شبکه‌های کامپیوتری در دنیای امروز نقشی اساسی در تبادل اطلاعات و ارتباطات ایفا می‌کنند. یکی از مهم‌ترین انواع این شبکه‌ها، شبکه LAN است که به‌ عنوان زیرساخت اصلی ارتباطات در محیط‌های محدود جغرافیایی شناخته می‌شود.

تعریف شبکه LAN

شبکه محلی Local Area Network) LAN) به مجموعه‌ای از دستگاه‌های متصل به هم در یک محدوده جغرافیایی محدود، مانند یک ساختمان، دفتر کار یا خانه، اطلاق می‌شود. این شبکه‌ها امکان اشتراک‌گذاری منابعی مانند فایل‌ها، چاپگرها و ارتباطات اینترنتی را بین دستگاه‌های متصل فراهم می‌کنند. در اواخر دهه ۱۹۶۰، با افزایش نیاز به اشتراک‌گذاری منابع و اطلاعات در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی، مفهوم شبکه‌های محلی شکل گرفت. در دهه ۱۹۷۰، فناوری‌های اولیه‌ای مانند اترنت و آرک‌نت توسعه یافتند که پایه‌گذار شبکه‌های محلی امروزی بودند. با استانداردسازی این فناوری‌ها در دهه ۱۹۸۰، استفاده از شبکه‌های LAN به‌طور گسترده در سازمان‌ها و منازل رواج یافت.

ویژگی‌ها و مزایای شبکه‌ LAN

شبکه‌های محلی دارای ویژگی‌ها و مزایای متعددی هستند که آن‌ها را به انتخابی مناسب برای محیط‌های کاری و خانگی تبدیل کرده است:

به دلیل فاصله کم بین دستگاه‌ها، شبکه LAN از سرعت انتقال داده بالایی برخوردارند و امکان استفاده مشترک از چاپگرها، فایل‌ها و نرم ‌افزارها بین کاربران را فراهم میکنند. بر روی دسترسی‌ها و داده‌ها کنترل و مدیریت متمرکز دارند و هزینه‌های مربوط به تجهیزات و ارتباطات با استفاده از منابع مشترک کاهش میدهد.

انواع توپولوژی در شبکه‌های محلی LAN

توپولوژی به نحوه چیدمان و اتصال دستگاه‌ها در یک شبکه اشاره دارد. در شبکه‌های LAN، توپولوژی‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند:

توپولوژی خطی (Bus)

در این ساختار، تمامی دستگاه‌ها به یک کابل اصلی متصل می‌شوند. این توپولوژی ساده و کم‌هزینه است، اما در صورت بروز مشکل در کابل اصلی، کل شبکه تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

توپولوژی ستاره‌ای (Star)

در این مدل، هر دستگاه به یک هاب یا سوئیچ مرکزی متصل می‌شود. این ساختار انعطاف‌پذیری و پایداری بالایی دارد؛ زیرا خرابی یک اتصال تأثیری بر سایر اتصالات ندارد.

توپولوژی حلقه‌ای (Ring)

در این توپولوژی، هر دستگاه به دو دستگاه دیگر متصل شده و یک حلقه را تشکیل می‌دهد. داده‌ها در یک جهت مشخص در حلقه حرکت می‌کنند. عیب این ساختار این است که خرابی در یک اتصال می‌تواند کل شبکه را مختل کند.

تجهیزات مورد نیاز در شبکه‌های LAN

برای راه ‌اندازی یک شبکه محلی، به تجهیزات زیر نیاز است: برای راه ‌اندازی یک شبکه LAN به تجهیزات مختلفی نیاز دارید که هر کدام نقشی خاص در ایجاد، مدیریت و توسعه شبکه ایفا می‌کنند. این تجهیزات را می‌توان به چند دسته تقسیم کرد:

1. تجهیزات اصلی شبکه

• سوئیچ: سوئیچ یکی از تجهیزات اصلی در شبکه‌های LAN است و برای متصل کردن دستگاه‌های مختلف به یکدیگر استفاده می‌شود. این دستگاه در مدل‌های مدیریتی و غیرمدیریتی موجود است و در شبکه‌های بزرگ از سوئیچ‌های لایه ۲ و ۳ استفاده می‌شود.
• روتر: روتر برای اتصال شبکه داخلی به اینترنت یا دیگر شبکه‌ها کاربرد دارد. این دستگاه قابلیت‌هایی مانند NAT، DHCP، فایروال و VPN را ارائه می‌دهد و برای مدیریت ترافیک و امنیت شبکه ضروری است.
• کابل‌های شبکه: کابل‌های شبکه، مانند: Cat5e، Cat6، Cat7 و Cat8، برای ارتباط تجهیزات به کار می‌روند. در مسافت‌های طولانی، فیبر نوری گزینه مناسبی است زیرا سرعت و پایداری بالایی دارد.
• نقطه دسترسی بی‌سیم: نقطه دسترسی بی‌سیم (Access Point) برای ایجاد شبکه وای‌فای استفاده می‌شود. در شبکه‌های بزرگ، مدیریت این نقاط دسترسی توسط کنترلر وایرلس انجام می‌شود.

2. تجهیزات کمکی و جانبی

• کارت شبکه: کارت شبکه (NIC) به دستگاه‌ها امکان اتصال به شبکه را می‌دهد و در دو نوع سیمی و بی‌سیم موجود است.
• سرور: سرور در شبکه LAN برای ارائه سرویس‌های مختلف مانند فایل ‌شیرینگ، مدیریت کاربران، DNS و DHCP به کار می‌رود. بسته به نیاز شبکه، سرورها می‌توانند فیزیکی یا مجازی باشند.
• فایروال سخت ‌افزاری: فایروال سخت ‌افزاری امنیت شبکه را تأمین کرده و ترافیک ورودی و خروجی را کنترل می‌کند.
• UPS: برای تأمین برق اضطراری تجهیزات شبکه هنگام قطعی برق ضروری است و از آسیب به سخت‌افزارها جلوگیری می‌کند.

3. تجهیزات رک و کابل ‌کشی

رک (Rack)

رک برای نگهداری تجهیزات شبکه از جمله: سوئیچ، روتر و سرورها استفاده می‌شود. این تجهیزات در دو نوع دیواری و ایستاده موجود هستند.

پچ پنل

در شبکه LAN پچ پنل برای مرتب ‌سازی و توزیع کابل‌های شبکه در رک استفاده می‌شود و به مدیریت کابل‌کشی کمک می‌کند.

کیستون و پچ کورد

برای اتصال کابل‌های شبکه به پچ پنل یا پریزهای شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مدیا کانورتر

برای تبدیل سیگنال‌های فیبر نوری به اترنت در شبکه‌هایی که نیاز به ارتباطات مسافت طولانی دارند به کار می‌رود.

4. نرم ‌افزارهای مدیریت و مانیتورینگ شبکه

• سیستم‌های نظارت بر شبکه (Network Monitoring Systems – NMS) مانند  PRTG، Zabbix، SolarWinds برای پایش وضعیت تجهیزات.
• ابزارهای مدیریت لاگ (Log Management) مانند  Graylog، ELK Stack
• نرم‌افزارهای امنیتی برای کنترل تهدیدات سایبری.

پروتکل‌های رایج در شبکه‌های محلی

پروتکل‌ها مجموعه‌ای از قوانین و استانداردها هستند که نحوه ارتباط و انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها را تعیین می‌کنند. در شبکه‌های LAN، پروتکل‌های متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرند:

1.  پروتکل اترنت (Ethernet): اترنت یکی از پرکاربردترین پروتکل‌ها در شبکه‌های محلی است که انتقال داده‌ها را با سرعت و پایداری بالا امکان‌پذیر می‌سازد.
2.  پروتکل وای‌فای (WiFi): برای ارتباطات بی‌سیم در شبکه‌های محلی از پروتکل وای‌فای استفاده می‌شود که امکان اتصال دستگاه‌ها بدون نیاز به کابل را فراهم می‌کند.

امنیت در شبکه‌های محلی

با توجه به اهمیت اطلاعات درون شبکه‌های محلی، تأمین امنیت آن‌ها از اولویت بالایی برخوردار است. برخی از راهکارهای افزایش امنیت در شبکه‌های LAN عبارت‌اند از:

1.  استفاده از فایروال‌ها: برای کنترل ترافیک ورودی و خروجی و جلوگیری از دسترسی‌های غیرمجاز.
2.  رمزنگاری داده‌ها: اطمینان از اینکه اطلاعات در حین انتقال قابل خواندن توسط افراد غیرمجاز نیست.
3.  احراز هویت کاربران: تعیین هویت کاربران قبل از اجازه دسترسی به منابع شبکه.
4.  به ‌روز رسانی منظم نرم ‌افزارها و سخت ‌افزارها: برای مقابله با تهدیدات و آسیب‌پذیری‌های جدید.

کاربردهای شبکه‌های محلی

شبکه‌های محلی در بسیاری از سازمان‌ها، منازل و محیط‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه برخی از مهم‌ترین کاربردهای آن‌ها را بررسی می‌کنیم:

 ۱. ادارات و سازمان‌ها

در محیط‌های کاری، شبکه LAN به کارکنان اجازه می‌دهد تا فایل‌ها را به‌صورت اشتراکی استفاده کنند، به چاپگرهای شبکه متصل شوند و از اینترنت با یک اتصال مرکزی بهره ببرند. مدیریت شبکه‌های سازمانی نیز به کمک این زیرساخت بهبود می‌یابد.

 ۲. مراکز آموزشی و دانشگاه‌ها

دانشجویان و اساتید از طریق شبکه‌های محلی می‌توانند به منابع علمی، کتابخانه‌های دیجیتال و سامانه‌های آموزشی آنلاین دسترسی داشته باشند. بسیاری از مؤسسات آموزشی از وای‌فای محلی برای پوشش ارتباطات بی‌سیم در سراسر محوطه دانشگاه استفاده می‌کنند.

 ۳. خانه‌های هوشمند

امروزه بسیاری از دستگاه‌های هوشمند مانند (تلویزیون‌های هوشمند، دوربین‌های نظارتی، سیستم‌های تهویه مطبوع و روشنایی) از طریق شبکه LAN یا وای‌فای به هم متصل می‌شوند تا کاربران بتوانند آن‌ها را از راه دور کنترل کنند.

 ۴. بازی‌های آنلاین و سرگرمی

گیمرهای حرفه‌ای معمولا از اتصال LAN برای کاهش تأخیر (Latency) و بهبود تجربه بازی استفاده می‌کنند. شبکه‌های محلی برای بازی‌های گروهی چندنفره (LAN Party) کاربرد زیادی دارند.

 ۵. بیمارستان‌ها و مراکز درمانی

بیمارستان‌ها از شبکه‌های محلی برای ثبت اطلاعات بیماران، ارتباط بین بخش‌های مختلف و به اشتراک‌گذاری داده‌های پزشکی مانند اسکن‌ها و نتایج آزمایشگاهی استفاده می‌کنند.

تفاوت بین شبکه محلی (LAN) و شبکه گسترده (WAN)

شبکه‌های کامپیوتری به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. دو نوع LAN و WAN بیشترین کاربرد را دارند. اما چه تفاوتی بین این دو شبکه وجود دارد؟

با پیشرفت فناوری، شبکه‌های LAN به سمت استفاده از تکنولوژی‌های فیبر نوری، وای‌فای ۶ و حتی فناوری 5G حرکت می‌کنند. اینترنت اشیا (IoT) و رایانش ابری (Cloud Computing) نیز نقش مهمی در آینده شبکه‌های محلی خواهند داشت.

نتیجه ‌گیری

شبکه LAN به‌عنوان یکی از مهم‌ترین زیرساخت‌های فناوری اطلاعات، امکان ارتباط سریع و پایدار بین دستگاه‌ها را فراهم می‌کند. از ادارات و سازمان‌ها گرفته تا خانه‌های هوشمند، همه به نوعی به این فناوری وابسته هستند. با توسعه تجهیزات شبکه و افزایش نیاز به انتقال داده‌های حجیم، شبکه‌های محلی همچنان نقش کلیدی در دنیای فناوری خواهند داشت.