحت شعاع قرار مي دهد.

تمام فرض ها و شروط حاکم در مسئله را مشخص کنيد :

کل حجم سرمايه گذاري مشخص مي باشد.

مدت زمان کاري سازمان غير قابل تغيير است

...

 3) بيان شرح کلي از سيستم :

منابع

پروسه ها

صف ها

جابه جا کننده ها

منابع مشترک (اپراتورها)

محصولات

ورودي ها

موجودي هاي اوليه

الگوي جريان مواد

ترکيب ها

تغيير مسيرها

تغيير حالت محصولات

تغيير خصوصيات

مونتاژها

دمونتاژها

محدوديت ها و کنترل ها در حرکت محصولات

تاخيرهاي اجباري

جابه جايي هاي دسته اي

كنترل در ارسال كالاها و مواد

زمان از کارافتادگي منابع

قابل پيش بيني

غيرقابل پيش بيني

4) جمع آوري داده ها :

پارامترهاي ورودي و نتايج خروجي در واقعيت (به منظور مقايسه نتايج مدل)

سنجش ها:

زمان سنجي

نمونه برداري از کار

تخمين ها :

بر مبناي تجارب

سعي و خطا

فرض ها :

آيا داده از هم مستقل هستند؟

آيا تنها به دنبال جواب‌هاي نسبي هستيد؟ (مثلا اگر A افزايش مي‌يابد،‌B و C كاهش مي‌يابند يا خير)

و ...

5)ساخت مدل :

اهداف مسئله را در ذهن داشته باشيد.

بخش‌هاي سخت مدل سازي را ابتدا به صورت مدل‌هاي ساده و آزمايشي بسازيد.

مدل ها را به فازهاي مختلف تقسيم کرده و مدل سازي را فاز به فاز انجام دهيد.

اگر مدل موردنظر بزرگ مي باشد ؛ آن را به مدل هاي کوچک تري با درجه انتزاع مختلف از واقعيت تبديل نماييد که هريک توانايي پاسخ گويي به بخشي از سوالات را داشته باشد.

اينشتين مي گويد : "در ساده ترين حالت ممکن عمل کنيد اما نه به صورت ساده لوحانه ! "

از افزودن جزئيات زياد به مدل پرهيز کنيد زيرا جزئيات زياد ,مدل را شلوغ کرده و تشخيص روابط بين المان‌هاي مدل را سخت مي کند.

6) اعتبارسنجي و اعتبار بخشي Validation & Verification

اعتبارسنجي : تعيين ميزان تطابق مدل با واقعيت

راه هاي تشخيص ميزان اعتبار:

هم خواني نتايج گرفته شده از مدل با واقعيت

هم خواني رفتار مدل با تئوري

آيا مدل مي‌تواند پيش بيني نمايد.

آيا مدل مورد تأييد ساير افراد شبيه‌ساز مي‌باشد؟

اعتباربخشي : افزايش تطابق مدل با واقعيت

تطابق صد در صد مدل با واقعيت غير ممکن است .در ايده آل ترين شرايط تنها مي توان ادعا کرد مدل با واقعيت در تقابل نيست!

7) اجراي مدل :

مدل را به دفعات زياد اجرا کرده و براي هر يک از معيارهاي عملکرد خود يک فاصله اطمينان تعيين کنيد.

در هر آزمايش تنها يک پارامتر را تغيير دهيد .در غير اين صورت تشخيص وآناليز تغييرات مشکل خواهد بود.

سعي نماييد به يک مقدار بهينه براي تعداد تکرار آزمايش ها يا استفاده از روش‌هاي متاهيورستيك برسيد.

8) تجزيه و تحليل نتايج :

تمرکز خود را روي معيارهاي عملکرد معطوف نماييد.

اهداف خود را به ياد داشته باشيد.

از گراف ها و جداول و ... استفاده نماييد.

در نتايج به دنبال يک روند قابل اعتماد باشيد

نتايج را با مقياس هاي مالي مقايسه نماييد.

9) جمع بندي و ارائه گزارش

يک شبيه سازي مناسب به خاطر عدم ارائه مناسب مي تواند اثربخش واقع نشود.

با توجه به ميزان كاربرد مدل‌تان (يك بار مصرف يا چندبار مصرف) از رابط‌هاي كاربر و يا Interface ها استفاده كنيد.

 

نرم افزار Arena و توضیحات کلی در مورد ساختمان کاری آن:

ARENA براي انيميشن و مدل سازي گرافيكي مسايل شبيه سازي بسيار مناسب است . اين برنامه به كاربر اجازه مي دهد كه اشيا مدل سازي به نام كاژول ايجاد كند كه اين ماژول ها سنگ بناي تهيه مدل هستند . تمام اجزا يك فرايند شامل منطق ، داده ، انيميشن و جمع آوري آمار مي توانند ماژول هايي براي مشخص كردن فرايندي باشند كه موجوديت ها از آنها مي گذرند.

 ARENA با ارايه الگوهايي امكان ساخت انيميشن مناسب براي مسايل شبيه سازي را به سادگي فراهم مي كند.

الگوها دسته اي از ماژول ها  مي باشند كه موجوديت ها ، پردازش ها و واژگان نوع خاصي از مسايل را در بر مي گيرند . در اين نرم افزار الگوهايي براي مهندسي مجدد فرايندهاي تجاري ، مراكز تلفن ، ساخت و توليد با سرعت بالا ، ساخت نيمه هادي ها و بسياري كاربردهاي ديگر به عنوان نمونه تهيه شده است

 ARENA داراي يك تحليل گر ورودي و يك تحليل گر خروجي مي باشد . كاربر مي تواند با استفاده از تحليل گر ورودي داده هاي خام را مشاهده كند . تحليل گر خروجي نيز براي مشاهده و تجزيه و تحليل داده هاي شبيه سازي مي باشد . همچنين ARENA ، ويژوال بيسسيك شركت مايكروسافت را پشتيباني مي كند و به كاربر اجازه مي دهد تا از اطلاعات نرم افزارهاي كاربردي ديگر مانند Excel استفاده كند يا خروجي هاي Arena را به اين نرم افزارها منتقل كند.

 

توضیحاتی کوتاه در مورد قطعات مختلف موجود در ماژول Basic Process:

 

 قرار دارند.Basic Procesماژول هاي داده اي به همراه ماژول هاي فلوچارت در قسمت

ماژول های فلوچارت :

Create :

شروع فرآیند جریان است که عناصر از این قسمت وارد مدل شبیه سازی می گردند.

Dispose :

پایان روند فرایند است و موجودیت ها (Entities) از طریق این ماژول است یعنی پس از آنکه تمام اعمال بر روی یک موجودیت (Entity) انجام شد، لازم است که این موجودیت به قسمت انبار ( در مورد کارخانه های تولیدی) یا لایه بالاتر ( در مورد پروژه من) منتقل گردند و به زبان ساده از شبیه سازی خارج شوند.

Process :

یک فعالیت است که توسط یک یا چند منبع کاری انجام می شود که البته هرکدام از این کارها به مقداری زمان برای تکمیل شدن نیاز دارند.

 مثال:توسط این ماژول می توان فعالیت یک منشی (ساعات کار، بیکاری، هزینه هر ساعت و ...) را شبیه سازی کرد

Decide :

گاهی اوقات پس از اینکه عملیاتی بر روی یک سری از موجودیت ها در داخل سیستم انجام گرفت که منجر به ایجاد تغییری در آن ها گردید، لازم است که مسیر موجودیت ها با شرایط خاص را تغییر دهیم که این عمل به کمک تصمیم گیری با این ماژول امکان پذیر است.

Batch :

برای اینکه تعدادی از مواد، قبل از ادامه فرایند در یک بسته ای جمع آوری گردند نیاز به این ابزار داریم. در مشخص کردن قسمت Type برای این ماژول دقت می نیم که آیا می خواهیم بسته بندی ها را به صورت موقت یا دائمی داشته باشیم؟ در بسته بندی به صورت موقت از حالت Temporary و در بسته بندی به صورت دائم از تنظیم Permanent استفاده می شود.تعداد در هر بسته و ترتیب در بسته بندی کردن را نیز می توان از جمله خصلت های آن مشخص نمود.

Separate :

همانطور که از نامش پیداست، برای چند قسمت کردن در مورد فرایندهای موازی یا هم زمان و یا برای جدا کردن تعدادی موجودیت (Entity) که قبلاً توسط Batch به هم چسبیده اند به کار می رود.

Assign :

در این قسمت تغییر ارزش برخی پارامترها ملاک است که البته این تغییر در موقع شبیه سازی صورت می گیرد. نمونه ای از آن را می توان تغییر نوع بعضی مواد یا تغییر متغیر های مدل تعریف نمود.

Record :

جمع آوری بعضی از آمار و ارقام می تواند توسط این عنصر انجام گیرد.

ماژول هاي داده اي:

از طريق ماژول هاي داده اي مجمو عه اي از عناصر سازنده فرايند (منابع ،مواد،صف ها و...) را در نماي  (Spreadsheet View) تعريف می كنيم.

ماژول هاي داده اي به شش دسته زير تقسيم مي شوند:

 Entity   ماژول (1

و تصویر آنها در شبیه سازی استفاده می شود. (Entity Typeاین ماژول برای تعریف انواع مواد (

 ها در آن وارد می شوند.Entity همچنين اطلاعات هزينه هاي اوليه و هزينه هاي نگهداري

مثال:

انواع  قطعاتي كه توليد و سر هم مي شوند(مانند:ميز،قطعه الكترونيك)

اسناد(مانند:فرم ها،ايميل ها،فكس ها،گزارشات)

افرادي كه در يك فرايند در حال حركتند(مانند:مشتريان،ملاقات كننده ها

و یا می توان فریم ها در شبکه را مثال زد.

 

Queue  ماژول (2

اين ماژول براي تعیین روش در صف قرار گرفتن مورد استفاده دارد.ترتيب در صف قرار گرفتن پيش بيني براي تمام صف ها،حالت اولين ورودي-اولين خروجي است مگر اينكه آن را تغيير دهيد.

موارد استفاده:

Processمقدار كارهاي در صف مانده در ماژول

 بسته بندي شوند.Batchمحل جمع آوري و نگهداري برگه هايي كه بايد در ماژول

(First In,First Out)

 

Resource  ماژول  (3

اين ماژول اطلاعات منابع شبيه سازي را براي مدل تعريف مي كند.

از جمله اين اطلاعات مي توان هزينه،قابليت هاي منبع ،تعداد منبع و ...را نام برد.

ممكن است ظرفيت كاري منبع ثابت باشد و يا اينكه بر اساس برنامه زماني خاصي كار كند.

همچنين از كار افتادن و حالت هاي مختلف منبع از ديگر اطلاعاتي هستند كه مي توان در اين ماژول تعريف كرد.

 

Variable   ماژول(4

و مقدارهای چند گانه (Variableاین ماژول داده ای برای تعریف مقدار ابتدایی یک متغیر(آن در سیستم مورد استفاده قرار می گیرد.

این متغیرها می توانند به عنوان مرجعی برای اطلاعات ماژول های دیگر باشند.

موارد استفاده:

1)تعداد برگه هایی که در هر ساعت تکمیل می شوند.

2)شماره سریال هایی که برای منحصر به فرد شدن قطعات,برای آنها در نظر گرفته شده است.

3)مساحت یک بخش.

 

Schedule   ماژول(5

از این ماژول می توان در ترکیب با ماژول های دیگر استفاده کرد.به عنوان مثال در استفاده با  برای تعریف برنامه زمانبندی شده فعالیت منبع کاری و یا با ماژول  Resourseماژول

در سیستم  Entityبرای تعریف برنامه ریزی ورود و ایجاد یک   create

و می توان از آن به عنوان یک عامل تعیین کننده میزان تاخیر درزمان شبیه سازی استفاده کرد.

 و یا (Duration-Formatساختارهایی از این ماژول از طریق تعریف دوره های زمانی (

) ایجاد می شود.Calendar-Formatزمانبندی تقویمی (

موارد استفاده:

برنامه کاری و استراحت کارگران.

دوره های تعمیراتی و یا از کار افتادن دستگاهها و تجهیزات.

برنامه های زمانی حجم ورود مشتریان به فروشگاه.

خط سیر یادگیری برای کارگران جدید.

 

:Calender Exception

زمانهای خاصی که یک منبع بر طبق روند مشخص شده در تقویم کلی پیش نخواهد رفت و استثنا ایجاد خواهد شد را در این قسمت تعریف می کنند.

 در برنامه به جای مقدار پایه تعریف شده خواهد(Exception  Valueمقدار حالت استثنا (

نشست و مقدار قبلی را باطل می کند.

موارد استفاده:

1)اضافه کاری ها

2)تعطیلات رسمی

3)جلسات منظم کاری

 

Set ماژول   (6

 ,شمارنده ها(Resourseاین ماژول برای تعریف مجموعه های مختلفی مانند:منابع(

(Entity Pictureو تصویر های مواد((Entity Type,نوع مواد((Conter or Tally(

به کار می رود.

Process     è         (Resource Setمجموعه منابع (

Record    è              Counter and Tally set

موارد استفاده:

تعدادی از ماشین آلات که فعالیت های مشابه در یک کارخانه انجام می دهند.

دربان ها و یا صندوقداران که ناظر خروج مشتریان از فروشگاه هستند.

مسئولان فروش و یا افراد پذیرش در یک اداره یا هتل.

مجموعه ای از تصاویر که نشان دهنده مجموعه ای از انواع مواد هستند.

 

مدل سازی از LAN و توضیحات مرحله ای از روند انجام کار:

فرضیات و توضیحات اولیه:

همانطور که در ابتدا توضیح دادیم ، در این پروژه قصد داریم اعمال انجام گرفته در لایه دوم از مدل OSI (لایه Data Link) را شبیه سازی نماییم. لازم به یا آوری است، تمام اعمالی که در حوزه شبکه محلی انجام می گیرد در گستره لایه دوم قرار دارد و اعمالی مانند دسترسی به اینترنت، خارج از محدوده این پروژه است زیرا فرایند آدرس دهی برای شبکه های بزر��تر از LAN توسط پروتکل IP صورت می گیرد که در لایه سوم است.

لذا برای رعایت اختصار، ورودی مدل در قسمت فرستنده را بسته های IP که از لایه سوم دریافت می شوند در نظر گرفتیم و سپس این بسته ها باگذشتن از قسمت های مختلف و لایه فیزیکی به گیرنده انتقال داده می شوند و در آن جا نیز فریم های دریافت شده از لایه فیزیکی را پس از پیاده سازی اعمال مربوطه بر رویشان به لایه سوم در ماشین مقصد تحویل می دهیم.

در ابتدای کار یک تصویر کلی از شمای پروژه را در صفحه بعد مشاهده می نمایید. همانطور که از این شکل بر می آید، کل پروژه از پنج قسمت کلی تشکیل شده که در بعضی از قسمت ها دارای مدل های زیر مجموعه ای برای انجام عمل مربوط به خود می باشد.

 

تذکر :

در بیشتر قسمت های لازم از مدل، نماهای اصلی به ترتیب ذخیره گردیده است و با فشردن کلیدهای میانبر (با شروع از 1) می توانید مراحل مختلف پیشرفت مدل را مرور کنید.

 

قسمت های مختلف مدل:

1- دریافت IP از لایه سوم و اعمال مربوط به تبدیل آن به فریم تا مرحله فرستادن

    1-1 پردازش اطلاعات و ساختن فریم ها

         1-1-1 تقسیم IP در صورت نیاز

    1-2 اضافه کردن داده های کنترلی LLC

    1-3 اضافه کردن مشخص کننده های محدوده فریم (STSRT & Stop Bites)

    1-4 نسبت دادن آدرس MAC

    1-5 اضافه کردن بایت های کنترل خطا (مثل CRC )

    1-6 فرستادن از طریق کارت شبکه (NIC)

2- عبور فریم ها از هاب

    2-1 فرستادن یک فریم رسیده از یک پورت به تمامی پورت ها

    2-2 تقویت سیگنال دریافتی

    2-3 شمارش فریم های خروجی

3- عبور فریم ها از هاب-سوییچ

    3-1 تشخیص گیرنده فریم و هدایت فریم به پورت خروجی خاص

3-2 تقویت سیگنال دریافتی

3-3 شمارش فریم های خروج

4- دریافت فریم ها در مقصد (هاب یا هاب-سوییچ )

    4-1 دریافت سیگنال در کارت شبکه

    4-2 تشخیص آدرس MAC  

    4-3 پردازش خطاهای احتمالی

        4-3-1 چک کردن خطا

4-3-2 اعمال مربوط به وجود خطا

4-3-3 اعمال مربوط به نبود خطا

4-4 به هم پیوند دادن فریم ها در صورت نیاز

4-5 فرستادن فریم ها به لایه بالاتر

قبل از هرچیز در ابتدا این توضیح را باید اضافه نماییم که همان طور که می دانید، اعمال انجام گرفته در یک شبکه محلی (LAN)، به صورت سوال و جواب است و یا به صورت ساده می توان گفت که حالت رفت و برگشتی دارد که مسیری دور مانند را ایجاد می نماید. اما با عنایت به این مطلب که هردو مسیر رفت و برگشت داده ها، یک فرستنده و یک گیرنده را در بر می گیرد می توان با در نظر گرفتن یک مدل منفرد در موقع رفت یا برگشت، عملیات مربوطه را شبیه سازی نمود و نیازی به تشکیل دور در مدل نیست.

مسئله بعدی اینکه ترتیب مشخص شده در مدل برای اعمالی که زیر مجموعه یک عمل خاص اند (Submodels) لزوماً همان ترتیب واقعی انجام کارها نیست. بلکه یک نوع ترتیب منطقی از اعمالی است که برای رسیدن به هدف خاصی به ترتیب ذکر گردیده است و در لایه مربوطه انجام می شود.

 

شرح و بسط :

حال یکی یکی هر مرحله را به اخصار بیان می کنیم :

 

1- دریافت IP از لایه سوم :

در مرحله اول از شبیه سازی ، ورودی مدلمان را IPهای خروجی از لایه سوم در نظر گرفته ایم که قرار است از این لایه به لایه های پایین تر بروند و از طریق لایه فیزیکی به کامپیوتر مقصد برسند.

 

1-1 پردازش اطلاعات و ساختن فریم ها

IPهای در یافت شده از لایه بالایی به قسمت Sender فرستاده می شوند تا به کمک ماژول های داخلی آن که به صورت Submodel اند، به فریم تبدیل گشته و از طریق کارت شبکه به داخل شبکه منتقل گردند.

سپس فریم ها در خروجی این ماژول، از طریق یک کپی کننده از نوع Separate با نام Duplicator ، کپی برداری می شوند تا بتوانیم به صورت همزمان هر فریم را هم در ورودی هاب و هم در ورودی هاب-سوییچ داشته باشیم و نتایج حاصل از ترافیک خروجی آن ها را باهم مقایسه نماییم.

1-1-1 تقسیم IP در صورت نیاز:

بعد از دریافت IP اگر حجم داده های آن به اندازه ای باشد که در یک فریم نگنجد، می باید IP مورد نظر را به چندین قسمت تقسیم نماییم و در همان مسیر جریان اصلی فریم ها قرار دهیم و اگر اندازه IP مناسب باشد آن را بدون تغییر در مسیر قرار می دهیم تا به بخش بعدی برود.

هر استاندارد ممكن است ساختار خاصی را برای فريم تعريف كرده باشد .

 يك فريم از چندين بخش ( فيلد ) تشكيل می گردد .

 هر فيلد نيز از مجموعه ای بايت تشكيل شده است :

 

 A

B

C

E

F

فيلد شروع فريم

فيلد آدرس

فيلد نوع / طول

فيلد داده

فيلد FCS

 

 

1-2 اضافه کردن داده های کنترلی LLC

لايه دوم از طريق LLC (برگرفته از Logical Link Control ) با لايه بالاتر ارتباط برقرار می نمايد .

زير لايه LLC ، مستقل از تجهيزات فيزيكی است و از آن به منظور فرآيند مبادله اطلاعات استفاده می گردد.

فريم ،‌واحد داده در لايه دوم بوده و با استفاده از فرآيند framing تمامی عمليات كپسوله می گردد .

1-3 اضافه کردن مشخص کننده های محدوده فریم (STSRT & Stop Bites)

    زمانی  كه كامپيوترها به يك رسانه انتقال داده متصل می گردند ، می بايست آنان از روشی به منظور  استفاده از محيط انتقال برای ارسال پيام و آگاهی به ساير كامپيوترها استفاده نمايند . در اين رابطه از تكنولوژی های متعددی استفاده می گردد كه هر يك دارای روش مختص به  خود برای انجام اين فرآيند می باشند . تمامی فريم ها ، صرفنظر از نوع تكنولوژی ،  دارای يك سيگنال آغازين مشتمل بر دنباله ای از بايت ها می باشند .

اكثر فريم ها دارای تعدادی فيلد خاص نيز می باشند . در برخی تكنولوژی ها ، يك فيلد طول مسئوليت مشخص نمودن طول واقعی يك فريم بر حسب بايت را برعهده دارد . برخی فريم ها دارای يك فيلد "نوع " می باشند كه پروتكل لايه سوم كه درخواست را ارسال نموده است ، مشخص می نمايد . 

 

1-4 نسبت دادن آدرس MAC

    تمامی فريم ها شامل اطلاعات نامگذاری نظير نام گره مبداء ( آدرس MAC ) و نام گره مقصد ( آدرس MAC ) می باشد. در فرستنده هم آدرس گیرنده و هم آدرس خود فرستنده به فریم اضافه می گردد.

1-5 اضافه کردن بایت های کنترل خطا (مثل CRC )

علت ارسال فريم ها ،‌ دريافت داده لايه های بالاتر از مبداء به مقصد مورد نظر است . بسته داده دارای دو بخش مجزاء می باشد : داده User Application و بايت های كپسوله شده برای ارسال به كامپيوتر مقصد . در اين رابطه ممكن است  بايت های ديگری نيز اضافه گردد . فريم ها دارای‌ يك حداقل طول برای فرآيند  تنظيم زمان می باشند . در فريم های استاندارد IEEE ، بايت های LLC نيز در فيلد داده قرار می گيرند . زير لايه LLC ، داده پروتكل شبكه ، يك بسته اطلاعاتی IP را دريافت و اطلاعات كنترلی را به آن اضافه نموده تا شرايط مناسب برای توزيع بسته های اطلاعاتی به مقصد مورد نظر فراهم گردد .

    تمامی فريم ها  به همراه  بيت ها ، بايت ها و فيلدهای مربوطه مستعد خطاء از منابع متعددی می باشند. فيلد FCS  ( برگرفته از   Frame Check Sequence   ) شامل يك مقدار عددی است كه توسط گره مبداء و بر اساس داده موجود در فريم محاسبه می گردد . پس از محاسبه FCS ،‌ مقدار استخراج شده به انتهای فريم ارسالی اضافه خواهد شد . زمانی كه گره مقصد ، فريم را دريافت می نمايد ،‌مجددا" مقدار FCS محاسبه و با مقدار موجود در فريم مقايسه می گردد . در صورتی كه دو عدد با يكديگر متفاوت باشند ، نشاندهنده بروز خطاء در زمان ارسال اطلاعات می باشد . در چنين مواردی ،‌فريم دورانداخته شده و از گره مبداء درخواست می شود كه مجددا" اطلاعات را ارسال نمايد .

1-6 فرستادن از طریق کارت شبکه (NIC) :

پس از اینکه فریم ها آماده انتقال شدند از طریق لایه فیزیکی و کارت شبکه برای سیستم مورد نظر ارسال می گردند.

2- عبور فریم ها از هاب

2-1 فرستادن یک فریم رسیده از یک پورت به تمامی پورت ها

همانطور که در شکل نیز نشان داده شده است زمانی که فریمی به درون هاب وارد می شود، هاب آن فریم را به تمامی پورت های خروجی به غیر از پورتی که فریم را از آن دریافت کرده است می فرستد. برای این کار از دو Separator کمک گرفته ایم که فریم ها را بعد از دریافت کپی می کنند و به پورت های خروجی می فرستند.

 

2-2 تقویت سیگنال دریافتی

وظیفه دومی که هاب بر عهده دارد تقویت سیگنال دریافت شده است تا از افت سیگنال در مسیرهای طولانی جلوگیری کند و فریم ها به سلامت به مقصد برسند. برای نشان دادن این عمل نیز از سه Process با نام Revival Hub کمک گرفته ایم که هیچ منبعی ندارند و فقط کمی تاخیر در فراید ایجاد می نمایند که بسیار جزئی است.

 

2-3 شمارش فریم های خروجی

در انتها بر سر راه هر خروجی نیز یک شمارنده (Record) قرار داده شده تا ترافیک خروجی را اندازه گیری نماید.

 

3- عبور فریم ها از هاب-سوییچ

3-1 تشخیص گیرنده فریم و هدایت فریم به پورت خروجی خاص

فرق مهمی که هاب-سوییچ با هاب دارد این است که هاب-سوییچ آدرس MAC ذخیره شده در فریم را تشخیص می دهد و با جدولی از آدرس ها که درون حافظه داخلی خود دارد مقایسه می کند و فریم دریافت شده را به پورت خاصی که می داند گیرنده مقصد به آن متصل گشته است ارسال می کند. البته گاهی اوقات پیش می آید که فریم به تمامی پورتها ارسال می گردد مانند: Global بودن فریم، فریم های همانگ سازی و یا فریم هایی که مربوط به هیچکدام از وسایل متصل شده نیست (شاید وسایل تازه متصل شده).

 

3-2 تقویت سیگنال دریافتی

وظیفه دومی که هاب-سوییچ بر عهده دارد تقویت سیگنال دریافت شده است تا از افت سیگنال در مسیرهای طولانی جلوگیری کند و فریم ها به سلامت به مقصد برسند. برای نشان دادن این عمل نیز از سه Process با نام Revival Switch کمک گرفته ایم که هیچ منبعی ندارند و فقط کمی تاخیر در فراید ایجاد می نمایند که بسیار جزئی است.

 

3-3 شمارش فریم های خروجی

در انتها نیز همانند هاب بر سر راه هر خروجی نیز یک شمارنده (Record) قرار داده شده تا ترافیک خروجی را اندازه گیری نماید.

 

4- دریافت فریم ها در مقصد (هاب یا هاب-سوییچ )

در شکل های شماره 4 و 5 از صفحه اصلی مدل همانطور که مشاهده می نمایید ماشین های دریافت کننده به نمایش در آمده اند که هم در قسمت هاب و هم در قسمت هاب-سوییچ به خروجی ها متصل گشته اند. به علت تشابه در دریافت کننده ها تنها به توضیح مربوط به دریافت کننده در هاب اکتفا می کنیم.

لازم به یاد آوری است که آمارهای لازم از شبیه سازی که برای نتیجه گیری نهایی به کار رفته است به صورت بصری در هر دو شکل مربوط به دریافت کنننده ها به نمایش درآمده است و در تصاویر پایانی نیز خواهد آمد.

گیرنده ای هم که در انتهای مدل وجود دارد تعداد فریم های با موفقیت رسیده را تعیین می نماید.

 

4-1 دریافت سیگنال در کارت شبکه

فریم ها در بدو ورود به وسیله دریافت کننده ابتدا باید از طریق NIC دریافت شوند. کارت شبکه خود وظیفه هماهنگ سازی در زمینه نرخ ارسال را به عهده دارد و خود را با فرستنده هماهنگ می کند.

 

4-2 تشخیص آدرس MAC

پس از اینکه فریم در کارت شبکه دریافت شد نوبت به این می رسد که آزمایش شود آیا فریمی که دریافت شده است مربوط به این ماشین می گردد یا نه ؟ زیرا در بالا یادآوری نمودیم که توسط هاب یا پیام های همگانی در هاب-سوییچ این امکان وجود دارد که ماشین فریمی را دریافت نماید که مربوط به او نیست لذا این فریم های ناخواسته باید از مسیر جریان فریم های ورودی پاک شوند. فریم هایی که از جریان خارج می شوند به خروجی Dispose با نام Dropped Frames فرستاده می شوند.

در دریافت کننده اول از هاب در قسمت MAC Survey احتمال مربوط به مال خود بودن فریم را بر اساس تعداد پورت هایی از هاب که در مدل تعریف می شود در نظر گرفتیم که در اینجا 30% در نظر گرفته شده است. یعنی حداکثر تعداد خروجی های هاب را 11 پورت فرض کرده ایم.پس در یک هاب 4 پورتی وقتی یک پورت به عنوان فرستنده عمل می کند، احتمال اینکه فریم فرستاده شده مربوط به هریک از خروجی ها باشد حدود 30 درصد می شود.

در دریافت کننده اول از هاب-سوییچ نیز در قسمت MAC Survey احتمال مربوط به مال خود بودن فریم را بر اساس اینکه تعدادی فریم همگانی فرستاده می شوند حدود 90 درصد فرض نمودیم.

 

4-3 پردازش خطاهای احتمالی

در این مرحله باید بررسی کنیم آیا فریمی که دریافت شده سالم است یا خیر ؟ تا براساس خراب بودن یا سالم بودن فریم اقدامات مربوطه صورت گیرد. نمونه روشی هم که در ابتدا مثال زدیم (CRC)، به این صورت است که در ماشین فرستنده عملیاتی ریاضی بر روی بایت های موجود در فریم انجام می گیرد و نتیجه در خود فریم ذخیره می گردد و هم اکنون در ماشین دریافت کننده دوباره همان عملیات ریاضی بر روی بایت های دریافت شده انجام می گیرد و نتیجه آن با عددی که ماشین فرستنده در فریم ثبت کرده است مقایسه می شود و در صورت داشتن اختلاف، پی به وجود خطا می بریم.  

اگر فریم دریافت شده آسیب دیده باشد باید دور انداخته شود و درخواستی مبنی بر دوباره فرستادن آن به فرستنده ارسال گردد. همچنین باید نوع Entity نیز از حالت معمولی به حالت Damaged تغییر نماید و در انتهای کار نیز تعداد آنها شمارده می شود.

و یا اگر فریم دریافت شده سالم باشد باید پیغامی مبنی بر دریافت درست فریم برای فرستنده ارسال گردد. همچنین باید نوع Entity نیز از حالت معمولی به حالت Vald تغییر نماید و در انتهای کار تعداد آنها شمارده شود.

 

4-4 به هم پیوند دادن فریم ها در صورت نیاز

همانطور که در خاطر دارید در ماشین فرستنده در زمان مقتضی اقدام به شکستن بسته های IP می نمودیم و هم اکنون که در انتهای پردازش خطا از فریم قرار داریم نیاز است فریم هایی که به آن صورت شکسته بودیم را دوباره به حالت اولیه بازگردانیم. برای این مقصود از شرط چک کننده و ابزار Batch کمک می گیریم.

 

4-5 فرستادن فریم ها به لایه بالاتر

در انتهای کار پس از پایان اعمال مربوط به خطایابی و دریافت درست فریم ها، آن ها را به لایه بالتر می فرستیم.