شریان‌های حیاتی فناوری اطلاعات

حال اگر دید خود را در حد چند رایانه متصل به هم گسترش دهیم، خواهیم دید که یکی از اصلی‌ترین عواملی که بازدهی این چند سیستم را بالا می‌برد، حجم اطلاعاتی است که می‌تواند میان آنها مبادله شود. حالا گسترده‌تر از این یعنی فراتر از یک شهر یا کشور، در حد یک شبکه ارتباطی جهانی بیندیشید. در اینجا اصلی‌ترین چیزی که کیفیت کار را مشخص می‌کند حجم اطلاعات قابل تبادل در این شبکه است. نتیجه‌ موارد ذکر شده در بالا این است که یکی از اصلی‌ترین عوامل تعیین کننده در جهان فناوری اطلاعات، عاملی است به‌نام «پهنای باند».

پیشتر درباره مراحل پیدایش رشته فناوری اطلاعات و ارتباطات گفته بودیم اما چکیده‌ای از آن را که در موضوع ارتباطات به کارمان می‌آید را بازگو می‌کنیم. رشته علوم رایانه که در آغاز مهندسی کامپیوتر بود، با ایجاد و رشد شرکت‌های تولیدکننده لوازم دیجیتال از رشته برق و الکترونیک جدا شد و در ادامه با گسترش زیرساخت‌های رایانه‌ای این رشته به 2 زیر رشته نرم‌افزار و سخت‌افزار تقسیم شد. با ایجاد امکان ارتباط مستقیم میان رایانه‌ها و نیاز به بستر ارتباطی، زیرشاخه شبکه نیز به این رشته‌ها افزوده شد و امروزه رشته‌های زیادی درباره مدیریت مراکز سوییچ، مدیریت ارتباطات راه دور، مدیریت و راه‌اندازی سوییچینگ مخابراتی و بسیاری زیررشته‌های تخصصی ارتباطات ایجاد شده‌ که اصلی‌ترین دلیل گسترش آنها ایجاد بستر انتقال داده در مقادیر بالا بوده است. همین موضوع اهمیت خطوط ارتباطی، لینک‌های انتقال داده، پهنای باند و مهمتر از همه کیفیت ارتباط را در ایجاد و توسعه فناوری اطلاعات می‌رساند.

نکته: در اینجا رسانه (media) به‌معنای زیرساخت منفعل (passive) است که در لایه دسترسی (access) به‌کار برده می‌شود و معنای آن در لایه‌های انتقال و بالاتر متفاوت از معنای فعلی است اما به‌دلیل استفاده از منابع مرجعی مانند کتب آموزشی شبکه و نیز مستندات آیکان از همین واژه برای خطوط انتقال داده استفاده خواهد شد.

نخستین داده‌ای که روی کابل‌های مسی و به‌صورت بامعنا ارسال شد، حروف یا علایم مورس بود. البته آقای ساموئل فینلی مورس این علایم را به‌منظور دیگری ابداع کرده بود چراکه او اصولا اهل نقاشی و هنرهای زیبا بود. اما این علایم تا سالیان درازی به‌عنوان الفبای تلگراف، متحول‌کننده جهان ارتباطات بود. یک روز به‌طور کاملا اتفاقی با دیدن آهنربای الکتریکی که توسط آقای آمپر فرانسوی اختراع شده بود، این فکر در ذهن او جرقه زد که اگر بتوان نوسانات الکتریکی را در هر مقطعی از سیم تشخیص داد، می‌توان با استفاده از توالی متفاوتی از این نوسانات پیام ارسال کرد. این جرقه ذهنی آقای مورس به تلگراف سیمی و سپس بی‌سیم رادیو، تلویزیون، اینترنت، شبکه‌های موبایل، ماهواره و هزاران چیز دیگر تبدیل شد. در ??می ???? اولین پیام تلگرافی از واشنگتن به بالتیمور مخابره شد و پس از آن کشورهای اروپایی از این فناوری استفاده کردند.

ناگفته نماند روش‌های انتقال پیام با استفاده از علایم بصری در ایران باستان هم وجود داشته است، به این صورت که به‌گفته هرودت هنگامی که خشایارشا، پادشاه هخامنشی، شهر آتن را فتح کرد، خبر آن به وسیله علامت دادن با استفاده از تولید نور آتش برافروخته بر سر کوه‌ها و تکرار این کار در فواصل حداکثری به سواحل آسیای صغیر رسانیده شد و چاپارهای سریع‌السیر از شهر سارد به‌راه افتادند تا خبر این پیروزی را به شوش پایتخت هخامنشی برسانند. با استفاده از سیم‌های مسی برای انتقال داده از طریق تلگراف این ماده به‌عنوان اصلی‌ترین ماده انتقال‌دهنده پیام‌ها تثبیت شد. این زیرساخت به‌شکل‌های گوناگونی تغییر یافت و همچنان تغییر می‌یابد تا کاربردهای زیادتری داشته باشد. از ساختمان کابل‌های کواکسیال یا هم‌محور که شبیه سیم آنتن تلویزیون است گرفته تا کابل‌های شبکهCat7 که نرخ انتقال داده بالای 10 گیگابایت در ثانیه دارند، از همین مس استفاده می‌کنند.

نکته: هزینه بالای تهیه سیم مسی باعث شده است در برخی موارد شرکت‌های مخابراتی سیم‌های مسی انتقال‌دهنده را به‌صورت ضایعات فلزی بفروشند و با بخشی از درآمد آن فیبرنوری را جایگزین کنند!

برادران کاکو و کوکهام با استفاده از نظریه انتقال جریان در محیط شفاف سعی در انتقال اطلاعات در محیط شیشه داشتند اما موفق نشدند تا این که در سال ???? میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات نوری ممکن شد.

در سال ???? دانشمندان با استفاده از نظریه «نور در الیاف شیشه‌ای هدایت می‌شود» توانستند به فیبر نوری برسند. فیبر نوری از پالس‌های نور برای انتقال داده‌ها از طریق تارهای سیلیکون (با نام علمی پلی‌ارگانوسیلوکسان) بهره می‌گیرد. ساختار این کابل‌ها بر اساس فیزیک نور است. وقتی نور در محیطی شفاف عبور داده می‌شود، اگر در محیطی با ضریب شکست متفاوت پوشانیده شود، می‌تواند نور را حبس و در جهت منبع نور حرکت دهد. این نوع انتقال در شکل زیر مشخص است.

نسل‌های متفاوتی از فیبر نوری در حال استفاده و تولید است که به‌سرعت حجم داده‌های قابل انتقال در واحد زمان را افزایش می‌دهند.

اتصال: ارتباط فیزیکی بین 2 یا چند وسیله ارتباطی از طریق سیم، امواج رادیویی، فیبر نوری یا هر نوع میدان الکترومغناتیسی دیگر.

Jitter: یا همان لرزش به تغییرات متناوب ناهماهنگ جریان در ارسال بسته‌های اطلاعاتی گفته می‌شود.

Latency: به‌معنای پوشش دادن است که در اینجا برای مدت زمان انتقال یک نوسان بین 2 نقطه از یک شبکه به‌کار برده می‌شود.

Hop (هاپ): به‌معنای گام است و به فاصله بین دو بخش از شبکه انتقال داده گفته می‌شود. این فاصله هم می‌تواند تمام اجزای داخل این فاصله را پوشش دهد و هم برای هر کدام جداگانه به‌کار رود.

داده: Data جمع کلمه لاتین (datum)، به‌معنای یک واحد اطلاعاتی است و البته کوچک‌ترین واحد اطلاعاتی هم است.

نرخ انتقال داده‌ها: حداکثر میزان سرعت انتقال داده در یک رسانه یا مدار انتقالی است. معمولا این سرعت را بر حسب بیت بر ثانیه (bps) اندازه‌گیری می‌کنند.

ترافیک داده: نقل و انتقال داده‌ها در یک شبکه، اعم از هدایت و کنترل.

انتقال داده‌ها: انتقال داده بین 2 منبع داده. این منابع می‌توانند ذخیره‌ای، پردازشی یا انتقالی باشند. مانند انتقال داده از دیسک سخت به حافظه جانبی یا انتقال از دسکت به پردازنده یا انتقال از مودم به روتر – مسیریاب.

پل (Bridge): یک وسیله سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری است که 2 یا چند شبکه محلی همگون یا ناهمگون را به هم مرتبط می‌سازد. پل‌ها برای تبادل داده میان پروتکل‌های مختلف نیز استفاده می‌شوند و برای یکپارچه‌سازی و کنترل شبکه به‌کار می‌روند.

نکته: تمام این تعاریف در لایه دسترسی است و لزوما برای لایه‌های دیگر قابل تعمیم نیست.