جزوه‌ی فارسی
CCNA — جلد اول

نقشه‌ی فصل

1. نگاه کلی به شبکه: شبکه‌ی خانگی/کوچک و شبکه‌ی سازمانی
2. چرا «مدل شبکه» لازم است؟ تاریخچه‌ی مدل‌های اختصاصی، OSI و TCP/IP
3. لایه‌های مدل TCP/IP یکی‌یکی: Application، Transport، Network، Data Link و Physical
4. تعامل هم‌لایه و تعامل لایه‌ی مجاور
5. کپسوله‌سازی داده (Encapsulation) و نام واحد داده در هر لایه
6. مدل OSI، تطبیق آن با TCP/IP و اصطلاح PDU
7. جمع‌بندی، واژه‌نامه و سؤال‌های تمرینی

۱. نگاه کلی به شبکه

شبکه یعنی مجموعه‌ای از دستگاه‌ها، کابل‌ها، امواج و نرم‌افزارها که اجازه می‌دهند دو دستگاه با هم داده رد و بدل کنند. کاربر عادی معمولاً فقط «سرِ» این زنجیره را می‌بیند: لپ‌تاپ یا گوشی‌اش که از طریق Wi-Fi یا کابل به مودم/روتر خانه وصل است و آن مودم از طریق یک لینک پرسرعت (فیبر، کابل تلویزیون/CATV، یا DSL) به اینترنت می‌رسد.

اما یک متخصص شبکه باید پشت صحنه را ببیند: در یک شبکه‌ی سازمانی (Enterprise Network) صدها یا هزاران دستگاه، سوئیچ‌ها، روترها، اکسس‌پوینت‌های بی‌سیم و لینک‌های بین شعبه‌ها وجود دارند که باید طراحی، پیکربندی و عیب‌یابی شوند. در نمودارهای شبکه معمولاً جزئیات داخلی یک بخش بزرگ (مثلاً اینترنت یا شبکه‌ی یک شرکت دیگر) را با شکل ابر نشان می‌دهند؛ ابر یعنی «این قسمت هست، ولی الان جزئیاتش برای ما مهم نیست».

۲. چرا به «مدل شبکه» نیاز داریم؟

برای اینکه دو کامپیوتر با هم حرف بزنند، صدها جزئیات باید توافق شده باشد: شکل کانکتور، سطح ولتاژ، نحوه‌ی آدرس‌دهی، نحوه‌ی تشخیص خطا، قالب پیام وب و... . مدل شبکه (Networking Model / Architecture) مجموعه‌ای از سندها و پروتکل‌هاست که همه‌ی این جزئیات را به چند دسته‌ی منطقی (لایه) تقسیم می‌کند. هر دسته به یک سؤال جواب می‌دهد و تولیدکننده‌ها می‌دانند محصولشان باید کدام قسمت را درست پیاده کند.

تشبیه: ساختن یک ساختمان را تصور کنید. لوله‌کش، برق‌کار و نجار هر کدام بخش خودشان را انجام می‌دهند و همه از یک نقشه‌ی مشترک پیروی می‌کنند. اگر هر کس نقشه‌ی خودش را داشته باشد، کارها با هم جور درنمی‌آید. مدل شبکه همان «نقشه‌ی مشترک» است.

۲-۱. تاریخچه: از مدل‌های اختصاصی تا TCP/IP

• دوران مدل‌های اختصاصی (Proprietary): در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ هر شرکت بزرگ کامپیوتری مدل شبکه‌ی مخصوص خودش را داشت؛ مثل SNA متعلق به IBM و DECnet متعلق به DEC. مشکل این بود که شبکه‌ی ساخته‌شده با مدل یک شرکت، معمولاً فقط با کامپیوترهای همان شرکت کار می‌کرد.
• مدل OSI: سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) پروژه‌ی OSI (Open Systems Interconnection) را آغاز کرد تا یک مدل باز و مستقل از تولیدکننده بسازد که همه‌ی کامپیوترها بتوانند با آن با هم ارتباط بگیرند.
• مدل TCP/IP: هم‌زمان، مدل TCP/IP با پشتیبانی دولت آمریکا و پژوهشگران دانشگاهی رشد کرد. پروتکل‌هایش رایگان، باز و ساده‌تر بودند و همراه با رشد اینترنت در دهه‌ی ۱۹۹۰ همه‌جا پیاده شدند.

۳. مدل TCP/IP و لایه‌هایش

مدل TCP/IP پروتکل‌ها را در چند لایه سازمان‌دهی می‌کند. هر پروتکل در یکی از لایه‌ها جای می‌گیرد. خود مدل در طول زمان به دو شکل نمایش داده شده است:

۳-۱. لایه‌ی Application (کاربرد)

این لایه خودِ برنامه (مثلاً مرورگر کروم) را تعریف نمی‌کند؛ بلکه سرویس‌هایی را تعریف می‌کند که برنامه برای استفاده از شبکه لازم دارد. به‌عبارت دیگر، رابط بین نرم‌افزار روی کامپیوتر و خودِ شبکه است. محبوب‌ترین نمونه، وب است و پروتکل آن HTTP (و نسخه‌ی امن آن HTTPS).

مثال جزوه: فرض کنید «مریم» در مرورگرش آدرس http://www.example.com/index.html را وارد می‌کند. آنچه رخ می‌دهد در سطح منطقی چنین است:

1. مرورگر مریم یک پیام HTTP از نوع GET می‌سازد: «فایل index.html/ را بفرست».
2. وب‌سرور پیام را دریافت می‌کند و پاسخی با یک هدر HTTP برمی‌گرداند که در آن کد وضعیت آمده است؛ کد 200 یعنی «درخواست موفق بود» و پس از آن محتوای فایل ارسال می‌شود.
3. اگر فایل بزرگ باشد، بقیه‌ی محتوا در پیام‌های بعدی که فقط داده دارند (بدون هدر HTTP جدید) ادامه پیدا می‌کند.

۳-۲. لایه‌ی Transport (انتقال)

لایه‌ی انتقال به لایه‌ی بالایی (Application) سرویس می‌دهد. دو پروتکل اصلی دارد: TCP و UDP. یکی از مهم‌ترین سرویس‌های TCP بازیابی خطا (Error Recovery) است: اگر داده‌ای در مسیر گم شود، TCP آن را دوباره می‌فرستد. برنامه‌ای مثل HTTP دیگر لازم نیست خودش نگران گم‌شدن داده باشد؛ این کار را به TCP می‌سپارد.

چطور کار می‌کند؟ فرستنده به هر بخش از داده یک شماره‌ی ترتیب (Sequence Number) می‌دهد. گیرنده با پیام تأیید (Acknowledgment / ACK) اعلام می‌کند تا کجا را سالم گرفته است. اگر گیرنده اعلام کند بخشی را نگرفته، فرستنده همان بخش را دوباره ارسال می‌کند.

۳-۳. تعامل هم‌لایه و تعامل لایه‌ی مجاور

دو مفهوم کلیدی برای فهم «لایه» وجود دارد:

۳-۴. لایه‌ی Network (شبکه) — پروتکل IP

پروتکل اصلی این لایه IP (Internet Protocol) است. دو وظیفه‌ی مهم دارد:

• آدرس‌دهی (Addressing): هر دستگاهی که TCP/IP دارد (به آن میزبان یا Host می‌گویند) یک آدرس IP یکتا می‌گیرد تا در شبکه قابل شناسایی باشد.
• مسیریابی (Routing): فرایند ارسال بسته‌ی IP از مبدأ تا مقصد، از میان چندین روتر. هر روتر به آدرس مقصد نگاه می‌کند و تصمیم می‌گیرد بسته را از کدام اینترفیس و به کدام روتر بعدی بفرستد.

تشبیه پستی: نامه‌ای که پست می‌کنید روی پاکتش آدرس مقصد دارد. شما لازم نیست بدانید نامه از کدام شهرها رد می‌شود؛ هر اداره‌ی پست فقط تصمیم می‌گیرد نامه را به ایستگاه بعدی بفرستد. IP هم همین‌طور است: هاست فقط بسته را با آدرس مقصد به روتر اول (Default Router) می‌دهد و روترها بقیه‌ی مسیر را مرحله‌به‌مرحله تصمیم می‌گیرند.

۳-۵. لایه‌های Data Link و Physical (لایه‌ی Link)

این دو لایه با هم مشخص می‌کنند داده چطور روی یک لینک مشخص (یک کابل، یک شبکه‌ی بی‌سیم) جابه‌جا شود. برای درکشان از همان تشبیه پستی کمک بگیرید: IP مثل «سیستم پست» تصمیم مسیر را می‌گیرد، اما در هر قدم به یک «وسیله‌ی حمل» (کامیون، قطار، هواپیما) نیاز دارد. Ethernet و Wi-Fi همان وسیله‌های حمل در هر بخش از مسیرند.

• Data Link: قوانین ارسال روی یک لینک محلی: قالب فریم، آدرس‌دهی محلی (آدرس MAC در اترنت)، و تشخیص خطا.
• Physical: جزئیات فیزیکی: نوع کابل (مسی یا فیبر)، کانکتور، و نحوه‌ی تبدیل بیت‌ها به سیگنال الکتریکی، نوری یا رادیویی.

مراحل ارسال در لایه‌ی Link (روی یک لینک):

1. کپسوله‌سازی: فرستنده بسته‌ی IP را داخل یک هدر و یک تریلر اترنت قرار می‌دهد و فریم می‌سازد.
2. ارسال: لایه‌ی فیزیکی بیت‌های فریم را روی کابل یا موج می‌فرستد.
3. دریافت: دستگاه بعدی (مثلاً روتر) فریم را دریافت می‌کند.
4. از کپسول خارج‌کردن (De-encapsulation): گیرنده هدر و تریلر اترنت را جدا می‌کند تا به بسته‌ی IP برسد و آن را به لایه‌ی شبکه تحویل دهد.

۴. کپسوله‌سازی داده (Data Encapsulation)

وقتی داده از بالا به پایین لایه‌ها حرکت می‌کند، هر لایه هدر خودش را به ابتدای آن اضافه می‌کند (و لایه‌ی Data Link علاوه بر هدر، یک تریلر هم به انتها اضافه می‌کند). به این کار کپسوله‌سازی (Encapsulation) می‌گویند. در سمت گیرنده، عکس این فرایند انجام می‌شود و هر لایه هدر خودش را برمی‌دارد.

پنج مرحله‌ی کپسوله‌سازی در TCP/IP:

۵. مدل OSI و مقایسه با TCP/IP

مدل OSI هفت لایه دارد. هرچند پروتکل‌های OSI امروز استفاده نمی‌شوند، شماره‌ی لایه‌های OSI زبان مشترک مهندسان شبکه است. وقتی می‌گویند «سوئیچ لایه ۲» یا «روتر دستگاه لایه ۳ است»، منظور شماره‌ی لایه در OSI است.

۵-۱. وظیفه‌ی هر لایه‌ی OSI و نمونه‌ها

۵-۲. اصطلاح PDU در OSI

در OSI به واحد داده‌ی هر لایه PDU (Protocol Data Unit) می‌گویند و با شماره‌ی لایه نامیده می‌شود: L4PDU همان سگمنت، L3PDU همان پکت و L2PDU همان فریم است.

۵-۳. مزایای مدل لایه‌ای

• کاهش پیچیدگی: مسئله‌ی بزرگ به بخش‌های کوچک و قابل‌فهم تقسیم می‌شود.
• رابط‌های استاندارد: هر لایه می‌داند از لایه‌ی مجاور چه انتظاری داشته باشد.
• یادگیری آسان‌تر: می‌توان هر لایه را جداگانه آموخت.
• توسعه‌ی آسان‌تر: تغییر در یک لایه لزوماً لایه‌های دیگر را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد (مثلاً Wi-Fi جدید بدون تغییر در HTTP).
• سازگاری بین تولیدکننده‌ها (Interoperability): محصولات شرکت‌های مختلف با هم کار می‌کنند.
• عیب‌یابی منظم: می‌توان لایه‌به‌لایه مشکل را بررسی کرد (مثلاً اول کابل، بعد آدرس IP).

۶. ارتباط با سرفصل ۱.۳ آزمون: رسانه و نوع اتصال

این فصل مقدمه‌ای بر لایه‌ی فیزیکی است و جزئیات کامل در فصل ۲ می‌آید. آنچه از الان باید در ذهن داشته باشید:

۷. جمع‌بندی فصل در یک نگاه

واژه‌نامه‌ی کلیدی فصل (Key Terms)

۸. سؤال‌های تمرینی (طراحی‌شده برای این جزوه)

این جزوه یک راهنمای مطالعه‌ی مستقل به زبان فارسی است، نه ترجمه. ترتیب موضوع‌ها از فصل ۱ کتاب زیر پیروی می‌کند، اما توضیحات، مثال‌ها، نمودارها و سؤال‌ها مستقلاً نوشته شده‌اند: ,Wendell Odom, CCNA 200-301 Official Cert Guide, Volume 1

2nd Edition, Cisco Press — Chapter 1: Introduction to TCP/IP Networking (pp. 16–35).