مهندسی شبکه؛ بررسی آینده شغلی، وظایف و مهارت ها

بر اساس آمار منتشر شده از پلتفرم های کاریابی معتبری نظیر LinkedIn، شرکت های بسیاری همواره به دنبال استخدام مهندسین شبکه هستند. شبکه و مهارت های مهندسی مربوط به آن، از مواردی است که کارآفرینان، مدیران و صاحبان کسب و کارهای تکنولوژی محور همواره به آن نیاز دارند. با این حال اگر قصد دارید مهندس شبکه بشوید، باید بدانید مهندسی شبکه (Network Engineering) چیست، شرایط کاری و درآمد آن چطور است و یک مهندس شبکه چه مهارت هایی باید کسب کند؟ در ادامه به این سؤالات پاسخ خواهیم داد.

مهندسی شبکه چیست؟

نرم افزار و شبکه هر روز بیشتر و بیشتر به هم مرتبط می شوند. پیشرفت‌های فناوری، برنامه‌های کاربردی (applications) و کسب‌وکارهای جدید را قادر می‌سازد که افراد، دستگاه‌ها، ماشین‌ها و برنامه‌ها و بطورکلی همه چیز را به هم متصل کنند. حال با شبکه‌سازی هدفمندانه و اصولی، سازمان‌ها می‌توانند از مزیت اتوماسیون (کنترل و هدایت اتوماتیک و خودکار دستگاه‌های شبکه) برای مقیاس‌بندی و ایمن‌سازی زیرساخت شبکه خود استفاده کنند.

مهندسی شبکه امکان انتقال دیتا را بین شبکه ای از کامپیوترها میسر کرده و به برقراری ارتباط بین کاربران کمک می کند. بطورکلی شبکه و به تبع آن مهندسی شبکه به دو بخش نرم افزار و سخت افزار تقسیم می‌شود، در واقع می‌توان شبکه را مجموعه‌ای از اجزا سخت افزاری مانند Hub، Router، Switch، Repeater، Bridge و لینک‌ها، هاست‌ها وسرورها و مجموعه‌ای از اجزا نرم افزاریی که روی این سخت افزارها اجرا می‌شوند دانست، نرم افزارهایی مانند سیستم عامل‌، فایروال‌ها، برنامه‌های مدیریتی و یا پروتکل‌هایی مانند FTP، TCP، BGP و HTTP که بصورت نرم افزار روی سرورها و همین طور سخت افزارهای شبکه نصب می‌شوند و آنها را مدیریت و کنترل می‌کنند.

یک شبکه کامپیوتری، شبکه‌ای است که برای هدفی مشخص کاربرد دارد و دارای استاندارد مشخصی است، بعنوان مثال شبکه‌های Ethernet، Token Ring و Token Bus جز شبکه‌های باسیم محلی (LAN) و شبکه‌های Wimax، 4G، WiFi، Bluetooth و LTE جز شبکه‌های بی‌سیم و MPLS و ATM جز شبکه‌های بین شهری محسوب می‌شوند، برخی از افراد به اشتباه فکر می‌کنند LAN و WAN شبکه است در صورتی که این دو گستره جغرافیایی شبکه ها را مشخص می‌کند و یا فکر می‌کنند که Bus یا Mesh شبکه است در صورتیکه این‌ها نیز توپولوژی شبکه‌ها را مشخص می‌کنند و شبکه نیستند. هدف نهایی مهندسی شبکه فراهم کردن زیرساخت های لازم برای تأمین بالاترین میزان از امنیت و عملکرد برای کاربران است.

مهندس شبکه یا Network Engineer کیست؟

مهندس شبکه بعنوان یک متخصص تکنولوژی، باید کار با سخت افزارها و نرم افزارهای شبکه را بلد باشد و یک یا بخشی از مهارت‌های لازم برای پیاده سازی، راه‌اندازی، مدیریت، نگهداری، بهینه سازی، عیب یابی، اتصال شبکه‌ها را داشته باشد، همچنین این شخص باید توانایی گسترش شبکه های کامپیوتری، سرویس و بروزرسانی سخت افزارها و نرم افزارهای لازم و همین طور بکارگیری فناوری‌های جدید را داشته باشد، وی همچنین مسئول تأمین امنیت شبکه های کامپیوتری مورد استفاده کاربران است. متخصص شبکه می‌تواند عضوی از تیم آی تی باشد که بر عملکرد شبکه و روند پیاده سازی و اجرای آن شبکه نیز نظارت داشته باشد.

چطور می‌توان عنوان مهندس شبکه را کسب کرد؟

برای کسب عنوان مهندس شبکه یا Network Engineer بیشتر از اینکه نیاز به شرکت در دوره‌های آموزشی و کسب مهارت‌های تئوری مهندسی شبکه های کامپیوتری داشته باشید، لازم است بصورت عملی دست به کار شده و بعنوان کارآموز در حوزه شبکه مشغول کار شوید.

با این حال هر شغلی نیاز به کسب مهارت های علمی و عملی بصورت همزمان دارد که در ادامه هریک را جداگانه مورد بررسی قرار می دهیم.

پیش نیازهای تحصیلی

در راستای کسب عنوان مهندسی شبکه، لازم است حداقل تحصیلات دانشگاهی لیسانس/ کارشناسی را دارا باشید. در صورتی که به این شغل علاقمند هستید بهتر است در مقطع لیسانس رشته هایی مانند مهندسی و علوم کامپیوتر و در مقطع ارشد رشته هایی مانند شبکه های کامپیوتری، امنیت شبکه یا فناوری اطلاعات (IT) را انتخاب کنید. در این شغل ادامه دادن تحصیلات و به روز بودن اطلاعات بسیار مهم است چرا که این زمینه شغلی به سرعت در حال تغییر است و سیستم ها و برنامه های کامپیوتری مرتبا پیشرفته تر شده و گسترش می‌یابند. یک مهندس شبکه همواره باید گزارشات و اخبار ترندهای صنعتی را دنبال کند و با مطالعه منابع معتبر و جدید و یا ادامه تحصیل اطلاعات خود را به روز کند.

دوره‌های آموزشی دنیای شبکه

بر اساس رسته شغلی، مسئولیت ها و شرکتی که برای اشتغال انتخاب می کنید، ممکن است برای هدایت و مدیریت شبکه کمپانی‌ها نیاز به دریافت گواهینامه های معتبری داشته باشید. این دوره ها آموزش های پیشرفته ای در زمینه مهندسی شبکه به شما ارائه می دهند و پس از گذراندن چند کورس آموزشی می توانید مدارک مرتبط را دریافت کنید. گذراندن این دوره ها می تواند برای آینده شغلی شما بسیار مفید باشد و با در دست داشتن چنین مدارکی شانس اشتغال شما در شرکت های معتبر یا دریافت حقوق بیشتر، افزایش خواهد یافت. با توجه به تصمیم شما در خصوص اینکه بخواهید در چه حوزه‌ای از شبکه فعالیت کنید، دوره های و مدارک متنوعی وجود دارد، در زیر به بررسی برخی از این دوره‌ها و مدارک می‌پردازیم.

برخی از دوره های آموزشی که مدارک معتبر و ارزشمندی به شما ارائه می دهند به شرح زیر است:

گواهی حرفه ای شبکه سیسکو Cisco Certified Network Professional (CCNP)

قبل از توضیح در مورد دوره CCNP لازم است کمی در مورد خود شرکت سیسکو (Cisco) صحبت کنیم، سیسکو یکی از بزرگ ترین تولید کنندگان تجهیزات و دستگاه های شبکه از جمله روتر‌ها و سوییچ ها توسط در دنیا می‌باشد. علاوه بر تولید تجهیزات شبکه، سیسکو دوره هایی را برای یادگیری شبکه، راه اندازی، نگهداری و استفاده از تجهیزات شبکه برگزار می‌کند، همچنین سیسکو آزمون‌های بین المللی برای ارائه مدارک معتبر به افرادی که می‌خواهند در زمینه شبکه فعالیت کنند برگزار می‌کند. با توجه به گسترش بسیار زیاد دنیای شبکه، سیسکو دوره‌ها و مدارک متنوعی را در لول‌های مختلف ارائه می‌کند، که این مدارک و دوره‌ها عبارت‌اند از:

• Routing&Switching
• Security
• Wireless
• Design
• Collaboration
• Data Center
• Cloud
• Service Provider
• Industrial/IoT

تمامی دوره‌ها و مدارک سیسکو در 3 سطح (لول) زیر ارائه می‌شود:

1. Associate
2. Professional
3. Expert

با توجه به وسعت دنیای شبکه یک فرد نمی‌تواند در همه حوزه‌های شبکه متخصص باشد و باید یک یا چند حوزه‌ای که به آن علاقه دارد را مشخص کند و در آن مسیر حرکت کند.

حال به توضیح سطح Professional می‌پردازیم؛ اگر می‌خواهید در دنیای شبکه به صورت حرفه‌ای و در سطوح بالا کار کنید به طیف وسیع‌تری از مهارت‌ها و تمرکز عمیق‌تر در حوزه‌های فناوری و شبکه نیاز دارید، دوره‌های CCNP دقیقا این وسعت و عمق را به شما می‌دهد، دوره‌های CCNP به مراتب پیشرفته‌تر و کامل‌تر از دوره‌های CCNA است، در دوره‌های CCNP جزئیات بسیار بیشتری بررسی می‌شود در واقع CCNA به پیچیدگی CCNP نیست و در مقیاس کوچک تری کاربرد دارد، بعنوان مثال شخصی که مدرک CCNA دارد می‌تواند به عنوان مهندس شبکه در شرکت‌های کوچک و شبکه‌های محلی کوچک (LAN) فعالیت کند در صورتیکه شخصی که مدرک CCNP دارد می‌تواند در قسمت زیرساخت مراکز ارائه دهنده اینترنت یا مراکز داده (Data centers) و یا در سازمان های بزرگ فعالیت کند.

مدرک CCIEیا همان Cisco Certified Internetwork Expert

CCIE بالاترین مدرکی است که شرکت سیسکو ارائه می‌کند. این مدرک پس از گذراندن دوره پیشرفته در زمینه دیتا سنتر، امنیت شبکه، فراهم کردن سرویس شبکه، روتینگ و سوییچینگ، شبکه بی‎‌سیم و Collaboration قابل اخذ است. لازم است که به این نکته توجه کنید که در 2 حوزه رایانش ابری (Cloud Computing) و اینترنت اشیا (IoT) فعلا سیسکو مدرکی ارائه نمی‌کند. متقاضیان اخذ این مدرک 18 ماه پس از قبولی در آزمون کتبی، یک آزمون عملی را نیز می گذرانند. کمتر از یک درصد از تمام متخصصان حوزه شبکه توانسته اند این مدرک را دریافت کنند و به همین دلیل CCIE یک مدرک معتبر و ارزنده در زمینه شبکه محسوب می شود.

مدرک پیشرفته امنیت سیستم های اطلاعاتی Certified Information System Security Professional (CISSP)

مدرک CISSP یک گواهینامه امنیت اطلاعات مستقل است که توسط کنسرسیوم (انجمنی که با همکاری چندین شرکت تجاری تشکیل شده است) خصوصی و غیرانتفاعی ISC ارائه می‌شود، ISC مخفف (nternational Information System Security Certification Consortium) است. با توجه به گسترش روزافزون اینترنت در زندگی همه اقشار مردم و همگانی شدن استفاده از تکنولوژی‌ها و برنامه‌های کاربردی شرکت‌های بزرگی نظیر ماکروسافت، اپل، اینستاگرام، تلگرام و ... حفاظت از اطلاعات و امنیت سیستم های اطلاعاتی یک از اصلی ترین ارکان همه شرکت‌های بزرگ و حتی عموم مردم شده است، در عصر کنونی حفاظت از اطلاعات حال لاینفک همه سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ شده است و سازمان‌ها برای ارائه خدمات مطلوب به مشتریان‌شان و همین طور برای بقای خود باید سیاست‌های امنیتی درست و دقیق اتخاذ کنند.

حال هدف مدرک CISSP ایجاد یک سطح مهارت حرفه ای و عملی در زمینه امنیت اطلاعات است همچنین این مدرک برای طراحی و مدیریت برنامه های سایبری فوق امنیتی یک مدرک معتبر و کارامد است. مدرک CISSP از جمله مدارکی است که تنها افراد حرفه ای و متخصص قادر به دریافت آن خواهند بود. آن دسته از مهندسان شبکه که مسئولیت های کلیدی در به روز رسانی برنامه ها و اجرای پروتکل ها دارند، لازم است قبلا این مدرک را دریافت کرده باشند.

کامپتیا نتورک پلاس CompTIA Network+

قبل از توضیح در مورد دوره CompTIA Network+ لازم است کمی در مورد خود شرکت CompTIA صحبت کنیم، شرکت CompTIA (Computing Technology Industry Association) یک موسسه خصوصی است که ارائه دهنده دوره های مقدماتی و حرفه ای در فناوری اطلاعات (IT) است، مدارک CompTIA دارای اعتبار بین المللی بوده و مورد پذیرش تمامی کمپانی‌های بزرگ دنیاست.

تمامی دوره‌ها و مدارک CompTIA در 5 سطح (لول) زیر ارائه می‌شود:

1. Core Level
2. Infrastructure Level
3. Cyber Security Level
4. Data and Analytics Level
5. Additional Professional Level

دوره‌های + CompTIA Network و همین طور +CompTIA Security از دوره‌های شناخته شده و معروف شرکت CompTIA برای افرادی است که می‌خواهند در حوزه شبکه فعالیت کنند. دانش آموختگان دوره‌ +CompTIA Network با مفاهیم بنیادی شبکه، نحوه ارتباط اجزای مختلف شبکه، توپولوژی‌های مختلفی که برای شبکه‌ها وجود دارد، آشنایی با آدرس‌های آی پی و نحوه آدرسینگ یک شبکه، پروتکل­‌ها و استانداردهای مهم شبکه نظیر پروتکل‌های TCP/IP، HTTP، FTP و ...، سخت افزارهای شبکه، لایه‌های مختلف شبکه و کاربرد هر لایه  آشنا خواهند شد. دوره +CompTIA Network افراد متخصصی را برای طراحی و اجرای شبکه ها، کار با دیوایس‌های شبکه نظیر Hub، Router، Switch، Repeater، Bridge، اجرای استانداردهای امنیتی و عیب یابی شبکه تربیت می‌کند. دریافت این مدرک برای مهندسانی که به تازگی مشغول به کار شده اند، توصیه می شود.

برخی از شرکت های معتبری که دوره های شبکه برگزار می کنند و مدارک معتبری برای متقاضیان صادر می کنند عبارتند از: Red Hat، Vmware، CompTIA، Citrix، Cisco و Microsoft

علاوه بر دوره هایی که به آنها اشاره کردیم، دوره های معتبر دیگری نیز وجود دارند که عبارتند از:

• CompTIA A+ Certification
• Microsoft Certified Solutions Associate (MCSA): Windows Server 2016
• Microsoft Certified Solutions Expert (MCSE): Core Infrastructure
• VMware Certified Professional – Network Virtualization
• Cisco Certified Entry Networking Technician (CCENT)
• Cisco Certified Network Associate (CCNA) – Routing and Switching
• LPI Linux Essentials
• ITIL® Foundation Certification
• CompTIA Cloud Essentials
• CompTIA Project+
• CompTIA Security+
• CompTIA IT Operations Specialist
• CompTIA Secure Infrastructure Specialist
• Amazon AWS SysOps Administration-Associate

دیگر موارد لازم برای کسب عنوان مهندس شبکه

علاوه بر تحصیلات مرتبط و اخذ مدارک معتبر، برای این که به یک مهندس شبکه تبدیل شوید لازم است موارد دیگری را نیز در نظر داشته باشید. اولین مورد آموزش عملی و کسب تجربه های عملی است که تنها با قرار گرفتن در محیط می تواند به دست آید. هر مهندس شبکه احتمالا نیاز دارد در یک یا چند دوره کارآموزی شرکت کند تا از نزدیک با نحوه انجام کار آشنا شود.

به این ترتیب راحت تر می تواند شغل مورد نظر خود را بیابد. همچنین مطالعه و داشتن اطلاعات کافی در مورد انواع پروتکل های شبکه برای یک مهندس شبکه ضروری است. مهارت های ارتباطی نیز از دیگر مواردی است که در این شغل اهمیت دارد. توانایی برقرار کردن ارتباط و کار تیمی می تواند مسیر را تا حدود زیادی برای شما هموار کند.

مهارت های مورد نیاز مهندسین شبکه های کامپیوتری

برخی از مهم ترین مهارت های مورد نیاز برای این شغل به شرح زیر هستند:

مهارت پردازش

یک مهندس شبکه باید توانایی تحلیل و آنالیز کیفیت شبکه و بررسی مشکلات احتمالی آن و نیز ارائه راهکارهایی برای حل این مسأله را داشته باشد.

مدیریت زمان

مسأله مدیریت زمان هنگامی مطرح می شود که یک Network Engineer بخواهد یک شبکه را راه اندازی یا آپدیت کند. مهندسان حرفه ای با در نظر گرفتن زمان، اکثرا پروژه های خود را کمی زودتر از موعد مقرر به پایان می رسانند.

ارتباط قوی

مهندس شبکه همواره در ارتباط با معمار شبکه، متخصص آی تی و دیگر اعضای تیم خواهد بود تا بتواند طبق برنامه زمانی که دارد شبکه را به روز رسانی کرده و مشکلات موجود را رفع کند. به این ترتیب داشتن مهارت های ارتباط کلامی و ارتباط کتبی در این شغل الزامی است.

مسئولیت ها و وظایف مهندس شبکه

در شغل مهندسی شبکه ترتیب انجام کار، مدیریت زمان و همچنین هماهنگی با اعضای تیم از مهارت های لازم برای انجام این کار است. در ادامه با مسئولیت های اساسی این شغل بیشتر آشنا خواهیم شد.

پیکربندی شبکه - Network Configuration

پیکربندی شبکه، فرآیند تنظیم (setting) کنترل‌ها و عملیات شبکه برای ایجاد و پشتیبانی از ارتباطات شبکه یک سازمان و یا مالک شبکه است. این اصطلاح گسترده شامل پیکربندی‌های چندگانه و فرآینده‌های نصب و راه اندازی روی سخت افزارها، نرم افزارها و سایر دستگاه‌ها و اجزای پشتیبانی کننده شبکه است. پیکربندی شبکه شامل موارد زیر می‌شود:

1. پیکربندی روتر (Router configuration): آدرس های IP صحیح و تنظیمات مسیر و غیره را مشخص و تنظیم می‌کند.
2. پیکربندی میزبان‌ها (Host configuration): با ثبت تنظیمات شبکه پیش‌فرض، مانند آدرس‌دهی IP، پروکسی، نام شبکه و شناسه/رمز عبور روی رایانه‌ها یا لپ‌تاپ‌های اعضای شبکه، اتصال به شبکه را برای آنان ایجاد می‌کند.
3. پیکربندی نرم‌افزار (Software configuration): هر نرم‌افزار مبتنی بر شبکه، مانند سیستم تشخیص نفوذ (intrusion detection system = IDS)، در صورت تائید و اجازه مدیر شبکه برای نظارت بر ترافیک شبکه در اختیار اعضای خاصی از شبکه قرار داده می‌شود.
4. .علاوه بر این، پیکربندی شبکه شامل اشتراک گذاری اینترنت یا شبکه سازمان برای اعضای سازمان، نصب نرم افزارها و برنامه‌های مورد نیاز و نصب و پیکربندی فایروال است.

نگهداری - Maintenance

تعمیر و نگهداری شبکه اساساً کاری است که پس از راه اندازی شبکه خود به آن نیاز دارید. نگهداری شبکه وظایفی مانند نصب و پیکربندی سخت افزارها و نرم افزارهای شبکه، عیب یابی مشکلات شبکه، نظارت و بهبود عملکرد شبکه و برنامه ریزی برای رشد شبکه را در بر می‌گیرد.

دو رویکرد اصلی برای رسیدگی به تعمیر و نگهداری دستگاه‌های شبکه وجود دارد:

• ساختاری (structured-driven)
• مبتنی بر وقفه (interrupt-driven)

 در رویکرد ساختاری، شما سیستم‌هایی در آن مکان در اختیار دارید تا از مشکلات احتمالی قبل از وقوع آنها جلوگیری کنیم، در این رویکرد حتی اگر مشکلی پیش بیاید، به خوبی برای مدیریت موقعیت پیش آمده آماده هستید.

رویکرد مبتنی بر وقفه به این معنی است که شما منتظر می‌مانید تا مشکلی رخ دهد و سپس برای رفع آن در سریع‌ترین زمان ممکن اقدام می‌کنید. واضح است که رویکرد مبتنی بر وقفه بیشترین هزینه، استرس و خرابی را نسبت به رویکرد ساختاری در پی دارد.

عملکرد - Performance

کارایی یا عملکرد شبکه به اندازه‌گیری‌های کیفیت خدمات (QoS - Quality of Service) یک شبکه از دید مشتری اشاره دارد.

در واقعیت، فرآیند تنظیم دقیق شبکه پیچیده‌ است. این امر به این دلیل است که ساختار هر شبکه به اندازه کسب و کاری است که از آن شبکه استفاده می‌کند و همچنین، ابزارها و روش‌های اندازه‌گیری و نظارت بر عملکرد شبکه همیشه تصویری واقعی از کل شبکه شما نمی‌دهند. برای بهینه‌سازی عملکرد شبکه، مدیران IT و شبکه بخش زیادی از روز خود را صرف تجزیه و تحلیل آمار شبکه می‌کنند تا زمینه‌های بهبود را شناسایی کرده و مشکلات بالقوه را قبل از اینکه اتفاق بیفتند برطرف کنند.

امنیت - Security

امنیت شبکه شامل مقررات و سیاست‌های گرفته شده توسط مدیریت شبکه است که به منظور جلوگیری و نظارت بر دسترسی‌های غیرمجاز، سوء استفاده یا ایجاد محدودیت در شبکه‌های کامپیوتری و منابع قابل دسترس شبکه، تدوین و اعمال می‌گردد. 

تامین امنیت شبکه توسط مهندس شبکه در موارد زیر ضروری است:

1. حفاظت از داده‌ها و اطلاعات مشتریان
2. سرویس‌های سخت افزاری و نرم افزاری شبکه و اطلاعات شبکه همیشه در دسترس افزاد مجاز شبکه باشد و در دسترس افراد خارج از شبکه قرار نگیرد
3. محافظت از داده‌های سازمان در برابر تهدیدات و حملات سایبری
4. جلوگیری از ورود اطلاعات مخرب به شبکه سازمان

یک راه کار مناسب در امنیت شبکه که به خوبی طراحی شده باشد، هزینه‌های سربار را کاهش می‌دهد و سازمان‌ها را از ضررهای پرهزینه‌ای که در اثر نقض داده ها یا سایر حوادث امنیتی رخ می‌دهد محافظت می‌کند. اطمینان از دسترسی قانونی به سیستم‌ها، برنامه‌ها و داده‌ها، انجام عملیات تجاری و ارائه خدمات و محصولات به مشتریان را ممکن می‌سازد.

امنیت شبکه شامل کنترل دسترسی، نرم افزار آنتی ویروس، امنیت اپلیکشن، تجزیه و تحلیل شبکه، انواع امنیت مرتبط با شبکه (وب(Web)، بی‌سیم(Wireless))، فایروال‌ها، رمزگذاری VPN و موارد دیگر است.

بهینه سازی - Optimization

بهینه سازی پیوسته و مداوم شبکه به منظور بهبود عملکرد شبکه بسیار حائز اهمیت است زیرا فناوری اطلاعات با نرخ‌ تصاعدی در حال رشد است و تمامی جهان را فراگرفته، از این رو، روز به روز حجم داده‌ای که توسط مردم جهان و همین طور شرکت‌های بزرگ تجاری و فناوری اطلاعات تولید می‌شود بیشتر شده و این امر باعث می‌شود پهنای باند بیشتری را مصرف کنند و شبکه را روز به روز شلوغ‌تر کنند. اگر بهینه سازی مناسب و پیوسته در شبکه وجود نداشته باشد، رشد مستمر فناوری می‌تواند به شبکه سازمان مربوطه فشار وارد کند و باعث کندی خدمات ارائه داده شده توسط سازمان و در نتیجه ایجاد نارضایتی در مشتریان سازمان مربوطه و در نهایت از دست دادن مشتریان آن سازمان شود، بنابراین بهینه سازی شبکه یک فرایند همیشگی است که باید پیوسته انجام شود تا شبکه عملکرد مطلوب خود را حفظ کند. حال که به اهمیت بهینه سازی پی بردید، خوب است با معیارهای بهینه سازی آشنا شوید.

چهار مورد از متداول‌ترین معیارها برای بهینه سازی شبکه به شرح زیر است:

1. تأخیر و زمان رفت و برگشت - Latency and round-trip time

   تأخیر و زمان رفت و برگشت (RTT) با سرعت شبکه سروکار دارند. تأخیر، مدت زمانی است که داده‌ها از منبع به مقصد می‌روند در حالیکه RTT مدت زمانی است که داده‌ها از منبع به مقصد بروند و دوباره برگردند.

   دلایل رایج تاخیر زیاد و همچنین زمان طولانی رفت و برگشت عبارتند از:

   • فاصله جغرافیایی
   • گلوگاه‌های دستگاه‌ شبکه (Network device bottlenecks)
   • رسانه‌های انتقال شبکه (مثلاً اتصالات ماهواره ای نسبت به فیبر تاخیر بسیار بیشتری دارند)

   مطابق با آنچه گفته شد، کاهش تأخیر شبکه یک تکنیک کلیدی بهینه سازی شبکه است، حال بیایید بررسی کنیم که اقدامات اصلی مهندسین شبکه در راستای کاهش تاخیر شبکه چه چیزهایی می‌تواند باشد:

   • تقویت سرعت و لینک های ارتباطی
   • تجزیه و تحلیل الگوریتم‌های مسیریابی در جهت استفاده از پروتکل‌های مناسب برای سازمانی که در آن فعالیت می‌کنند

   پروتکل‌های مسیریابی متفاوتی برای انتقال بسته‌های دیتا وجود دارد که با پارامترهای مسیریابی مختلفی از جمله Cost، Metric و … کار می‌کنند، حال یک مهندس شبکه می‌تواند تصمیم بگیرد که از چه پروتکل مسیریابی و با چه پارامتر بهینه سازی‌ای برای سازمان خودش استفاده کند که شبکه‌ای روان و بهینه داشته باشند. به عنوان مثال، ارائه دهندگان سرویس های ویدئوی آنلاین از تکنیک های پیشرفته ای برای ارسال جریان داده و فریم به فریم تصاویر استفاده می کنند.)

   • افزایش ظرفیت منابع سخت افزاری سرورها از جمله پردازنده و حافظه
   • انتخاب یک ارائه دهنده میزبانی سایت مناسب با دیتا سنترهای با سرعت بالا در مکان‌های کلیدی، در جهت کاهش تعداد نودهایی که یک بسته دیتا برای رسیدن به مشتری‌ها از آن عبور می‌کند
2. Jitter یا نوسانات تاخیر

   از نظر فنی، جیتر "قدر مطلق تفاوت بین تاخیر(Delay) دو بسته دریافتی متوالی متعلق به یک جریان (stream)" است. دلیل رخ دادن جیتر این است که بسته‌ها می‌توانند از مسیرهای مختلفی به سمت مقصد بروند و در نتیجه تاخیرهای متفاوتی را در رسیدن به مقصد تجربه کنند، علاوه بر این بسته‌هایی که در یک مسیر نیز می‌روند به علت اینکه آن مسیر زمان‌هایی می‌تواند شلوغ و زمان‌هایی خلوت باشد ممکن است تاخیرهای مختلفی داشته باشند.

   

   توجه: jitter تغییرات Delay است، یعنی ممکن است که ما Delay بسیار زیادی داشته باشیم اما Jitter کمی داشته باشیم و بالعکس

   در کاربردهای Real Time مانند شرکت در یک کنفرانس ویدیویی ما اصلا Jitter را دوست نداریم، چون در صورت داشتن جیتر گاهی اوقات بسته‌ها زود به مقصد می‌رسند و گاهی اوقات دیر و ما در کاربردهای Real Time (بی درنگ) یکنوایی رسیدن بسته‌ها برایمان مهم است. وجود جیتر باعث ایجاد تجربه کاربری بد در برخی از کاربردها می‌شود، بعنوان مثال در هنگام مکالمه تلفنی با اینترنت (مثلا با واتساپ یا اسکایپ یا ...) وجود جیتر باعث می‌شود صدا بصورت ربات درآید، یا در یک بازی ویدیویی آنلاین با تاخیر مواجه شوید و تصویر دارای لـگ باشد.

   با رسیدن هر دو بسته متوالی به مقصد می‌توانیم جیتر بین آن دو بسته را محاسبه کنیم، حال برای محاسبه جیتر شبکه، میانگین تفاوت در پاسخ‌های پینگ متوالی محاسبه می‌شود.

   برای اینکه بهتر با مفهوم جیتر شبکه آشنا شویم، مثالی میزنیم تا دقیقا با این مفهوم آشنا شوید؛ در پنجره سرچ ویندوزعبارت Commad prompt را سرچ می‌کنیم، سپس روی Commad prompt کلیک می‌کنیم تا این برنامه باز شود، در اینجا عبارت زیر را وارد می‌کنیم: ping konkurcomputer.ir -n 10 این دستور باعث می‌شود به تعداد عددی که جلوی n- وارد کرده‌ایم بسته پینگ به سمت سایت کنکور کامپیوتر فرستاده شود، در عکس زیر مشاهده می‌کنید که 10 بسته پینگ ارسال شده است که هر یک دارای تاخیر مربوط به خودش است، حال جیتر را با میانگین گرفتن از تفاضل در زمان‌های پینگ بسته‌های متوالی محاسبه می‌کنیم:

   

   قدر مطلق تفاضل بین 49ms و 41ms برابر است با : 8ms

   قدر مطلق تفاضل بین 46ms و 49ms برابر است با : 3ms

   قدر مطلق تفاضل بین 43ms و 46ms برابر است با : 3ms

   قدر مطلق تفاضل بین 43ms و 43ms برابر است با : 0ms

   قدر مطلق تفاضل بین 42ms و 43ms برابر است با : 1ms

   قدر مطلق تفاضل بین 42ms و 42ms برابر است با : 0ms

   قدر مطلق تفاضل بین 41ms و 42ms برابر است با : 1ms

   قدر مطلق تفاضل بین 44ms و 41ms برابر است با : 3ms

   قدر مطلق تفاضل بین 44ms و 44ms برابر است با : 0ms

    میانگین این 10 تفاضل را که برابر جیتر شبکه‌ است را محاسبه می‌کنیم: جمع این 10 تفاضل برابر 19 است، بنابراین 19 را بر 10 تقسیم می‌کنیم و عدد 1.9 که برابر جیتر شبکه است را بدست می‌آوریم.

   ازدحام شبکه (Network congestion)، مشکلات اتصال وای فای، لود و ترافیک بیش از حد روی سخت افزار شبکه از علل شایع جیتر است. جیتر بیش از حد می‌تواند عملکرد شبکه را خراب کند. به طور خاص، جیتر می تواند تماس‌های VoIP یا کنفرانس های تلفنی را غیرقابل استفاده کند. عیب یابی جیتر شبکه غالبا مشکل است زیرا جیتر به طور پیش‌بینی نشده رخ می‌دهد. اگر شبکه به درستی پیاده‌سازی شده باشد، جیتر حداقل خواهد بود. حال که با مفهموم جیتر بعنوان یکی از معیارهای بهینه سازی شبکه آشنا شدیم، بیایید با کارهایی که یک مهندس شبکه در راستای کاهش جیتر می‌تواند انجام دهد بیشتر آشنا شویم

   اقدامات مهندسین شبکه در راستای کاهش جیتر:

   • بهبود کیفیت اتصالات شبکه،
   • ایجاد پهنای باند کافی و تاخیر قابل پیش‌بینی
   • استفاده از جیتر بافیرینگ - jitter Buffering (اینکار به اینصورت انجام می‌شود که می‌آیند و در گیرنده بسته‌های دریافتی را برای مدتی بافر می‌کنند و پس از گذشت یک مدت زمان مشخص بسته‌هایی که درون صف جمع شده است را با یک نرخ ثابتی اینها را نمایش می‌دهند)
   • بررسی فرکانس کاری تجهیزات شبکه
3. خطاهای بسته (Packet errors) و از دست دادن بسته‌ها (packet loss)

   خیلی از افرادی که در شبکه کار می‌کنند به اشتباه error را معادل loss می‌دانند، در صورتیکه این دو با هم متفاوت‌اند، ارور بیشتر به کانال انتقال ربط دارد و یا بر اثر نویز روی دیوایس‌ها و ارتباطات شبکه است، مثلا در فیبر نوری ارور خیلی کمتر از وایرلس است. ولی loss بیشتر به ازدحام شبکه مربوط می‌شود، البته تنها دلیلی که ممکن است لاس در شبکه رخ دهد ازدحام در شبکه نیست، در شرایط زیر ممکن است بسته ها گم شوندو

   1. در هدر بسته‌ای ارور رخ دهد و بسته به جای اشتباهی برود، در این صورت برای گیرنده‌ای که بسته به آن نرسیده اسن یک پکت لاس رخ داده است
   2. بسته‌ها به هر دلیلی از جمله ازدحام در بافر خروجی روترهای موجود در مسیر دور ریخته شوند
   3. بسته ها در Loop گرفتار شوند و پس از مدتی توسط یکی از روترها دور ریخته شوند

   از آنجایی که در پروتکل TCP که یکی از مهم‌ترین پروتکل‎‌های ارتباطی در شبکه است تمامی بسته‌ها باید به مقصد برسند و بنابراین  بسته‌های حذف شده نیاز به ارسال مجدد دارند حداقل نگه داشتن سه مشکلی که در بالا ذکر کردیم می‌تواند کمک زیادی به بهینه سازی عملکرد شبکه کند.

   اقدامات مهندسین شبکه در راستای کاهش Packet loss و Packet errors:

   • حل مشکلات سخت افزاری شبکه

     تجهیزاتی مانند فایروال و روتر و سوئیچ شبکه برق زیادی مصرف می‌کنند که باعث ضعیف شدن سیگنالهای شبکه می‌شود. برخی سازمان‌ها به روز رسانی و تعویض تجهیزات را اولویت خود می‌دانند تا Packet loss کاهش پیدا کند.

   • رفع باگ‌های(Bugs) نرم افزاری

     نرم افزارهایی که روی شبکه اجرا می‌شوند اگر دارای باگ باشند باعث می‌شوند کارایی شبکه پایین آمده و بسته‌ها به مقصد نرسند.

   • ریبوت کردن سخت افزار و نصب Patch
   • کاهش بار کاری سنگین (لود بالا) روی سخت افزارهای شبکه

     وقتی شبکه با بیش از ظرفیتی که برایش در نظر گرفته شده کار کند قادر به پردازش به موقع همه بسته ها نیست و نتیجه آن Drop شدن بسته است و این Drop شدن در نیتجه این است البته اغلب دستگاه ها بافرهایی در پورت‌های ورودی خود دارند که بسته ها را تا هنگام پردازش و ارسال روی پورت خروجی مناسب در خود نگه می‌دارد و وقتی این بافرها پر می‌شوند بسته‌های آخر صف Drop خواهند شد.

   • بالابردن امنیت شبکه

     اگر نرخ لاس شدن بسته‌ها در شبکه به شکل غیرعادی بالا باشد، این مشکل می‌تواند بعلت رخنه امنیتی و هک باشد. مجرمین سایبری ممکن است روتر یک سازمان را هک کنند که این باعث دراپ شدن بسته می‌شود. و یا ممکن است حمله DoS (ارسال درخواست های بسیار به یک سرور یا کامپیوتر توسط هکرها، باعث استفاده بیش از حد از منابع آن مانند پردازنده سرور، بانک اطلاعاتی، پهنای باند و … میشود به صورتی که سرور میزبان سایت دچار کندی شده که به دلیل حجم بالای پردازش سیستم دچار وقفه و اختلال و یا حتی قطعی کامل و از دسترس خارج شود.) صورت گیرد به‌طوری‌که سایت هدف، نمی‌تواند به ترافیک قانونی مشتریان‌اش پاسخ دهد یا پاسخ‌ها با سرعت بسیار کم داده می‌شوند.

4. توان عملیانی (Throughput)

   برای گذردهی دو تعریف میشه ارائه داد که البته هر دو تعریف یکسان است ولی به دو مدل مختلف بیان شده است. این دو تعریف را در زیر آورده‌ایم:

   1. گذردهی برابر است با نرخ بیت مفید و موثری که به گیرنده تحویل داده می‌شود و واحد آن bps است:

      Y = R * U ⇒ بهره وری کانال * نرخ بیت (نرخ انتقال) = توان عملیاتی

   2. اگر انتقال F بیت داده T ثانیه طول بکشد، آنگاه گذردهی میانگین برابر است با: F/T

   مهندسین شبکه به منظور بهینه سازی شبکه خود در راستای توان عملیاتی از چندین استراتژی، که نمونه‌هایی از آن به شرح زیر است، استفاده می‌کنند:

   • شکل دهی ترافیک برای به حداکثر رساندن سرعت و دسترسی به زیرساخت شبکه با بیشترین ترافیک.
   • کش کردن داده‌ها (Data caching) به منظور انعطاف پذیری بیشتر جهت ذخیره سازی و بازیابی داده‌ها.
   • استفاده از شبکه‌های مبتنی بر ابر (cloud-based networks)
   • اولویت دادن به SD-WAN (Software-Defined Wide Area Network) بر WAN، شکل‌دهی ترافیک را بهبود می‌بخشد و از حیاتی‌ترین بخش‌های شبکه برای تجارت پشتیبانی می‌کند.
   • حذف داده‌های اضافی که حافظه شبکه را مسدود می کند.
   • فشرده سازی داده‌ها به جهت حذف بیشتر داده‌های اضافی و در نتیجه انتقال کارآمدتر بسته‌های داده.
   • تنظیم بافر روتر برای به حداقل رساندن از دست دادن بسته‌ها (packet loss) و هدایت روان‌تر در انتقال داده‌ها.
   • ساده‌سازی پروتکل داده، که داده‌ها را دسته‌بندی می‌کند و کیفیت خدمات (QoS) را در سراسر برنامه‌های شبکه بهبود می‌بخشد.
   • استقرار نرم افزارهای flow visualization analytic برای نظارت 24 ساعته‌ی شبکه.

مستند سازی - Documentation

مستندات شبکه فرمی از اسناد فنی محسوب می‌شود که باعث حفظ رکوردها و سوابق شبکه‌های کامپیوتری می‌شود. مهندسین شبکه از این مستندات برای دادن اطلاعاتی به مدیران در مورد عملکرد شبکه و محل عیب یابی مشکلات در صورت بروز آنها، استفاده می‌شود.

هدف مستندسازی شبکه این است که شبکه‌ها را تا حد امکان روان نگه دارد و در عین حال خرابی را در مواقع ضروری به حداقل برسانند. بخش‌های ضروری مستندات شبکه عبارتند از:

• نقشه کل شبکه، شامل مکان‌ سخت افزارها و سیم کشی‌هایی که سخت افزارها را به هم متصل می‌کنند
• اطلاعات سرور مانند داده‌های روی سرورهای منفرد، زمان‌بندی‌ها و مکان‌های پشتیبان‌گیری(Backups)
• اطلاعات نرم افزار مانند نسخه های فعلی، تاریخ، مجوز و پشتیبانی
• اطلاعات فروشنده و پیمانکار
• قراردادهای خدماتی
• ثبت دقیق مشکلات و راه حل‌ها

نشانه‌گذاری‌ها (Notations) که به مدیران کمک می‌کند تا جزئیات کلیدی را به خاطر بسپارند، اساس مستندات شبکه هستند، در حالی که نمایش‌های بصری  (visual representations) به مدیران کمک می‌کنند تا بفهمند تجهیزات و نمادها چگونه به یکدیگر مرتبط هستند.

فرصت‌های شغلی مهندسی شبکه

مهندسان شبکه ممکن است مسیرهای مختلفی را در زمینه شبکه دنبال کنند. به عنوان مثال، تحلیلگران شبکه در نصب و نگهداری شبکه ها تخصص دارند و اغلب به جنبه های فنی و تجاری یک سازمان نمی‌پردازند؛ یا مثلا مدیران شبکه نقش مشابهی را ایفا می‌کنند به علاوه‌ی اینکه باید تکنسین‌های شبکه را آموزش داده و هدایت کنند. این رشته شغلی وظایف و مسئولیت های فراوانی دارد که هریک برای عناوین شغلی مشخصی تعریف شده اند. تمام این مشاغل از نظر رتبه و امکان ارتقاء شغلی با یکدیگر متفاوت هستند. در ادامه پوزیشن های شغلی مهندسی شبکه به طور مختصر تعریف می شود.

متخصص شبکه  Network Specialist

متخصصان شبکه زیرساخت شبکه را برای سازمان‌های مختلف مستقر و  از آن‌ها نگهداری می‌کنند. آنها داده‌های حاصل از عملکرد شبکه را جمع آوری می‌کنند، امنیت شبکه را نظارت می‌کنند و ظرفیت سرور را برای مدیریت جریان اطلاعات بهینه می‌کنند. آنها همچنین مسئول ارتقاء شبکه از نظر کارایی هستند و خطاهای شبکه را در مکان‌های مشتری(Client) برطرف می‌کنند.

تکنسین شبکه Network Technician

تکنسین های شبکه مسئول نصب و پیکربندی زیرساخت شبکه‎ی یک سازمان از جمله قطعات سخت افزاری، سیم کشی و نرم افزار شبکه هستند.

سرپرست شبکه Network Administrator

نقش سرپرست شبکه اطمینان از عملکرد پایدار شبکه های کامپیوتری است. این امر شامل برنامه ریزی، توسعه، نصب، پیکربندی، نگهداری، پشتیبانی و بهینه سازی کلیه سخت افزارها، نرم افزارها و لینک های ارتباطی شبکه است. این شخص همچنین مشکلات سخت افزاری و نرم افزاری رایانه کاربر نهایی را به موقع و دقیق، تجزیه و تحلیل و حل می‌کند و در صورت لزوم آموزش کاربر نهایی را ارائه می‌دهد.

تحلیلگر شبکه Network Analyst

وظایف یک تحلیل گر شبکه عبارت است از تجزیه و تحلیل الزامات شبکه، راه اندازی شبکه کامپیوتر در یک یا چند مکان و بررسی و پیکربندی نرم افزار و سخت افزارهای شبکه برای اطمینان از عملکرد صحیح و بهینه.

مدیر شبکه Network Manager

نگهداری و مدیریت منابع کلیدی شبکه در یک شرکت بر عهده مدیر شبکه است. همچنین مدیر شبکه یک سازمان مسئولیت‌هایی از جمله بررسی روزانه و نگهداری‌ شبکه‌های کامپیوتری با به روزرسانی‌های نرم افزاری و سخت افزاری، فراهم کردن حمایت‌های تکنیکال و آموزش کارمندان و کارآموزان به بهترین روش را بر عهده دارد.

مهندس شبکه Network Engineer

مهندسان شبکه مسئول ساخت و نگهداری عملیات روزمره شبکه‌های کامپیوتری هستند که شرکت ها و سازمان‌ها بر آن تکیه دارند. این شبکه ها معمولاً شامل اینترانت، اکسترانت، شبکه محلی (LAN) و شبکه گسترده (WAN) می‌شوند.

معمار شبکه Network Architect

معماران شبکه مسئول طراحی شبکه‌های کامپیوتری، از جمله شبکه های محلی (LAN)، شبکه های گسترده (WAN)، اینترنت، اینترانت‌ها و سایر سیستم های ارتباطی داده هستند. آن‌ها شبکه ها را ایجاد، آزمایش و ارزیابی می کنند.

متخصص امنیت شبکه Network Security Specialist

متخصصان امنیت شبکه تمام تهدیدات بالقوه را شناسایی کرده و برای تأمین امنیت اطلاعات شبکه و نرم افزار‌ها و سخت افزارها تصمیمات مناسبی را جهت پیشگیری  و مقابله با این تهدیدات اتخاذ می‌کنند.

متخصص تحقیق و توسعه شبکه Networking R&D Specialist

مسئول توسعه و تحقیق شبکه با مطالعه محصولات به روز و ارتقاء آنها، طراحی دوباره موارد موجود و تحقیق و تست موارد جدید به توسعه شبکه کمک می‌کند. عمده فعالیت این متخصصان تحقیقی و مطالعاتی است.

مهندس تضمین کیفیت شبکه وایرلس Wireless Networking QA Engineer

مسئول تضمین کیفیت شبکه وایرلس دارای تجربه در زمینه مدیریت و تجهیزات شبکه وایرلس است و به طور کامل با شبکه سازی WiFi آشناست. این شخص از بروز مشکلات در شبکه‌های بی‌سیم (Wireless) جلوگیری می‌کند و با تست‌های پیش از اجرا از عیب های احتمالی آینده و راه حل آنها اطلاع می‌یابد.

جمع بندی

بعنوان یکی از رده بالاترین مشاغل حوزه آی تی، مهندسی شبکه همواره از ثبات شغلی و درآمد خوبی برخوردار است. مهندسین شبکه به طور کلی مسئول طراحی و پیاده سازی شبکه و نگهداری و کنترل آن هستند که در سال های اخیر و بنا به رشد بی سابقه شبکه های بی سیم (Wireless) فرصت های شغلی بیشتری نیز برای آن ها ایجاد شده است.

اگر دانشجوی رشته کامپیوتر هستید و به این شغل علاقه دارید، توصیه می کنیم برای ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر این رشته اقدام کنید تا در آینده بتوانید بین مهندسین شبکه حرفی برای گفتن داشته باشید. برای شروع ویدیوهای آموزشی درس شبکه های کامپیوتری را ببینید، در دوره های تخصصی Network Engineering شرکت کنید و برای حضور در بازار کار برنامه ریزی کنید.

مطالب مرتبط

همه مقالات

دانلود سوالات کنکور ارشد فناوری اطلاعات

پکیج ویدیو 6 درس کنکور ارشد کامپیوتر و آی تی

آیا رشته فنی حرفه ای خوب است؟

جزوه مبانی کامپیوتر