شبكات الحاسوب

شبكات الحاسوب


المقدمة

كان الإنسان - على مر العصور- بأمس الحاجة إلى التواصل بينه وبين من يُحيط به من أفراد وجماعات، وكان سعيه إلى تأمين هذا التواصل سببا في العديد من اختراعاته؛ فإشارات مورس وأجهزة الهاتف والراديو والتلفاز لم تكن إلا وسائل لزيادة تفاعل وتواصل الإنسان مع الأوساط المحيطة به أو البعيدة عنه. وحين جاءت ثورة تكنولوجيا المعلومات، كان عالم الحوسبة تجسيدا لحاجة الإنسان إلى التواصُل. وبدأت أولى محاولات بناء التواصل عبر الشبكات المحلية (Local Area Networks- LAN) في عام 1964 لتسهيل تشارُك المعلومات والخدمات مع المحيط القريب، ولم تلبث أن توجَّهت التطورات إلى تأمين التواصل الشبكي مع مجموعات أكبر، فظهرت الشبكات الواسعة (Wide Area Networks-WAN) في عام 1966، وهنا كانت بداية مرحلة جديدة في ثورة الشبكات التي لم تتوقَّف عند حدّ، وكان من أعظم نتائجها ظهور الإنترنت (the Internet) التي اتسعت لتشمل أقطاب كوكبنا الصغير، فأحالته قرية صغيرة، يرى ويسمع ويتبادل أفرادُها معارفهم ومعلوماتهم بسهولة لم يسبق لها مثيل. ومن المؤكَّد أن آمال القائمين على تطوير الشبكات لن تتوقَّف عند هذا الحد؛ فقد ظهر بعض الدراسات والبحوث التي تمثِّل توجّهات للارتقاء بشبكات الكمبيوتر إلى ما يُحاكي الشبكة العصبية الإنسانية من حيث الفعالية والاستجابة.

تعريف الشبكات

شبكة الكمبيوتر هي مجموعة من أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المحيطية (Peripherals) التي تتصِّل ببعضها، وتُتيح لمستخدِميها أن يتشاركوا الموارد (resources) والأجهزة المتصلة بالشبكة مثل الطابعة (Printer) والمودم (Modem) ومحرك القرص المدمج (CD-ROM Drive) وغيرها. وهذا المفهوم هو الأساس الذي يقوم عليه التشبيك ونظرياته
ويجب أن لا يقلّ الحدّ الأدنى لمكوِّنات شبكة الكمبيوتر عن:
• جهازي كمبيوتر على الأقل.
• بطاقة شبكية (Network Interface Card- NIC): تشكل البطاقة جسر الاتصال بين الكمبيوتر وأسلاك النقل التي تربط مكوِّنات الشبكة.
• وسط ناقل (transmission media) للاتصال بين عناصر الشبكة مثل والكبلات (cables) والأسلاك(wires) أو الأمواج القصيرة (radio waves) و الألياف الضوئية (fiber optic).
• بروتوكول اتصال يحدد خوارزمية تخاطب مكوِّنات الشبكة والمواصفات التقنية الواجب توفرها (مثل عرض الحزمة المستخدَم (bandwidth)، وطريقة ترتيب المعلومات عند إرسالها (Packets formats) وغيرها من المواصفات التقنية.


• نظام تشغيل شبكي (Network Operating System- NOS) يقدم خدمة تنظيم صلاحيات وحقوق المستخدمين (rights and permissions) في الوصول إلى الموارد والأجهزة المشتركة على الشبكة ومن أمثلته: مايكروسوفت ويندوز 98، ويندوز 2000، ويندوز إن تي (Windows NT)، ونوفل نتوير (Novell Netware).


فوائد الشبكة الحاسوبية :-
- المشاركة في الموارد والمعدات .
تمكن الشبكات مستخدميها من - المشاركة في كافه المعدات و الملحقات المتصلة بالشبكة حيث الاستفادة منها مثل الطابعات وأجهزه المودم .
- تمكن الشبكات مستخدميها من المشاركة في البرامج و التطبيقات مما يوفر الوقت والمال ويجنب مشاكل تنصيب الاجهزه المنفصلة .
- تسمح الشبكات لمستخدميها بالمشاركة في قواعد البيانات وإداراتها بشكل مركزي حيث يمكن لكل مستخدمي الشبكة استخدام نفس البيانات في وقت واحد .
تتيح الشبكات لمستخدميها تبادل الملفات والرسائل البريد الالكتروني . -
- المشاركه في استخدام أنظمة السلامة و الأمن .
- تتيح الشبكات لمستخدميها الاستفادة من وسائل امن المعلومات والحفاظ على سريتها وفق مستويات مختلفة .









الشبكات حسب المساحة الجغرافية :-

• الشبكات المحلية ( LAN” Local Area Network )

فشبكات LAN في العادة تكون محتواة داخل مكتب ، أو مجموعة من المكاتب داخل بناية واحدة , و تقدم هذه الشبكات في وقتنا الحالي سرعة كبيرة لتبادل البيانات و الموارد مما يشعر المستخدم الذي يستفيد من موارد الشبكة أن هذه الموارد موجودة على جهازه الشخصي .

شبكات LAN تستخدم عادة نوع واحد من وسائط الإتصال و أحيانا أكثر من نوع ، و هذه الوسائط تكون إحدى ما يلي:

1- أسلاك مزدوجة ملتفة Twisted pair cable و تكون هذه الأسلاك إما مغطاة أو غير مغطاة بطبقة واقية (Shielded or Unshielded) .

2- السلك المحوري Coaxial cable (coax) .

3- أسلاك الألياف البصرية Fiber Optic Cable .

4- وسط اتصال لاسلكي Wireless transmission media

ما هي الشبكة المحلية؟

الشبكة المحلية هي شبكة كمبيوتر (computer network) تنقل المعلومات بسرعة عالية ضمن مساحة جغرافية محدودة (مثلا: بناية واحدة أو عدة بنايات). وتربط هذه الشبكة مجموعة من محطات العمل (workstations) مع بعضها، وذلك بما يُتيح لهذه المحطات تشارُك موارد الشبكة من عتاد (hardware) وبرمجيات (software)، إضافةً إلى تمكين مستخدِمي الشبكة من تبادُل الملفات والاتصال فيما بينهم عبر البريد الإلكتروني (Email) والجلسات الحوارية (chat).

• الشبكات الإقليمية أو المتوسطة (Metropolitan area network )

تشمل هذه الشبكه مساحه اكبر من الشبكه المحليه وتشمل مساحه شاسعة وكبيرة
إن الشبكات المتوسطة mans هي نسخة مكبرة عن lan وغالبا ما تستخدم نفس مخطط التوصيل ويمكنها أن تغطي مجموعة مكاتب متجاورة أو حتى موزعة ضمن مدينة واحدة , كما يمكن أن تكون خاصة أو ذات ملكية عامة و ويمكن لشبكات man أن تدعم نقل المعطيات والصوت ويمكنها أن تستعمل لشبكة التلفزيون الكبلي في المدينة , ولا تحوي شبكة man أي أجهزة تبديل كما أنها يمكن أن تتألف من كابل رئيسي واحد أو كابلين .
إن حقيقة عدم وجود عناصر تحويل في الشبكة يساعد كثيرا في تبسيط تصميمها .
إن السبب الأساسي الذي يجعلنا نضع هذه الشبكة في فئة مستقلة بذاتها هو أنه تم إنشاء معيار خاص بها يدعى ieee802.6 أو الممر المضاعف ذو خط الانتظار الموزع DQDB (distributed queue dual bus)

وتتألف dqdb من ممرين وحيدي الاتجاه ويتم وصل كل الأجهزة اليهما كما هو مبين في الشكل , وكل ممر له نهاية رأسية وهي جهاز يقوم بتهيئة عملية النقل وتعبر المعلومات المتوجهة إلى حاسوب يقع على يمين المصدر الممر العلوي بينما يستعمل الممر السفلي للرزم المتوجهة إلى حاسوب على يسار المصدر.

السمة الرئيسية لشبكة man هو وجود وسط للبث العام في حالة 80.6 هو كابلين يتم وصل كل الأجهزة عليهما وهذا ما يبسط التصميم مقارنة مع باقي أنواع الشبكات .

• الشبكات الواسعة (wide area network )

تمتد الشبكات الواسعة wan لتغطي منطقة جغرافية واسعة قد تكون بلدا كاملا أو حتى قارة وتحوي مجموعة من الأجهزة تعمل عليها مجموعة من التعليمات والبرامج المختلفة وسوف نتبع التقليد هنا وندعوا هذه الأجهزة المضيف (hosts) وأحيانا تدعى بالنظام الطرفي end system وخاصة في أدبيات الشبكات ويتم وصل هذه الأجهزة إلى الشبكة الواسعة عبر شبكة اتصال فرعية communication subnet ومهمة هذه الشبكات الفرعية هي نقل الرسائل من مضيف إلى أخر تماما كما في النظام الهاتفي أللذي ينقل الكلمات من المتحدث إلى المستمع ويفصل, مفهوم الاتصال الحقيقي (الشبكة الفرعية )عن مفهوم التطبيق أو الزبون المضيف (host) فان تصميم الشبكة الكلي يمكن تبسيطه بشكل كبير في معظم الشبكات الواسعة wan ,تتألف الشبكة الفرعية subnet من مكونين منفصلين : خطوط النقل وعناصر التبديل ,حيث تقوم خطوط النقل وتدعى أيضا الدارات circus أو الأفنية channels أو مكاتب الاتصال البعيد trunks بتحريك البتات بين الأجهزة المتصلة بينها تكون عناصر التبديل عبارة عن حواسيب مخصصة لوصل خطوط النقل , وعندما تصل المعطيات وسوف نطلق على هذه الأجهزة الاسم العام الموجهات router بالرغم من أنه ليس هناك إجماع على هذه التسمية في أوساط العاملين في مجال الشبكات إن مجموعة خطوط النقل والمعدلات (وليس الأجهزة الحقيقية) تشكل الشبكة الفرعية subnet في شبكات wan يوجد العديد من الكبلات أو الخطوط الخارجية كل منها يصل بين زوج من الموجهات router فإذا أردنا موجهان غير متصلين الاتصال مباشرة فعليهما أن يفعلا ذلك بشكل غير مباشر عبر موجهات أخرى فإذا تمت إرسال رزمة من موجه إلى أخر مرورا بموجه وسيط أو أكثر . فان الرزمة سوق تستقل بكل موجه وسيط ويتم تخزينها حتى يصبح خط الخرج الذي يجب أن ترسل عليه حرا وعندها يتم إرسالها إلى الموجه التالي للشبكة الفرعية أللتي تستخدم هذا المبدأ تدعى نقطة لنقطة , خزن ووجه point to point store_and_forward وتقريبا جميع الشبكات الواسعة wan (عدى تلك أللتي تستخدم الأقمار الصناعية فيها شبكات خزن وأرسل فرعية)




نوع الشبكة
خصائص
المحلية
LAN
الواسعة
WAN
الإقليمية
MAN

التغطية الجغرافية حتى 2000 متر من بعض الكيلو مترات إلى آلاف على مستوى مدينة


السرعة فائقة جدا و تتراوح بين 4 مجا بت في الثانية إلى 1000 مجا بت في الثانية
(4 to 1000 Mbps)
حسب التقنيات و الوسائط المستعملة سرعة منخفضة بسبب عدد الأجهزة الملحقة و خاصة أجهزة المودم ذات السرعة المنخفضة و التي تحسب ب الكيلو بت في الثانية (Kbps)
تعادل تقريبا سرعة الشبكات الواسعة
عدد الحاسبات من 2 إلى بعض المئات عدد كبير جدا يحسب بالمئات و بآلاف
الوسائط و الأجهزة الملحقة جميع أنواع الوسائط و الأجهزة جميع أنواع الوسائط و الأجهزة مع أجهزة محكمة, أجهزة مودم, متعدد (Multiplexer) و شبكة الهاتف جميع أنواع الوسائط و الأجهزة مع أجهزة محكمة, أجهزة مودم, متعدد (Multiplexer) و شبكة الهاتف
التقنيات Ethernet, Token-Ring, FDDI
T1, X25. ISDN, Modems
T1, X25. ISDN, Modems

الوصل متواصل 24 ساعة/24 متواصل-منقطع متواصل-منقطع

الملكية
منشاة واحدة منشاة إلى عدة منشات منشاة إلى عدة منشات









الشبكات بناءً على علاقة الأنظمة ببعضها :-

1- شبكات الند للند أو Peer-to-Peer Networks .

2- شبكات المزود / الزبون أو Server Client Networks .
• شبكة الند للند (peer to peer): شبكة تحتوي على طرفيات متوازنة القدرات يتم فيما بينها تبادُل الملفات والبريد وتشارُك الموارد (مثل الطابعة أو الماسحة أو المودم).
• شبكة الخادم/ المستفيد (client/ server): تتركز في هذه الشبكات خدمة أو أكثر في إحدى عُقَد الشبكة؛ وهي الجهاز الخادم. ويكون ذلك الجهاز ذا مواصفات خاصة تُمكنه من تقديم مستوى متميز من تشارُك الخدمات، وقد يكون هذا الجهاز خادما لخدمة واحدة أو أكثر. وبشكل عام
نبدأ الحديث عن شبكات الند للند :

لمقصود بشبكات الند للند أن الكمبيوترات في الشبكة يستطيع كل منها تأدية وظائف الزبون و المزود في نفس الوقت ، و بالتالي فإن كل جهاز على الشبكة يستطيع تزويد غيره بالمعلومات و في نفس الوقت يطلب المعلومات من غيره من الأجهزة المتصلة بالشبكة .
إذا تعريف شبكات الند للند : هي شبكة كمبيوتر محلية LAN مكونة من مجموعة من الأجهزة لها حقوق متساوية و لا تحتوي على مزود Server مخصص بل كل جهاز في الشبكة ممكن أن يكون مزودا أو زبونا .

هذا النوع من الشبكات يطلق عليه أيضا اسم مجموعة عمل أو Workgroup .
يمكن فهم مجموعة العمل بأنها مجموعة من الأجهزة التي تتعاون فيما بينها لإنجاز عمل معين.
هي عادة تتكون من عدد قليل من الأجهزة لا يتجاوز العشرة .يستطيع أعضاء مجموعة العمل رؤية البيانات و الموارد المخزنة على أي من الأجهزة المتصلة بالشبكة و الاستفادة منها
تعتبر شبكات الند للند مناسبة لاحتياجات الشبكات الصغيرة و التي ينجز أفرادها مهام متشابهة ، ونشاهد هذا النوع من الشبكات في مكاتب التدريب على استخدام الحاسوب مثلا









الشبكات الحاسوبية على أساس طرق التوصيل :-

تصنيف الشبكات على أساس الهيكلية topology

• الشبكة المسرى (Network Bus )

هي شبكة الناقل الخطي وبنيتها أسهل وأبسط بنية فهي تتألف من كابل وحيد على الشبكة تتصل به كل الأجهزة ويستطيع أي جهاز أن يرسل إلى أي عقدة وتنتقل هذه الرسالة إلى كافة العقد الموجودة على الشبكة ولكن لا يستطيع قراءتها إلا المرسلة له ويكون المرسل في هذه اللحظة هو المسيطر على الشبكة حتى ينتهي من عملية الإرسال ولمنع التضارب الذي قد ينتج من محاولة إرسال عددة أجهزة في وقت واحد تستخدم الشبكة نوعا من التقنية المستخدمة في شبكات الإنرنت وهي تقنية تعرف بي الوصول المتعدد بتحسس الحامل مع كشف التصادم CSMA/CD والتعريف البسيط لها هو أنه إذا اراد احد الأجهزة أن يرسل رسالة فهو أولا يتحسس الكبل فإذا وجده مشغول ينتظر حتى ينتهي ... ولكن ماذا يحدث إذا أرسل جهازين في نفس الحظه يسقط كلا الاثنين لمدة عشوائية من الزمن ثم إعادة المحاولة ومن المحاسن في شبكة الناقل الخطي أنها سهلة التركيب ورخيصة ومن السلبيات صعوبة تحدد المشكلة على الشبكة كما يؤثر عدد العقد الموجودة على الشبكة على سرعة الأداء















• الشبكة الحلقية (Network Ring )

يتم ربط الأجهزة على الشبكات ذات الجغرافية الحلقية Ring الواحد مع الذي يليه، لتشكيل دائرة من الكابلات، حيث يكون الجهاز الأول هو أيضاً الأخير في الحلقة. يستقبل كل جهاز الإشارة ويستجيب بناءاً على ذلك، ومن ثم يعيد توليدها، ويقوم بإرسالها للجهاز الذي يليه، حيث تنتقل الإشارة في اتجاه واحد فقط على الشبكة. تستخدم شبكات
Token Ring هذه الجغرافية.




• الشبكة النجمية (Network Star )


الشبكات "النجمية" Star هي شبكات تربط كل مكون من مكونات الشبكة بسلك مع الموزّع Hub المركزي. هناك مفهومين لشبكات "النجمية". الأول يقول بأن بث الإشارة من جهاز لآخر يتم عن طريق الموزّع Hub، ومن ثم يتم توجيه الرسالة إلى الجهاز المطلوب. لذا، تدعى هذه الطريقة "بنظام التوجيه". أما المفهوم الثاني فيقتضي إنصات كل الأجهزة الموجودة على الشبكة إلى الإرسال، ويقوم الجهاز الذي أرسلت المعطيات له بالإمساك بهذه المعطيات، لذا فإن هذه الطريقة تسمى "بنظام البث". إن المفهوم الأول هو الأكثر دقة.





• شبكة التشابك الكامل (fully connected network )

يتم في هذه الشبكة توصيل الاجهزه مع يعضها البعض وتستخدم عاده هذه الهيكليه في إنشاء الشبكات الشاسعة وهي بداية ظهور شبكات استخدام الهاتف في وصل الشبكات الحاسوبية.






الشبكات على حسب الاتصال :-

• شبكات سلكية (wired network )
1- كوابل محوريه
2- كوابل ثنائية
3- كوابل ألياف ضوئيه



• الشبكات اللاسلكية (Wireless Networking )
1) أجهزة الخدمة: وهي أجهزة كمبيوتر تقوم بتنظيم إدارة الشبكة ومركزية المعلومات وأمنها. يقوم بالعمل على هذه الأجهزة أشخاص لهم الصلاحية بذلك.
2) أجهزة محطات العمل: وهي أجهزة يقوم مستعملي الكمبيوتر في الشبكة بأداء عملهم عليها.
3) نظام تشغيل الشبكة: وهو نظام تشغيل صمم خصيصا لذلك، حيث يقوم بإرسال واستقبال المعلومات خلال الشبكة.
4) أدوات وبرامج الربط: وهي وسائل مكونة من معدات مع برامجها، صممت لتقوم بتسهيل تنقل المعلومات.
وهناك تقنيات حديثه في الشبكات
البلوتوث Buletooth
أشعه تحت الحمراء Infrared
أشعه الليزر laser



المراجع :-
http://www.google.com
http://www.itep.ae/arabic/EducationalCenter/Articles/lan_01.asp
http://www.opendirectorysite.info/219.htm
http://www.ecommercetechnology.org