الشبكات

شبكة الحاسوب هي نظام لربط جهازين أو أكثر باستخدام إحدى تقنيات نظم الاتصالات من أجل تبادل المعلومات والموارد والبيانات بينها المتاحة للشبكة مثل الآلة الطابعة أو البرامج التطبيقية أياً كان نوعها وكذلك تسمح بالتواصل المباشر بين المستخدمين. وبشكل عام تعتبر دراسة شبكات الحاسوب أحد فروع علم الاتصالات.
تصنيف الشبكات
تستطيع تصنيف الشبكات بعدة طرق، كأن يتم تصنيفها وفق طريقة ربط أجهزتها ببعضها أو وفق امتدادها الجغرافي أو وفق التكنولوجيا المستخدمة فيها.

 طريقة الربط

1. شبكات تستخدم ربط سلكي:
- السلك المجدول (أو السلك الملتوي) Twisted-Pair هو الأكثر شعبية في الوقت الحاضر لتوضيح الربط السلكي ويكون في العادة يشبهه سلك الهاتف لكنه مكون من 8 أسلاك داخلية وليس 2 كما في حالة الهاتف، وسمي بذلك لأن كل سلكين من الثمانية يكونان ملفوفان على بعضهما فيتكون عندنا أربعة أزواج من تلك الأسلاك.
- السلك المحوري Coaxial Cable وهو الأقدم وتكون سرعته أقل من السلك المجدول.
- خطوط الألياف البصرية Fiber Optics وهي ألياف مصنوعة من الزجاج النقي، تكون طويلة ورفيعة ولا يتعدى سمكها سمك الشعرة. يجمع العديد من هذه الألياف في حزم داخل الكيبلات البصرية، وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة وبسرعات عالية.
2. شبكات تستخدم ربط لا سلكي: مثل الشبكات التي تستخدم الأقمار الصناعية وإشارات الراديو والأشعة تحت الحمراء لربط الأجهزة.

 أنواع شبكات الحاسوب من حيث الامتداد الجغرافي

1. شبكات العواصم الكبرى MAN.
2. شبكة عريضة WAN.
3. الشبكات المحلية LAN.
4. شبكة شخصية PAN.
5. شبكة تخزينيةSAN.

لعمل شبكة حاسوب يجب توافر المتطلبات التالية :

1. وسيط ناقل "عبارة عن أسلاك أو وسائط لاسلكية.
2. مؤائم لتوصيل تلك الوسائط إلى الشبكة.

الآن لنتعرف على دور الخادم الحواسيب التي تقدم البيانات أو الموارد في الشبكات الحالية يطلق عليها اسم Servers أو مزودات أو خواديم

• الحواسيب التي تستفيد من هذه البيانات أو الموارد، يطلق عليها اسم Clients أو زبائن

من الممكن أن يكون أحد أجهزة الشبكة خادوما وزبونا في نفس الوقت
3 - البرامج التشغيلية للشبكة (للخادوم والزبون) وهي إما أن تكون برامج تشغيلية خاصة Network Operating System أو برنامج تشغيلى يتضمن إدارة الشبكة كما في برنامج ويندوز إن تي أو ويندوز 2000 أو ويندوز سيرفر 2003 أو ويندوز سيرفر 2008
في بدايات الشبكة كانت لاتتجاوز الأجهزة المتصله عدد أصابع اليد أو تزيد قليلا تتصل بجهاز طابعة عرفت هذه الشبكة بالشبكة المحلية أو اختصارآ شبكة لن LAN

 تعريف الميثاق (البروتوكول)

أهم مجموعة من قواعد التخاطب والخطوات المتبعة لتحقيق الاتصال بين الحواسيب على الشبكة أو بين الشبكات المختلفة أي أنها بمثابة لغة تفاهم بين الحواسيب على الشبكة.

• فمثلاً : عندما نوصل طابعة بشكل مباشر إلى الشبكة فإن أياً من الحواسيب لن تستطيع استخدام الطابعة ما لم يتوفر فيها بروتوكول (DLC) :Data Link Control protocol

بروتوكول (اتصالات), مجموعة من القوانين الناظمة لعملية إرسال المعلومات بين طرفي الاتصال.

• من أشهر المواثيق (البروتوكولات) المستخدمة بكثرة في الشبكات :

ميثاق (TCP/IP) وهو البروتوكول المستخدم لنقل البيانات سواء على مستوى الإنترنت أو على شبكات محلية. وبروتوكول (FTP/file transfare Protocol):وهو البروتوكول المستخدم لنقل الملفات عبر الشبكة. والبروتوكول (HTTP/Hypertext Transfer Protocol):وهو المستخدم لنقل الملفات النصية أو النصوص الكبيرة عبر الإنترنت وهذا الميثاق هو مثال واضح حيث يظهر لنا في شريط العنوان في متصفحات الإنترنت http://www. وهناك العديد من المواثيق المستخدمة في الشبكات كل منها قانون لعمل وظيفة خاصة سواء نظام أو أمن إلخ....

 فوائد التشبيك

يمكنك مشاركة المعلومات والمصادر على الشبكة، وهذا يقدم عدة فوائد :
1 - يستطيع مشاركة طرفيات غالية الثمن مثل الطابعات حيث تستطيع كل الحواسيب استخدام نفس الطابعة.
2 - تستطيع نقل الـ Data أو البيانات المختلفة بين المستخدمين بدون استخدام الأقراص المرنة FDD. إن نقل الملفات على الشبكة يخفض الوقت اللازم لنسخ الملفات على الأقراص ومن ثم نسخها إلى حاسوب آخر.
3 - يستطيع جعل برامج معينة مركزية مثل الملفات المالية والحسابات، فمعظم المستخدمين قد يحتاجون لاستخدام نفس البرنامج أو الولوج إلى نفس المعطيات معاً، وبالتالي فهم يستطيعون العمل بشكل متزامن وبدون ضياع الوقت.
4 - تستطيع إجراء عملية النسخ الاحتياطي بشكل تلقائي وكامل وبذلك توفر الوقت وتضمن بأن كل عملك آمن.
أما في شبكات WAN فإن المصادر والمعلومات يمكن مشاركتها على مساحات جغرافية أوسع هذا يقدم عدد من الميزات :
5 - تستطيع أن ترسل وتستقبل البريد الألكتروني E-mail من والى كل أنحاء العالم، ونقل وتبليغ الرسائل إلى أناس عدة في نفس الوقت وفي مساحات واسعة ومختلفة وبسرعة فائقة وتكلفة زهيدة
- تستطيع نقل الملفات من وإلى الشركاء في مواقع مختلفة، أو الدخول إلى شبكة الشركة من المنزل أو من أي مكان في العالم.
6 - يمكنك الدخول إلى مصادر ضخمة على الأنترنت والـ (World Wide Web (www
البروتوكول (TCP/IP) (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
البروتوكول TCP/IP هو بروتوكول يقوم بنقل المعلومات من الحاسب إلى الإنترنيت ويستخدم هذا البروتوكول للاتصال بالانترنيت أو بشبكه أخرى
مميزات البروتوكول TCP/IP 1) ليس تابعا أو مملوكا من قبل شركة أو جمعية كما أقرت جمعية الإنترنيت بكاملها استخدامه.
2) يوجد فيه العديد من الخدمات لتوصيل أنظمة تشغيل غير متشابهة منها Terminal Emulation protocol (TELNET),File Transfer Protocol(FTP) والتي تستخدم (Application Program Interface) APT والذي يجعل للاتصال بين حاسب وآخر لا يعتمد على نظام التشغيل المطبق في أي من الحاسبين.
3) إمكانية الدخول للإنترنيت وبالتالي الوصول إلى قاعدة بيانات ضخمه حيث يعتبر هذا البروتوكول هو البنية الأساسية لشبكة الإنترنيت
طبقات البروتوكول (TCP/IP)
يتم تقسيم البروتوكول (TCP/IP) إلى أربع طبقات وهي :
1) طبقة الشبكة (Network Interface)
2) طبقة إنترنيت (Internet)
3) طبقة الــــــنـــقـل (Transport)
4) طبقة التطبيقات (Application)
أيجابيات التشبيك
1-المشاركة بالموارد : حيث بإمكان محطات العمل كلها أوقسم منها المشاركة بالوحدات المحيطية مثل (Disk printe) بالإضافة للمصادر الأساسية مثل (data base)وتبادل الملفات وبذلك نختصر الكلفة الزمنية.
2-معالجة المعطيات الموزعة: حيث بإمكان مستخدمي الشبكة تحميل البرامج ومعالجة المعطيات في محطات العمل المربوطة على الشبكة ومن ثم تخزين معلوماتهم على جهاز التخزين الرئيسي أوعلي أجهزتهم.
3-الإدارة والأمن : حيث يقوم مدير الشبكة بإدارة الشبكة من خلال تحديد المستخدمين الذين يحق لهم الدخول إلى الشبكة من خلال محطات العمل المختلفة مع أعطاء كلمة سر لكل منهم وتحديد سماحياتهم محددة للوصول للموارد.
4-توسيع قاعدة مستثمري الحاسبات الشخصية بتكلفة منخفضة: أذا يستطيع أي شخص الدخول إلى الشبكة من خلال حاسب يحتوي (floppy disk) وبالتالي يستفيد من كافة إمكانيات الشبكة بتكلفة منخفضة.
5- تجمع المستخدمين : يستطيع المشرف العام على الشبكة تجميع عدد من المستخدمين الشبكة في مجموعة واحدة ويستطيع تحديد أحد المستخدمين ليكون مدير لهذه المجموعة.
6- البريد الإلكتروني.
7- أمكانية النفاذ إلى أنظمة تشغيل أخرى عن طريق الشبكة والتعامل معها.

 متطلبات شبكة الحاسوب

لتتمكن من تكوين شبكة حاسوب يجب عليك أن توفر العديد من الأدوات والأجهزة لوصل الحواسيب. من هذه الأجهزة:

1. حاسوبان على الأقل.
2. بطاقة واجهة الشبكة NIC لشبكة Ethernet.
3. وسط انتقال سلكي أو لاسلكي
4. هب Hub أو مبدل switch
5. بروتوكول اتصال يحدد خوارزمية تخاطب مكونات الشبكة
6. نظام تشغيل شبكى
7. هناك بعض الأدوات الأخرى تختلف حسب اختلاف نوعية الشبكة لكن المتطلبات الأساسية مذكورة في الأعلى

1. وهناك أنواع أخرى من الشبكات الكبرى قد تحتاج إلى مسير(router) لتربط بين شبكتين لها عنوان مختلف أو للربط بين مجموعة شبكات ظاهرية

VTP فممكن تسمية شبكة متصلة في بناء واحد فقط بشبكة محلية

1. في حال أردنا الاتصال بشبكة بعيدة فإننا نحتاج إلى مودم (CSU/DSU)وهو من أجهزة الشبكات الواسعة المهمة.

ملاحظة: لا يمكن تشبيه عمل الهب Hub بعمل المبدل switch لأن المبدل أكثر تطورا وسرعة أداء من الهب Hub

 نماذج الربط في الشبكات المحلية (طوبولوجيا الشبكات)

النموذج الخطي(bus topology) : يستخدم لربط الأجهزة مع بعضها باستخام كابلات يبدأ بنقطة وينتهي بنقطة أخرى.
النموذج الحلقي(ring topology): ترتبط الحواسيب في هذا النموذج مع بعضها البعض بكيبل يبدأ من أحد الأجهزة ويمر بالأجهزة الأخرى ثم يعود إلى الجهاز نفسه الذي بدأ عنده مكونا حلقة مغلقة وتتم عملية نقل البيانات من المرسل إلى المستقبل عبر خط الاتصال مرورا بجميع الأجهزة.
النموذج النجمي(star topology): ترتبط الحواسيب مع وحدة توصيل مركزية تسمى المحول(switch)أو الموزع(hub)باستخدام كيبل مستقل لكل جهاز ويعمل الموزع كنقطة تجميع وتقوم أجهزة الحاسوب بارسال البيانات إلى الموزع الذي بدوره يقوم بتوصيلها إلى أجهزة الحاسوب الأخرى داخل الشبكة.

 أنواع الشبكات من حيث الامتداد

 شبكة محلية

Local Area Network LAN
يغطي هذا النوع من الشبكات عادة المناطق الجغرافية الصغيرة مثل الجامعات أو أحد فروع الشركات الكبيرة أو شبكة الحاسوب في منزل ما.
عدد أجهزة الحاسوب في هذا النوع يتراوح على الأقل من جهازين إلى 500 ولربط هذه الأجهزة نحتاج إلى جهاز يسمى القب hub أو المبدل switch أي المركز أو الناقل ليعمل على ربط الأجهزة معا ويمكنها من الاتصال ببعضها البعض.
يستخدم لربط الأجهزة عادة في مثل هذا النوع من الشبكات أسلاك وهي من نوع خاص لنقل البيانات أو الأجهزة اللاسلكية.
يتمكن المتصل في الشبكة من رؤية المعلومات والملفات الموجودة على أجهزة الآخرين إن سمح له بذلك.
يستخدم هذا النوع عادة في المؤسسات الصغيرة والجامعات من أجل تسهيل العمل ونقل المعلومات المشتركة بين الأقسام بشكل سريع. وتكون موجودة داخل نطاق محدود الانتشار مثال على ذلك (أعمال مكتبية - مؤسسات داخلية - شركات محدودة)

 شبكة عريضة

Wide Area Network WAN

• شبكة WAN: وهي كل الشبكات الممتدة على منطقة جغرافية واسعة وقد تكون مدينة أو قارة أو العالم بكامله. فهناك شبكات خاصة واسعة مثلا شركة لها أكثر من فرع في أنحاء العالم فهي عبارة عن شبكة واسعة ولها حاسوب مركزي وقاعدة بيانات خاصة بها. ومن أهم الأجهزة المستخدمة في الشبكات الواسعة هي المسيرات (Router) حيث تقوم هذه الأجهزة بربط شبكات ذات عناوين IP مختلفة مع بعضها بواسطة مواثيق (بروتوكولات)التسيير المتعددة.

بوصلات مثل خطوط الهاتف والأقمار الصناعية واشهر مثال على الشبكات الواسعة هو شبكة الإنترنت لأنها تغطي العالم وتربط شبكات عديدة معاً.

 

Personal Area Network - PAN

شبكة تخزينية

شبكة التخزين (بالإنجليزية: Storage Area Network) أو اختصارا SAN هي شبكة معلوماتية متخصصة تهدف لتشارك موارد التخزين.

شبكات العواصم الكبرى

Metropolitan Area Network - MAN
هي عبارة عن ربط مجموعة من الشبكات المحلية (LAN) في منطقة واحدة و لتقريب صورتها لذهنك تخيل أن في شركة فيها مصنع ومبنى إداري ومبنى آخر فرعي كل مبنى فيه شبكة محلية (LAN) طبعا وعند ربط الثلاث مباني ببعضهم أصبحت شبكة عبارة عن شبكة MAN في منطقة واحدة. مثال آخر لها شبكة تربط فروع وأقسام جامعة واحدة ومثال آخر القرية الذكية في مصر.
ومن خصائص هذه الشبكة أنها تربط شبكة في منطقة من 20 كيلو متر إلى 100 كيلو متر.
هناك ميزتان لهذا النوع من الشبكات حجم هذا النوع من الشبكات أكبر من الـ LAN. العديد من الـ MAN تغطي منطقه بحجم مدينة وبعضها تغطي مجموعه من البنايات أي ما يعادل مساحه قطر ما بين 5 إلى 50 كيلومتر. الـ MAN تعمل كشبكه ذات سرعات عاليه لتسمح بمشاركه المصادر المحلية الإقليميه. كثيرا ما تُستخدم لتزويد أو دعم اشتراك الاتصال مع شبكات أخرى باستخدام وصله للـ WAN.

 تاريخ الشبكات

تطوّرت الإنترنت نتيجة أبحاث بدأت في أوائل الستينيات حين عزمت وزارة الدفاع الأمريكية دخول مشروع ربط الحواسيب الرئيسية حينئذٍ والتابعة لوزارة الدفاع بالاتصال بعضها مع بعض؛ وذلك لتشكيل شبكة ذات عدة مراكز.
أي أنها شبكة تصلح نفسها بنفسها، والشبكة التي صممت عرفت باسم ARPANET)ِِِAِdvanced Research Project Agency Net).
في فترة الثمانينيات أخذت مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) الأمريكية National Science Foundation برنامجًا موسعًا لربط الحواسيب المركزية العملاقة مع ARPANET، وبدأت الجامعات ومراكز الأبحاث الأخرى في العالم الانضمام لهذه الشبكة ومن ثم تحولت إلى الإنترنت الذي نعرفه حاليا...

تغليف الشبكات

في العموم التغليف يصف المحتويات الأساسية لأي غرض ضمن غرض آخر. في المصطلحات الحاسوبية التغليف يستخدم في تطبيقات متنوعة ليخفي أو يغلف المعلومات. في شبكات الاتصالات التغليف يمكن أن يستخدم لدمج أنواع متنوعة من البروتوكولات أو صيغ النقل ضمن بروتوكول واحد بروتوكول التغليف يغلف برتوكول آخر لتقوم الشبكات بعدها باستخدام البروتوكول المغلف في النقل الشبكي.النفع من التغليف هو استخدام بروتوكول واحد فقط في الشبكة. ولشرح ذلك : منظمة OSI قامت يتقسيم العمل قبل عملية النقل ضمن 7 طبقات أساسية تبدأ بطبقة التطبيق التي تقوم بتأمين المعلومات الأساسية وتضيف إليها الترويسة الخاصة بها ثم ترسلها إلى الطبقة الأدنى منها لتقوم بدورها بإضافة معلوماتها الخاصة وإرسالها إلى الطبقة الأدنى حتى الوصول إلى الطبقة الفيزيائية التي ترسل المعلومات المغلفة كإشارات كهربائية إلى المستقبل الذي يقوم بعلية معاكسة للتغليف ألا وهي فك التغليف فتقوم الطبقة الفيزيائية في المستقبل باستقبال المعلومات وإرسالها إلى الطبقة الأعلى التي تقوم بدورها بفك جزء من التغليف عن المعلومات وفق الموافق لها في طبقة المرسل ثم ترسلها إلى الطبقة الأعلى وهكذا حتى الوصول إلى طبقة التطبيق وهنا تزيل التغليف لها بها وتظهر المعلومات المستقبلة للمستخدم.