انتقال داده ها، شبکه های کامپیوتری و سیستم های توزیع شده

در دنیای امروز که می­توان آن را عصر اطلاعات نامید، انتقال داده­ها (Data Commonication) و شبکه­های کامپیوتری (Computer Networks) که حاصل پیوند دو صنعت کامپیوتر و مخابرات است، از اهمیت ویژه­ای برخوردار می­باشد. هدف از پیدایش شبکه­های کامپیوتری، اتصال کامپیوترهای مستقل از طریق یک فناوری واحد و قوانین مشخص به منظور انتقال داده­ها و اشتراک منابع است. منظور از انتقال داد­ه­ها، ارسال و دریافت داده­ها به صورت پیوسته آنالوگ یا گسسته دیجیتال بر روی رسانه­های مختلف انتقال مانند زوج سیم به هم تابیده، فیبر نوری، هوا و غیره می­باشد.

توجه کنید که اینترنت و وب، هیچکدام یک شبکه کامپیوتری نمی­باشند. اینترنت (Internet)، شبکه شبکه­ها است و از به هم پیوستن هزاران شبکه نامتجانس و گوناگون که هر کدام از آنها فناوری و قوانین مخصوص به خودش را دارد به وجود آمده است. اما وب گسترده جهانی (WWW. World Winde Web) نمونه­ای از یک سیستم توزیع شده است. یک سیستم توزیع شده، مجموعه­ای از چندین کامپیوتر مستقل است که از دید کاربر به صورت یک سیستم نامرئی (Transparent)، متمرکز (Centeralized) و متجانس به نظر می­رسد و کاربر به جای نگرانی در مورد به خاطر سپردن آدرس­ها (مثلا آدرس اینترنتی IP)، هر چیز را از طریق نام آن فراخوانی می­نماید (مثلا در وب همه چیز به صورت سند یا صفحه وب است و از طریق نام URL قابل دستیابی است و این نام­ها به صورت خودکار توسط خدمت­گزارهای نام حوزه به آدرس IP تبدیل می­شوند.) همچنین دقت کنید که وب، میان افزار (Middleware) است و یک لایه نرم­افزاری می­باشد که در یک محیط ناهمگن بر روی سیستم عامل­های متنوع مستقل قرار دارد، اما ایده سیستم­های عامل توزیع شده، وظیفه ایجاد یک تصویر متمرکز از کامپیوترهای مستقل را بر عهده سیستم عامل واحد توزیع شده می­سپارد.

کاربردهای شبکه

امروزه با گسترش اینترنت و جهانی شدن وب، کاربردهای شبکه­های کامپیوتری از تنوع زیادی برخوردار است که برای نمونه، چند مورد از آنها عبارتند از: جستجو و تحقیق و دسترسی به اطلاعات به روز پراکنده در دنیا، تجارت الکترونیکی، خرید، فروش و حراج کالا، آموزش از راه دور و دانشگاه مجازی، دولت الکترونیکی، درمان از راه دور، کنفرانس صوتی و تصویری از راه دور، کنترل، مدیریت و نظارت بر سیستم­های صنعتی از راه دور، پست الکترونیکی، پیام­رسانی فوری، گروه­های خبری، گفتگو و گپ زدن، بازی و سرگرمی تعاملی، پخش فیلم­های درخواستی، کمک به ایجاد واقعیت مجازی و ده­ها کاربرد دیگر.

اجزای شبکه

شبکه­های انتقال داده از سه بخش عمده تشکیل می­شوند:

کامپیوترهای میزبان (Host) که هدف اصلی ایجاد شبکه، اتصال کامپیوترهای میزبان به یکدیگر است.

پردازنده­های واسط مانند هاب­ها (Hub)، تکرار کننده­ها (Repeater)، پل­ها (Bridge)، سوئیچ­ها (Switch) و مسیر­یاب­های (Router) میانی که وظیفه مدیریت شبکه و هدایت ارسال داده­ها از مبدأ و مقصد را بر عهده دارند. مدل ریاضی شبکه­های کامپیوتری یک گراف است که در آن، گره­ها (Nodes) همان پردازنده­های واسط هستند.

لینک­های ارتباطی (Link) که در واقع رسانه­های انتقال داده هستند و با اتصال گره­های شبکه به یکدیگر انتقال داده­ها را بر عهده دارند.

پردازنده­های واسط و لینک­های ارتباطی زیر شبکه انتقال داده (Communication Subnet) را تشکیل می­دهند.

1-1 طبقه­بندی شبکه­ها

شبکه­های کامپیوتری از نظر اندازه و گستردگی جغرافیایی به 5 دسته تقسیم می­شوند:

شبکه­های شخصی (PAN: Personal Area Networks) که بر روی میز کار یا فاصله چند متری یک شخص هستند. مانند ارتباط بی­سیم اجزای کامپیوتر با کامپیوتر شخصی (PC) و دستیار دیجیتالی (PDA) و یا حتی کامپیوتر پوشیدنی (Wearable Computer) شخص.

شبکه­های محلی (LAN: Local Area Networks) که دارای گستردگی در حد یک ساختمان یا یک کمپ کوچک می­باشند.

شبکه­های شهری (MAN: Metropolitan Area Networks) که دارای گستردگی در حد یک شهر می­باشند.

شبکه­های گسترده (WAN: Wide Area Networks) که دارای گستردگی بیش از حد یک شهر ( در حد استان، کشور یا قاره) می­باشند.

شبکه­های جهانی که همان شبکه شبکه­ها یا اینترنت است.

انواع فناوری انتقال

به طور کلی دو نوع فناوری انتقال داده وجود دارد:

نقطه به نقطه (Point to point) یا همتا به همتا (Peer to peer) یا تک پخشی (Unicast) که داده­های ارتباطی از طریق لینک­ها و گره­های میانی به طور مستقیم بین دو ماشین مبدأ و مقصد مبادله می­شود. (مانند شبکه­های تلفنی)

انتشاری (Broadcast) که به آن داده پراکن یا پخشی نیز می­گویند و در آن همه ماشین­ها به یک کانال مشترک متصل شده و داده­ها بر روی کانال انتقال داده منتشر می­شود و کلیه ماشین­ها به داده­ها روی کانال دسترسی دارند (مانند انتشار رادیویی). این ماشین­ها با توجه به آدرس مقصد بسته­ها آن­ها را برداشته یا دور می­اندازند.

البته در بعضی از شبکه­های انتشاری امکان ارسال داده­ها از مبدأ به گروهی از مقصدها وجود دارد که به آن پخش گروهی یا چند پخشی (Multicast) یا (Point to Mutltipoint) گویند.

همبندی (Topology)

منظور از همبندی یا توپولوژی نحوه اتصال گره­های تشکیل دهنده گراف شبکه از طریق لینک­های ارتباطی است. ساختار و توپولوژی شبکه­های کامپیوتری بر اساس ماهیت کانال­های (Channel) انتقال داده و فناوری انتقال به دو دسته اصلی (نقطه به نقطه و انتشاری) تقسیم می­شود.

انواع توپولوژی Point to point

چندین نوع توپولوژی در شبکه­های نقطه به نقطه مورد استفاده قرار می­گیرد، مانند:

انواع توپولوژی Broadceast

چندین نوع توپولوژی در شبکه­های انتشاری مورد استفاده قرار می­گیرد، مانند:

2-1 روند پیشرفت شبکه­های کامپیوتری

در ابتدا طراحی شبکه­های کامپیوتری به صورت موردی و خاص و با معماری­های گوناگون و ناسازگار با یکدیگر انجام می­شد و هر شرکت معماری و روش غیر استاندارد خودش را داشت. بنابراین قابلیت اتصال به کامپیوترهای شرکت­های دیگر وجود نداشت و به همین دلیل به آن­ها شبکه­های بسته (Closed Networks) گفته می­شد. برای مثال شکل 1 دو کامپیوتر را نشان می­دهد که به طور مستقیم به یکدیگر متصل شده­اند. این­گونه شبکه­ها از نوع شبکه­های خصوصی با وسعت یک شرکت (Enterprise Networks) بودند.

آموزش کار با PHP

مقدمه
PHP یک زبان اسکریپتی سمت سرور (Server Side) می باشد که امروزه بیش از نصفی از وبسایتهای مطرح جهان، از آن برای حفظ و نگهداری داده ها و ایجاد سایتهای دینامیک و به روز استفاده می کنند.
PHP هم همانند تمامی زبانهای برنامه نویسی Server Side، ترجمه شده و در نهایت به صورت کدهای HTML در اختیار کاربر قرار می گیرد. از این رو کد شما، از دید دیگران پنهان می ماند.
اما فرق PHP با دیگر زبانها چیست؟ یکی از مهمترین رقیبهای PHP، توسط مایکروسافت تحت عنوان ASP که در نسخه جدید به ASP.NET تغییر نام داده است، به وجود آمده و هنوز بحث سر آن است که کدامیک از آنها قویتر و مناسب تر است.
در این مقاله نمی خواهم بگویم که کدام یک بهتر است. هر کس عقاید مربوط به خود را دارد. در زیر به مقایسه این دو زبان می پردازم:

• تقریبا در تمامی مراکز فروش هوست (Host)، سرور لینوکس ارزانتر از سرور ویندوز است و از آنجا که برای اجرای صفحات ASP.NET، نیازمند سرور ویندوز همراه با وب سرور IIS هستیم، می بایست پول بیشتری را پرداخت کنیم. این در حالی است که PHP بر روی تمامی Platformها از قبیل ویندوز و لینوکس نصب و اجرا می گردد.
• PHP کاملا Open-Source می باشد.
• به وضوح در اجرای صفحات ASP.NET و PHP دیده می شود که سرعت PHP سریعتر از ASP.NET می باشد.
• برای ایجاد کردن صفحات PHP، هیچ نرم افزار جامعی به بازار ارائه نشده است که بتواند نیازهای کاربران را بر طرف کند (از Dream Weaver می توان تا حدی استفاده کرد)، اما نرم افزار پر قدرت Visual Studio.NET، نرم افزاری جامع برای ایجاد صفحات دینامیک ASP.NET می باشد.
• در ASP.NET می توان از ترکیب زبانهای برنامه نویسی مختلف نظیر VB, C#, C++و غیره استفاده کرد ، اما PHP فقط از همان زبان خودش که PHP است پشتیبانی می کند.
• ASP.NET دارای ویژگی ای تحت عنوان Code Behind می باشد که به برنامه نویس اجازه می دهد کدهای HTML را جدا از کدهای ASP.NET نگهداری کند. این کار سبب آن می شود که در صورت نیاز به رفع مشکل، برنامه نویس مستقیما به فایل مربوط به کدهای ASP.NET برود و با کدهای HTML کاری نداشته باشد. در صورتی که PHP به صورت Default این طور نیست (به وسیله نرم افزارهایی می توان برای PHP هم، این کار را کرد).

همان طور که مشاهده کردید، هر کدام از آنها دارای معایب و مزایایی هستند و انتخاب آنها، کاملا به عهده خود شماست.

نصب PHP
نصب PHP بر روی ویندوز و IIS کار بسیار آسانی است. اما از آنجا که در این مقاله، علاوه بر آشنایی با PHP، مروری بر پایگاه داده ی MySQL داریم، نیازمند MySQL نیز هستیم. اگر بخواهید تک تک آنها را از اینترنت دانلود کرده و آنها را جداگانه نصب و پیکربندی کنید، می بایست وقت بسیاری را صرف کنید. دانلود آنها (آن هم با یک مودم و اینترنتی که بیش تر از 4KB/S نمی رود) کار بسیار زمان بری است. همچنین برای پیکربندی آنها نیز، مستلزم انجام کارهای نه چندان خوشایند هستید!
بدین منظور، من به شما یک راه ساده تر را پیشنهاد می کنم. XAMPP!
XAMPP یک مجموعه نرم افزاری بسیار جالب است که علاوه بر حجم کم آن (تنها 13MB)، تمامی پکیجهای مورد نیاز شما را شامل می شود:

• Apache 2.0.48
• MySQL 4.0.16
• PHP 4.3.4 + PEAR
• MiniPerl 5.8.0
• mod_php 4.3.4
• PHPMyAdmin 2.5.3
• SQLite 2.8.6

این در حالی است که فقط خود MySQL به تنهایی، حجمی بیشتر از 10MB دارد.
من از پکیج XAMPP mini win32 Version 1.2 در کامپیوتر خودم استفاده می کنم. آن را می توانید از آدرس زیر دانلود کنید.

http://www.apachefriends.org/download.php?minixampp-win32-1.2.exe

چگونگی نصب XAMPP
نکته: قبل از انجام این عملیات، وب سرور IIS خود (و یا دیگر وب سرورها) را غیر فعال (Disable, Stop) کنید.
پس از دریافت XAMPP آن را در جای مورد نظر خود نصب (Extract) کنید. فرق نمی کند که کجا باشد.
سپس به پوشه ای که XAMPP را در آنجا Extract نموده اید، بروید. فایل setup_xampp.bat را باز کرده تا صفحه سیاهی نمایان شود. عدد 1 را وارد کرده و کلید Enter را فشار دهید تا مراحل نصب آغاز شود.
پس از آنکه نصب به پایان رسید، می بایست سرور شوید. برای اینکار دو فایل apache_start.bat و mysql_start.bat را اجرا کرده و دیگر کاری به آنها نداشته باشید. آنها را Minimize کرده و مابقی کارها را انجام دهید.
حال مرورگر دلخواه خود را باز کرده و عبارت http://localhost (یا http://127.0.0.1) را تایپ نمایید. با انجام اینکار می بایست صفحه بنفش رنگی نمایان شود.
چگونگی اجرا کردن اسکریپتهای PHP به وسیله XAMPP
اسنادی را که خواهان اجرای آن به وسیله XAMPP هستید، می بایست درون پوشه htdocs کپی نمایید. ولی در نوشتن آدرس آن در مرورگر، نیازی به نوشتن این پوشه نیست. به عنوان مثال فایل %XAMPP%\htdocs\weblog\index.php را در مرورگر می بایست به صورت http://localhost/weblog/index.php اجرا نمود...
شروع کار با PHP
در برنامه نویسی هیچ چیز لذت بخش تر از کد نویسی نیست. همین حالا برنامه Notepad خود را باز کرده و کدهای زیر را در آن بنویسید:

phpinfo();
?>

این فایل را در محل %XAMPP%\htdocs\PHP\phpinfo.php ذخیره کرده و به وسیله مرورگر خود، آدرس http://localhost/PHP/phpinfo.php را اجرا نمایید. با انجام این کار، صفحه ای که مشخصات PHP نصب شده بر روی سیستم را به شما نشان می دهد، نمایان خواهد شد.
آشنایی با PHP
همان طور که در مثال بالا مشاهده کردید، کد زیر با بقیه کدهای HTML فرق داشت:

phpinfo();
?>

این تکه کدی است که به وسیله PHP نوشته شده است. برای نوشتن کدهای PHP، می بایست آنها را در بین تگهای ?> و و به کار می رود. در این مقاله از همان روش ?> و عبارات (Statements)
به طور کلی در PHP، عبارات به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

• تک خطی (Single Line)
• چندخطی (Multi Line)

در انتهای هر عبارت PHP، یک علامت سمی کالن (;) قرار می گیرد. به وسیله این علامت، PHP متوجه می شود که یک عبارت به اتمام رسیده و عبارت دیگری در حال شروع است. به مثالهای زیر توجه کنید:

echo("Hello World!");
echo("Mojtaba");
?>

echo("Hellow World"); echo("Mojtaba");
?>

هر دو کد بالا صحیح است. چرا که بعد از اتمام هر یک از عبارت PHP، یک علامت سمی کالن قرار داده شده است. برنامه نویسان معمولا از کد بالایی استفاده می کنند. چرا که در آن، هر یک از کدهای PHP در یک خط مجزا قرار گرفته و در نتیجه نگهداری کد آسان تر خواهد شد. حال به کد زیر توجه کنید:

echo("Hello World!")
echo("Mojtaba")
?>

اجرای این کد سبب خطا می شود. چرا که عبارت در آن از هم جدا نشده است و عبارتی همانند عبارت echo("Hello World") echo("Mojtaba") برای PHP ناآشناست.
تا به اینجای کار، عبارت تک خطی مورد بررسی قرار گرفتند و اما عبارات چند خطی. عبارات چندخطی که به کد بلاک (Code Block) معروف است، در PHP توسط آکولادها { } احاطه می شوند. این عبارات با همدیگر اجرا می شوند. به عنوان مثال در یک عبارت شرطی (عبارات شرطی در جلوتر مورد بررسی قرار می گیرند)، برای PHP تعیین می کنیم که اگر شرط درست بود، این سری عبارات و در غیر این صورت، سری دیگری عبارات را اجرا نماید:

بخش های اصلی کامپیوترهای شخصی

◄ پردازشگر مرکزی (CPU)
ریزپردازنده بمنزله " مغز" کامپیوتربوده و مسئولیت انجام تمامی عملیات ( مستفیم یا غیر مستقیم ) را برعهده دارد. هر چیزی را که کامپیوتر انجام می دهد با توجه به وجود " ریز پردازنده " است .

◄ حافظه
این نوع از حافظه ها با سرعت بالا، امکان ذخیره سازی اطلاعات را فراهم می نمایند. سرعت حافظه های فوق می بایست بالا باشد چراکه آنها مستقیما" با ریزپردازنده مرتبط می باشند. در کامپیوتر از چندین نوع حافظه استفاده می گردد:
● ( Random-Access Memory(RAM از این نوع حافظه ، بمنظور ذخیره سازی موقت اطلاعاتی که کامپیوتر در حال کار با آنان است، استفاده می گردد.
● ( Read Only Memory (ROM یک حافظه دائم که از آن برای ذخیره سازی اطلاعات مهم در کامپیوتر استفاده می گردد.
● (Basic Input/Output System (BIOS یک نوع حافظه ROM ، که از اطلاعات آن در هر بار راه اندازی سیستم استفاده می گردد.
● Caching حافظه ای سریع که از آن برای ذخیره سازی اطلاعاتی که فرکانس بازیابی آنان بالا باشد، استفاده می گردد.
● Virtual Memory فضای موجود بر روی هارد دیسک که از آن برای ذخیره سازی موقت اطلاعات استفاده و در زمان نیاز عملیات جایگزینی در حافظه RAM انجام خواهد شد .

◄ برد اصلی (MotherBoard). برد اصلی کامپوتر بوده که تمام عناصر داخلی به آن متصل خواهند شد. پردازشگر و حافظه بر روی برد اصلی نصب خواهند شد.برخی از عناصر سخت افزاری ممکن است مستقیما" و یا بصورت غیر مستقیم به برد اصلی متصل گردنند. مثلا" یک کارت صدا می تواند همراه برد اصلی طراحی شده باشد و یا بصورت یک برد مجزا بوده که از طریق یک اسلات به برد اصلی متصل می گردد

◄ منبع تغذیه (Power Supply) یک دستگاه الکتریکی که مسئول تامین و نتظیم جریان الکتریکی مورد نیاز در کامپیوتر است .

◄ هارد دیسک (Hard Disk) یک حافظه با ظرفیت بالا و دائم که از آن برای نگهداری اطلاعات و برنامه ها استفاده می گردد.

◄ کنترل کننده (Integrated Drive Electronics(IDE . اینترفیس اولیه برای هارد ، CD-ROM و فلاپی دیسک است .

◄ گذرگاه Peripheral Component Interconnect)PCI) . رایج ترین روش اتصال یک عنصر سخت افزاری اضافه به کامپیوتر است .PCI از مجموعه ای اسلات که بر روی برد اصلی سیستم موجود می باشد، استفاده و کارت های PCI از طریق اسلات های فوق به برد اصلی متصل خواهند شد.

◄ اینترفیس Small Computer System Interface)SCSI) روشی برای اضافه کردن دستگاه های اضافه در سیستم نظیر : هارد و اسکنر است .

◄ پورت Accelerated Graphics Port)AGP) یک اتصال با سرعت بسیار بالا بمنظور ارتباط کارت های گرافیک با کامپیوتر است .

◄کارت صدا (Sound Card) مسئول ضبط و پخش صوت از طریق تبدیل سیگنال های آنالوگ صوتی به اطلاعات دیجیتال و بر عکس است

◄کارت گرافیک (Graphic Cards) مسئول تبدیل اطلاعات موجود در کامپیوتر بگونه ای که قابلیت نمایش بر روی مانیتور را داشته باشند.

دستگاه های ورودی و خروجی

◄مانیتور (Monitor) . رایج ترین دستگاه نمایش اطلاعات در کامپیوتر است .

◄صفحه کلید (KeyBoard) رایج ترین دستگاه برای ورود اطلاعات است .

◄موس (Mouse) . رایج ترین دستگاه برای انتخاب موارد ارائه شده توسط یک نرم افزار و ایجاد ارتباط متقابل با کامپیوتر است .

◄رسانه های ذخیره سازی قابل حمل (Removable storage) . با استفاده از این نوع رسانه ها می توان بسادگی اطلاعاتی را به کامپیوتر خود اضافه و یا اطلاعات مورد نیاز خود را بر روی آنها ذخیره و در محل دیگر استفاده کرد.

● فلاپی دیسک (Floppy Disk) . رایج ترین رسانه ذخیره سازی قابل حمل است .

● CD-ROM . دیسک های فشرده رایج ترین رسانه ذخیره سازی برای انتقال وجابجائی نرم افزار ها و ... می باشند.
● Flash Memory یک نوع خاص از حافظه Rom است(EEPROM). این نوع رسانه ها امکان ذخیره سازی سریع و دائم را بوجود می آورند. کارت های PCMCIA نمونه ای از این رسانه ها می باشند.
● Digital Versatile Disc,Read Only Disk) DVD-ROM ) این نوع رسانه ذخیره سازی مشابه CD-ROM بوده با این تفاوت مهم که میزان ذخیره سازی آنان بسیار بالا است .

پورت ها

◄موازی (Parallel) . از این نوع پورت ها اغلب برای اتصال چاپگر استفاده می گردد.

◄سریال (Serial) . از این نوع پورت ها اغلب برای اتصال دستگاههائی نظیر یک مودم خارجی، استفاده می گردد.

◄پورت ( Uuniversal Serial Bus(USB . از پورت ها ی فوق بمنظور اتصال دستگاههای جانبی نظیر اسکنر و یا دوربین های وب استفاده می گردد.