مفاهيم أساسية في الشبكات الحاسوبية

من ويكي الهندسة المعلوماتية
اذهب إلى: تصفح، ابحث

تعاريف أساسية

الشبكة الحاسوبية: مجموعة من الأجهزة التي تسمى العقد nodes متصلة ببعضها البعض باستخدام روابط فيما بينها ،links ويمكن ان تكون العقدة حاسباً أو طابعة أو أي جهاز آخر يتم تبادل المعلومات وتشارك الموارد فيما بينها و يكون لكل عقدة عنوان منطقي وحيد من أجل شبكة واحدة متصلة بها، وأكثر أشكالها شيوعاً هو الشبكة التي يكون فيها جهاز رئيسي (مخدم Server) و هنا يمكن أن يكون للمخدم أكثر من عنوان في الشبكة المتصل بها لضمان أمان و وثوقية أعلى ، وهذا الشكل من الشبكات هو أول أشكالها ظهوراً. نستطيع من خلالها الاستفادة من الخدمات التي يتميز بها جهاز عن آخر وتبادل الميزات فيما بينها.

البروتوكول Protocol:

البرتوكول هو هيكل من الطبقات العتادية أو البرمجية التي تدعم عملية تبادل المعطيات بين الأنظمة, كما تدعم التطبيقات الموزعة كالبريد الإلكتروني أو عملية نقل الملفات .

يحدث في كل طيقة من طبقات هيكل البروتوكول أن تتطبق واحدة أو مجموعة من البروتوكولات على المعطيات المرسلة , حيث تضيف كل طبقة مجموعة من القواعد والقيود على هذه البيانات . أكثر الهياكل البروتوكولية استخداماً هي ال TCP/IP والتي تتألف من الطبقات التالية Physical , Network access , Internet ,transport and application . هيكل برتوكولي آخر مهم هو الOSI Model والذي يتألف من سبع طبقات .

عندما تحتاج الأجهزة المعالجة للبيانات كالحواسيب تبادل البيانات فيما بينها فإنها تحتاج لإجرائيات معقدة جداً . عدا عن الطريق الواجب توافره بين الجهازين المتبادلين للمعلومات فإنه يتوجب تنفيذ العديد من المهام منها :

1- على الجهاز المرسل أن يقوم بتفعيل خط اتصال مباشر بينه وبين الجهاز المستقبل , أو أن يقوم بإعلام شبكة الإتصال عن هوية الجهة المستقبلة للمعلومات .

2-إن الجهاز المصدر يجب أن يكون متأكد من أن الجهاز المستقبل مستعد لتلقي البيانات المرسلة .

3-برنامج نقل الملفات في الجهاز المرسل يجب أن يكون على يقين بأن برنامج إدارة الملفات عند الجهة المستقبلة مستعد لتلقي الملف وتخزينه على الحاسب الهدف .

4- إذا كانت صيغة الملفات المستخدمة في كل من النظامين مختلفة , وجب تحويل صيغة الملفات في أحد النظامين .

أنواع الشبكات الحاسوبية

يمكن تصنيف أنواع الشبكات الحاسوبية بأكثر من طريقة، فيمكن أن نصنفها من حيث:

  • الشكل: وهذا ما يعرف بطبولوجيا الشبكات (Networks Topology)، فلدينا مثلاً الشبكات النجميةوالشبكات الخطية والشبكات الحلقية.
  • طريقة الاتصال: فلدينا مثلاً الشبكات السلكية والشبكات اللاسلكية.
  • المساحة: التي تغطيها الشبكة، فلدينا مثلاً الشبكة المحلية Local Area Network:LAN والشبكة Wide Area Network:WAN، والوب Web.
  • الإدارة :

1- Peer to peer 2- Client / Server 3- Web enabled 4- Multi Tiers

تطبيقات الشبكات

• مشاركة المعطيات: تسمح عملية مشاركة المعطيات لمجموعة من المستخدمين بتبادل المعلومات بشكل مُنظم وسريع. فقد تكون هذه المعطيات عبارة عن تقريرٍ مفصل قام بإعداده موظف في سورية واستفاد منه موظف آخر في دبي


• مشاركة التطبيقات: توفر مشاركة التطبيقات استخدام البرمجيات والتطبيقات التي جرى تنصيبها على المخدم من قبل المستخدمين، الأمر الذي يوفر عملية تنصيب البرامج على كل الحواسب. كما يستطيع المخدم معرفة المستخدمين الذين يقومون باستخدام برنامج معين، ومنع دخول المستخدمين غير المخولين بالدخول


• مشاركة الأجهزة: تتيح عمليات مشاركة الأجهزة للمستخدمين إمكانية الاستفادة من الطرفيات الموجودة على الشبكة، كالطابعات، والماسحات الضوئية، وأجهزة الفاكس، وغيرها. لذا، تستطيع الشركات توفير المال من خلال شراء عدد أقل من التجهيزات. علاوةً على ذلك، تؤمن الشبكات استخدام الأجهزة ذات الكلفة العالية بشكلٍ أفضل، مما يبرر صرف تكاليف باهظة لشرائها


أمان وموثوقية الشبكات

من المواضيع الأكثر أهمية في الشبكات هو أمان وموثوقية المعلومات المتبادلة، فالأمان هو مدى سرية وحماية المعلومات من الاختراق، والموثوقية هو مدى ضمان انتقال المعلومات بشكلها الصحيح وبدون حدوث أخطاء أو تشويش.

ويعتمد هذان الأمران بشكل كبير على نوع الشبكة من حيث طريقة الاتصال.


ففي الشبكات السلكية لم يكن هناك تخوف كبير من أمان المعلومات لأن الوسط الذي تنتقل ضمنه المعلومات كان معروفاً ومحدوداً وهو الأسلاك، وأي خلل في موثوقية المعلومات من السهل نسبياً إصلاحه لأن الاحتمال الأكبر هو عطل تقني في الأسلاك. كما أن أمن المعلومات مضمون طالما أن الأسلاك محمية بشكل جيد، إضافة للحماية التي تؤمنها الطبقة البرمجية.


ولكن مع ظهور الشبكات اللاسلكية(والذي ساعد على ظهورها إكتشاف الأمواج الراديوية) ظهرت تحديات كبيرة في مجالي الأمان والموثوقية، فالوسط الذي تنتقل ضمنه المعلومات غير آمن وغير موثوق.

فمن ناحية الموثوقية لا يمكن ضمان عدم حدوث تشويش أو ضجيج على المعلومات التي يتم نقلها مما قد يسبب تخريبها، ومن ناحية الأمان فالوسط متاح للجميع ويمكن لأي كان التنصت على المعلومات المنقولة أو خرق الترددات والأمواج الراديوية التي تربط الشبكة، ولذلك يجب البحث عن طرق أكثر فعالية لحماية المعلومات(كعدم السماح لأي عقدة أن تدخل لشبكة معينة دون التعريف عن ذاتها والتأكد من وثوقيتها وقدرتها على التبادل مع العقد الأخرى وفق تحقيق خطوات وطرق معينة)، وهذه الطرق ستعتمد على الطبقة البرمجية والبروتوكولات وليس على العتاد.

تكلفة الشبكات

  • الشبكة السلكية تكون ذات تكلفة علية لأنّها تحتاج إلى بنية تحتية (الأسلاك و غيرها )
  • الشبكة الاسلكية تكون ذات تكلفة أقل من تكلفة الشبكات السلكية لأنّها لا تحتاج إلى بنى تحتية.

نماذج الشبكات

في الشبكات لا يوجد قاعدة أو نموذج ثابت لتنفيذ الشبكة، حيث يتم اختيار النموذج الشبكي الأفضل الذي يلبي المتطلبات بالإمكانات المتوافرة.

بعض الشبكات تكون مركزية Centralized، أي فيها جهاز مركزي كالمخدم Server أو الراوتر Router أو نقطة الوصول Access Point، فيما تكون بعض الشبكات لامركزية Decentralized أي لا يوجد فيها جهاز مركزي بل كل الأجهزة هي عبارة عن عقد متماثلة تماماً.


بعض النماذج الشبكية المثيرة للاهتمام:


شبكات Ad Hoc اللاسلكية

مقالة ويكيبيديا الإنكليزية عن Ad Hoc Networks

هي شبكة لاسلكية، لامركزية Decentralized (ومن هنا جاءت التسمية)، حيث أنه ليس من الضروري والمعتاد أن يوجد في هذه الشبكة أجهزة مركزية كالراوتر أو نقطة الوصول (يمكن أن توجد، ولكن لا تعامل كأجهزة مركزية من منظور الشبكة الكلية، بل تعامل كباقي الأجهزة)، وإنما كل جهاز يلعب دور العقدة ويقوم بإعادة توجيه المعلومات التي تصل إليه إلى العقد الأخرى، وبذلك يتم تحديد كيفية توجيه المعلومات بشكل ديناميكي بالاعتماد على طريقة الاتصال بالشبكة.

  • من الطرق الشائعة في إعادة توجيه المعلومات في شبكات Ad Hoc طريقة الـ Flooding (الإفاضة) التي تعتمد على خوارزمية Flooding.
  • تستخدم هذه الشبكات عادة في الحالات الطارئة كالزلازل والكوارث الطبيعية، حيث يكون من غير الممكن إنشاء شبكة مركزية فيقوم الأفراد بتكوين هذه الشبكة.
  • أماكن العقد في هذه الشبكة غير ثابتة، نظراً لإمكانية الانتقال المكاني للأجهزة المتصلة.
  • من المشاكل التي تواجهها هذه الشبكة مشكلة الطاقة، فإن فقدت إحدى العقد الطاقة (فرغت بطارية الحاسب المحمول مثلاً) فإن هذه العقدة ستختفي من الشبكة، وهذا سيؤثر على الشبكة بحسب موقع العقدة، فإن كانت عقدة ذات أهمية كأن يكون مكانها في وسط الشبكة، فإنها قد تؤدي إلى تزعزع أو حتى انهيار الشبكة.


أنواع الكابلات ( الشبكات السلكية Wired)

  • الكابل المحوري (coaxial cable)
  • الألياف الضوئية (Fibre Optic)
  • Twisted Pair
  1. phone line
  2. RJ45


أنواع الشبكات اللاسلكية Wireless

WIFI
تغطي مساحة صفيرة كالمنزل أو المكتب و أشهر الأجهزة استخداماً لهاالراوتر
WIMAX
تغطي مساحة كبيرة أوسع من سابقتها مثل شبكة الخليوي
4G & 3G
تستخدم شبكة الهاتف النقال لتبادل المعطيات على شكل رقمي

Cloud Computing

Cloud computing.jpeg

ويعتمد على المفاهيم التالية :

  1. ISP
  2. ASP
  3. Data Centers

أنواع مزودات خدمة الانترنت :

Dialup
و قد أطلقت هذه التسمية عليه لأن المستخدم يكون غير متصل بالإنترنت مالم يقم بطلب رقم مزود خدمة الإنترنت و تبلغ سرعته 56 Kbps
xDSL
أما هنا فيكون المستخدم على اتصال دائم بالإنترنت بدون أن يتم انشغال خط الهاتف بعكس سابقه حيث يكون خط الهاتف مشغول طيلة فترة الإتصال بالإنترنت و تبلغ سرعة الإتصال فيه على الأقل 256 Kbps و يمكن زيادتها حسب الطلب . أما ال X فهي تعبر عن الحروف التالية :

A,H,S,V وهذا جدول يوضح الفروق بينها :

XDSL.PNG

من الجدير التفريق بين ال ADSL (Asymmetric digital subscriber line) و يتميز هذا النوع بعدم تناظر سرعة الرفع و سرعة التحميل أما النوع الآخر SDSL (Symmetric digital subscriber line) و هنا تكون كلا السرعتين الرفع و التحميل متساوية

Leased Line
و هو خط مخصص متعدد السرعات تبدأ السرعة ب 64 Kbps و يمكن زيادتها بمضاعفات السرعة السابقة و تعاني هذه الخدمة من التكلفة العالية جداً
ISDN
تسمى شبكة الخدمات الرقمية المتكاملة يمكن أن يعمل عليها ثلاث أجهزة بنفس الوقت
الإنترنت الفضائي
يتم ذلك من خلال الأقمار الصناعية حيث يستقبل المستخم المعطيات من خلال لاقط مخصص أما عن إرسال المعطيات فيتم ذلك من خلال الخط الأرضي المزودللإنترنت