بارگیری و بارگذاری
بارگیری یا دانلود (به انگلیسی: Download)، فرآیند برداشت داده‌های الکترونیکی از یک رایانه (معمولاً یک رایانه دور یا یک سرور) به رایانهٔ دیگر (معمولاً رایانه شما یا یک رایانهٔ محلی)، با مودم یا شبکه رایانه‌ای را گویند. همچنین فرستادن بلوکی از داده‌ها، مانند یک پرونده، با ساختار پست اسکریپت، به دستگاه مستقلی مانند چاپگر پست اسکریپت نیز بارگیری نامیده میشود. عمل وارون فرایند فوق را بارگذاری یا آپلود (به انگلیسی: Upload) گویند.
واژه‌های مصوب فرهنگستان برای دانلود و آپلود به ترتیب پایین‌گذاری و بالاگذاری هستند. در زبان اردو به این دو کنش به ترتیب «زیراثقال» و «زِبَراثقال» می‌گویند.
بارگیری
کاربرد نخست این واژه در زمینهٔ رایانه‌ها، از فعل دریافت کردن ریشه گرفته، به معنی گرفتن یک پرونده (یا بارگیری)، از یک رایانه، یک خدمات‌دهندهٔ وب، و یا سامانه‌ای همانند. این واژه در گویش خیابانی و فرهنگ عامیانه، مانند واژهٔ انگلیسی آن، دانلود (Download) گفته میشود.
بارگذاری
بارگذاری، یعنی ارسال کردن یک پرونده، از رایانه‌ای به رایانهٔ دیگر. این واژه در گویش خیابانی، مانند واژه انگلیسی آن، آپلود (Upload) گفته میشود.
شبکه رایانه‌ای
یک شبکه رایانه‌ای (به انگلیسی: Computer Network)، که اغلب به طور خلاصه به آن شبکه گفته میشود، گروهی از رایانه‌ها و دستگاه‌هایی می‌باشد که توسط کانال‌های ارتباطی به هم متصل شده‌اند. شبکه رایانه‌ای باعث تسهیل ارتباطات میان کاربران شده و اجازه می‌دهد کاربران منابع خود را به اشتراک بگذارند.
معرفی
یک شبکه رایانه‌ای اجازه به اشتراک گذاری منابع و اطلاعات را میان دستگاه‌های متصل شده به هم، می‌دهد. در دهه ۶۰ میلادی، آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPA)، بودجه‌ای را به منظور طراحی شبکه آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPANET) برای وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا اختصاص داد. این اولین شبکه رایانه‌ای در جهان بود. توسعه شبکه از سال ۱۹۶۹ و براساس طرح‌های توسعه یافته دهه ۶۰ آغاز شد.
هدف
شبکه‌های رایانه‌ای را میتوان برای اهداف مختلف استفاده کرد:
تسهیل ارتباطات: با استفاده از شبکه، افراد میتوانند به آسانی از طریق رایانامه (E-mail)، پیام‌رسانی فوری، اتاق گفتگو (Chat room)، تلفن، تلفن تصویری و ویدئو کنفرانس، ارتباط برقرار کنند.
اشتراک گذاری سخت افزارها: در یک محیط شبکه‌ای، هر کامپیوتر در شبکه می‌تواند به منابع سخت افزاری در شبکه دسترسی پیدا کرده و از آنها استفاده کند؛ مانند چاپ یک سند به وسیله چاپگری که در شبکه به اشتراک گذاشته شده‌است.
اشتراک گذاری پرونده‌ها، داده‌ها و اطلاعات: در یک محیط شبکه‌ای، هر کاربر مجاز می‌تواند به داده‌ها و اطلاعاتی که بر روی رایانه‌های دیگر موجود در شبکه، ذخیره شده‌است دسترسی پیدا کند. قابلیت دسترسی به داده‌ها و اطلاعات در دستگاه‌های ذخیره سازی اشتراکی، از ویژگی‌های مهم بسیاری از شبکه‌های است.
اشتراک گذاری نرم‌افزارها: کاربرانی که به یک شبکه متصل اند، میتوانند برنامه‌های کاربردی موجود روی کامپیوترهای راه دور را اجرا کنند.
تعریف
شبکه‌های کامپیوتری مجموعه‌ای از کامپیوترهای مستقل متصل به یکدیگرند که با یکدیگر ارتباط داشته و تبادل داده می‌کنند. مستقل بودن کامپیوترها بدین معناست که هر کدام دارای واحدهای کنترلی و پردازشی مجزا بوده و بود و نبود یکی بر دیگری تاثیرگذار نیست.
متصل بودن کامپیوترها یعنی از طریق یک رسانه فیزیکی مانند کابل، فیبر نوری، ماهواره‌ها و... به هم وصل می‌باشند. دو شرط فوق شروط لازم برای ایجاد یک شبکه کامپیوتری می‌باشند اما شرط کافی برای تشکیل یک شبکه کامپیوتری داشتن ارتباط و تبادل داده بین کامپیوترهاست.
این موضوع در بین متخصصین قلمرو شبکه مورد بحث است که آیا دو رایانه که با استفاده از نوعی از رسانه ارتباطی به یکدیگر متصل شده‌اند تشکیل یک شبکه می‌دهند. در این باره بعضی مطالعات می‌گویند که یک شبکه نیازمند دست کم ۳ رایانه متصل به هم است. یکی از این منابع با عنوان «ارتباطات راه دور: واژه‌نامه اصطلاحات ارتباطات راه دور»، یک شبکه رایانه‌ای را این طور تعریف می‌کند: «شبکه‌ای از گره‌های پردازشگر دیتا که جهت ارتباطات دیتا به یکدیگر متصل شده‌اند». در همین سند عبارت «شبکه» این طور تعریف شده‌است: «اتصال سه با چند نهاد ارتباطی». رایانه‌ای که به وسیله‌ای غیر رایانه‌ای متصل شده‌است (به عنوان نمونه از طریق ارتباط «اترنت» به یک پرینتر متصل شده‌است) ممکن است که یک شبکه رایانه‌ای به حساب آید، اگرچه این نوشتار به این نوع پیکربندی نمی‌پردازد.
این نوشتار از تعاریفی استفاده می‌کند که به دو یا چند رایانه متصل به هم نیازمند است تا تشکیل یک شبکه را بدهد. در مورد تعداد بیشتری رایانه که به هم متصل هستند عموماً توابع پایه‌ای مشترکی دیده میشود. از این بابت برای آنکه شبکه‌ای به وظیفه‌اش عمل کند، سه نیاز اولیه بایستی فراهم گردد، «اتصالات»، «ارتباطات» و «خدمات». اتصالات به بستر سخت‌افزاری اشاره دارد، ارتباطات به روشی اشاره می‌کند که بواسطه آن وسایل با یکدیگر صحبت کنند و خدمات آنهایی هستند که برای بقیه اعضای شبکه به اشتراک گذاشته شده‌اند.
دسته بندی شبکه‌های رایانه‌ای
فهرست زیر، دسته‌های شبکه‌های رایانه‌ای را نشان می‌دهد.
بر اساس نوع اتصال
شبکه‌های رایانه‌ای را میتوان با توجه به تکنولوژی سخت افزاری و یا نرم‌افزاری که برای اتصال دستگاه‌های افراد در شبکه استفاده میشود، دسته بندی کرد؛ مانند فیبر نوری، اترنت، شبکه محلی بیسیم، HomePNA، ارتباط خط نیرو یا G.hn.
اترنت با استفاده از سیم کشی فیزیکی دستگاهها را به هم متصل می‌کند. دستگاه‌های مستقر معمول شامل هاب‌ها، سوئیچ‌ها، پل‌ها و یا مسیریاب‌ها هستند.
تکنولوژی شبکه بیسیم برای اتصال دستگاهها، بدون استفاده از سیم کشی طراحی شده‌است. این دستگاهها از امواج رادیویی یا سیگنالهای مادون قرمز به عنوان رسانه انتقال استفاده می‌کنند.
فناوری ITU-T G.hn از سیم کشی موجود در منازل (کابل هم‌محور، خطوط تلفن و خطوط برق) برای ایجاد یک شبکه محلی پر سرعت (تا۱ گیگا بیت در ثانیه) استفاده می‌کند.
بر اساس تکنولوژی سیم کشی
زوج به‌هم‌تابیده: زوج به‌هم‌تابیده یکی از بهترین رسانه‌های مورد استفاده برای ارتباطات راه دور می‌باشد. سیم‌های زوج به‌هم‌تابیده، سیم تلفن معمولی هستند که از دو سیم مسی عایق که دو به دو به هم پیچ خورده‌اند درست شده‌اند. از زوج به‌هم‌تابیده برای انتقال صدا و داده‌ها استفاده میشود. استفاده از دو سیم به‌هم‌تابیده به کاهش تداخل و القای الکترومغناطیسی کمک می‌کند. سرعت انتقال داده، دامنه‌ای از ۲ میلیون بیت درهر ثانیه تا ۱۰۰ میلیون بیت در هر ثانیه، دارد.
کابل هم‌محور: کابل هم‌محور به طور گسترده‌ای در سیستمهای تلویزیون کابلی، ساختمان‌های اداری، و دیگر سایت‌های کاری برای شبکه‌های محلی، استفاده میشود. کابل‌ها یک رسانای داخلی دارند که توسط یک عایق منعطف محصور شده‌اند، که روی این لایهٔ منعطف نیز توسط یک رسانای نازک برای انعطاف کابل، به هم بافته شده‌است. همهٔ این اجزا، در داخل عایق دیگری جاسازی شده‌اند. لایه عایق به حداقل رساندن تداخل و اعوجاج کمک می‌کند. سرعت انتقال داده، دامنه‌ای از ۲۰۰ میلیون تا بیش از ۵۰۰ میلیون بیت در هر ثانیه دارد.
فیبر نوری: کابل فیبر نوری شامل یک یا چند رشته از الیاف شیشه‌ای پیچیده شده در لایه‌های محافظ می‌باشد. این کابل می‌تواند نور را تا مسافت‌های طولانی انتقال دهد. کابلهای فیبر نوری تحت تاثیر تابش‌های الکترومغناطیسی قرار نمی‌گیرند. سرعت انتقال ممکن است به چند تریلیون بیت در ثانیه برسد.
بر اساس تکنولوژی بی سیم
ریزموج (مایکروویو) زمینی: ریزموج‌های زمینی از گیرنده‌ها و فرستنده‌های زمینی استفاده می‌کنند. تجهیزات این تکنولوژی شبیه به دیش‌های ماهواره‌است. مایکروویو زمینی از دامنه‌های کوتاه گیگاهرتز استفاده می‌کند، که این سبب میشود تمام ارتباطات به صورت دید خطی محدود باشد. فاصله بین ایستگاه‌های رله (تقویت سیگنال) حدود ۳۰ مایل است. آنتن‌های ریزموج معمولاً در بالای ساختمان‌ها، برج‌ها، تپه‌ها و قله کوه نصب می‌شوند.
ماهواره‌های ارتباطی: ماهواره‌ها از ریزموج‌های رادیویی که توسط جو زمین منحرف نمی‌شوند، به عنوان رسانه مخابراتی خود استفاده می‌کنند.
ماهواره‌ها در فضا مستقر هستند؛ به طور معمول ۲۲۰۰۰ مایل (برای ماهواره‌های geosynchronous) بالاتر از خط استوا. این سیستمهای در حال چرخش به دور زمین، قادر به دریافت و رله صدا، داده‌ها و سیگنالهای تلویزیونی هستند.
تلفن همراه و سیستمهای پی سی اس: تلفن همراه و سیستمهای پی سی اس از چندین فناوری ارتباطات رادیویی استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها به مناطق مختلف جغرافیایی تقسیم شده‌اند. هر منطقه دارای فرستنده‌های کم قدرت و یا دستگاه‌های رله رادیویی آنتن برای تقویت تماس‌ها از یک منطقه به منطقه بعدی است.
شبکه‌های محلی بی سیم: شبکه محلی بی سیم از یک تکنولوژی رادیویی فرکانس بالا (مشابه سلول دیجیتالی) و یک تکنولوژی رادیویی فرکانس پایین استفاده می‌کند. شبکه‌های محلی بی سیم از تکنولوژِی طیف گسترده، برای برقراری ارتباط میان دستگاه‌های متعدد در یک منطقه محدود، استفاده می‌کنند. نمونه‌ای از استاندارد تکنولوژی بی سیم موج رادیویی، IEEE است.
ارتباطات فروسرخ: ارتباط فروسرخ، سیگنالهای بین دستگاهها را در فواصل کوچک (کمتراز ۱۰ متر) به صورت همتا به همتا (رو در رو) انتقال می‌دهد؛ در خط انتقال نباید هیچ گونه شی ای قرار داشته باشد.
بر اساس اندازه
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس اندازه یا گستردگی ناحیه‌ای که شبکه پوشش می‌دهد طبقه‌بندی شوند. برای نمونه «شبکه شخصی» (PAN)، «شبکه محلی» (LAN)، «شبکه دانشگاهی» (CAN)، «شبکه کلان‌شهری» (MAN) یا «شبکه گسترده» (WAN).
بر اساس لایه شبکه
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای مطابق مدلهای مرجع پایه‌ای که در صنعت به عنوان استاندارد شناخته می‌شوند مانند «مدل مرجع ۷ لایه OSI» و «مدل ۴ لایه TCP/IP»، بر اساس نوع «لایه شبکه»ای که در آن عمل می‌کنند طبقه‌بندی شوند.
بر اساس معماری کاربری
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس معماری کاربری که بین اعضای شبکه وجود دارد طبقه‌بندی شود، برای نمونه معماری‌های Active Networking، «مشتری-خدمتگذار» (Client-Server) و «همتا به همتا» Peer-to-Peer (گروه کاری).
بر اساس همبندی (توپولوژی)
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس نوع همبندی شبکه طبقه‌بندی شوند مانند: «شبکه باس» (Bus)، «شبکه ستاره» ((Star، «شبکه حلقه‌ای» (Ring)، «شبکه توری» (Mesh)، «شبکه ستاره-باس» (Star-Bus)، «شبکه درختی» (Tree) یا «شبکه سلسله مراتبی» (Hierarchical) و ترکیبی و غیره.
همبندی شبکه را میتوان بر اساس نظم هندسی ترتیب داد. همبندی‌های شبکه طرح‌های منطقی شبکه هستند. واژه منطقی در اینجا بسیار پرمعنی است. این واژه به این معنی است که همبندی شبکه به طرح فیزیکی شبکه بستگی ندارد. مهم نیست که رایانه‌ها در یک شبکه به صورت خطی پشت سر هم قرار گرفته باشند، ولی زمانیکه از طریق یک «هاب» به یکدیگر متصل شده باشند تشکیل همبندی ستاره می‌کنند نه باس. و این عامل مهمی است که شبکه‌ها در آن فرق می‌کنند، جنبه ظاهری و جنبه عملکردی.
بر اساس قرارداد
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس «قرارداد» ارتباطی طبقه‌بندی شوند.
انواع شبکه‌های رایانه‌ای از نظر اندازه
شبکه شخصی (PAN)
«شبکه شخصی» (Personal Area Network) یک «شبکه رایانه‌ای» است که برای ارتباطات میان وسایل رایانه‌ای که اطراف یک فرد می‌باشند (مانند «تلفن»ها و «رایانه‌های جیبی» (PDA) که به آن «دستیار دیجیتالی شخصی» نیز می‌گویند) بکار می‌رود. این که این وسایل ممکن است متعلق به آن فرد باشند یا خیر جای بحث خود را دارد. برد یک شبکه شخصی عموماً چند متر بیشتر نیست. موارد مصرف شبکه‌های خصوصی می‌تواند جهت ارتباطات وسایل شخصی چند نفر به یکدیگر و یا برقراری اتصال این وسایل به شبکه‌ای در سطح بالاتر و شبکه «اینترنت» باشد.
ارتباطات شبکه‌های شخصی ممکن است به صورت سیمی به «گذرگاه»های رایانه مانند USB و فایروایر برقرار شود. همچنین با بهره‌گیری از فناوری‌هایی مانند IrDA، «بلوتوث» (Bluetooth) و UWB میتوان شبکه‌های شخصی را به صورت بیسیم ساخت.
شبکه محلی (LAN)
«شبکه محلی» (Local Area Network) یک «شبکه رایانه‌ای» است که محدوده جغرافیایی کوچکی مانند یک خانه، یک دفتر کار یا گروهی از ساختمان‌ها را پوشش می‌دهد. در مقایسه با «شبکه‌های گسترده» (WAN) از مشخصات تعریف‌شده شبکه‌های محلی میتوان به سرعت (نرخ انتقال) بسیار بالاتر آنها، محدوده جغرافیایی کوچکتر و عدم نیاز به «خطوط استیجاری» مخابراتی اشاره کرد.
دو فناوری «اترنت» (Ethernet) روی کابل «جفت به هم تابیده بدون محافظ» (UTP) و «وای‌فای» (Wi-Fi) رایج‌ترین فناوری‌هایی هستند که امروزه استفاده می‌شوند، با این حال فناوری‌های «آرکنت» (ARCNET) و «توکن رینگ» (Token Ring) و بسیاری روشهای دیگر در گذشته مورد استفاده بوده‌اند.
شبکه کلان‌شهری (MAN)
«شبکه کلان‌شهری» (Metropolitan Area Network) یک «شبکه رایانه‌ای» بزرگ است که معمولاً در سطح یک شهر گسترده میشود. در این شبکه‌ها معمولاً از «زیرساخت بیسیم» و یا اتصالات «فیبر نوری» جهت ارتباط محل‌های مختلف استفاده میشود.
شبکه گسترده (WAN)
«شبکه گسترده» (Wide Area Network) یک «شبکه رایانه‌ای» است که نسبتاً ناحیه جغرافیایی وسیعی را پوشش می‌دهد (برای نمونه از یک کشور به کشوری دیگر یا از یک قاره به قاره‌ای دیگر). این شبکه‌ها معمولاً از امکانات انتقال خدمات دهندگان عمومی مانند شرکت‌های مخابرات استفاده می‌کند. به عبارت کمتر رسمی این شبکه‌ها از «مسیریاب»ها و لینک‌های ارتباطی عمومی استفاده می‌کنند.
شبکه‌های گسترده برای اتصال شبکه‌های محلی یا دیگر انواع شبکه به یکدیگر استفاده می‌شوند. بنابراین کاربران و رایانه‌های یک مکان میتوانند با کاربران و رایانه‌هایی در مکانهای دیگر در ارتباط باشند. بسیاری از شبکه‌های گسترده برای یک سازمان ویژه پیاده‌سازی می‌شوند و خصوصی هستند. بعضی دیگر به‌وسیله «سرویس دهندگان اینترنت» (ISP) پیاده‌سازی می‌شوند تا شبکه‌های محلی سازمانها را به اینترنت متصل کنند.
شبکه متصل (Internetwork)
دو یا چند «شبکه» یا «زیرشبکه» (Subnet) که با استفاده از تجهیزاتی که در لایه ۳ یعنی «لایه شبکه» «مدل مرجع OSI» عمل می‌کنند مانند یک «مسیریاب»، به یکدیگر متصل می‌شوند تشکیل یک شبکه از شبکه‌ها یا «شبکه متصل» را می‌دهند. همچنین میتوان شبکه‌ای که از اتصال داخلی میان شبکه‌های عمومی، خصوصی، تجاری، صنعتی یا دولتی به وجود می‌آید را «شبکه متصل» نامید.
در کاربردهای جدید شبکه‌های به هم متصل شده از قرارداد IP استفاده می‌کنند. بسته به اینکه چه کسانی یک شبکه از شبکه‌ها را مدیریت می‌کنند و اینکه چه کسانی در این شبکه عضو هستند، میتوان سه نوع «شبکه متصل» دسته بندی نمود:
شبکه داخلی یا اینترانت (Intranet)
شبکه خارجی یا اکسترانت (Extranet)
شبکه‌اینترنت (Internet)
شبکه‌های داخلی یا خارجی ممکن است که اتصالاتی به شبکه اینترنت داشته و یا نداشته باشند. در صورتی که این شبکه‌ها به اینترنت متصل باشند در مقابل دسترسی‌های غیرمجاز از سوی اینترنت محافظت می‌شوند. خود شبکه اینترنت به عنوان بخشی از شبکه داخلی یا شبکه خارجی به حساب نمی‌آید، اگرچه که ممکن است شبکه اینترنت به عنوان بستری برای برقراری دسترسی بین قسمت‌هایی از یک شبکه خارجی خدماتی را ارائه دهد.
شبکه داخلی (Intranet)
یک «شبکه داخلی» مجموعه‌ای از شبکه‌های متصل به هم می‌باشد که از قرارداد IP و ابزارهای مبتنی بر IP مانند «مرورگران وب» استفاده می‌کند و معمولاً زیر نظر یک نهاد مدیریتی کنترل میشود. این نهاد مدیریتی «شبکه داخلی» را نسبت به باقی قسمتهای دنیا محصور می‌کند و به کاربران خاصی اجازه ورود به این شبکه را می‌دهد. به طور معمول‌تر شبکه درونی یک شرکت یا دیگر شرکتها «شبکه داخلی» می‌باشد.
به طور مثال شبکه ملی در ایران نوعی از شبکه‌های داخلی (اینترانت) می‌باشد.
شبکه خارجی (Extranet)
یک «شبکه خارجی» یک «شبکه» یا یک «شبکه متصل» است که به لحاظ قلمرو محدود به یک سازمان یا نهاد است ولی همچنین شامل اتصالات محدود به شبکه‌های متعلق به یک یا چند سازمان یا نهاد دیگر است که معمولاً ولی نه همیشه قابل اعتماد هستند. برای نمونه مشتریان یک شرکت ممکن است که دسترسی به بخش‌هایی از «شبکه داخلی» آن شرکت داشته باشند که بدین ترتیب یک «شبکه خارجی» درست میشود، چراکه از نقطه‌نظر امنیتی این مشتریان برای شبکه قابل اعتماد به نظر نمی‌رسند. همچنین از نظر فنی میتوان یک «شبکه خارجی» را در گروه شبکه‌های دانشگاهی، کلان‌شهری، گسترده یا دیگر انواع شبکه (هر چیزی غیر از شبکه محلی) به حساب آورد، چراکه از نظر تعریف یک «شبکه خارجی» نمی‌تواند فقط از یک شبکه محلی تشکیل شده باشد، چون بایستی دست کم یک اتصال به خارج از شبکه داشته باشد.
شبکه اینترنت (Internet)
شبکه ویژه‌ای از شبکه‌ها که حاصل اتصالات داخلی شبکه‌های دولتی، دانشگاهی، عمومی و خصوصی در سرتاسر دنیا است. این شبکه بر اساس شبکه اولیه‌ای کار می‌کند که «آرپانت» (ARPANET) نام داشت و به‌وسیله موسسه «آرپا» (ARPA) که وابسته به «وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا» است ایجاد شد. همچنین منزلگاهی برای «وب جهان‌گستر» (WWW) است. در لاتین واژه Internet برای نامیدن آن بکار می‌رود که برای اشتباه نشدن با معنی عام واژه «شبکه متصل» حرف اول را بزرگ می‌نویسند.
اعضای شبکه اینترنت یا شرکت‌های سرویس دهنده آنها از «آدرسهای IP» استفاده می‌کنند. این آدرسها از موسسات ثبت نام آدرس تهیه می‌شوند تا تخصیص آدرسها قابل کنترل باشد. همچنین «سرویس دهندگان اینترنت» و شرکت‌های بزرگ، اطلاعات مربوط به در دسترس بودن آدرس‌هایشان را بواسطه «قرارداد دروازه لبه» (BGP) با دیگر اعضای اینترنت مبادله می‌کنند.
اجزای اصلی سخت‌افزاری
همه شبکه‌ها از اجزای سخت‌افزاری پایه‌ای تشکیل شده‌اند تا گره‌های شبکه را به یکدیگر متصل کنند، مانند «کارت‌های شبکه»، «تکرارگر»ها، «هاب»ها، «پل»ها، «راهگزین»ها و «مسیریاب»ها. علاوه بر این، بعضی روشها برای اتصال این اجزای سخت‌افزاری لازم است که معمولاً از کابلهای الکتریکی استفاده میشود (از همه رایجتر «کابل رده ۵» (کابل Cat5) است)، و کمتر از آنها، ارتباطات میکروویو (مانند آی‌تریپل‌ئی ۸۰۲٫۱۱) و («کابل فیبر نوری» Optical Fiber Cable) بکار می‌روند.
کارت شبکه (network adapter)
«کارت شبکه»، «آداپتور شبکه» یا «کارت واسط شبکه» (Network Interface Card) قطعه‌ای از سخت‌افزار رایانه‌است و طراحی شده تا این امکان را به رایانه‌ها بدهد که بتوانند بر روی یک شبکه رایانه‌ای با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این قطعه دسترسی فیزیکی به یک رسانه شبکه را تامین می‌کند و با استفاده از «آدرسهای MAC»، سیستمی سطح پایین جهت آدرس دهی فراهم می‌کند. این شرایط به کاربران اجازه می‌دهد تا به وسیله کابل یا به صورت بیسیم به یکدیگر متصل شوند.
تکرارگر (repeater)
«تکرارگر» تجهیزی الکترونیکی است که سیگنالی را دریافت کرده و آن را با سطح دامنه بالاتر، انرژی بیشتر و یا به سمت دیگر یک مانع ارسال می‌کند. بدین ترتیب میتوان سیگنال را بدون کاستی به فواصل دورتری فرستاد. از آنجا که تکرارگرها با سیگنالهای فیزیکی واقعی سروکار دارند و در جهت تفسیر داده‌ای که انتقال می‌دهند تلاشی نمی‌کنند، این تجهیزات در «لایه فیزیکی» یعنی اولین لایه از «مدل مرجع OSI» عمل می‌کنند.
هاب (جعبه تقسیم)- hub
«هاب» قطعه‌ای سخت‌افزاری است که امکان اتصال قسمتهای یک شبکه را با هدایت ترافیک در سراسر شبکه فراهم می‌کند. هاب‌ها در «لایه فیزیکی» از «مدل مرجع OSI» عمل می‌کنند. عملکرد هاب بسیار ابتدایی است، به این ترتیب که داده رسیده از یک گره را برای تمامی گره‌های شبکه کپی می‌کند. هاب‌ها عموماً برای متصل کردن بخش‌های یک «شبکه محلی» بکار می‌روند. هر هاب چندین «درگاه» (پورت) دارد. زمانی که بسته‌ای از یک درگاه می‌رسد، به دیگر درگاه‌ها کپی میشود، بنابراین همه قسمتهای شبکه محلی میتوانند بسته‌ها را ببینند.
پل (bridge)
یک «پل» دو «زیرشبکه» (سگمنت) را در «لایه پیوند داده» از «مدل مرجع OSI» به هم متصل می‌کند. پل‌ها شبیه به «تکرارگر»ها و «هاب»های شبکه‌اند که برای اتصال قسمتهای شبکه در «لایه فیزیکی» عمل می‌کنند، با این حال پل با استفاده از مفهوم پل‌زدن کار می‌کند، یعنی به جای آنکه ترافیک هر شبکه بدون نظارت به دیگر درگاه‌ها کپی شود، آنرا مدیریت می‌کند. بسته‌هایی که از یک طرف پل وارد می‌شوند تنها در صورتی به طرف دیگر انتشار می‌یابند که آدرس مقصد آنها مربوط به سیستم‌هایی باشد که در طرف دیگر پل قرار دارند. پل مانع انتشار پیغام‌های همگانی در قطعه‌های کابل وصل‌شده به آن نمی‌شود.
پل‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:
پل‌های محلی: مستقیماً به «شبکه‌های محلی» متصل میشود.
پل‌های دوردست: از آن میتوان برای ساختن «شبکه‌های گسترده» جهت ایجاد ارتباط بین «شبکه‌های محلی» استفاده کرد. پل‌های دور دست در شرایطی که سرعت اتصال از شبکه‌های انتهایی کمتر است با «مسیریاب»ها جایگزین می‌شوند.
پل‌های بیسیم: برای «اتصال شبکه‌های محلی» به «شبکه‌های محلی بیسیم» یا «شبکه‌های محلی بیسیم» به هم یا ایستگاه‌های دوردست به «شبکه‌های محلی» استفاده می‌شوند.
راهگزین (switch)
«راهگزین» که در پارسی بیشتر واژه «سوئیچ» برای آن بکار برده میشود، وسیله‌ای است که قسمتهای شبکه را به یکدیگر متصل می‌کند. راهگزین‌های معمولی شبکه تقریباً ظاهری شبیه به «هاب» دارند، ولی یک راهگزین در مقایسه با هاب از هوشمندی بیشتری (و همچنین قیمت بیشتری) برخوردار است. راهگزین‌های شبکه این توانمندی را دارند که محتویات بسته‌های داده‌ای که دریافت می‌کنند را بررسی کرده، دستگاه فرستنده و گیرنده بسته را شناسایی کنند، و سپس آن بسته را به شکلی مناسب ارسال نمایند. با ارسال هر پیام فقط به دستگاه متصلی که پیام به هدف آن ارسال شده، راهگزین «پهنای باند» شبکه را به شکل بهینه‌تری استفاده می‌کند و عموماً عملکرد بهتری نسبت به یک هاب دارد.
از نظر فنی میتوان گفت که راهگزین در «لایه پیوند داده» از «مدل مرجع OSI» عمل کنند. ولی بعضی انواع راهگزین قادرند تا در لایه‌های بالاتر نیز به بررسی محتویات بسته بپردازند و از اطلاعات بدست آمده برای تعیین مسیر مناسب ارسال بسته استفاده کنند. به این راه گزین‌ها به اصطلاح «راهگزین‌های چندلایه» (Multilayer Switch) می‌گویند.
مسیریاب (router)
«مسیریاب»ها تجهیزات شبکه‌ای هستند که بسته‌های داده را با استفاده از «سرایند»ها و «جدول ارسال» تعیین مسیر کرده، و ارسال می‌کنند. مسیریاب‌ها در «لایه شبکه» از «مدل مرجع OSI» عمل می‌کنند. همچنین مسیریاب‌ها اتصال بین بسترهای فیزیکی متفاوت را امکان‌پذیر می‌کنند. این کار با چک کردن سرایند یک بسته داده انجام میشود.
مسیریاب‌ها از «قراردادهای مسیریابی» مانند ابتدا کوتاه‌ترین مسیر را انتخاب کردن استفاده می‌کنند تا با یکدیگر گفتگو کرده و بهترین مسیر بین هر دو ایستگاه را پیکربندی کنند. هر مسیریاب دسته کم به دو شبکه، معمولاً شبکه‌های محلی، شبکه‌های گسترده و یا یک شبکه محلی و یک سرویس دهنده اینترنت متصل است. بعضی انواع مودم‌های DSL و کابلی جهت مصارف خانگی درون خود از وجود یک مسیریاب نیز بهره می‌برند.
همبندی
در فرهنگ رایانه، همبندی یا توپولوژی (به انگلیسی: Topology) به معنای چگونگی پیکربندی و ایجاد اتصالات بین دستگاه‌های یک شبکه رایانه‌ای است. به هر ابزار متصل به یک شبکه رایانه‌ای گره (Node) گفته میشود که به‌وسیله پیوندها (Link) به همدیگر متصل می‌گردند.
انواع همبندی شبکه
آرایش خطی یا گذرگاهی (Bus)
شبکه‌ای که از همبندی گذرگاهی استفاده می‌کند معمولاً دارای یک کابل واحد و بلند بوده که دستگاه‌های مختلف شبکه به آن متصل هستند و در هر واحد زمانی تنها یک رایانه امکان ارسال اطلاعات را دارد. در این روش کلیهٔ رایانه‌های متصل به خط، اطلاعات ارسال شده را دریافت می‌کنند ولی تنها رایانه‌ای که آدرس مقصد بسته دادهٔ متعلق به او است این اطلاعات را ذخیره می‌نماید و بقیهٔ رایانه‌ها از بسته صرف‌نظر می‌کنند. راه اندازی آن آسان است و به این منظور از یک رشته کابل کواکسیال استفاده می شود و هر سیستم به کمک یک کانکتور به شبکه متصل می شود . ابتدا و انتهای شبکه با ترمیناتور بسته می شود. اما نگهداری از آن با مشکلاتی همچون خطایابی مشکل همراه است به همین دلیل تقریبا منسوخ شده است .
آرایش حلقوی (Ring)
این همبندی توسط شرکت آی‌بی‌ام اختراع شد و کلیه رایانه‌ها به گونه‌ای به یکدیگر متصل هستند که مجموعه آنها یک حلقه را تشکیل می‌دهد. همیشه یک بستهٔ کوچک با نام نشانه (Token) در داخل شبکه از یک رایانه به دیگری می‌رود، زمانی که یک رایانه اطلاعاتی جهت ارسال دارد، نشانه را در اختیار گرفته و از چرخش آن داخل شبکه جلوگیری می‌کند، تا زمانیکه نشانه توسط یک رایانه نگه‌داشته شده باشد، تمام رایانه‌های شبکه پذیرای اطلاعاتی خواهند بود که رایانه مالک نشانه ارسال می‌کند.که معایب این نوع توپولوژی این است که اگر قسمتی از کابل اصلی به علتی آسیب ببیند کل شبکه از کار می افتد وعیب یابی آن بسیار وقت گیر می‌باشد واز مزایای آن میتوان به کم هزینه بودن و سادگی شبکه اشاره کرد
آرایش ستاره‌ای (Star)
در این نوع همبندی کلیه رایانه‌ها به یک کنترل کنندهٔ مرکزی به نام میانگاه (یا هاب Hub) متصل می‌شوند و هرگاه رایانه‌ای بخواهد با رایانه دیگری تبادل اطلاعات کند رایانه مبدا اطلاعات را به میانگاه ارسال نموده و اطلاعات از طریق آن به رایانه مقصد انتقال می‌یابد.
نکته ها:
۱) یک پیوند نقطه به نقطه را میتوان به عنوان حالت خاصی از یک شبکه با آرایش ستاره در نظر گرفت. در نتیجه ساده‌ترین شبکه که براساس آرایش ستاره ساخته میشود را میتوان یک گره که به یک گره دیگر از طریق یک پیوند نقطه یه نقطه متصل است در نظر گرفت انتخاب یک گره به عنوان میانگیر به دلخواه ممکن است.
۲)ساده‌ترین نوع شبکه براساس آرایش ستاره علاوه بر شبکه توضیح داده شده در ۱ یک میانگیر متصل به دو گره تابع می‌باشد.
۳) با وجود این که میتوان آرایش ستاره را با استفاده از یک میانگیر یا سویچ براحتی پیاده سازی نمود اما به کار بردن یک کامپیوتر یا یک اشتراک مشترک نیز برای میانگیر کافی است. به هر حال چون در بیشتر نمایش‌های آرایش ستاره یکی از این ابزار ویژه نشان داده شده است در نتیجه ممکن است این ابهام بوجود آید که حتماً باید از یکی از این ابزار استفاده نمود در حالی که مانند مثال گفته شده در مثال دو سه کامپیوتر متصل به یکدیگر بدون استفاده از هیچ ابراز ویژه‌ای نیز خود یک شبکه با آرایش ستاره است.
۴) شبکه‌های ستاره را میتوان بصورت پخشی با دسترسی چندگانه یا غیر پخشی با دسترسی چندگانه (NBMA) توصیف نمود که وابسته به توانایی میانگیر در ارسال سیگنالهای موجود به تمام گره‌های تابع یا ارسال سیگنال به صورت جداگانه برای هر ارتباط است.
ستاره گسترش یافته
اگر بین میانگیر و گره‌ها تکرارکننده قرار دهیم تا مسافت قابل پوشش توسط میانگیر افزایش یابد به آن آرایش ستاره گسترش یافته گفته میشود اگر به جای تکرارکننده‌ها میانگیر قرار داده شود یک آرایش ترکیبی از ستاره-سلسله مراتبی بوجود می‌آید که در بعضی از کتاب‌ها بین این آرایش و آرایش ستاره تفاوتی قائل نمی‌گردند.
آرایش مشبک (Mesh)
در این آرایش شبکه نظم مشخصی نداشته و هر یک از رایانه‌ها به یک یا چند رایانه دیگر متصل شده‌اند. این آرایش در واقع نسخه ناقص آرایش اتصال کامل است، لذا هزینه و پیچیدگی کمتری نسبت به روش مذکور دارد.از معایب این توپولوژی میتوان به پیچیدگی و هزینهای بالای آن اشاره کرد و چون شبکه گسترده است عیب یابی ان هم نسبت سخت می‌باشد از مزایای این توپولوزی این است که اگر قسمتی از کابل قطع شود کل شبکه از کار نمی افتد و انتقال اطلاعات به صورت دوبه دو می‌باشد یعنی تمامی کامپیوترها بدون اینکه شبکه مشغول شود میتوانند به یک دیگر اطلاعات ارسال و دریافت کنند که برای اینکه از توژولو‍‍‍‍‍‍ژی mesh بتوان از حداکثرنیرو استفاده کرد از دستگاهی به نام روتر یا مسیر یاب استفاده میشود که کار این دستگاه این است که باعث میشود از خطهایا مسیر هایی که خالی هستند ارسال اطلاعات انجام داد و در نتیجه این دستگاه باعث سرعت بخشیدن به ارسل اطلاعات میشود
آرایش اتصال کامل (Fully Connected)
در این آرایش تمام رایانه‌های شبکه مستقیما به همدیگر متصل هستند. عمده‌ترین اشکال این روش پیچیدگی و هزینه بالای این اتصالات است. مزیت این روش ارسال سریع و بیواسطه اطلاعات از هر رایانه به رایانه دیگر می‌باشد.
آرایش درختی (Tree) یا آرایش سلسله مراتبی
در آرایش درختی یک گره مرکزی (بالاترین سطح در سلسله مراتب) به دو یا چند گره در سطحی پایین تر با استفاده از یک پیوند نقطه به نقطه متصل است (به عنوان مثال در سطح دو) و گره‌های سطح دو نیز به چندین گره در سطحی پایینتر متصل هستند (برای مثال در سطح سوم). گره مرکزی تنها گرهی است که هیچ گرهی در سطحی بالاتر از خود ندارد. سلسله مراتب درخت متقارن است یعنی تعداد گره‌های متصل به هر گره در سطح پایین تر عدد ثابت f است. عدد f به عنوان عامل شاخه بندی در درخت سلسله مراتب شناخته میشود.
نکته ها:
۱) یک شبکه مبنی بر آرایش درختی فیزیکی حتماً باید حداقل سه سطح داشته باشد در غیر این صورت اگر دو سطح داشته باشد نشان دهنده آرایش ستاره است.
۲)اگر یک آرایش درختی عامل شاخه بندی برابر با یک داشته باشد این آرایش نشان دهنده آرایش خطی است.
۳)عامل شاخه بندی مستقل از تعداد کل گره هاست اگر یک گره نیاز به درگاه‌هایی برای اتصال به گره‌های دیگر داشته باشد میتوان تعداد درگاه‌ها را بدون توجه به تعداد کل گره‌ها کاهش داد. در نتیجه تعداد درگاه‌های مورد نیاز وابسته به عامل شاخه بندی است و در نتیجه میتوان تعداد درگاه‌ها را بدون توجه به تعداد کل گره‌ها کاهش داد.
۴)تعداد کل پیوندهای نقطه به نقطه در شبکه بر اساس آرایش درختی یکی کمتر از تعداد گره‌های شبکه می‌باشد
۵)اگر نیاز به پردازش اطلاعات توسط گره‌ها در یک آرایش درختی فیزیکی باشد گره‌های سطح بالاتر باید پردازش بیشتری نسبت به گره‌های سطح پایین تر انجام دهند
آرایش ترکیبی (Hybrid)
آرایش ترکیبی نوعی از آرایش‌های شبکه است که از همبندی یک یا چند شبکه با آرایش‌های فیزیکی متفاوت و یا همیندی چندین شبکه که دارای آرایش فیزیکی یکسان است بوجود می‌آید و آرایش فیزیکی شبکه حاصل مشابه آرایش فیزیکی شبکه‌های اولیه نمی‌باشد (مثلاً آرایش فیزیکی شبکه‌ای که از همبندی چندین شبکه براساس آرایش فیزیکی ستاره بدست می‌آید ممکن است با توجه به نحوه اتصال شبکه‌ها به صورت ترکیبی از آرایش‌های ستاره و خطی یا ستاره و درختی باشد در حالی که اگر چندین شبکه با آرایش خطی توزیع شده به یکدیگر متصل گردند شبکه حاصل آرایش خطی توزیع شده را به خود خواهد گرفت )
این توپولوژی ترکیبی است از چند شبکه با توپولوژی متفاوت که توسط یک کابل اصلی بنام Backbone (ستون فقرات) به یکدیگر مرتبط شده اند.توسط یک پل ارتباطی به نام Bridge به کابل backbone متصل می شود.
شبکه هوشمند
یک شبکه هوشمند (smart grid) با استفاده از تکنولوژی دیجیتال دوطرفه انرژی را از تولیدکنندگان به مشتریان منتقل می‌کند، تا با کنترل وسایل منازل مصرف کنندگان در مصرف انرژی صرفه جویی شود، هزینه کاهش یابد و قابلیت اطمینان و شفافیت بالا برود. چنین شبکه مدرن الکتریکی به عنوان راهی برای اداره کردن استقلال انرژی، گرمایش جهانی و مسایل نوظهور از سوی بسیاری از دولتها تعقیب میشود.
شبکه بیسیم
با وجود آنکه به نظر می‌رسد که از نظر فنی عبارت شبکه بیسیم جهت اشاره به هر نوع «شبکه‌ای» که «بیسیم» باشد بکار می‌رود، این اصطلاح بیشتر برای اشاره به «شبکه‌های ارتباطی» بکار می‌رود که در آن «گره‌ها» بدون استفاده از سیم به یکدیگر متصل می‌شوند، برای نمونه یک «شبکه رایانه‌ای» که نوعی از شبکه‌های ارتباطی است.
شبکه‌های ارتباطی بیسیم عموماً به‌وسیله یکی از انواع سیستمهای انتقال اطلاعات به دوردست پیاده‌سازی می‌شوند، که از «امواج الکترومغناطیس» استفاده می‌کنند، مانند استفاده از «امواج رادیویی» به عنوان «حامل». این پیاده‌سازی معمولاً در «لایه فیزیکی» از «مدل مرجع OSI» انجام میشود.
انواع
نسل آتی شبکه NGN
NGN سرنام عبارت Next Generation Network یا نسل آتی شبکه می‌باشد. چالشهای جدید در شبکه‌های کامپیوتری راه کارهای جدیدی را می‌طلبد تا کاربران و شرکتها بتوانند از سرویسها و نرم‌افزارهای امروزی بهره ببرند.
خصوصیات اصلی NGN عبارتند از
جدا کردن لایه‌های انتقال، کنترل، سرویس و دسترسی از یکدیگر.
قابلیت همـکاری با لایه هـای مختلف و شبکه‌های دیگر از طریق اینترفیس‌های باز (Open interface)
کنترل یکپارچه تکنولوژی‌های مختلف انتقال نظیر ATM، IP، TDM، Frame Relay و...
استفاده از عناصر استاندارد شبکه نظیر Gateway، Soft Switch و Application Server.
لازم بذکر است ایجاد شبکه NGN برای شبکه‌های مختلف دارای راهکار ثابتی نمی‌باشد و برای هر شبکه متناسب با ساختار آن شبکه، نیاز به پیاده سازی یک روش و یا تلفیق چند روش است.
دلایل پیاده سازی NGN
کاهش مشکلات شبکه
افزایش تصاعدی ترافیک دیتا نسبت به صوت
عدم یکپارچگی شبکه
مدیریت شبکه
اتمام ظرفیت شبکه موجود
افزایش سوددهی شرکتها
پیاده سازی پروتکلهای استاندارد
افزایش پهنای باند و ارائه سرویسهای سریعتر
رشدکلان انتقال اطلاعات(Data) نسبت به صوت و افزایش چشمگیر مشترکین اینترنت پرسرعت
شبکه محلی بیسیم (Wireless LAN)
تکنولوژی شبکه‌های بیسیم، با استفاده از انتقال داده‌ها توسط اموج رادیویی، در ساده‌ترین صورت، به تجهیزات سخت‌افزاری امکان می‌دهد تا بدون‌استفاده از بسترهای فیزیکی همچون سیم و کابل، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. شبکه‌های بیسیم بازهٔ وسیعی از کاربردها، از ساختارهای پیچیده‌ای چون شبکه‌های بیسیم سلولی -که اغلب برای تلفن‌های همراه استفاده میشود- و شبکه‌های محلی بیسیم (WLAN – Wireless LAN) گرفته تا انوع ساده‌ای چون هدفون‌های بیسیم، را شامل می‌شوند. از سوی دیگر با احتساب امواجی همچون مادون قرمز، تمامی تجهیزاتی که از امواج مادون قرمز نیز استفاده می‌کنند، مانند صفحه کلیدها، ماوس‌ها و برخی از گوشی‌های همراه، در این دسته‌بندی جای می‌گیرند. طبیعی‌ترین مزیت استفاده از این شبکه‌ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان نقل و انتقال تجهیزات متصل به این‌گونه شبکه‌ها و همچنین امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آن‌هاست. از نظر ابعاد ساختاری، شبکه‌های بیسیم به سه دسته تقسیم می‌گردند: WWAN، WLAN و WPAN.
مقصود از WWAN، که مخفف Wireless WAN است، شبکه‌هایی با پوشش بیسیم بالاست. نمونه‌ای از این شبکه‌ها، ساختار بیسیم سلولی مورد استفاده در شبکه‌های تلفن همراه‌است. WLAN پوششی محدودتر، در حد یک ساختمان یا سازمان، و در ابعاد کوچک یک سالن یا تعدادی اتاق، را فراهم می‌کند. کاربرد شبکه‌های WPAN یا Wireless Personal Area Network برای موارد خانگی است. ارتباطاتی چون Bluetooth و مادون قرمز در این دسته قرار می‌گیرند.
شبکه‌های WPAN از سوی دیگر در دستهٔ شبکه‌های Ad Hoc نیز قرار می‌گیرند. تفاوت میان شبکه‌های Ad hoc با شبکه‌های محلی بیسیم (WLAN) در ساختار مجازی آن‌هاست. به‌عبارت دیگر، ساختار مجازی شبکه‌های محلی بیسیم بر پایهٔ طرحی ایستاست درحالی‌که شبکه‌های Ad hoc از هر نظر پویا هستند.
سیستم جهانی برای ارتباطات سیار (GSM)
مخابرات سلولی یکی از سریعترین Applicationهای رو به رشد در صنعت ارتباطات است. هر روزه بر تعداد مشترکین این نوع ارتباط در جهان افزوده میشود.
تجارت ارتباطات موبایل به سرعت در CEPT (دفاتر پست و مخابرات اروپایی) در حال رشد و توسعه‌است. CEPT از طریق بازارهای پر قدرت موبایل، توسعه فناوری موبایل را رهبری می‌نماید و همکاریهای جدیدی در زمینه سیستمهای استادارد ساز، پیاده سازی و اجرای این فناوریها به وجود آورده‌است.
یکی از مهمترین محصولات این استاندارها که در CEPT شکل گرفته‌است استاندارد GSM است. این استاندارد سیستم ارتباطات موبایل سلولی دیجیتالی نسل جدید را در CEPT اروپا توسعه داده‌است. برای اولین با کار استادارد سازی GSM جهت پیاده سازی این سیستم در سال ۱۹۹۱ صورت گرفته‌است.
معماری GSM
سیستم GSM از ترکیب ۳ زیر سیستم اصلی به وجود آمده‌است:
زیر سیستم شبکه
زیر سیستم رادیویی
زیر سیستم پشتیبانی و نگهداری
در سیستم GSM برای برقراری ارتباطات اپراتورهای شبکه با منابع مختلف و تجهیزات زیر ساختار سلولی، نه تنها رابطی هوایی بلکه چندین رابط اصلی دیگر برای مرتبط کردن قسمتهای مختلف این سیستم تعریف شده‌است.
سه رابط مهم در سیستم GSM در زیر آمده‌است:
رابط A که میان MSC و BSC قرار دارد.
رابط A-bis که میان BSC و BTS قرار دارد.
رابط UM که میان BTS و MS قرار دارد.
1. زیر سیستم شبکه
این سیستم شامل تجهیزات و فانکشنهای مربوط به مکالمات end-to-end، مدیریت مشترکین، Mobility می‌باشد و نیز مانند رابطی میان سیستم GSM و مراکز تلفن ثابت (PSTN) عمل می‌کند. زیر سیستم شبکه، یک زیر سیستم سوئیچینگ می‌باشد که شامل MSCها، AUC، HLR، VLR و EIR می‌باشد.
2. زیر سیستم رادیویی
شامل تجهیزات و فانکشنهای مرتبط با مدیریت اتصالات مسیر رادیویی، مانند مدیریت handoverها می‌باشد. این زیر سیستم شامل BTS، BSC و MS است. MS به طور قرار دادی در زیر سیستم رادیویی قرار گرفته او همیشه آخرین مسیر یک مکالمه‌است و از برقراری یک مکالمه، به همراه زیر سیستم شبکه، جهت مدیریت Mobility، محافظت می‌کند.
3. زیر سیستم مرکز نگهداری و پشتیبانی (OMC)
شامل فانکشنهای نگهداری و پشتیبانی تجهیزات GSM می‌باشد و پشتیبانی رابط اپراتور شبکه را نیز بر عهده دارد. OMC به تمام تجهیزات داخل سیستم سوئیچینگ و BSC متصل میشود. OMC در حقیقت فانکشنهای نظارتی GSM یک کشور را انجام می‌دهد (مانند صورتحساب دادن) و یکی از مهمترین فانکشنهای آن هم، فانکشن نگهداری HLR یک کشور است. بسته به اندازه شبکه هر کشور می‌تواند بیشتر از یک OMC داشته باشد. مدیریت سراسری و متمرکز شبکه نیز توسط مرکز مدیریت شبکه (NMC) انجام می‌پذیرد و OMC نیز مسئول مدیریت منطقه‌ای شبکه می‌باشد.
اینترنت بیسیم پاکت پی سی‌ها و لب تابها (Wi-Fi)
WiFi روش بیسیم برای ایجاد و اداره شبکه‌است که به آن شبکه سازی ۸۰۲٫۱۱ و شبکه سازی بیسیم نیز گفته میشود. بزرگترین نقطه قوت WiFi، سادگی آسان است. شما می‌توانید کامپیوترهای منزل یا محل کار خود را بدون نیاز به سیم به یکدیگر متصل کنید. کامپیوترهایی که شبکه را تشکلیل می‌دهند میتوانند تا بیش از ۱۰۰ فوت از هم فاصله داشته باشند.
تکنولوژی رادیویی WiFi
رادیوهای WiFi که با استانداردهای ۸۰۲٫۱۱b و ۸۰۲٫۱۱g کار می‌کنند در ۲٫۴GHz امواج را ارسال می‌کنند، در صورتیکه آنهایی که از استاندارد ۸۰۲٫۱۱a تبعیت می‌کنند در ۵GHz امواج را ارسال می‌نمایند. Walkie_Talkieهای عادی عموماً در ۴۹MHz کار می‌کنند. فرکانس بالاتر امکان نرخ‌های داده‌ای بالاتر را فراهم می‌کند. رادیوهای WiFi از تکنیک‌های کد گذاری پیشرفته تری استفاده می‌کنند که بنوبه خود موجب نرخ‌های داده‌ای بالاتری میشود. برای ۸۰۲٫۱۱a و ۸۰۲٫۱۱g، تکنیک بکار گرفته شده، orth_ogonal freguency_division multiplexing (OFDM) نام دارد. برای ۸۰۲٫۱۱b این تکنیک با عنوان: Complementary Code Kying(cck) شناخته میشود. رادیوهای بکار رفته در WiFi از قابلیت تغییر فرکانس‌ها برخوردار هستند.
اضافه کردن WiFi به یک کامپیوتر
یکی از بهترین چیزها در مورد WiFi سادگی آن است. تعداد زیادی از laptopهای جدید با کارت WiFi توکار به بازار عرضه شده‌اند ـ ـ در بسیاری از موارد شما برای شروع کار با WiFi مجبور به انجام هیچ کاری نیستید. همچنین افزودن یک کارت WiFi به یک laptop قدیمی تر یا به یک کامپیوتر رومیزی بسیار ساده‌است
شبکه بیسیم حسگر
معرفی شبکه‌های حسگر بی سیم WSN پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری‌های گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبکه‌های موسوم به شبکه بیسیم حسگر WSN شده‌اند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگر است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگر، از قبل‌تعیین‌شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکانهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم.
از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم‌های شبکه‌های حسگری باید دارای توانایی‌های خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصربه‌فرد شبکه‌های حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگر است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند.
با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می‌کند. در واقع قدرت شبکه‌های بیسیم حسگر در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.
گستره کاربری شبکه‌های بیسیم حسگر بسیار وسیع بوده و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل میشود. به عنوان مثال یکی از متداول‌ترین کاربردهای این تکنولوژی، نظارت بر یک محیط دور از دسترس است. مثلاً نشتی یک کارخانه شیمیایی در محیط وسیع کارخانه می‌تواند توسط صدها حسگر که به طور خودکار یک شبکه بیسیم را تشکیل می‌دهند، نظارت شده و در هنگام بروز نشت شیمیایی به سرعت به مرکز اطلاع داده شود.
در این سیستم‌ها بر خلاف سیستمهای سیمی قدیمی، از یک سو هزینه‌های پیکربندی و آرایش شبکه کاسته میشود از سوی دیگر به جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاه‌های کوچکی را که تقریباً به اندازه یک سکه هستند. شبکه حسگر بیسیم (Wireless Sensor Network/ WSN) به یک شبکه بی سیم از حسگرهای خودراهبر گفته میشود که با فاصله پخش شده اند و برای اندازه گیری گروهی برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده ها، در مکانهای مختلف یک محدوده کاربرد دارد. شبکه‌های حسگر با انگیزه استفاده در کاربردهای نظامی مانند نظارت بر میدان جنگ، توسعه پیدا کرد. اما امروزه شبکه‌های حسگر بی سیم در صنعت و بسیاری از مقاصد غیر نظامی استفاده می‌شوند، از جمله نظارت و کنترل فرایندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاهها، نظارت بر محیط و یا خانه، کاربردهای مراقبت از سلامتی، خانه‌های هوشمند و کنترل ترافیک.
علاوه بر یک یا چند سنسور، هر گره از شبکه معمولاً مجهز به یک فرستنده و گیرنده رادیویی (یا هر وسیله مخابراتی بی سیم دیگر)، یک میکروکنترلر کوچک، و یک منبع انرژی (معمولاً یک باتری) است. اندازه یک گره سنسوری بسته به اندازه بسته بندی آن تغییر کرده و تا یک دانه شن قابل کوچک سازی است. که قطعات این شنریزه در ابعاد میکروسکوپی هنوز باید ساخته شود. به طور مشابه قیمت هر گره حسگر می‌تواند بین چند صد دلار تا چند سنت، بسته به اندازه و پیچیدگی مورد نیاز یک گره متفاوت باشد. محدودیت‌های قیمت و اندازه در گره‌های حسگر منجر به محدودیت در منابعی مانند انرژی، حافظه، سرعت پردازش و پهنای باند در آنها میشود.
یک شبکه سنسور معمولاً تشکیل یک شبکه‌های بیسیم اقتضایی (ad-hoc) را می دهد، به این معنی که هر گره از الگوریتم مسیریابی multi-hop استفاده می‌کند. (تعداد زیادی گره یک بسته اطلاعاتی را جلو برده و به ایستگاه مرکزی می رساند). در حال حاضر شبکه‌های بی سیم حسگر یکی از موضوعات فعال تحقیقاتی در علوم کامپیوتر و ارتباطات است که هر ساله تعداد بیشماری کارگاه و کنفرانس در این زمینه انجام میشود.
کاربردها
موارد استفاده از شبکه های سنسوری بی سیم متنوع و زیاد است . به عنوان مثال در کاربردهای تجاری و صنعتی برای کنترل داده‌ها و مواردی که استفاده از گیرنده‌های سیمی مشکل و گران است به کار می‌روند. برای مثال این شبکه‌ها میتوانند در محیط‌های بیابانی هم گسترش یابند و سالها باقی بمانند. کاربرد دیگر اعلام خطر ورود مهاجم به یک محل کنترل شده و سپس ردیابی مهاجم است.
از موارد دیگر کاربرد این شبکه ها میتوان به نظارت بر محل‌های مسکونی، ردیابی هدف‌های متحرک، کنترل رآکتور هسته ای، آشکار سازی حریق، نظارت ترافیک و ... اشاره نمود.
نظارت بر محیط
کنترل یا نظارت بر محیط نوعی استفاده از گیرنده بی سیم است. در نظارت محیط، گیرنده بی سیم در ناحیه‌ای پراکنده میشود که تعدادی پدیده یا حادثه باید تحت نظارت باشد. برای مثال تعداد زیادی از این گره‌های فرستنده و دریافت کننده میتوانند در میدان جنگ برای آشکار کردن تجاوز دشمن بجای استفاده از مین‌های زمینی گسترش داده شوند.
زمانی که این حس گر یا گیرنده اتفاقی را که تحت نظر بوده (گرما، فشار، صدا، نور، زمین هایی با خواص مغناطیسی و لرزش و ارتعاش و غیره) پیدا می‌کند، لازم است که اتفاق به یکی از پایگاه‌ها گزارش شود. این پایگاه بر اساس نوع کاربری شبکه عملی مناسب، مانند ارسال پیغام به اینترنت یا ماهواره و یا پردازش محلی داده، را انجام می‌دهد.
مشخصه ها
مشخصه‌های منحصربه‌فرد گیرندهٔ بی سیم:
گره‌های گیرنده با مقیاس کم
قدرت محدود که میتوان ذخیره یا تخلیه شود
شرایط محیطی نا مناسب
نقص‌های گره
ترک گره
شبکه دینامیک توپو لوژی
نقص ارتباطات
غیر یکنواختی گره ها
گسترش با مقیاس بالا
عملکرد خودکار
گره‌های گیرنده را میتوان کامپیوترهای کوچکی تصور کرد. کاملاً اساسی و در وجه مشترکشان در ساختار و اجزاء آنها معمولاً شامل واحد پردازنده و قدرت اشتباه محاسبهٔ محدود و حافظهٔ محدود هستند گیرنده‌ها (شامل شرایط خاص مدارها) دستگاه ارتباطی (معمولاً فرستنده و گیرنده رادیویی و نوری متناوب) و منبع انرژی هم معمولاً از باتری است. پایگاه‌ها بنیادی از یا چند اجزاء برجسته از شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم (WSN) با محاسبهٔ بیشتر انرژی، منبع ارتباطاتی، آنها مثل دروازه بین گره گیرنده و کاربر نهایی عمل می‌کنند.
بارگیری یا دانلود (به انگلیسی: Download)، فرآیند برداشت داده‌های الکترونیکی از یک رایانه (معمولاً یک رایانه دور یا یک سرور) به رایانهٔ دیگر (معمولاً رایانه شما یا یک رایانهٔ محلی)، با مودم یا شبکه رایانه‌ای را گویند. همچنین فرستادن بلوکی از داده‌ها، مانند یک پرونده، با ساختار پست اسکریپت، به دستگاه مستقلی مانند چاپگر پست اسکریپت نیز بارگیری نامیده میشود. عمل وارون فرایند فوق را بارگذاری یا آپلود (به انگلیسی: Upload) گویند.
واژه‌های مصوب فرهنگستان برای دانلود و آپلود به ترتیب پایین‌گذاری و بالاگذاری هستند. در زبان اردو به این دو کنش به ترتیب «زیراثقال» و «زِبَراثقال» می‌گویند.
بارگیری
کاربرد نخست این واژه در زمینهٔ رایانه‌ها، از فعل دریافت کردن ریشه گرفته، به معنی گرفتن یک پرونده (یا بارگیری)، از یک رایانه، یک خدمات‌دهندهٔ وب، و یا سامانه‌ای همانند. این واژه در گویش خیابانی و فرهنگ عامیانه، مانند واژهٔ انگلیسی آن، دانلود (Download) گفته میشود.
بارگذاری
بارگذاری، یعنی ارسال کردن یک پرونده، از رایانه‌ای به رایانهٔ دیگر. این واژه در گویش خیابانی، مانند واژه انگلیسی آن، آپلود (Upload) گفته میشود.
شبکه رایانه‌ای
یک شبکه رایانه‌ای (به انگلیسی: Computer Network)، که اغلب به طور خلاصه به آن شبکه گفته میشود، گروهی از رایانه‌ها و دستگاه‌هایی می‌باشد که توسط کانال‌های ارتباطی به هم متصل شده‌اند. شبکه رایانه‌ای باعث تسهیل ارتباطات میان کاربران شده و اجازه می‌دهد کاربران منابع خود را به اشتراک بگذارند.
معرفی
یک شبکه رایانه‌ای اجازه به اشتراک گذاری منابع و اطلاعات را میان دستگاه‌های متصل شده به هم، می‌دهد. در دهه ۶۰ میلادی، آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPA)، بودجه‌ای را به منظور طراحی شبکه آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPANET) برای وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا اختصاص داد. این اولین شبکه رایانه‌ای در جهان بود. توسعه شبکه از سال ۱۹۶۹ و براساس طرح‌های توسعه یافته دهه ۶۰ آغاز شد.
هدف
شبکه‌های رایانه‌ای را میتوان برای اهداف مختلف استفاده کرد:
تسهیل ارتباطات: با استفاده از شبکه، افراد میتوانند به آسانی از طریق رایانامه (E-mail)، پیام‌رسانی فوری، اتاق گفتگو (Chat room)، تلفن، تلفن تصویری و ویدئو کنفرانس، ارتباط برقرار کنند.
اشتراک گذاری سخت افزارها: در یک محیط شبکه‌ای، هر کامپیوتر در شبکه می‌تواند به منابع سخت افزاری در شبکه دسترسی پیدا کرده و از آنها استفاده کند؛ مانند چاپ یک سند به وسیله چاپگری که در شبکه به اشتراک گذاشته شده‌است.
اشتراک گذاری پرونده‌ها، داده‌ها و اطلاعات: در یک محیط شبکه‌ای، هر کاربر مجاز می‌تواند به داده‌ها و اطلاعاتی که بر روی رایانه‌های دیگر موجود در شبکه، ذخیره شده‌است دسترسی پیدا کند. قابلیت دسترسی به داده‌ها و اطلاعات در دستگاه‌های ذخیره سازی اشتراکی، از ویژگی‌های مهم بسیاری از شبکه‌های است.
اشتراک گذاری نرم‌افزارها: کاربرانی که به یک شبکه متصل اند، میتوانند برنامه‌های کاربردی موجود روی کامپیوترهای راه دور را اجرا کنند.
تعریف
شبکه‌های کامپیوتری مجموعه‌ای از کامپیوترهای مستقل متصل به یکدیگرند که با یکدیگر ارتباط داشته و تبادل داده می‌کنند. مستقل بودن کامپیوترها بدین معناست که هر کدام دارای واحدهای کنترلی و پردازشی مجزا بوده و بود و نبود یکی بر دیگری تاثیرگذار نیست.
متصل بودن کامپیوترها یعنی از طریق یک رسانه فیزیکی مانند کابل، فیبر نوری، ماهواره‌ها و... به هم وصل می‌باشند. دو شرط فوق شروط لازم برای ایجاد یک شبکه کامپیوتری می‌باشند اما شرط کافی برای تشکیل یک شبکه کامپیوتری داشتن ارتباط و تبادل داده بین کامپیوترهاست.
این موضوع در بین متخصصین قلمرو شبکه مورد بحث است که آیا دو رایانه که با استفاده از نوعی از رسانه ارتباطی به یکدیگر متصل شده‌اند تشکیل یک شبکه می‌دهند. در این باره بعضی مطالعات می‌گویند که یک شبکه نیازمند دست کم ۳ رایانه متصل به هم است. یکی از این منابع با عنوان «ارتباطات راه دور: واژه‌نامه اصطلاحات ارتباطات راه دور»، یک شبکه رایانه‌ای را این طور تعریف می‌کند: «شبکه‌ای از گره‌های پردازشگر دیتا که جهت ارتباطات دیتا به یکدیگر متصل شده‌اند». در همین سند عبارت «شبکه» این طور تعریف شده‌است: «اتصال سه با چند نهاد ارتباطی». رایانه‌ای که به وسیله‌ای غیر رایانه‌ای متصل شده‌است (به عنوان نمونه از طریق ارتباط «اترنت» به یک پرینتر متصل شده‌است) ممکن است که یک شبکه رایانه‌ای به حساب آید، اگرچه این نوشتار به این نوع پیکربندی نمی‌پردازد.
این نوشتار از تعاریفی استفاده می‌کند که به دو یا چند رایانه متصل به هم نیازمند است تا تشکیل یک شبکه را بدهد. در مورد تعداد بیشتری رایانه که به هم متصل هستند عموماً توابع پایه‌ای مشترکی دیده میشود. از این بابت برای آنکه شبکه‌ای به وظیفه‌اش عمل کند، سه نیاز اولیه بایستی فراهم گردد، «اتصالات»، «ارتباطات» و «خدمات». اتصالات به بستر سخت‌افزاری اشاره دارد، ارتباطات به روشی اشاره می‌کند که بواسطه آن وسایل با یکدیگر صحبت کنند و خدمات آنهایی هستند که برای بقیه اعضای شبکه به اشتراک گذاشته شده‌اند.
دسته بندی شبکه‌های رایانه‌ای
فهرست زیر، دسته‌های شبکه‌های رایانه‌ای را نشان می‌دهد.
بر اساس نوع اتصال
شبکه‌های رایانه‌ای را میتوان با توجه به تکنولوژی سخت افزاری و یا نرم‌افزاری که برای اتصال دستگاه‌های افراد در شبکه استفاده میشود، دسته بندی کرد؛ مانند فیبر نوری، اترنت، شبکه محلی بیسیم، HomePNA، ارتباط خط نیرو یا G.hn.
اترنت با استفاده از سیم کشی فیزیکی دستگاهها را به هم متصل می‌کند. دستگاه‌های مستقر معمول شامل هاب‌ها، سوئیچ‌ها، پل‌ها و یا مسیریاب‌ها هستند.
تکنولوژی شبکه بیسیم برای اتصال دستگاهها، بدون استفاده از سیم کشی طراحی شده‌است. این دستگاهها از امواج رادیویی یا سیگنالهای مادون قرمز به عنوان رسانه انتقال استفاده می‌کنند.
فناوری ITU-T G.hn از سیم کشی موجود در منازل (کابل هم‌محور، خطوط تلفن و خطوط برق) برای ایجاد یک شبکه محلی پر سرعت (تا۱ گیگا بیت در ثانیه) استفاده می‌کند.
بر اساس تکنولوژی سیم کشی
زوج به‌هم‌تابیده: زوج به‌هم‌تابیده یکی از بهترین رسانه‌های مورد استفاده برای ارتباطات راه دور می‌باشد. سیم‌های زوج به‌هم‌تابیده، سیم تلفن معمولی هستند که از دو سیم مسی عایق که دو به دو به هم پیچ خورده‌اند درست شده‌اند. از زوج به‌هم‌تابیده برای انتقال صدا و داده‌ها استفاده میشود. استفاده از دو سیم به‌هم‌تابیده به کاهش تداخل و القای الکترومغناطیسی کمک می‌کند. سرعت انتقال داده، دامنه‌ای از ۲ میلیون بیت درهر ثانیه تا ۱۰۰ میلیون بیت در هر ثانیه، دارد.
کابل هم‌محور: کابل هم‌محور به طور گسترده‌ای در سیستمهای تلویزیون کابلی، ساختمان‌های اداری، و دیگر سایت‌های کاری برای شبکه‌های محلی، استفاده میشود. کابل‌ها یک رسانای داخلی دارند که توسط یک عایق منعطف محصور شده‌اند، که روی این لایهٔ منعطف نیز توسط یک رسانای نازک برای انعطاف کابل، به هم بافته شده‌است. همهٔ این اجزا، در داخل عایق دیگری جاسازی شده‌اند. لایه عایق به حداقل رساندن تداخل و اعوجاج کمک می‌کند. سرعت انتقال داده، دامنه‌ای از ۲۰۰ میلیون تا بیش از ۵۰۰ میلیون بیت در هر ثانیه دارد.
فیبر نوری: کابل فیبر نوری شامل یک یا چند رشته از الیاف شیشه‌ای پیچیده شده در لایه‌های محافظ می‌باشد. این کابل می‌تواند نور را تا مسافت‌های طولانی انتقال دهد. کابلهای فیبر نوری تحت تاثیر تابش‌های الکترومغناطیسی قرار نمی‌گیرند. سرعت انتقال ممکن است به چند تریلیون بیت در ثانیه برسد.
بر اساس تکنولوژی بی سیم
ریزموج (مایکروویو) زمینی: ریزموج‌های زمینی از گیرنده‌ها و فرستنده‌های زمینی استفاده می‌کنند. تجهیزات این تکنولوژی شبیه به دیش‌های ماهواره‌است. مایکروویو زمینی از دامنه‌های کوتاه گیگاهرتز استفاده می‌کند، که این سبب میشود تمام ارتباطات به صورت دید خطی محدود باشد. فاصله بین ایستگاه‌های رله (تقویت سیگنال) حدود ۳۰ مایل است. آنتن‌های ریزموج معمولاً در بالای ساختمان‌ها، برج‌ها، تپه‌ها و قله کوه نصب می‌شوند.
ماهواره‌های ارتباطی: ماهواره‌ها از ریزموج‌های رادیویی که توسط جو زمین منحرف نمی‌شوند، به عنوان رسانه مخابراتی خود استفاده می‌کنند.
ماهواره‌ها در فضا مستقر هستند؛ به طور معمول ۲۲۰۰۰ مایل (برای ماهواره‌های geosynchronous) بالاتر از خط استوا. این سیستمهای در حال چرخش به دور زمین، قادر به دریافت و رله صدا، داده‌ها و سیگنالهای تلویزیونی هستند.
تلفن همراه و سیستمهای پی سی اس: تلفن همراه و سیستمهای پی سی اس از چندین فناوری ارتباطات رادیویی استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها به مناطق مختلف جغرافیایی تقسیم شده‌اند. هر منطقه دارای فرستنده‌های کم قدرت و یا دستگاه‌های رله رادیویی آنتن برای تقویت تماس‌ها از یک منطقه به منطقه بعدی است.
شبکه‌های محلی بی سیم: شبکه محلی بی سیم از یک تکنولوژی رادیویی فرکانس بالا (مشابه سلول دیجیتالی) و یک تکنولوژی رادیویی فرکانس پایین استفاده می‌کند. شبکه‌های محلی بی سیم از تکنولوژِی طیف گسترده، برای برقراری ارتباط میان دستگاه‌های متعدد در یک منطقه محدود، استفاده می‌کنند. نمونه‌ای از استاندارد تکنولوژی بی سیم موج رادیویی، IEEE است.
ارتباطات فروسرخ: ارتباط فروسرخ، سیگنالهای بین دستگاهها را در فواصل کوچک (کمتراز ۱۰ متر) به صورت همتا به همتا (رو در رو) انتقال می‌دهد؛ در خط انتقال نباید هیچ گونه شی ای قرار داشته باشد.
بر اساس اندازه
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس اندازه یا گستردگی ناحیه‌ای که شبکه پوشش می‌دهد طبقه‌بندی شوند. برای نمونه «شبکه شخصی» (PAN)، «شبکه محلی» (LAN)، «شبکه دانشگاهی» (CAN)، «شبکه کلان‌شهری» (MAN) یا «شبکه گسترده» (WAN).
بر اساس لایه شبکه
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای مطابق مدلهای مرجع پایه‌ای که در صنعت به عنوان استاندارد شناخته می‌شوند مانند «مدل مرجع ۷ لایه OSI» و «مدل ۴ لایه TCP/IP»، بر اساس نوع «لایه شبکه»ای که در آن عمل می‌کنند طبقه‌بندی شوند.
بر اساس معماری کاربری
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس معماری کاربری که بین اعضای شبکه وجود دارد طبقه‌بندی شود، برای نمونه معماری‌های Active Networking، «مشتری-خدمتگذار» (Client-Server) و «همتا به همتا» Peer-to-Peer (گروه کاری).
بر اساس همبندی (توپولوژی)
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس نوع همبندی شبکه طبقه‌بندی شوند مانند: «شبکه باس» (Bus)، «شبکه ستاره» ((Star، «شبکه حلقه‌ای» (Ring)، «شبکه توری» (Mesh)، «شبکه ستاره-باس» (Star-Bus)، «شبکه درختی» (Tree) یا «شبکه سلسله مراتبی» (Hierarchical) و ترکیبی و غیره.
همبندی شبکه را میتوان بر اساس نظم هندسی ترتیب داد. همبندی‌های شبکه طرح‌های منطقی شبکه هستند. واژه منطقی در اینجا بسیار پرمعنی است. این واژه به این معنی است که همبندی شبکه به طرح فیزیکی شبکه بستگی ندارد. مهم نیست که رایانه‌ها در یک شبکه به صورت خطی پشت سر هم قرار گرفته باشند، ولی زمانیکه از طریق یک «هاب» به یکدیگر متصل شده باشند تشکیل همبندی ستاره می‌کنند نه باس. و این عامل مهمی است که شبکه‌ها در آن فرق می‌کنند، جنبه ظاهری و جنبه عملکردی.
بر اساس قرارداد
ممکن است شبکه‌های رایانه‌ای بر اساس «قرارداد» ارتباطی طبقه‌بندی شوند.
انواع شبکه‌های رایانه‌ای از نظر اندازه
شبکه شخصی (PAN)
«شبکه شخصی» (Personal Area Network) یک «شبکه رایانه‌ای» است که برای ارتباطات میان وسایل رایانه‌ای که اطراف یک فرد می‌باشند (مانند «تلفن»ها و «رایانه‌های جیبی» (PDA) که به آن «دستیار دیجیتالی شخصی» نیز می‌گویند) بکار می‌رود. این که این وسایل ممکن است متعلق به آن فرد باشند یا خیر جای بحث خود را دارد. برد یک شبکه شخصی عموماً چند متر بیشتر نیست. موارد مصرف شبکه‌های خصوصی می‌تواند جهت ارتباطات وسایل شخصی چند نفر به یکدیگر و یا برقراری اتصال این وسایل به شبکه‌ای در سطح بالاتر و شبکه «اینترنت» باشد.
ارتباطات شبکه‌های شخصی ممکن است به صورت سیمی به «گذرگاه»های رایانه مانند USB و فایروایر برقرار شود. همچنین با بهره‌گیری از فناوری‌هایی مانند IrDA، «بلوتوث» (Bluetooth) و UWB میتوان شبکه‌های شخصی را به صورت بیسیم ساخت.
شبکه محلی (LAN)
«شبکه محلی» (Local Area Network) یک «شبکه رایانه‌ای» است که محدوده جغرافیایی کوچکی مانند یک خانه، یک دفتر کار یا گروهی از ساختمان‌ها را پوشش می‌دهد. در مقایسه با «شبکه‌های گسترده» (WAN) از مشخصات تعریف‌شده شبکه‌های محلی میتوان به سرعت (نرخ انتقال) بسیار بالاتر آنها، محدوده جغرافیایی کوچکتر و عدم نیاز به «خطوط استیجاری» مخابراتی اشاره کرد.
دو فناوری «اترنت» (Ethernet) روی کابل «جفت به هم تابیده بدون محافظ» (UTP) و «وای‌فای» (Wi-Fi) رایج‌ترین فناوری‌هایی هستند که امروزه استفاده می‌شوند، با این حال فناوری‌های «آرکنت» (ARCNET) و «توکن رینگ» (Token Ring) و بسیاری روشهای دیگر در گذشته مورد استفاده بوده‌اند.
شبکه کلان‌شهری (MAN)
«شبکه کلان‌شهری» (Metropolitan Area Network) یک «شبکه رایانه‌ای» بزرگ است که معمولاً در سطح یک شهر گسترده میشود. در این شبکه‌ها معمولاً از «زیرساخت بیسیم» و یا اتصالات «فیبر نوری» جهت ارتباط محل‌های مختلف استفاده میشود.
شبکه گسترده (WAN)
«شبکه گسترده» (Wide Area Network) یک «شبکه رایانه‌ای» است که نسبتاً ناحیه جغرافیایی وسیعی را پوشش می‌دهد (برای نمونه از یک کشور به کشوری دیگر یا از یک قاره به قاره‌ای دیگر). این شبکه‌ها معمولاً از امکانات انتقال خدمات دهندگان عمومی مانند شرکت‌های مخابرات استفاده می‌کند. به عبارت کمتر رسمی این شبکه‌ها از «مسیریاب»ها و لینک‌های ارتباطی عمومی استفاده می‌کنند.
شبکه‌های گسترده برای اتصال شبکه‌های محلی یا دیگر انواع شبکه به یکدیگر استفاده می‌شوند. بنابراین کاربران و رایانه‌های یک مکان میتوانند با کاربران و رایانه‌هایی در مکانهای دیگر در ارتباط باشند. بسیاری از شبکه‌های گسترده برای یک سازمان ویژه پیاده‌سازی می‌شوند و خصوصی هستند. بعضی دیگر به‌وسیله «سرویس دهندگان اینترنت» (ISP) پیاده‌سازی می‌شوند تا شبکه‌های محلی سازمانها را به اینترنت متصل کنند.
شبکه متصل (Internetwork)
دو یا چند «شبکه» یا «زیرشبکه» (Subnet) که با استفاده از تجهیزاتی که در لایه ۳ یعنی «لایه شبکه» «مدل مرجع OSI» عمل می‌کنند مانند یک «مسیریاب»، به یکدیگر متصل می‌شوند تشکیل یک شبکه از شبکه‌ها یا «شبکه متصل» را می‌دهند. همچنین میتوان شبکه‌ای که از اتصال داخلی میان شبکه‌های عمومی، خصوصی، تجاری، صنعتی یا دولتی به وجود می‌آید را «شبکه متصل» نامید.
در کاربردهای جدید شبکه‌های به هم متصل شده از قرارداد IP استفاده می‌کنند. بسته به اینکه چه کسانی یک شبکه از شبکه‌ها را مدیریت می‌کنند و اینکه چه کسانی در این شبکه عضو هستند، میتوان سه نوع «شبکه متصل» دسته بندی نمود:
شبکه داخلی یا اینترانت (Intranet)
شبکه خارجی یا اکسترانت (Extranet)
شبکه‌اینترنت (Internet)
شبکه‌های داخلی یا خارجی ممکن است که اتصالاتی به شبکه اینترنت داشته و یا نداشته باشند. در صورتی که این شبکه‌ها به اینترنت متصل باشند در مقابل دسترسی‌های غیرمجاز از سوی اینترنت محافظت می‌شوند. خود شبکه اینترنت به عنوان بخشی از شبکه داخلی یا شبکه خارجی به حساب نمی‌آید، اگرچه که ممکن است شبکه اینترنت به عنوان بستری برای برقراری دسترسی بین قسمت‌هایی از یک شبکه خارجی خدماتی را ارائه دهد.
شبکه داخلی (Intranet)
یک «شبکه داخلی» مجموعه‌ای از شبکه‌های متصل به هم می‌باشد که از قرارداد IP و ابزارهای مبتنی بر IP مانند «مرورگران وب» استفاده می‌کند و معمولاً زیر نظر یک نهاد مدیریتی کنترل میشود. این نهاد مدیریتی «شبکه داخلی» را نسبت به باقی قسمتهای دنیا محصور می‌کند و به کاربران خاصی اجازه ورود به این شبکه را می‌دهد. به طور معمول‌تر شبکه درونی یک شرکت یا دیگر شرکتها «شبکه داخلی» می‌باشد.
به طور مثال شبکه ملی در ایران نوعی از شبکه‌های داخلی (اینترانت) می‌باشد.
شبکه خارجی (Extranet)
یک «شبکه خارجی» یک «شبکه» یا یک «شبکه متصل» است که به لحاظ قلمرو محدود به یک سازمان یا نهاد است ولی همچنین شامل اتصالات محدود به شبکه‌های متعلق به یک یا چند سازمان یا نهاد دیگر است که معمولاً ولی نه همیشه قابل اعتماد هستند. برای نمونه مشتریان یک شرکت ممکن است که دسترسی به بخش‌هایی از «شبکه داخلی» آن شرکت داشته باشند که بدین ترتیب یک «شبکه خارجی» درست میشود، چراکه از نقطه‌نظر امنیتی این مشتریان برای شبکه قابل اعتماد به نظر نمی‌رسند. همچنین از نظر فنی میتوان یک «شبکه خارجی» را در گروه شبکه‌های دانشگاهی، کلان‌شهری، گسترده یا دیگر انواع شبکه (هر چیزی غیر از شبکه محلی) به حساب آورد، چراکه از نظر تعریف یک «شبکه خارجی» نمی‌تواند فقط از یک شبکه محلی تشکیل شده باشد، چون بایستی دست کم یک اتصال به خارج از شبکه داشته باشد.
شبکه اینترنت (Internet)
شبکه ویژه‌ای از شبکه‌ها که حاصل اتصالات داخلی شبکه‌های دولتی، دانشگاهی، عمومی و خصوصی در سرتاسر دنیا است. این شبکه بر اساس شبکه اولیه‌ای کار می‌کند که «آرپانت» (ARPANET) نام داشت و به‌وسیله موسسه «آرپا» (ARPA) که وابسته به «وزارت دفاع ایالات متحده آمریکا» است ایجاد شد. همچنین منزلگاهی برای «وب جهان‌گستر» (WWW) است. در لاتین واژه Internet برای نامیدن آن بکار می‌رود که برای اشتباه نشدن با معنی عام واژه «شبکه متصل» حرف اول را بزرگ می‌نویسند.
اعضای شبکه اینترنت یا شرکت‌های سرویس دهنده آنها از «آدرسهای IP» استفاده می‌کنند. این آدرسها از موسسات ثبت نام آدرس تهیه می‌شوند تا تخصیص آدرسها قابل کنترل باشد. همچنین «سرویس دهندگان اینترنت» و شرکت‌های بزرگ، اطلاعات مربوط به در دسترس بودن آدرس‌هایشان را بواسطه «قرارداد دروازه لبه» (BGP) با دیگر اعضای اینترنت مبادله می‌کنند.
اجزای اصلی سخت‌افزاری
همه شبکه‌ها از اجزای سخت‌افزاری پایه‌ای تشکیل شده‌اند تا گره‌های شبکه را به یکدیگر متصل کنند، مانند «کارت‌های شبکه»، «تکرارگر»ها، «هاب»ها، «پل»ها، «راهگزین»ها و «مسیریاب»ها. علاوه بر این، بعضی روشها برای اتصال این اجزای سخت‌افزاری لازم است که معمولاً از کابلهای الکتریکی استفاده میشود (از همه رایجتر «کابل رده ۵» (کابل Cat5) است)، و کمتر از آنها، ارتباطات میکروویو (مانند آی‌تریپل‌ئی ۸۰۲٫۱۱) و («کابل فیبر نوری» Optical Fiber Cable) بکار می‌روند.
کارت شبکه (network adapter)
«کارت شبکه»، «آداپتور شبکه» یا «کارت واسط شبکه» (Network Interface Card) قطعه‌ای از سخت‌افزار رایانه‌است و طراحی شده تا این امکان را به رایانه‌ها بدهد که بتوانند بر روی یک شبکه رایانه‌ای با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این قطعه دسترسی فیزیکی به یک رسانه شبکه را تامین می‌کند و با استفاده از «آدرسهای MAC»، سیستمی سطح پایین جهت آدرس دهی فراهم می‌کند. این شرایط به کاربران اجازه می‌دهد تا به وسیله کابل یا به صورت بیسیم به یکدیگر متصل شوند.
تکرارگر (repeater)
«تکرارگر» تجهیزی الکترونیکی است که سیگنالی را دریافت کرده و آن را با سطح دامنه بالاتر، انرژی بیشتر و یا به سمت دیگر یک مانع ارسال می‌کند. بدین ترتیب میتوان سیگنال را بدون کاستی به فواصل دورتری فرستاد. از آنجا که تکرارگرها با سیگنالهای فیزیکی واقعی سروکار دارند و در جهت تفسیر داده‌ای که انتقال می‌دهند تلاشی نمی‌کنند، این تجهیزات در «لایه فیزیکی» یعنی اولین لایه از «مدل مرجع OSI» عمل می‌کنند.
هاب (جعبه تقسیم)- hub
«هاب» قطعه‌ای سخت‌افزاری است که امکان اتصال قسمتهای یک شبکه را با هدایت ترافیک در سراسر شبکه فراهم می‌کند. هاب‌ها در «لایه فیزیکی» از «مدل مرجع OSI» عمل می‌کنند. عملکرد هاب بسیار ابتدایی است، به این ترتیب که داده رسیده از یک گره را برای تمامی گره‌های شبکه کپی می‌کند. هاب‌ها عموماً برای متصل کردن بخش‌های یک «شبکه محلی» بکار می‌روند. هر هاب چندین «درگاه» (پورت) دارد. زمانی که بسته‌ای از یک درگاه می‌رسد، به دیگر درگاه‌ها کپی میشود، بنابراین همه قسمتهای شبکه محلی میتوانند بسته‌ها را ببینند.
پل (bridge)
یک «پل» دو «زیرشبکه» (سگمنت) را در «لایه پیوند داده» از «مدل مرجع OSI» به هم متصل می‌کند. پل‌ها شبیه به «تکرارگر»ها و «هاب»های شبکه‌اند که برای اتصال قسمتهای شبکه در «لایه فیزیکی» عمل می‌کنند، با این حال پل با استفاده از مفهوم پل‌زدن کار می‌کند، یعنی به جای آنکه ترافیک هر شبکه بدون نظارت به دیگر درگاه‌ها کپی شود، آنرا مدیریت می‌کند. بسته‌هایی که از یک طرف پل وارد می‌شوند تنها در صورتی به طرف دیگر انتشار می‌یابند که آدرس مقصد آنها مربوط به سیستم‌هایی باشد که در طرف دیگر پل قرار دارند. پل مانع انتشار پیغام‌های همگانی در قطعه‌های کابل وصل‌شده به آن نمی‌شود.
پل‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:
پل‌های محلی: مستقیماً به «شبکه‌های محلی» متصل میشود.
پل‌های دوردست: از آن میتوان برای ساختن «شبکه‌های گسترده» جهت ایجاد ارتباط بین «شبکه‌های محلی» استفاده کرد. پل‌های دور دست در شرایطی که سرعت اتصال از شبکه‌های انتهایی کمتر است با «مسیریاب»ها جایگزین می‌شوند.
پل‌های بیسیم: برای «اتصال شبکه‌های محلی» به «شبکه‌های محلی بیسیم» یا «شبکه‌های محلی بیسیم» به هم یا ایستگاه‌های دوردست به «شبکه‌های محلی» استفاده می‌شوند.
راهگزین (switch)
«راهگزین» که در پارسی بیشتر واژه «سوئیچ» برای آن بکار برده میشود، وسیله‌ای است که قسمتهای شبکه را به یکدیگر متصل می‌کند. راهگزین‌های معمولی شبکه تقریباً ظاهری شبیه به «هاب» دارند، ولی یک راهگزین در مقایسه با هاب از هوشمندی بیشتری (و همچنین قیمت بیشتری) برخوردار است. راهگزین‌های شبکه این توانمندی را دارند که محتویات بسته‌های داده‌ای که دریافت می‌کنند را بررسی کرده، دستگاه فرستنده و گیرنده بسته را شناسایی کنند، و سپس آن بسته را به شکلی مناسب ارسال نمایند. با ارسال هر پیام فقط به دستگاه متصلی که پیام به هدف آن ارسال شده، راهگزین «پهنای باند» شبکه را به شکل بهینه‌تری استفاده می‌کند و عموماً عملکرد بهتری نسبت به یک هاب دارد.
از نظر فنی میتوان گفت که راهگزین در «لایه پیوند داده» از «مدل مرجع OSI» عمل کنند. ولی بعضی انواع راهگزین قادرند تا در لایه‌های بالاتر نیز به بررسی محتویات بسته بپردازند و از اطلاعات بدست آمده برای تعیین مسیر مناسب ارسال بسته استفاده کنند. به این راه گزین‌ها به اصطلاح «راهگزین‌های چندلایه» (Multilayer Switch) می‌گویند.
مسیریاب (router)
«مسیریاب»ها تجهیزات شبکه‌ای هستند که بسته‌های داده را با استفاده از «سرایند»ها و «جدول ارسال» تعیین مسیر کرده، و ارسال می‌کنند. مسیریاب‌ها در «لایه شبکه» از «مدل مرجع OSI» عمل می‌کنند. همچنین مسیریاب‌ها اتصال بین بسترهای فیزیکی متفاوت را امکان‌پذیر می‌کنند. این کار با چک کردن سرایند یک بسته داده انجام میشود.
مسیریاب‌ها از «قراردادهای مسیریابی» مانند ابتدا کوتاه‌ترین مسیر را انتخاب کردن استفاده می‌کنند تا با یکدیگر گفتگو کرده و بهترین مسیر بین هر دو ایستگاه را پیکربندی کنند. هر مسیریاب دسته کم به دو شبکه، معمولاً شبکه‌های محلی، شبکه‌های گسترده و یا یک شبکه محلی و یک سرویس دهنده اینترنت متصل است. بعضی انواع مودم‌های DSL و کابلی جهت مصارف خانگی درون خود از وجود یک مسیریاب نیز بهره می‌برند.
همبندی
در فرهنگ رایانه، همبندی یا توپولوژی (به انگلیسی: Topology) به معنای چگونگی پیکربندی و ایجاد اتصالات بین دستگاه‌های یک شبکه رایانه‌ای است. به هر ابزار متصل به یک شبکه رایانه‌ای گره (Node) گفته میشود که به‌وسیله پیوندها (Link) به همدیگر متصل می‌گردند.
انواع همبندی شبکه
آرایش خطی یا گذرگاهی (Bus)
شبکه‌ای که از همبندی گذرگاهی استفاده می‌کند معمولاً دارای یک کابل واحد و بلند بوده که دستگاه‌های مختلف شبکه به آن متصل هستند و در هر واحد زمانی تنها یک رایانه امکان ارسال اطلاعات را دارد. در این روش کلیهٔ رایانه‌های متصل به خط، اطلاعات ارسال شده را دریافت می‌کنند ولی تنها رایانه‌ای که آدرس مقصد بسته دادهٔ متعلق به او است این اطلاعات را ذخیره می‌نماید و بقیهٔ رایانه‌ها از بسته صرف‌نظر می‌کنند. راه اندازی آن آسان است و به این منظور از یک رشته کابل کواکسیال استفاده می شود و هر سیستم به کمک یک کانکتور به شبکه متصل می شود . ابتدا و انتهای شبکه با ترمیناتور بسته می شود. اما نگهداری از آن با مشکلاتی همچون خطایابی مشکل همراه است به همین دلیل تقریبا منسوخ شده است .
آرایش حلقوی (Ring)
این همبندی توسط شرکت آی‌بی‌ام اختراع شد و کلیه رایانه‌ها به گونه‌ای به یکدیگر متصل هستند که مجموعه آنها یک حلقه را تشکیل می‌دهد. همیشه یک بستهٔ کوچک با نام نشانه (Token) در داخل شبکه از یک رایانه به دیگری می‌رود، زمانی که یک رایانه اطلاعاتی جهت ارسال دارد، نشانه را در اختیار گرفته و از چرخش آن داخل شبکه جلوگیری می‌کند، تا زمانیکه نشانه توسط یک رایانه نگه‌داشته شده باشد، تمام رایانه‌های شبکه پذیرای اطلاعاتی خواهند بود که رایانه مالک نشانه ارسال می‌کند.که معایب این نوع توپولوژی این است که اگر قسمتی از کابل اصلی به علتی آسیب ببیند کل شبکه از کار می افتد وعیب یابی آن بسیار وقت گیر می‌باشد واز مزایای آن میتوان به کم هزینه بودن و سادگی شبکه اشاره کرد
آرایش ستاره‌ای (Star)
در این نوع همبندی کلیه رایانه‌ها به یک کنترل کنندهٔ مرکزی به نام میانگاه (یا هاب Hub) متصل می‌شوند و هرگاه رایانه‌ای بخواهد با رایانه دیگری تبادل اطلاعات کند رایانه مبدا اطلاعات را به میانگاه ارسال نموده و اطلاعات از طریق آن به رایانه مقصد انتقال می‌یابد.
نکته ها:
۱) یک پیوند نقطه به نقطه را میتوان به عنوان حالت خاصی از یک شبکه با آرایش ستاره در نظر گرفت. در نتیجه ساده‌ترین شبکه که براساس آرایش ستاره ساخته میشود را میتوان یک گره که به یک گره دیگر از طریق یک پیوند نقطه یه نقطه متصل است در نظر گرفت انتخاب یک گره به عنوان میانگیر به دلخواه ممکن است.
۲)ساده‌ترین نوع شبکه براساس آرایش ستاره علاوه بر شبکه توضیح داده شده در ۱ یک میانگیر متصل به دو گره تابع می‌باشد.
۳) با وجود این که میتوان آرایش ستاره را با استفاده از یک میانگیر یا سویچ براحتی پیاده سازی نمود اما به کار بردن یک کامپیوتر یا یک اشتراک مشترک نیز برای میانگیر کافی است. به هر حال چون در بیشتر نمایش‌های آرایش ستاره یکی از این ابزار ویژه نشان داده شده است در نتیجه ممکن است این ابهام بوجود آید که حتماً باید از یکی از این ابزار استفاده نمود در حالی که مانند مثال گفته شده در مثال دو سه کامپیوتر متصل به یکدیگر بدون استفاده از هیچ ابراز ویژه‌ای نیز خود یک شبکه با آرایش ستاره است.
۴) شبکه‌های ستاره را میتوان بصورت پخشی با دسترسی چندگانه یا غیر پخشی با دسترسی چندگانه (NBMA) توصیف نمود که وابسته به توانایی میانگیر در ارسال سیگنالهای موجود به تمام گره‌های تابع یا ارسال سیگنال به صورت جداگانه برای هر ارتباط است.
ستاره گسترش یافته
اگر بین میانگیر و گره‌ها تکرارکننده قرار دهیم تا مسافت قابل پوشش توسط میانگیر افزایش یابد به آن آرایش ستاره گسترش یافته گفته میشود اگر به جای تکرارکننده‌ها میانگیر قرار داده شود یک آرایش ترکیبی از ستاره-سلسله مراتبی بوجود می‌آید که در بعضی از کتاب‌ها بین این آرایش و آرایش ستاره تفاوتی قائل نمی‌گردند.
آرایش مشبک (Mesh)
در این آرایش شبکه نظم مشخصی نداشته و هر یک از رایانه‌ها به یک یا چند رایانه دیگر متصل شده‌اند. این آرایش در واقع نسخه ناقص آرایش اتصال کامل است، لذا هزینه و پیچیدگی کمتری نسبت به روش مذکور دارد.از معایب این توپولوژی میتوان به پیچیدگی و هزینهای بالای آن اشاره کرد و چون شبکه گسترده است عیب یابی ان هم نسبت سخت می‌باشد از مزایای این توپولوزی این است که اگر قسمتی از کابل قطع شود کل شبکه از کار نمی افتد و انتقال اطلاعات به صورت دوبه دو می‌باشد یعنی تمامی کامپیوترها بدون اینکه شبکه مشغول شود میتوانند به یک دیگر اطلاعات ارسال و دریافت کنند که برای اینکه از توژولو‍‍‍‍‍‍ژی mesh بتوان از حداکثرنیرو استفاده کرد از دستگاهی به نام روتر یا مسیر یاب استفاده میشود که کار این دستگاه این است که باعث میشود از خطهایا مسیر هایی که خالی هستند ارسال اطلاعات انجام داد و در نتیجه این دستگاه باعث سرعت بخشیدن به ارسل اطلاعات میشود
آرایش اتصال کامل (Fully Connected)
در این آرایش تمام رایانه‌های شبکه مستقیما به همدیگر متصل هستند. عمده‌ترین اشکال این روش پیچیدگی و هزینه بالای این اتصالات است. مزیت این روش ارسال سریع و بیواسطه اطلاعات از هر رایانه به رایانه دیگر می‌باشد.
آرایش درختی (Tree) یا آرایش سلسله مراتبی
در آرایش درختی یک گره مرکزی (بالاترین سطح در سلسله مراتب) به دو یا چند گره در سطحی پایین تر با استفاده از یک پیوند نقطه به نقطه متصل است (به عنوان مثال در سطح دو) و گره‌های سطح دو نیز به چندین گره در سطحی پایینتر متصل هستند (برای مثال در سطح سوم). گره مرکزی تنها گرهی است که هیچ گرهی در سطحی بالاتر از خود ندارد. سلسله مراتب درخت متقارن است یعنی تعداد گره‌های متصل به هر گره در سطح پایین تر عدد ثابت f است. عدد f به عنوان عامل شاخه بندی در درخت سلسله مراتب شناخته میشود.
نکته ها:
۱) یک شبکه مبنی بر آرایش درختی فیزیکی حتماً باید حداقل سه سطح داشته باشد در غیر این صورت اگر دو سطح داشته باشد نشان دهنده آرایش ستاره است.
۲)اگر یک آرایش درختی عامل شاخه بندی برابر با یک داشته باشد این آرایش نشان دهنده آرایش خطی است.
۳)عامل شاخه بندی مستقل از تعداد کل گره هاست اگر یک گره نیاز به درگاه‌هایی برای اتصال به گره‌های دیگر داشته باشد میتوان تعداد درگاه‌ها را بدون توجه به تعداد کل گره‌ها کاهش داد. در نتیجه تعداد درگاه‌های مورد نیاز وابسته به عامل شاخه بندی است و در نتیجه میتوان تعداد درگاه‌ها را بدون توجه به تعداد کل گره‌ها کاهش داد.
۴)تعداد کل پیوندهای نقطه به نقطه در شبکه بر اساس آرایش درختی یکی کمتر از تعداد گره‌های شبکه می‌باشد
۵)اگر نیاز به پردازش اطلاعات توسط گره‌ها در یک آرایش درختی فیزیکی باشد گره‌های سطح بالاتر باید پردازش بیشتری نسبت به گره‌های سطح پایین تر انجام دهند
آرایش ترکیبی (Hybrid)
آرایش ترکیبی نوعی از آرایش‌های شبکه است که از همبندی یک یا چند شبکه با آرایش‌های فیزیکی متفاوت و یا همیندی چندین شبکه که دارای آرایش فیزیکی یکسان است بوجود می‌آید و آرایش فیزیکی شبکه حاصل مشابه آرایش فیزیکی شبکه‌های اولیه نمی‌باشد (مثلاً آرایش فیزیکی شبکه‌ای که از همبندی چندین شبکه براساس آرایش فیزیکی ستاره بدست می‌آید ممکن است با توجه به نحوه اتصال شبکه‌ها به صورت ترکیبی از آرایش‌های ستاره و خطی یا ستاره و درختی باشد در حالی که اگر چندین شبکه با آرایش خطی توزیع شده به یکدیگر متصل گردند شبکه حاصل آرایش خطی توزیع شده را به خود خواهد گرفت )
این توپولوژی ترکیبی است از چند شبکه با توپولوژی متفاوت که توسط یک کابل اصلی بنام Backbone (ستون فقرات) به یکدیگر مرتبط شده اند.توسط یک پل ارتباطی به نام Bridge به کابل backbone متصل می شود.
شبکه هوشمند
یک شبکه هوشمند (smart grid) با استفاده از تکنولوژی دیجیتال دوطرفه انرژی را از تولیدکنندگان به مشتریان منتقل می‌کند، تا با کنترل وسایل منازل مصرف کنندگان در مصرف انرژی صرفه جویی شود، هزینه کاهش یابد و قابلیت اطمینان و شفافیت بالا برود. چنین شبکه مدرن الکتریکی به عنوان راهی برای اداره کردن استقلال انرژی، گرمایش جهانی و مسایل نوظهور از سوی بسیاری از دولتها تعقیب میشود.
شبکه بیسیم
با وجود آنکه به نظر می‌رسد که از نظر فنی عبارت شبکه بیسیم جهت اشاره به هر نوع «شبکه‌ای» که «بیسیم» باشد بکار می‌رود، این اصطلاح بیشتر برای اشاره به «شبکه‌های ارتباطی» بکار می‌رود که در آن «گره‌ها» بدون استفاده از سیم به یکدیگر متصل می‌شوند، برای نمونه یک «شبکه رایانه‌ای» که نوعی از شبکه‌های ارتباطی است.
شبکه‌های ارتباطی بیسیم عموماً به‌وسیله یکی از انواع سیستمهای انتقال اطلاعات به دوردست پیاده‌سازی می‌شوند، که از «امواج الکترومغناطیس» استفاده می‌کنند، مانند استفاده از «امواج رادیویی» به عنوان «حامل». این پیاده‌سازی معمولاً در «لایه فیزیکی» از «مدل مرجع OSI» انجام میشود.
انواع
نسل آتی شبکه NGN
NGN سرنام عبارت Next Generation Network یا نسل آتی شبکه می‌باشد. چالشهای جدید در شبکه‌های کامپیوتری راه کارهای جدیدی را می‌طلبد تا کاربران و شرکتها بتوانند از سرویسها و نرم‌افزارهای امروزی بهره ببرند.
خصوصیات اصلی NGN عبارتند از
جدا کردن لایه‌های انتقال، کنترل، سرویس و دسترسی از یکدیگر.
قابلیت همـکاری با لایه هـای مختلف و شبکه‌های دیگر از طریق اینترفیس‌های باز (Open interface)
کنترل یکپارچه تکنولوژی‌های مختلف انتقال نظیر ATM، IP، TDM، Frame Relay و...
استفاده از عناصر استاندارد شبکه نظیر Gateway، Soft Switch و Application Server.
لازم بذکر است ایجاد شبکه NGN برای شبکه‌های مختلف دارای راهکار ثابتی نمی‌باشد و برای هر شبکه متناسب با ساختار آن شبکه، نیاز به پیاده سازی یک روش و یا تلفیق چند روش است.
دلایل پیاده سازی NGN
کاهش مشکلات شبکه
افزایش تصاعدی ترافیک دیتا نسبت به صوت
عدم یکپارچگی شبکه
مدیریت شبکه
اتمام ظرفیت شبکه موجود
افزایش سوددهی شرکتها
پیاده سازی پروتکلهای استاندارد
افزایش پهنای باند و ارائه سرویسهای سریعتر
رشدکلان انتقال اطلاعات(Data) نسبت به صوت و افزایش چشمگیر مشترکین اینترنت پرسرعت
شبکه محلی بیسیم (Wireless LAN)
تکنولوژی شبکه‌های بیسیم، با استفاده از انتقال داده‌ها توسط اموج رادیویی، در ساده‌ترین صورت، به تجهیزات سخت‌افزاری امکان می‌دهد تا بدون‌استفاده از بسترهای فیزیکی همچون سیم و کابل، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. شبکه‌های بیسیم بازهٔ وسیعی از کاربردها، از ساختارهای پیچیده‌ای چون شبکه‌های بیسیم سلولی -که اغلب برای تلفن‌های همراه استفاده میشود- و شبکه‌های محلی بیسیم (WLAN – Wireless LAN) گرفته تا انوع ساده‌ای چون هدفون‌های بیسیم، را شامل می‌شوند. از سوی دیگر با احتساب امواجی همچون مادون قرمز، تمامی تجهیزاتی که از امواج مادون قرمز نیز استفاده می‌کنند، مانند صفحه کلیدها، ماوس‌ها و برخی از گوشی‌های همراه، در این دسته‌بندی جای می‌گیرند. طبیعی‌ترین مزیت استفاده از این شبکه‌ها عدم نیاز به ساختار فیزیکی و امکان نقل و انتقال تجهیزات متصل به این‌گونه شبکه‌ها و همچنین امکان ایجاد تغییر در ساختار مجازی آن‌هاست. از نظر ابعاد ساختاری، شبکه‌های بیسیم به سه دسته تقسیم می‌گردند: WWAN، WLAN و WPAN.
مقصود از WWAN، که مخفف Wireless WAN است، شبکه‌هایی با پوشش بیسیم بالاست. نمونه‌ای از این شبکه‌ها، ساختار بیسیم سلولی مورد استفاده در شبکه‌های تلفن همراه‌است. WLAN پوششی محدودتر، در حد یک ساختمان یا سازمان، و در ابعاد کوچک یک سالن یا تعدادی اتاق، را فراهم می‌کند. کاربرد شبکه‌های WPAN یا Wireless Personal Area Network برای موارد خانگی است. ارتباطاتی چون Bluetooth و مادون قرمز در این دسته قرار می‌گیرند.
شبکه‌های WPAN از سوی دیگر در دستهٔ شبکه‌های Ad Hoc نیز قرار می‌گیرند. تفاوت میان شبکه‌های Ad hoc با شبکه‌های محلی بیسیم (WLAN) در ساختار مجازی آن‌هاست. به‌عبارت دیگر، ساختار مجازی شبکه‌های محلی بیسیم بر پایهٔ طرحی ایستاست درحالی‌که شبکه‌های Ad hoc از هر نظر پویا هستند.
سیستم جهانی برای ارتباطات سیار (GSM)
مخابرات سلولی یکی از سریعترین Applicationهای رو به رشد در صنعت ارتباطات است. هر روزه بر تعداد مشترکین این نوع ارتباط در جهان افزوده میشود.
تجارت ارتباطات موبایل به سرعت در CEPT (دفاتر پست و مخابرات اروپایی) در حال رشد و توسعه‌است. CEPT از طریق بازارهای پر قدرت موبایل، توسعه فناوری موبایل را رهبری می‌نماید و همکاریهای جدیدی در زمینه سیستمهای استادارد ساز، پیاده سازی و اجرای این فناوریها به وجود آورده‌است.
یکی از مهمترین محصولات این استاندارها که در CEPT شکل گرفته‌است استاندارد GSM است. این استاندارد سیستم ارتباطات موبایل سلولی دیجیتالی نسل جدید را در CEPT اروپا توسعه داده‌است. برای اولین با کار استادارد سازی GSM جهت پیاده سازی این سیستم در سال ۱۹۹۱ صورت گرفته‌است.
معماری GSM
سیستم GSM از ترکیب ۳ زیر سیستم اصلی به وجود آمده‌است:
زیر سیستم شبکه
زیر سیستم رادیویی
زیر سیستم پشتیبانی و نگهداری
در سیستم GSM برای برقراری ارتباطات اپراتورهای شبکه با منابع مختلف و تجهیزات زیر ساختار سلولی، نه تنها رابطی هوایی بلکه چندین رابط اصلی دیگر برای مرتبط کردن قسمتهای مختلف این سیستم تعریف شده‌است.
سه رابط مهم در سیستم GSM در زیر آمده‌است:
رابط A که میان MSC و BSC قرار دارد.
رابط A-bis که میان BSC و BTS قرار دارد.
رابط UM که میان BTS و MS قرار دارد.
1. زیر سیستم شبکه
این سیستم شامل تجهیزات و فانکشنهای مربوط به مکالمات end-to-end، مدیریت مشترکین، Mobility می‌باشد و نیز مانند رابطی میان سیستم GSM و مراکز تلفن ثابت (PSTN) عمل می‌کند. زیر سیستم شبکه، یک زیر سیستم سوئیچینگ می‌باشد که شامل MSCها، AUC، HLR، VLR و EIR می‌باشد.
2. زیر سیستم رادیویی
شامل تجهیزات و فانکشنهای مرتبط با مدیریت اتصالات مسیر رادیویی، مانند مدیریت handoverها می‌باشد. این زیر سیستم شامل BTS، BSC و MS است. MS به طور قرار دادی در زیر سیستم رادیویی قرار گرفته او همیشه آخرین مسیر یک مکالمه‌است و از برقراری یک مکالمه، به همراه زیر سیستم شبکه، جهت مدیریت Mobility، محافظت می‌کند.
3. زیر سیستم مرکز نگهداری و پشتیبانی (OMC)
شامل فانکشنهای نگهداری و پشتیبانی تجهیزات GSM می‌باشد و پشتیبانی رابط اپراتور شبکه را نیز بر عهده دارد. OMC به تمام تجهیزات داخل سیستم سوئیچینگ و BSC متصل میشود. OMC در حقیقت فانکشنهای نظارتی GSM یک کشور را انجام می‌دهد (مانند صورتحساب دادن) و یکی از مهمترین فانکشنهای آن هم، فانکشن نگهداری HLR یک کشور است. بسته به اندازه شبکه هر کشور می‌تواند بیشتر از یک OMC داشته باشد. مدیریت سراسری و متمرکز شبکه نیز توسط مرکز مدیریت شبکه (NMC) انجام می‌پذیرد و OMC نیز مسئول مدیریت منطقه‌ای شبکه می‌باشد.
اینترنت بیسیم پاکت پی سی‌ها و لب تابها (Wi-Fi)
WiFi روش بیسیم برای ایجاد و اداره شبکه‌است که به آن شبکه سازی ۸۰۲٫۱۱ و شبکه سازی بیسیم نیز گفته میشود. بزرگترین نقطه قوت WiFi، سادگی آسان است. شما می‌توانید کامپیوترهای منزل یا محل کار خود را بدون نیاز به سیم به یکدیگر متصل کنید. کامپیوترهایی که شبکه را تشکلیل می‌دهند میتوانند تا بیش از ۱۰۰ فوت از هم فاصله داشته باشند.
تکنولوژی رادیویی WiFi
رادیوهای WiFi که با استانداردهای ۸۰۲٫۱۱b و ۸۰۲٫۱۱g کار می‌کنند در ۲٫۴GHz امواج را ارسال می‌کنند، در صورتیکه آنهایی که از استاندارد ۸۰۲٫۱۱a تبعیت می‌کنند در ۵GHz امواج را ارسال می‌نمایند. Walkie_Talkieهای عادی عموماً در ۴۹MHz کار می‌کنند. فرکانس بالاتر امکان نرخ‌های داده‌ای بالاتر را فراهم می‌کند. رادیوهای WiFi از تکنیک‌های کد گذاری پیشرفته تری استفاده می‌کنند که بنوبه خود موجب نرخ‌های داده‌ای بالاتری میشود. برای ۸۰۲٫۱۱a و ۸۰۲٫۱۱g، تکنیک بکار گرفته شده، orth_ogonal freguency_division multiplexing (OFDM) نام دارد. برای ۸۰۲٫۱۱b این تکنیک با عنوان: Complementary Code Kying(cck) شناخته میشود. رادیوهای بکار رفته در WiFi از قابلیت تغییر فرکانس‌ها برخوردار هستند.
اضافه کردن WiFi به یک کامپیوتر
یکی از بهترین چیزها در مورد WiFi سادگی آن است. تعداد زیادی از laptopهای جدید با کارت WiFi توکار به بازار عرضه شده‌اند ـ ـ در بسیاری از موارد شما برای شروع کار با WiFi مجبور به انجام هیچ کاری نیستید. همچنین افزودن یک کارت WiFi به یک laptop قدیمی تر یا به یک کامپیوتر رومیزی بسیار ساده‌است
شبکه بیسیم حسگر
معرفی شبکه‌های حسگر بی سیم WSN پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری‌های گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبکه‌های موسوم به شبکه بیسیم حسگر WSN شده‌اند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگر است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگر، از قبل‌تعیین‌شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکانهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم.
از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم‌های شبکه‌های حسگری باید دارای توانایی‌های خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصربه‌فرد شبکه‌های حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگر است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند.
با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می‌کند. در واقع قدرت شبکه‌های بیسیم حسگر در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.
گستره کاربری شبکه‌های بیسیم حسگر بسیار وسیع بوده و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل میشود. به عنوان مثال یکی از متداول‌ترین کاربردهای این تکنولوژی، نظارت بر یک محیط دور از دسترس است. مثلاً نشتی یک کارخانه شیمیایی در محیط وسیع کارخانه می‌تواند توسط صدها حسگر که به طور خودکار یک شبکه بیسیم را تشکیل می‌دهند، نظارت شده و در هنگام بروز نشت شیمیایی به سرعت به مرکز اطلاع داده شود.
در این سیستم‌ها بر خلاف سیستمهای سیمی قدیمی، از یک سو هزینه‌های پیکربندی و آرایش شبکه کاسته میشود از سوی دیگر به جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاه‌های کوچکی را که تقریباً به اندازه یک سکه هستند. شبکه حسگر بیسیم (Wireless Sensor Network/ WSN) به یک شبکه بی سیم از حسگرهای خودراهبر گفته میشود که با فاصله پخش شده اند و برای اندازه گیری گروهی برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده ها، در مکانهای مختلف یک محدوده کاربرد دارد. شبکه‌های حسگر با انگیزه استفاده در کاربردهای نظامی مانند نظارت بر میدان جنگ، توسعه پیدا کرد. اما امروزه شبکه‌های حسگر بی سیم در صنعت و بسیاری از مقاصد غیر نظامی استفاده می‌شوند، از جمله نظارت و کنترل فرایندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاهها، نظارت بر محیط و یا خانه، کاربردهای مراقبت از سلامتی، خانه‌های هوشمند و کنترل ترافیک.
علاوه بر یک یا چند سنسور، هر گره از شبکه معمولاً مجهز به یک فرستنده و گیرنده رادیویی (یا هر وسیله مخابراتی بی سیم دیگر)، یک میکروکنترلر کوچک، و یک منبع انرژی (معمولاً یک باتری) است. اندازه یک گره سنسوری بسته به اندازه بسته بندی آن تغییر کرده و تا یک دانه شن قابل کوچک سازی است. که قطعات این شنریزه در ابعاد میکروسکوپی هنوز باید ساخته شود. به طور مشابه قیمت هر گره حسگر می‌تواند بین چند صد دلار تا چند سنت، بسته به اندازه و پیچیدگی مورد نیاز یک گره متفاوت باشد. محدودیت‌های قیمت و اندازه در گره‌های حسگر منجر به محدودیت در منابعی مانند انرژی، حافظه، سرعت پردازش و پهنای باند در آنها میشود.
یک شبکه سنسور معمولاً تشکیل یک شبکه‌های بیسیم اقتضایی (ad-hoc) را می دهد، به این معنی که هر گره از الگوریتم مسیریابی multi-hop استفاده می‌کند. (تعداد زیادی گره یک بسته اطلاعاتی را جلو برده و به ایستگاه مرکزی می رساند). در حال حاضر شبکه‌های بی سیم حسگر یکی از موضوعات فعال تحقیقاتی در علوم کامپیوتر و ارتباطات است که هر ساله تعداد بیشماری کارگاه و کنفرانس در این زمینه انجام میشود.
کاربردها
موارد استفاده از شبکه های سنسوری بی سیم متنوع و زیاد است . به عنوان مثال در کاربردهای تجاری و صنعتی برای کنترل داده‌ها و مواردی که استفاده از گیرنده‌های سیمی مشکل و گران است به کار می‌روند. برای مثال این شبکه‌ها میتوانند در محیط‌های بیابانی هم گسترش یابند و سالها باقی بمانند. کاربرد دیگر اعلام خطر ورود مهاجم به یک محل کنترل شده و سپس ردیابی مهاجم است.
از موارد دیگر کاربرد این شبکه ها میتوان به نظارت بر محل‌های مسکونی، ردیابی هدف‌های متحرک، کنترل رآکتور هسته ای، آشکار سازی حریق، نظارت ترافیک و ... اشاره نمود.
نظارت بر محیط
کنترل یا نظارت بر محیط نوعی استفاده از گیرنده بی سیم است. در نظارت محیط، گیرنده بی سیم در ناحیه‌ای پراکنده میشود که تعدادی پدیده یا حادثه باید تحت نظارت باشد. برای مثال تعداد زیادی از این گره‌های فرستنده و دریافت کننده میتوانند در میدان جنگ برای آشکار کردن تجاوز دشمن بجای استفاده از مین‌های زمینی گسترش داده شوند.
زمانی که این حس گر یا گیرنده اتفاقی را که تحت نظر بوده (گرما، فشار، صدا، نور، زمین هایی با خواص مغناطیسی و لرزش و ارتعاش و غیره) پیدا می‌کند، لازم است که اتفاق به یکی از پایگاه‌ها گزارش شود. این پایگاه بر اساس نوع کاربری شبکه عملی مناسب، مانند ارسال پیغام به اینترنت یا ماهواره و یا پردازش محلی داده، را انجام می‌دهد.
مشخصه ها
مشخصه‌های منحصربه‌فرد گیرندهٔ بی سیم:
گره‌های گیرنده با مقیاس کم
قدرت محدود که میتوان ذخیره یا تخلیه شود
شرایط محیطی نا مناسب
نقص‌های گره
ترک گره
شبکه دینامیک توپو لوژی
نقص ارتباطات
غیر یکنواختی گره ها
گسترش با مقیاس بالا
عملکرد خودکار
گره‌های گیرنده را میتوان کامپیوترهای کوچکی تصور کرد. کاملاً اساسی و در وجه مشترکشان در ساختار و اجزاء آنها معمولاً شامل واحد پردازنده و قدرت اشتباه محاسبهٔ محدود و حافظهٔ محدود هستند گیرنده‌ها (شامل شرایط خاص مدارها) دستگاه ارتباطی (معمولاً فرستنده و گیرنده رادیویی و نوری متناوب) و منبع انرژی هم معمولاً از باتری است. پایگاه‌ها بنیادی از یا چند اجزاء برجسته از شبکه ارتباطی گیرنده بی سیم (WSN) با محاسبهٔ بیشتر انرژی، منبع ارتباطاتی، آنها مثل دروازه بین گره گیرنده و کاربر نهایی عمل می‌کنند.
3:45 am
کاربرد شیمی
در اواخر قرن هجدهم و اوایل قرن نوزدهم، کشفیاتی در زمینهٔ زیست‌شناسی صورت گرفت که از آنها میتوان به کشف بزاق و نحوهٔ تبدیل نشاسته به شکر اشاره کرد. ولی هنوز جزئیات شیمیایی دقیقی دربارهٔ آنها شناخته‌نشده‌بود. در قرن نوزدهم لویی پاستور در حین تحقیق دربارهٔ تخمیر شکر به الکل متوجه شد که عملیات تخمیر توسط یک ماده موجود در مخمر کاتالیز میشود. او گفت: «تخمیر الکلی وابسته به حیات یاخته‌های موجود در مخمر است نه مرگ یا فاسد شدن یاخته‌ها»
سال ۱۸۷۸ ویلهلم کان، دانشمند آلمانی آنزیم را کشف کرد. کشف آنزیم پلی میان شیمی و زیست‌شناسی بود.* اما موفقیت اصلی در اکتشافات زیست‌شناسی زمانی به دست آمد که در سال ۱۹۵۳ جیمز واتسون و فرانسیس کریک توانستند ساختار مارپیچ دی‌ان‌ای را با مدل‌هایی الهام‌گرفته از دانش شیمی و پراش پرتو ایکس که روزالیند فرانکلین آن را انجام داد، توجیه کنند.
در همان سال آزمایش میلر-یوری نشان داد که آمینواسیدها واحدهای سازندهٔ پروتئین هستند که خود میتوانند بر اساس فرایندهای طبیعی کهن روی زمین، از مواد اولیهٔ ساده‌تر ساخته‌شوند.
در سال ۱۹۸۳ کری مولیس روشی برای تولید دی‌ان‌ای ابداع کرد که انقلابی در فرایندهای شیمیایی بود و به واکنش زنجیره پلیمراز یا PCR معروف است.
کاربرد شیمی در صنعت
در اواخر قرن نوزدهم یک تحول عظیم در بهره‌برداری از نفتی که از زمین استخراج می‌شد، رخ داد. در ابتدا از نفت برای تولید موادی که جایگزینی برای روغن نهنگ بود، استفاده می‌شد. تولید گسترده و پالایش نفت سبب به وجود آمدن سوخت‌های مایعی همچون گازوئیل و سوخت دیزل، حلال‌های شیمیایی، آسفالت، روان‌ساز، واکس و بسیاری از محصولاتی که در دنیای مدرن کاربرد دارند مانند فیبر، پلاستیک، چسب، آمونیاک، شوینده‌ها و دارو شد. استفادهٔ روزافزون از صنعت شیمی سبب پیدایش رشتهٔ مهندسی شیمی برای اولین بار در مؤسسه فناوری ماساچوست در سال ۱۸۸۱ شد.
در میانهٔ قرن بیستم کنترل ساختار الکترونیکی مواد نیمه‌رسانا با ساخت شمش‌های بسیار خالص سلیسیوم و ژرمانیوم بسیار مهم شده‌بود. بررسی ترکیب شیمیایی و کنترل غلظت عناصر سازندهٔ نیمه‌رساناها باعث اختراع ترانزیستور در سال ۱۹۵۱ شد. این دستاورد سبب ساخت تراشه‌ها برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی مانند کامپیوتر شد.
مواد شیمیایی
مواد شیمیایی، موادی‌اند که ترکیبی خاص دارند. شیمی‌دانی به نام جوزف پراست این مفهوم را در سده ۱۸ پس از آزمایش‌ها و کار روی ترکیباتی مانند مس کربنیت بکار برد. او نتیجه گرفت همهٔ نمونه‌ها از یک ترکیب، یک نوع ساختمان دارند و این نمونه‌ها از همهٔ ابعاد مانند یکدیگرند و این ابعاد مطابق با میزان عناصر موجود در ترکیب، متغیرند. این قضیه اکنون به قانون ثابت ترکیب مشهور است.
بعدها با پیشرفت روشها برای ترکیب شیمیایی، مخصوصا در شیمی آلی، کشف شمار بیشتری از عناصر شیمیایی و فراگیری فنون نو در تجزیه شیمیایی که از آن برای تصویه عناصر و ترکیبات از مواد شیمیایی بکار می‌بردند، راهنمایی برای پایه‌گذاری شیمی نوین بود. این مفاهیم در بسیاری از کتاب‌های شیمی تعریف شده‌اند.
یک نمونهٔ رایج در تعریف مواد شیمیایی، آب است. این ماده همه جا ویژگی یکسان دارد و نسبت هیدروژن به اکسیژن آن همیشه به یک اندازه است؛ یعنی نمونه آن چه از رودخانه گرفته شود و چه در آزمایشگاه ساخته‌شود، یک ویژگی دارد. مواد شیمیایی که در یک فرآیند با هم واکنش می‌دهند دیگر نمی‌توانند از هم جدا شوند و در طبیعت مواد شیمیایی که خالص یافت شوند بسیار نادر هستند. شماری از این نوع مواد شیمیایی عبارتند از: الماس، طلا، سدیم کلرید و شکر (ساکارز). بطور کلی مواد شیمیایی از سه نوع جامد، مایع و گاز تشکیل می‌شوند و ممکن است که مواد شیمیایی با تغییر فشار و حرارت به شکل‌های مختلف خود درآید.
ترکیب شیمیایی
ترکیب شیمیایی عبارت است از گروهی از مواد شیمیایی که از دو یا چند عنصر شیمیایی مختلف که به وسیلهٔ پیوند شیمیایی به یکدیگر متصل شده‌اند و میتوانند بوسیله واکنش شیمیایی به مواد ساده تبدیل گردند. ترکیبات شیمیایی مختلف، ساختمان شیمیایی مختلفی دارند؛ به عبارت دیگر، هر ترکیب نسبت اتمی یکسانی دارد که باعث میشود که بصورت خاصی بوسیله پیوند شیمیایی آرایش یابد. ترکیبات شیمیایی ممکن است بصورت ترکیب مولکولها باشد که در اینصورت مولکولها با پیوند کووالانسی در کنار هم قرار می‌گیرد؛ همچنین ممکن است بصورت املاح باشد و بوسیله پیوند یونی به هم پیوند یابند؛ اگر ترکیب مورد نظر فلزات باشد پیوند بین ذره‌های آن پیوند فلزی و اگر از ترکیبات کمپلکس باشد، پیوند بین ذرات آن پیوند داتیو خواهد بود.عناصر شیمیایی خالص، در گروه ترکیبات شیمیایی قرار نمی‌گیرند حتی اگر آنها از دو یا چند اتم از یک نوع عنصر تشکیل شده باشند (مانند H۲ و S۸)
عناصر با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا به حالات پایدارتر برسند. آنها به حالت پایدار می‌روند وقتی که به بیشترین تعداد الکترون و بیشترین سطح انرژی خود رسیده باشند که معمولاً تعداد ۲ یا ۸ ظرفیت الکترون است. به همین دلیل گازهای نجیب غالبا واکنش نشان نمی‌دهند:آنها ظرفیت ۸ الکترون دارند (بجز هیدروژن که فقط به ۲ ظرفیت الکترونی نیاز دارد تا به حالت پایدار برسد).
شیمی ترکیبی
شیمی ترکیبی (به انگلیسی: Combinatorial Chemistry) به سنتز سریع و یا شبیه‌سازی کامپیوتری تعداد زیادی از مولکولها یا مواد مختلف با ساختاری مرتبط گفته میشود؛ برای سنتز عمدتاً ربات‌ها و روشهای استاندارد پاسخ استفاده میشود. در سنتز ترکیبی، تعداد ترکیبات ساخته‌شده به صورت نمایی با تعداد مراحل شیمیایی افزایش می‌یابد. تولید مولکولهای پیچیده زیستی یکی از مباحث مهم در شیمی ترکیبی می‌باشد.
شیمی خوراک
شیمی خوراک یا شیمی تغذیه (به انگلیسی: Food Chemistry) ، شاخه‌ای از دانش بنیادین شیمی است که به بررسی و مطالعه‌ی فرایندها و برهم‌کنش‌های شیمیایی همه اجزای زیستی و غیر زیستی خوراکی‌ها می‌پردازد. این دانش ، مشترکات بسیاری با زیست‌شیمی از قبیل کربوهیدراتها ، لیپیدها و پروتئینها دارد ، اما بخش‌های فراتری نظیر رنگ ، مزه ، افزودنی‌های غذایی ، مواد معدنی ، آب ، آنزیم‌ها و ویتامین‌ها را نیز شامل می‌گردد.
شیمی دارویی
شیمی دارویی (به انگلیسی: Medicinal Chemistry یا Pharmaceutical Chemistry) نام شاخه‌ای از دانش بنیادین شیمی است که به بررسی و استفاده از ترکیبات شیمیایی با هدف درمان، در سیستمهای زیستی می‌پردازد.
این دانش از دانش‌های پایه در داروسازی به شمار می‌رود و بخش گسترده‌ای از داروها از مطالعات در این زمینه حاصل می‌شوند.
شیمی سبز
شیمی سبز، که شیمی پایدار نیز نامیده میشود، فلسفه تحقیقاتی شیمی و مهندسی شیمی است که هدف آن طراحی محصولات و فرایندهایی می‌باشد که با محیط زیست سازگار بوده و خطرات ناشی از مواد شیمیایی به حداقل برسد. در حالی که شیمی محیط زیست، شیمی محیط زیست طبیعی است و از مواد شیمیایی آلاینده در طبیعت بحث می‌کند، شیمی سبز به دنبال کاهش و جلوگیری از آلودگی در محیط زیست می‌باشد.
شیمی فراذره‌ای
شیمی فراذره‌ای یا شیمی مهمان-میزبان (به انگلیسی: Supramolecular chemistry) ، شاخه‌ای از دانش شیمی است که به بررسی سیستمهای شیمیایی در تعداد زیادی از مولکولهای یک ماده و همچنین مطالعه نیروهای بین مولکولی می پردازد و در سال ۱۸۷۳ توسط یوهان دیدریک وان در والس پیشنهاد شد. این شاخه از دانش همچنین با نام‌های شیمی سوپرامولکولی ، یا شیمی فرامولکولی نیز شناخته می‌گردد.
شیمی غیرحرفه‌ای
شیمی غیرحرفه‌ای (به انگلیسی: Amateur chemistry) یا شیمی در خانه (به انگلیسی: home chemistry) دنبال کردن دانش شیمی به عنوان یک سرگرمی شخصی است. نباید شیمی غیرحرفه‌ای را با شیمی پنهانی اشتباه گرفت. در این شیمی افراد به صورت پنهانی به ساخت گونه‌های مختلف دارو با درصد کنترل شده از مواد مخدر یا دیگر مواد می‌پردازند.[a] از شیمیدانهای غیرحرفه‌ای مهم میتوان به اولیور ساکس و سر ادوارد الگار اشاره کرد.
گذشته
گذشتهٔ شیمی غیرحرفه‌ای و تاریخ شیمی با هم مشترک اند. به عبارت دیگر پیشگامان در دانش شیمی مانند رابرت بویل و آنتوان لاووازیه همگی از کسانی بودند که از تحقیقات خود هیچ درآمدی نداشتند و این مطالعه و تحقیق تنها به عنوان یک سرگرمی برای آنها بود. تنها پس از انقلاب صنعتی و گسترش دانشگاه‌ها به عنوان مرکزهای تحقیقاتی بود که تفاوت آشکاری میان دانشمندان حرفه‌ای و غیرحرفه‌ای ایجاد شد. با این حال پیشرفت دانشمندان غیرحرفه‌ای تا سدهٔ ۱۹ میلادی نیز ادامه داشت. برای نمونه در سال ۱۸۸۶ چارلز مارتین هال فرایند جداسازی آلومینیم از اکسید آن را در میان کارهای روزانهٔ خود در انبار چوب پشت خانه‌اش بدست آورد.
شیمی به عنوان سرگرمی
در سدهٔ 20 میلادی شیمی به عنوان یک سرگرمی در آمده‌است و در همین ارتباط آزمایشگاه‌ها و مرکزهای فروش وسایل مورد نیاز آزمایش نیز فراهم شده‌است. برای نمونه لینوس پاولینگ در سن یازده سالگی هیچ مشکلی برای تهیهٔ پتاسیوم سیانید نداشت. با این حال به دلیل بیشتر شدن توجه به بحث تروریسم، مواد مخدر و حفظ امنیت، سازندگان این مواد علاقه‌ای به فروش مواد شیمیایی به شیمی دانان غیرحرفه‌ای نشان نمی‌دهند. درنتیجه امکانات مجموعه‌های شیمی پایین آمده و دسترسی به مواد شیمیایی بسیار کمتر از گذشته شده‌است و موادی مانند واکنشگرهای ناب از دسترس افراد به دور قرار گرفته‌اند.
شیمی دانان غیرحرفه‌ای پرآوازه
وینت سرف یکی از پدران اینترنت، گوردون مور یکی از بنیانگذاران شرکت اینتل و دیوید پاکارد یکی از ایجادکنندگان شرکت هیولت پاکارد، همگی در گذشته از شیمیدانان غیرحرفه‌ای بودند.
عصب شناس بریتانیایی اولیور ساکس در جوانی یک شیمیدان غیرحرفه‌ای بود همانگونه که در دفترچه خاطراتش خود را توصیف کرده‌است بر آن نام «خاطرات یک پسربچهٔ شیمیدان» را گذاشته‌است.
لینوس پاولینگ برندهٔ جایزهٔ نوبل شیمی در جوانی شیمی را به صورت غیرحرفه‌ای تجربه می‌کرد.
ولفرم ریسرچ از بنیانگذاران شرکت تئودور گری از کسانی بود که در جوانی به صورت غیرحرفه‌ای به شیمی علاقه نشان می‌داد و به جمع آوری عنصرهای شیمیایی می‌پرداخت. وی بعدها جایزهٔ ایگ‌نوبل را در شیمی دریافت کرد و او همواره از آن به عنوان یک افتخار بزرگ یاد می‌کرد. وی در مجلهٔ پاپیولار ساینس یک ستون می‌نویسد و در آن از تجربه‌های شخصی خود در زمینهٔ شیمی در خانه می‌گوید.
هومر هیکخم، موشک‌ساز غیرحرفه‌ای (Amateur rocketeer) و بعدها مهندس ناسا، به همراه دوستانش توانست با ابزاری که در خانه در دسترس داشت موشک‌های کوچک تولید کند. او برای این کار از شوره یا نیترات پتاسیم، شکر و زینکوشاین استفاده کرد. زینکوشاین خود از ترکیب روی، گوگرد و اتانول درست شده‌است.
سر ادوارد الگار در پشت باغچه اش یک آزمایشگاه کوچک شیمی ساخته بود و در آن جا تجربه می‌کرد.
محدودیت‌ها
کانادا
در کانادا بخش گسترده‌ای از واکنشگرهای ناب مانند نیتریک اسید و آب اکسیژنه به دلیل انفجاری بودن، ممنوع است.
آلمان
در آلمان به شیمیدانهای غیرحرفه‌ای یورش برده شد تا مبادا مواد شیمیایی غیرمجاز با خود داشته باشند.
در اواخر قرن هجدهم و اوایل قرن نوزدهم، کشفیاتی در زمینهٔ زیست‌شناسی صورت گرفت که از آنها میتوان به کشف بزاق و نحوهٔ تبدیل نشاسته به شکر اشاره کرد. ولی هنوز جزئیات شیمیایی دقیقی دربارهٔ آنها شناخته‌نشده‌بود. در قرن نوزدهم لویی پاستور در حین تحقیق دربارهٔ تخمیر شکر به الکل متوجه شد که عملیات تخمیر توسط یک ماده موجود در مخمر کاتالیز میشود. او گفت: «تخمیر الکلی وابسته به حیات یاخته‌های موجود در مخمر است نه مرگ یا فاسد شدن یاخته‌ها»
سال ۱۸۷۸ ویلهلم کان، دانشمند آلمانی آنزیم را کشف کرد. کشف آنزیم پلی میان شیمی و زیست‌شناسی بود.* اما موفقیت اصلی در اکتشافات زیست‌شناسی زمانی به دست آمد که در سال ۱۹۵۳ جیمز واتسون و فرانسیس کریک توانستند ساختار مارپیچ دی‌ان‌ای را با مدل‌هایی الهام‌گرفته از دانش شیمی و پراش پرتو ایکس که روزالیند فرانکلین آن را انجام داد، توجیه کنند.
در همان سال آزمایش میلر-یوری نشان داد که آمینواسیدها واحدهای سازندهٔ پروتئین هستند که خود میتوانند بر اساس فرایندهای طبیعی کهن روی زمین، از مواد اولیهٔ ساده‌تر ساخته‌شوند.
در سال ۱۹۸۳ کری مولیس روشی برای تولید دی‌ان‌ای ابداع کرد که انقلابی در فرایندهای شیمیایی بود و به واکنش زنجیره پلیمراز یا PCR معروف است.
کاربرد شیمی در صنعت
در اواخر قرن نوزدهم یک تحول عظیم در بهره‌برداری از نفتی که از زمین استخراج می‌شد، رخ داد. در ابتدا از نفت برای تولید موادی که جایگزینی برای روغن نهنگ بود، استفاده می‌شد. تولید گسترده و پالایش نفت سبب به وجود آمدن سوخت‌های مایعی همچون گازوئیل و سوخت دیزل، حلال‌های شیمیایی، آسفالت، روان‌ساز، واکس و بسیاری از محصولاتی که در دنیای مدرن کاربرد دارند مانند فیبر، پلاستیک، چسب، آمونیاک، شوینده‌ها و دارو شد. استفادهٔ روزافزون از صنعت شیمی سبب پیدایش رشتهٔ مهندسی شیمی برای اولین بار در مؤسسه فناوری ماساچوست در سال ۱۸۸۱ شد.
در میانهٔ قرن بیستم کنترل ساختار الکترونیکی مواد نیمه‌رسانا با ساخت شمش‌های بسیار خالص سلیسیوم و ژرمانیوم بسیار مهم شده‌بود. بررسی ترکیب شیمیایی و کنترل غلظت عناصر سازندهٔ نیمه‌رساناها باعث اختراع ترانزیستور در سال ۱۹۵۱ شد. این دستاورد سبب ساخت تراشه‌ها برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی مانند کامپیوتر شد.
مواد شیمیایی
مواد شیمیایی، موادی‌اند که ترکیبی خاص دارند. شیمی‌دانی به نام جوزف پراست این مفهوم را در سده ۱۸ پس از آزمایش‌ها و کار روی ترکیباتی مانند مس کربنیت بکار برد. او نتیجه گرفت همهٔ نمونه‌ها از یک ترکیب، یک نوع ساختمان دارند و این نمونه‌ها از همهٔ ابعاد مانند یکدیگرند و این ابعاد مطابق با میزان عناصر موجود در ترکیب، متغیرند. این قضیه اکنون به قانون ثابت ترکیب مشهور است.
بعدها با پیشرفت روشها برای ترکیب شیمیایی، مخصوصا در شیمی آلی، کشف شمار بیشتری از عناصر شیمیایی و فراگیری فنون نو در تجزیه شیمیایی که از آن برای تصویه عناصر و ترکیبات از مواد شیمیایی بکار می‌بردند، راهنمایی برای پایه‌گذاری شیمی نوین بود. این مفاهیم در بسیاری از کتاب‌های شیمی تعریف شده‌اند.
یک نمونهٔ رایج در تعریف مواد شیمیایی، آب است. این ماده همه جا ویژگی یکسان دارد و نسبت هیدروژن به اکسیژن آن همیشه به یک اندازه است؛ یعنی نمونه آن چه از رودخانه گرفته شود و چه در آزمایشگاه ساخته‌شود، یک ویژگی دارد. مواد شیمیایی که در یک فرآیند با هم واکنش می‌دهند دیگر نمی‌توانند از هم جدا شوند و در طبیعت مواد شیمیایی که خالص یافت شوند بسیار نادر هستند. شماری از این نوع مواد شیمیایی عبارتند از: الماس، طلا، سدیم کلرید و شکر (ساکارز). بطور کلی مواد شیمیایی از سه نوع جامد، مایع و گاز تشکیل می‌شوند و ممکن است که مواد شیمیایی با تغییر فشار و حرارت به شکل‌های مختلف خود درآید.
ترکیب شیمیایی
ترکیب شیمیایی عبارت است از گروهی از مواد شیمیایی که از دو یا چند عنصر شیمیایی مختلف که به وسیلهٔ پیوند شیمیایی به یکدیگر متصل شده‌اند و میتوانند بوسیله واکنش شیمیایی به مواد ساده تبدیل گردند. ترکیبات شیمیایی مختلف، ساختمان شیمیایی مختلفی دارند؛ به عبارت دیگر، هر ترکیب نسبت اتمی یکسانی دارد که باعث میشود که بصورت خاصی بوسیله پیوند شیمیایی آرایش یابد. ترکیبات شیمیایی ممکن است بصورت ترکیب مولکولها باشد که در اینصورت مولکولها با پیوند کووالانسی در کنار هم قرار می‌گیرد؛ همچنین ممکن است بصورت املاح باشد و بوسیله پیوند یونی به هم پیوند یابند؛ اگر ترکیب مورد نظر فلزات باشد پیوند بین ذره‌های آن پیوند فلزی و اگر از ترکیبات کمپلکس باشد، پیوند بین ذرات آن پیوند داتیو خواهد بود.عناصر شیمیایی خالص، در گروه ترکیبات شیمیایی قرار نمی‌گیرند حتی اگر آنها از دو یا چند اتم از یک نوع عنصر تشکیل شده باشند (مانند H۲ و S۸)
عناصر با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا به حالات پایدارتر برسند. آنها به حالت پایدار می‌روند وقتی که به بیشترین تعداد الکترون و بیشترین سطح انرژی خود رسیده باشند که معمولاً تعداد ۲ یا ۸ ظرفیت الکترون است. به همین دلیل گازهای نجیب غالبا واکنش نشان نمی‌دهند:آنها ظرفیت ۸ الکترون دارند (بجز هیدروژن که فقط به ۲ ظرفیت الکترونی نیاز دارد تا به حالت پایدار برسد).
شیمی ترکیبی
شیمی ترکیبی (به انگلیسی: Combinatorial Chemistry) به سنتز سریع و یا شبیه‌سازی کامپیوتری تعداد زیادی از مولکولها یا مواد مختلف با ساختاری مرتبط گفته میشود؛ برای سنتز عمدتاً ربات‌ها و روشهای استاندارد پاسخ استفاده میشود. در سنتز ترکیبی، تعداد ترکیبات ساخته‌شده به صورت نمایی با تعداد مراحل شیمیایی افزایش می‌یابد. تولید مولکولهای پیچیده زیستی یکی از مباحث مهم در شیمی ترکیبی می‌باشد.
شیمی خوراک
شیمی خوراک یا شیمی تغذیه (به انگلیسی: Food Chemistry) ، شاخه‌ای از دانش بنیادین شیمی است که به بررسی و مطالعه‌ی فرایندها و برهم‌کنش‌های شیمیایی همه اجزای زیستی و غیر زیستی خوراکی‌ها می‌پردازد. این دانش ، مشترکات بسیاری با زیست‌شیمی از قبیل کربوهیدراتها ، لیپیدها و پروتئینها دارد ، اما بخش‌های فراتری نظیر رنگ ، مزه ، افزودنی‌های غذایی ، مواد معدنی ، آب ، آنزیم‌ها و ویتامین‌ها را نیز شامل می‌گردد.
شیمی دارویی
شیمی دارویی (به انگلیسی: Medicinal Chemistry یا Pharmaceutical Chemistry) نام شاخه‌ای از دانش بنیادین شیمی است که به بررسی و استفاده از ترکیبات شیمیایی با هدف درمان، در سیستمهای زیستی می‌پردازد.
این دانش از دانش‌های پایه در داروسازی به شمار می‌رود و بخش گسترده‌ای از داروها از مطالعات در این زمینه حاصل می‌شوند.
شیمی سبز
شیمی سبز، که شیمی پایدار نیز نامیده میشود، فلسفه تحقیقاتی شیمی و مهندسی شیمی است که هدف آن طراحی محصولات و فرایندهایی می‌باشد که با محیط زیست سازگار بوده و خطرات ناشی از مواد شیمیایی به حداقل برسد. در حالی که شیمی محیط زیست، شیمی محیط زیست طبیعی است و از مواد شیمیایی آلاینده در طبیعت بحث می‌کند، شیمی سبز به دنبال کاهش و جلوگیری از آلودگی در محیط زیست می‌باشد.
شیمی فراذره‌ای
شیمی فراذره‌ای یا شیمی مهمان-میزبان (به انگلیسی: Supramolecular chemistry) ، شاخه‌ای از دانش شیمی است که به بررسی سیستمهای شیمیایی در تعداد زیادی از مولکولهای یک ماده و همچنین مطالعه نیروهای بین مولکولی می پردازد و در سال ۱۸۷۳ توسط یوهان دیدریک وان در والس پیشنهاد شد. این شاخه از دانش همچنین با نام‌های شیمی سوپرامولکولی ، یا شیمی فرامولکولی نیز شناخته می‌گردد.
شیمی غیرحرفه‌ای
شیمی غیرحرفه‌ای (به انگلیسی: Amateur chemistry) یا شیمی در خانه (به انگلیسی: home chemistry) دنبال کردن دانش شیمی به عنوان یک سرگرمی شخصی است. نباید شیمی غیرحرفه‌ای را با شیمی پنهانی اشتباه گرفت. در این شیمی افراد به صورت پنهانی به ساخت گونه‌های مختلف دارو با درصد کنترل شده از مواد مخدر یا دیگر مواد می‌پردازند.[a] از شیمیدانهای غیرحرفه‌ای مهم میتوان به اولیور ساکس و سر ادوارد الگار اشاره کرد.
گذشته
گذشتهٔ شیمی غیرحرفه‌ای و تاریخ شیمی با هم مشترک اند. به عبارت دیگر پیشگامان در دانش شیمی مانند رابرت بویل و آنتوان لاووازیه همگی از کسانی بودند که از تحقیقات خود هیچ درآمدی نداشتند و این مطالعه و تحقیق تنها به عنوان یک سرگرمی برای آنها بود. تنها پس از انقلاب صنعتی و گسترش دانشگاه‌ها به عنوان مرکزهای تحقیقاتی بود که تفاوت آشکاری میان دانشمندان حرفه‌ای و غیرحرفه‌ای ایجاد شد. با این حال پیشرفت دانشمندان غیرحرفه‌ای تا سدهٔ ۱۹ میلادی نیز ادامه داشت. برای نمونه در سال ۱۸۸۶ چارلز مارتین هال فرایند جداسازی آلومینیم از اکسید آن را در میان کارهای روزانهٔ خود در انبار چوب پشت خانه‌اش بدست آورد.
شیمی به عنوان سرگرمی
در سدهٔ 20 میلادی شیمی به عنوان یک سرگرمی در آمده‌است و در همین ارتباط آزمایشگاه‌ها و مرکزهای فروش وسایل مورد نیاز آزمایش نیز فراهم شده‌است. برای نمونه لینوس پاولینگ در سن یازده سالگی هیچ مشکلی برای تهیهٔ پتاسیوم سیانید نداشت. با این حال به دلیل بیشتر شدن توجه به بحث تروریسم، مواد مخدر و حفظ امنیت، سازندگان این مواد علاقه‌ای به فروش مواد شیمیایی به شیمی دانان غیرحرفه‌ای نشان نمی‌دهند. درنتیجه امکانات مجموعه‌های شیمی پایین آمده و دسترسی به مواد شیمیایی بسیار کمتر از گذشته شده‌است و موادی مانند واکنشگرهای ناب از دسترس افراد به دور قرار گرفته‌اند.
شیمی دانان غیرحرفه‌ای پرآوازه
وینت سرف یکی از پدران اینترنت، گوردون مور یکی از بنیانگذاران شرکت اینتل و دیوید پاکارد یکی از ایجادکنندگان شرکت هیولت پاکارد، همگی در گذشته از شیمیدانان غیرحرفه‌ای بودند.
عصب شناس بریتانیایی اولیور ساکس در جوانی یک شیمیدان غیرحرفه‌ای بود همانگونه که در دفترچه خاطراتش خود را توصیف کرده‌است بر آن نام «خاطرات یک پسربچهٔ شیمیدان» را گذاشته‌است.
لینوس پاولینگ برندهٔ جایزهٔ نوبل شیمی در جوانی شیمی را به صورت غیرحرفه‌ای تجربه می‌کرد.
ولفرم ریسرچ از بنیانگذاران شرکت تئودور گری از کسانی بود که در جوانی به صورت غیرحرفه‌ای به شیمی علاقه نشان می‌داد و به جمع آوری عنصرهای شیمیایی می‌پرداخت. وی بعدها جایزهٔ ایگ‌نوبل را در شیمی دریافت کرد و او همواره از آن به عنوان یک افتخار بزرگ یاد می‌کرد. وی در مجلهٔ پاپیولار ساینس یک ستون می‌نویسد و در آن از تجربه‌های شخصی خود در زمینهٔ شیمی در خانه می‌گوید.
هومر هیکخم، موشک‌ساز غیرحرفه‌ای (Amateur rocketeer) و بعدها مهندس ناسا، به همراه دوستانش توانست با ابزاری که در خانه در دسترس داشت موشک‌های کوچک تولید کند. او برای این کار از شوره یا نیترات پتاسیم، شکر و زینکوشاین استفاده کرد. زینکوشاین خود از ترکیب روی، گوگرد و اتانول درست شده‌است.
سر ادوارد الگار در پشت باغچه اش یک آزمایشگاه کوچک شیمی ساخته بود و در آن جا تجربه می‌کرد.
محدودیت‌ها
کانادا
در کانادا بخش گسترده‌ای از واکنشگرهای ناب مانند نیتریک اسید و آب اکسیژنه به دلیل انفجاری بودن، ممنوع است.
آلمان
در آلمان به شیمیدانهای غیرحرفه‌ای یورش برده شد تا مبادا مواد شیمیایی غیرمجاز با خود داشته باشند.
ساعت : 3:45 am | نویسنده : admin
|
آزمایشگاه شیمی |
مطلب قبلی