الشبكات

 

v  مقدمة :

شكل الأنترنت في عصرنا الحالي نقطة تحول في مجال المعلومات من خلل ربط أجهزة الحاسب فيما بينها ونقل الملفات والبيانات بسرعة دون الحاجة للعناء

بحيث تستطيع مشاركة ملفاتك مهما كان ججمها  أو تعداد عددها من مشاركتها مع أصدقائك أو زملائك بالعمل وتعتبر شبكة الأنترنت من أول نظام اتصالات

وضع للإنسان لربط أجهزتهم فيما بينها وكذلك موارد الحاسبات.
 ومن بين أهم أهداف إنشاء الشبكات :

1.         مشاركة الملفات الضرورية

2.         القتصاد في النفقات والتكاليف

3.         إنشاء مشاريع جماعية

4.         والعديد من الأهداف التي لاتحصى ولا تعد

في عام 1950 كانت أجهزة الحواسيب كبيرة جدًّا تملأ غرفة بأكملها، مع أنها جزءًا بسيطًا منالقدرة على المعالجة بالمقارنة مع أجهزة الحواسيب الحديثة. ولم تكن ثمة طريقةٌ للربط الشبكي بين الحواسيب المختلفة، وتم عمل مجموعاتٍ متعددة تهدف إلى إيجاد طرقٍ لربط الحواسيب معًا، غير أن آربانيت أنشأت بروتوكولًا استخدم على شبكة الإنترنت.

وفي عام 1973 بدأ المهندسون يبحثون عن طرقٍ لربط آربانيت مع الشبكة اللاسلكية برانيت ، حيث تربط هذه الشبكة أجهزة الحاسب من خلال أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكي، وقد استغرق الأمر ثلاث سنوات. وعام 1976 نجح المهندسون بعملية ربط الشبكتين معًا. أما في عام 1977، ربط التقنيون شبكة الأقمار الصناعية ساتنيت إلى الشبكتين الأخريين، وأطلقوا على على عملية الربط بين الشبكات المتعددة اسم الربط البيني (بالإنجليزية: inter – networking)، واستخدموا مصطلح الإنترنت للاختصار.

 

 

Ø   تعريف شبكة الحاسب

الشبكة هي عبارة علي مجموعة حاسبات متنوعة و مختلفة (طرفيات, حاسبات شخصية, محطات عمل, حاسبات متوسطة, حاسبات كبيرة أو عملاقة) مرتبطة ببعضها البعض و ذلك عن طريق وحدات ربط (Network Cards) ووسائط (من كوابل محورية, أسلاك مبرومة و ألياف ضوئية) و أجهزة ملحقة (مثل جهاز تقوية أو مكرر, مجمعات توصيل, جسر أو مسار ربط) مكونة بذلك شبكة متكاملة. و بهذه الطريقة يمكن لأي حاسب أن يستفيد من الخدمات التي تقدمها الحاسبات الأخرى المرتبطة مع الشبكة حيث انه  يندر حاليا استخدام الحاسب بمعزل عن الحاسبات الأخرى..

Ø   أهداف شبكات الحاسب 

تسمح شبكة الحاسبات بنقل المعلومات المتعددة الوسائط (بيان, نص, صورة,رسم أو صوت) بين الحاسبات بدون اعتبار للمسافات. و تهدف الشبكات إلى:

ا- المشاركة في الموارد المختلفة : المعدات المادية (طابعة, قرص صلب, معالج), البرامج و النظم (نظم إدارة قواعد البيانات, برامج مكلفة) أو البيانات (ملفات, جداول أو صفحات الوب) حيث يمكن لكل حاسب في الشبكة أن يستفيد من معدات, برامج أو بيانات تقدمها حاسبات أخرى.

ب-  الحصول على بيانات و معلومات من قواعد بيانات و بنوك معلومات في أماكن بعيدة.

ج- نقل البيانات, المعلومات و  البريد الإلكتروني من مقدمي الخدمات و توزيعها على المستفيدين في أماكن مختلفة و بعيدة.

ه-  نقل البريد الالي من مقدمي خدمات الحاسبات الخادمة  البريد و توزيعها علي الحاسبات المستفيدة(المشتركين)  في أماكن مختلفة و بعيدة المسافات.

د‌-    الاعتماد على حاسبات أخرى في حالة حدوث عطل أو خلل في حاسب ما.

           و‌-   سرعة إنجاز تنفيذ عمليات معقدة (تطبيقات رياضيات, محاكاة أو بحوث عمليات) بمشاركة اكثر من حاسب أو معالج في تنفيذ العمليات المطلوبة. 

Ø   .   المكونات الرئيسية لشبكات الحاسبات

تتكون الشبكة من مكونات مادية و برمجيات. وتنقسم المكونات المادية إلى ثلاثة أنواع : الحاسبات (Computers) بشتى أنواعها, الكروت و الوسائط (Media) و الأجهزة الملحقة ( (Devices  (راجع التعريف). أما البرامج فتنقسم إلى برامج نظم تشغيل الشبكة, برتوكولات الاتصال و نظم إدارة الشبكة. و يلخص الجدول التالي جميع المكونات الرئيسية.

من ماذا تتكون الشبكة ؟

تتكون الشبكة من عدة أجهزة أو مجموعة من الحواسيب مرتبطة فيما بينها عن طريق نظام معين أو عن طريق سلك حيث تقوم هذه الحواسيب المرتبطة فيما  بينها بتبادل الملفات والبيانات.

البرمجيات (Software)

 تشمل البرمجيات عدة أنواع من بينها:

ا- نظم تشغيل الشبكة  NOS (Network Operating Systems)ٍ

تتحكم نظم تشغيل الشبكة في كل المكونات المادية للشبكة و التنسيق بينها و تنظم طريقة الاستفادة منها ونظام Windows NT  هو مثال من هذه الأنظمة.

ب- البروتوكولات( ومداولات) الاتصال  Protocols Communication

تسمح البروتوكولات بتبادل البيانات و المعلومات بين الحاسبات المرتبطة بالشبكة. تتنوع البروتوكولات حسب تنوع الشبكات و البيانات و المعلومات المتبادلة. فشبكة الانترنيت تستعمل مجموعة بروتوكولات معروفة باسم

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol   

 وهناك بروتوكول لتبادل الملفات و يسمى FTP (File Transfer Protocol) 

كما يوجد كذلك بروتوكول لتوصيل النصوص المتشعبة و المعلومات المتعددة الوسائط و يسمى HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)

ج- نظم إدارة الشبكة  Network Management Systems

تسمح نظم إدارة الشبكة بإدارة و توجيه الشبكة بطريقة ملائمة و التنبؤ بالمشاكل التي يمكن أن تحدث و إيجاد الحلول لها.

Ø   فوائد شبكات الحاسب

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 وإلى 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

Ø   إيجابيات شبكات الحاسب

1-المشاركة بالموارد : حيث بإمكان محطات العمل كلها أوقسم منها المشاركة بالوحدات المحيطية مثل (Disk print) 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 إعطاء كلمة سر لكل منهم وجعل صلاحياتهم محددة للوصول للموارد.

4-توسيع قاعدة مستثمري الحاسبات الشخصية بتكلفة منخفضة: إذا 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- إمكانية النفاذ إلى أنظمة تشغيل أخرى عن طريق الشبكة والتعامل معها.

Ø   متطلبات شبكة الحاسوب

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

حاسوبين على الأقل.

بطاقة واجهة الشبكة NIC لشبكة Ethernet.

وسط انتقال سلكي أو لاسلكي

هب Hub أو مبدل switch

بروتوكول اتصال يحدد خوارزمية تخاطب مكونات الشبكة

نظام تشغيل شبكي

هناك بعض الأدوات الأخرى تختلف حسب اختلاف نوعية الشبكة لكن المتطلبات الأساسية مذكورة في الأعلى

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

VTP فيمكن تسمية شبكة متصلة في بناء واحد فقط بشبكة محلية

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

تتنوع شبكات الحاسبات من جوانب مختلفة سواء من ناحية أسلوب ربط المكونات مع بعضها البعض أو التغطية الجغرافية أو الوسائط المستعملة أو تطبيقاتها و استخدامها.

Ø    أساليب التوصيل

أساليب الربط تعبر عن كيفية ربط الحاسبات بعضها بعض على أساس نموذج الخادم/المستفيد.

ا- شبكات اتصال أحادية النقاط Point-to-Point Communications

يتم فيها اتصال مستفيد (حاسب شخصي أو طرفية) بالخادم البعيد (حاسب رئيسي) عن طريق وصلة مخصصة لها. يمكن ان تكون هذه الوصلة دائمة (و تكون خط مباشر مستأجر من شركة اتصالات من المستفيد إلى الخادم) أو مؤقتة ( وتكون عن طريق شبكة الهاتف).

يتميز هذا النوع بإمكانية وجود اتصال مباشر بين المستفيد و الخادم في جميع الأوقات إلا أن بعض الخطوط يمكن أن لا تستغل كليا و يعتبر هذا هدر للموارد. الشكل رقم 2 يوضح شبكة اتصال أحادية النقاط.

ب- شبكات اتصال متعددة النقاط Multi-Point Communications

عند وجود إمكانية تجميع جغرافي لعدة حاسبات مستفيدة حيث أنها تشارك في نفس الوسيط الذي يربطها بالحاسب الرئيس أو الخادم فيسمى هذا الأسلوب بالمتعدد النقاط و يكون اكثر اقتصاد إلى الموارد لكنه يتطلب و جود محكم مع مبرمج لتشغيل وتيسير لكل جهاز إرسال و استقبال بياناته. و يوضح الشكل رقم 3 شبكة اتصال متعددة النقاط

Ø   أنواع الشبكات ؟

 شبكات الإقليمية MAN Metropolitan Area Networks) MANs) :

يستخدم هذا النوع في وصل الشبكات المحلية ببعضها البعض من خلال أجهزة الروتر أو سويتشات ويكون مداه وبعده محدد ضمن نطاق المدينة

ويستخدم هذا النوع حسب المسافة والبعد الجغرافي للشبكة .

الشبكات المحلية Local area network) LAN) :

يعتبر هذا النوع من بين أكثر الأنواع إستعمالا وإنتشارا ويرجع السبب لذلك بأننا نتعامل معه بشكل يومي داخل منازلنا أو الجامعات وعلى مستوى

الشركات كذلك في بعض الأحيان لأنه يغطي مسافات محدودة جدا ويستخدم أيضا الكوابل العادية لربط الإتصال بين الأجهزة.

الشبكات الواسعة Wide Area Networks) WAN) :

نجد بأن هذا النوع يستخدم كثيرا في الشبكات البعيدة من حيث المسافة مثل وصل الشبكة بين الشركة الرئيسية في المدينة A ووصلها بفرعها بالمدينة B رغم المسافة التي تفصل بينهما وكذلك أيضا نجده في توصيل بين دولتين ببعضهم البعض ويستخدم فيه تقنيات متطورة جدا للحفاظ على سرعته وضمان وصولها .

Ø   طوبولوجيا الشبكات

الطوبولوجية تعني الطريقة التي تتصل بها الشبكات وسنقوم بشرحنا إن شاء الله بتوضيح أربع منها .

هذه الطريقة تستخدم في شبكات LAN

حيث تكون الأجهزة متصلة بالشبكة عبر سلك توصل واحد فقط بحيث أن جميع الأجهزة مرتبطة فيما بينها وعيبوه كثيرة من بينها عند إنقطاع الشبكة عن جهاز ما فإنه ينقطع مباشرة عن باقي الأجهزة وكذلك عيبه الخطير أنه غير أمن بحيث لو نريد بعث رسالة لجهاز تقوم الرسالة بالوصول إلى جميع الأجهزة المتصلة بنفس الشبكة.

طوبولوجيا النجمة Star :

 

من أكثر الطرق إستعمالا في المنازل والمكاتب حيث يسهل إستخدامها وطريقة تركيبها وهى على شكل نحمة حيث كل اجهزة الكمبيوتر مربوطة ب :

1.   Hub

2.   Router

3.   concentrator

وتتميز كذلك عن سابقتها بأنها لاتنقطع عن الأجهزة الأخرى إدا ما انقطعت عن جهاز معين ويبقى عيبها وهو لو حدث عطل في مركز توزيع الشبكات لتعطلت وتوقفت.

     طوبولوجيا الحلقة Ring:

 

هذا النوع تكون إشارة الشبكة به على شكل حلقة أو دائرة حيث أنها تنتقل على شكل دائري فيما بينها حيث تبعت الشارة من الجهاز الأول لتصل إلى الأخير وترجع كذلك تبتدأ منه بشكل دائري ويقوم بإرسالها للجهاز الذي يليه ثانية لكن عيبه أيضا يكمن إذا فشل جهاز بتمرير الشبكة للجهاز الذي يليه تفشل العملية وتتوقف.

     طوبولوجيا mesh :

يعتبر كل جهاز متصل بكل الأجهزة على الشبكة بواسطة كيبل منفصل ومن بين مميزاتها أيضا إذا إنقطع أي كيبل عن جهاز معين فإن كيبل ثاني سيقوم بأداء دوره مباشرة بدلا منه وعيبه تكلفته الباهظة لأنك تستخدم به العديد من الكابلت وكثرتها سيؤدي إلى دفع ثمن كبير.

درسنا اليوم قد إنتهى قمنا بتوضيح وشرح ماهي الشبكة وماهي أنواعها وشرح ماهي مميزات كل شكل وعيوبه أيضا الدرس القادم إن شاء الله سيكون حول كيفية حماية الشبكة من التجسس والختراق للحفاظ على سلمة بياناتك ومعلوماتك من الأيادي المخربة.

Ø   تعريف الميثاق (البروتوكول)

هي 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 أو 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 حزمة بروتوكولات الإنترنت وهو البروتوكول المستخدم لنقل البيانات سواء على مستوى الإنترنت أو على شبكات محلية. وبروتوكول FTP أو File Transfare Protocol :وهو البروتوكول المستخدم لنقل الملفات عبر الشبكة. والبروتوكول HTTP أو بروتوكول نقل النص الفائق :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....

 

 

 

Ø   الخاتمة

وفي نهايةِ بحثنا عن شبكات الحاسب، ومع ذكرِ الكثيرَ من المزايا والفوائد والتطوراتِ المُستمرة التي جرْت عليّها، فإنّها تعدُّ من أعظم الاختراعات التي تُسهل عملية نقل البيانات، وتبادل الموارد، والملفات بين العديدِ من الأجهزة بسهولةٍ فائقة بمجرد الوصولِ الى الشبكة، وتشغيل الانترنت على الأجهزةِ المُختلفة.

 

 

 

Ø   المراجع :

موقع ويكبيديا

موقع بحوث

Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks, Robert M. Metcalfe and David R. Boggs, Communications of the ACM (pp 395–404, Vol. 19, No. 5), July 1976. نسخة محفوظة 07 أغسطس 2007 على موقع واي باك مشين.

"What bridge devices and bridging do for computer networks". مؤرشف من الأصل في 24 يونيو 2016.

Chris Sutton. "Internet Began 35 Years Ago at UCLA with First Message Ever Sent Between Two Computers". جامعة كاليفورنيا (لوس أنجلوس). مؤرشف من الأصل في March 8, 2008.

"Computer network definition". مؤرشف من الأصل في 06 فبراير 2008.