من طرف بسم الله الرحمن الرحيم
مقدمة عن الشبكات
الشبكات NETWORKS
الشبكات بشكل عام هي وصل الحواسيب الموضوعة على مساحة محددة من أجل الإستخدام المشترك للمعلومات .الشبكات تقدم إمكانيات مذهلة في مجال تبادل المعطيات ومجال التعامل مع الملفات لعدد من المستثمرين بآن واحد معاً ، بالإضافة إلى بساطة المشاركة في الملفات FILES يمكن لمستثمري الشبكة أن يتشاركوا في الطابعات PRINTERS وسواقات الأقراص الليزرية CD-ROM والمودم MODEM وحتى جهاز الفاكس FAX .وعموماً يقصد بالشبكة التفاعل المتداخل بين أجهزة الكمبيوتر أي كيف تعمل الأجهزة فيما بينها ضمن شبكة إتصال لتحسين قدراتك في إنجاز الأمور . وشبكات الإتصال وضعت عموماً للمشاركة في إمور مثل معالجة النصوص وبرامج أوراق العمل وفي الطابعات وفي الربط على اجهزة كمبيوتر وشبكات واسعة وانظمة البريد هي وظيفة شبكة الإتصال .
أنواع الشبكات :
هنالك ثلاثة أنواع رئيسية من الشبكات :
(أ) الشبكات الواسعة (WAN) WIDE AREA NET WORKS .
(ب) الشبكات المحلية (LAN) LOCAL AREA NET WORKS .
(ت) الشبكات القطرية MEDIUM AREA NET WORKS (MAN)
النوع الأول من الشبكات هو الشبكات الواسعة WIDE AREA NET WORKS وهي الشبكات التي يمكن أن تؤمن وصل مجموعة من الحواسيب الضخمة MAIN FRAME COMPUTERS في مجموعة من الدول أو المناطق البعيدة جداً وفي هذه الحالة يكون الرابط إما خطوط الهاتف أو الإتصال اللاسلكي وأدق مثال لهذا النوع من الشبكات هو الشبكة العنكبوتية العالمية ( الإنترنت ) WORLD WIDE WEP وإذا أخذنا الحروف الأولى من الكلمات نجدها WWW وهو الرمز الذي يسبق أي موقع من مواقع الإنترنت .
النوع الثاني من الشبكات هو الشبكات المحلية LOCAL AREA NET WORKS وهي الشبكات التي يمكن أن تؤمن وصل مجموعة من الحواسيب في شركة أو مؤسسة أو مكتب أو مباني متجاورة وبشكل عام هي وصل الحواسيب الموضوعة على مساحة صغيرة نسبياً .
النوع الثالث هو الشبكات القطرية وهي ربط الأجهزة بين الأقطار مع بعضها البعض .
أنواع الشبكات حسب إسلوب معالجة المعطيات وطريقة التعامل مع المستثمر :
تنقسم الشبكات حسب إسلوب معالجة المعطيات وطريقة التعامل مع المستثمر إلى نوعين رئيسيين هما :
(أ) شبكات المخدم الزبون CLIENT / SERVER NET WORKS .
(ب) الشبكات المتكافئة PEER TO PEER NET WORKS .
أولاً : شبكات المخدم الزبون CLIENT SERVER NET WORKS
يعرف هذا النوع من الشبكات بالشبكات ذات المخدم SERVER المخصص حيث تستخدم أحد حواسيبها لحفظ المعطيات ذات الإستخدام الجماعي ، وتنظيم التعامل بين محطات العمل WORK STATIONS ، وتلبية طلبات الخدمة الواردة من محطات العمل هذه . وهذا الحاسوب الذي يقوم بكل هذه الأعباء يسمى مخدم الشبكة (SERVER) .
المخدم SERVER هو الحاسوب المتصل بالشبكة ، والذي يؤدي للمشتركين خدمات معينة مثل حفظ المعلومات وطباعة المهام أو النتائج ومعالجتها ، توصل إلى هذا الحاسوب كافة الأجهزة المتشاركة في الشبكة كالأقراص الصلبة والطابعات والمودمات وغيرها ، تتعامل محطات العمل WORK STATIONS فيما بينها في هذه الشبكة فقط من خلال المخدم SERVER ، لذلك فإن التنظيم لهذه الشبكات يمكن أن يتم عن طريق توصيلها بمخطط توصيل نجمي ، يكون المخدم هو الجهاز المركزي
* محاسن شبكات المخدم الزبون :
× تؤمن سرعة كبيرة في معالجة المعطيات ( سرعة أداء المخدم تحدد سرعة أداء الشبكة بالكامل ، هذا بالإضافة إلى وجود ملفات تشغيل الشبكة تؤمن معالجة وتنفيذ عدة مستثمرين في آن واحد ) .
× تملك نظام حماية آمن للمعلومات وتؤمن السرية كذلك .
× سهولة في التحكم إذا ما قورنت بالشبكات المتكافئة .
* سلبيات شبكات المخدم الزبون :
× تتطلب هذه الشبكات تخصيص حاسوب لإستخدامه كمخدم وبالتالي فإن هذه الشبكات تكون عادة أغلى سعراً .
× تتعلق سرعة أداء الشبكة ووثوقيتها بالمخدم المستخدم .
× هذه الشبكات أقل مرونة بالمقارنة مع الشبكات المتكافئة .
* ملحوظة : تعد شبكات المخدم الزبون الشبكات الأكثر إنتشاراً في كل أنحاء العالم .
ثانياً : الشبكات المتكافئة PEER TO PEER NET WORKS
الشبكات المتكافئة هي الشبكات التي لا يكون فيها مركز واحد للتحكم بالعلاقة بين محطات العمل ، وليس فيها جهاز واحد لحفظ المعطيات ، يكون نظام التشغيل في هذه الشبكة موزع على كافة محطات العمل ، لذلك فإن كل محطة عمل تكون قادرة على تنفيذ مهام المخدم في تلبية الطلبات الواردة من محطات أخرى إضافة إلى وظائف المستخدم التي تمثله، أي ترسل طلبات إلى محطات عمل أخرى ، وهذا كله بآن واحد معاً ، كافة الأجهزة المتصلة بكافة محطات العمل من طابعات وأقراص صلبة وسواقات أقراص ليزرية وغيرها ، تكون متاحة بشكل كامل لكل مستثمر في الشبكة في حالة الحصول على سماحية مدير الشبكة .
* محاسن الشبكات المتكافئة :
× كلفة هذه الشبكات قليلة ، إذ أنها تستخدم كافة الحواسيب المتصلة بالشبكة كمحطات عمل .
× وثوقيتها عالية ، إذ في حال تعطلت إحدى محطات العمل ، يتعزر الوصول إلى بعض المعطيات التي تحويها الشبكة وليس كلها .
* سلبيات الشبكات المتكافئة :
× الإرتباط الوثيق بين فعالية الشبكة وعدد المحطات التي تعمل بآن واحد في نفس اللحظة ( وتبين التجارب أن الشبكة تعمل بشكل طبيعي إذا لم يزد عدد المحطات العاملة فيها عن (10) محطات ) .
× صعوبة تنظيم التحكم الفعال بين المحطات .
× صعوبة تحديث وتبديل محطات العمل .
المسائل التي يمكن حلها بواسطة الحاسوب المتصل بالشبكة والتي يصعب حلها بواسطة حاسوب شخصي مستقل :
1. المشاركة في الملفات : تؤمن الشبكات إمكانية تعامل عدد كبير من المستثمرين على ملف واحد مختزن على مخدم الملفات المركزي .
2. النفاذ إلى المعلومات والملفات : تؤمن الشبكات إمكانية تشغيل البرامج التطبيقية من أي محطة عمل مهما كان موقعها .
3. المشاركة في البرمجيات التطبيقية : تسمح الشبكات لأكثر من مستثمر واحد بإستخدام نسخة واحدة من البرنامج ، مثل برنامج معالج النصوص MS-WORD إلا أنهم لا يستطيعون تنقيح نفس الملف بآن واحد .
4. تراسل الملفات : تؤمن الشبكات نسخ الملفات من حاسوب إلى آخر مهما كان حجمها بسرعة وبدون الحاجة لإستخدام الأقراص المرنة او غيرها .
5. إدخال المعطيات بآن واحد إلى البرمجيات التطبيقية : تسمح البرمجيات التطبيقية الشبكية لعدة مستثمرين بإدخال المعطيات اللازمة لهذه البرمجيات بآن واحد ، فمثلاً يمكن إدخال سجلات إلى دفتر الحسابات وفي هذه الحالة لا يعيق أحدهم الآخر ، وهنالك إصدارات خاصة من البرمجيات الشبكية التي تسمح بإدخال المعلومات بآن واحد ، اما البرمجيات المخصصة للحواسيب الشخصية فإنها تؤمن للمستثمر إمكانية التعامل مع مجموعة من الملفات فحسب .
6. المشاركة في الطابعات : تؤمن الشبكات إمكانية إستخدام طابعة واحدة أو عدة طابعات من قبل مستثمرين على محطات مختلفة بآن واحد معاً .
البريد الإلكتروني : يمكن إستخدام الشبكات للخدمات البريدية وتراسل مكاتبات العمل والتقارير والرسائل بين عدة مستثمرين ( يكون إستخدام الهاتف في هذه الحالة اسرع واسهل ) ، ولكن البريد الإلكتروني يمكن أن يوصل رسالتك حتى في حال غياب المشترك المطلوب عن مكان عمله في اللحظة التي ترسل الرسالة فيها .
* مكونات الشبكات :
ترتكز الشبكات على ثلاثة مكونات رئيسية هي :
أ. مجموعة من الحواسيب الشخصية : تعرف هذه الحواسيب بمحطات العمل WORK STATIONS وفي بعض الأحيان بإستثناء احدها أو قد يكون عدد منها تستخدم لتنفيذ وظائف خاصة تدعى مخدمات SERVER .
ب. كوابل التوصيل CABLES وموائمات الشبكات ( كروت / بطاقات الشبكات ) NET WORKS CARD .
ت. البرمجيات التطبيقية التي تعمل تحت إدارة نظام التشغيل .
أولاً : محطات العمل WORK STATIONS
تقسم الحواسيب التي تتكون منها الشبكة إلىنوعين هما : محطات العمل المخصصة للمستثمرين والمخدمات SERVER التي لا تكون عادة متاحة للمستثمرين العاديين ويتعامل مع محطات العمل المستثمر الذي يجلس إليها فقط ، خلافاً للمخدمات التي تتيح للعديد من المستثمرين إمكانية المشاركة في موارده ، يمكن ان تكون محطات العمل حواسيب شخصية متوسطة الأداء من نوع IBM أو المتوافقة معها ، مزودة بذاكرة RAM غير كبيرة نسبياً وشاشة ملونة من النوع الجيد وكذلك لوحة مفاتيح عالية الجودة وقرص صلب رخيص الثمن وغير كبير السعة ، تعتبر هذه المواصفات ضرورية فقط من أجل راحة مستثمر محطة العمل ولا تؤثر على أداء الشبكة ككل .
* محطة العمل WORK STATION : هي الحاسوب الشخصي الذي يوصل إلى الشبكة وينفذ المستثمر عمله عليه ، كل محطة عمل تعالج ملفاتها وتستخدم نظام تشغيل خاص بها وفي هذه الحالة تكون موارد الشبكة متاحة للمستثمر الذي يعمل على محطة العمل .
* محطة العمل البعيدة REMOTE WORK STATION : هي محطة العمل التي توصل إلى الشبكة عن طريق خطوط الإتصال البطيئة والتي تختلف عن الخطوط المستخدمة في الشبكة ( خط الهاتف ) .
* المخدم SERVER : هو الحاسوب الذي يوصل إلى الشبكة وينفذ خدمات معينة للمستثمر مثل حفظ المعطيات ذات الإستخدام العام ، وطباعة المهام ، والمعالجة البعيدة المهام .
ثانياً : بطاقات ربط الشبكة NET WORK INTERFACE CARD : توضع بطاقات ربط الشبكات في كل محطة عمل ، تقوم محطة العمل بإرسال الطلبات من خلال بطاقة ربط الشبكة إلى المخدم ، وتتلقى الإجابات من المخدم عن طريق بطاقة ربط الشبكة ايضاً .
يمكن لإثنين فقط من بطاقات ربط الشبكات أن تتبادلا المعلومات فيما بينهما بآن واحد ، وهذا يعني أن بقية محطات العمل يجب ان تنتظر دورها إلى ان تنتهي تلك المحطات من تخاطبها ولكن لحسن الحظ فإننا لا نلاحظ فترة الإنتظار هذه ، لذلك فإن العمل في الشبكة يعطي إنطباعاً أن نفاذ جميع المشتركين إلى الشبكة يجري بوقت واحد .
أنواع بطاقات ربط الشبكات :
1. بطاقات LAN TASTIC : سرعة أداء الشبكات التي تستخدم هذا النوع من البطاقات تبلغ 2 mbps ، نلاحظ ان هذا النوع من البطاقات لا يتوافق مع المعايير الصناعية المعتمدة عالمياً .
2. بطاقات ETHER NET : سرعة أداء الشبكات التي تستخدم هذا النوع من البطاقات تبلغ 10 mbps ، تتوافق هذه البطاقات مع المعايير الصناعية .الشبكات التي تستخدم هذا النوع من البطاقات تستهلك زمن كبير لحل مشكلة التصادم اثناء تراسل المعطيات .
3. بطاقات TOKEN RING : تعتبر الشبكات المزودة بهذا النوع من البطاقات من أغلى الشبكات المتوفرة حالياً ، سرعة أداء الشبكات التي تستخدم هذا النوع من البطاقات تبلغ 100 mbps ، تتوافق مع المعايير الصناعية العالمية
أنواع وخصائص أسلاك الشبكات
هناك ثلاث أنواع رئيسية من الأسلاك هي:
1- الأسلاك المحورية Coaxial Cable.
2- الأسلاك الملتوية Twisted Pair.
3- الألياف البصرية Fiber Optic.
هناك طريقتان لإرسال الإشارة عبر السلك هما:
1- Baseband إرسال النطاق الأساسي.
2- Broadband إرسال النطاق الواسع.
أنظمة النطاق الأساسي Baseband :. تستخدم الإرسال الرقمي للإشارة بواسطة تردد واحد فقط، حيث أن الإشارة الرقمية تستخدم كامل سعة نطاق البث Bandwidth.
تعتبر شبكات إثرنت أوضح مثال على استخدام إرسال Baseband.
باستخدام هذه التقنية في البث يستطيع أي جهاز على الشبكة إرسال الإشارات في اتجاهين bidirectional، وبعض الأجهزة تستطيع إرسال و استقبال الإشارة في نفس الوقت.
إذا كان طول السلك كبيرا هناك احتمال لحصول توهين attenuation للإشارة المرسلة مما يسبب صعوبة في التعرف على محتواها، لهذا تستخدم شبكات Baseband مكررات إشارة Repeaters و التي تتسلم الإشارة و تقويها ثم تعيد إرسالها.
أما أنظمة النطاق الواسع Broadband :. فتستخدم الإرسال التماثلي للإشارة Analog مع مدى أوسع من الترددات، مما يسمح لأكثر من إشارة أن تستخدم نفس السلك في نفس الوقت.
كما أن تدفق الإشارات في أنظمة Broadband يتم في اتجاه واحد فقط unidirectional
و لكن لحل هذه المشكلة تستخدم الطريقتين التاليتين :
1- استخدام سلك ثنائي dual-cable فيكون كل جهاز موصل بسلكين واحد للإرسال و الآخر للإستقبال.
2- استخدام سلك واحد مع تقسيم سعة النطاق الى قسمين midsplit ، بحيث يتوفر قناتين و كل قناة تستخدم تردد مختلف ، وتكون واحدة للإرسال و الأخرى للإستقبال.
تستخدم أنظمة Broadband أجهزة خاصة لتقوية الإشارة التماثلية تسمى مقويات أو amplifiers.
إذا كانت سعة النطاق كبيرة فإنه من الممكن استخدام عدة أنظمة بث تماثلي مثل الإرسال الشبكي الكمبيوتري و شبكات التلفاز Cable TV باستخدام نفس السلك.
تتكون الأسلاك المحورية في أبسط صورها من التالي:
1- محور من النحاس الصلب محاط بمادة عازلة.
2- ضفائر معدنية للحماية.
3- غطاء خارجي مصنوع من المطاط أو البلاستيك أو التفلون Teflon.
تقوم الضفائر المعدنية بحماية المحور من تأثير التداخل الكهرومغناطيسي EMI و الإشارات التي تتسرب من الأسلاك المجاورة أو ما يسمى Crosstalk .
إضافة لذلك تستخدم بعض الأسلاك المحورية طبقة أو طبقتين من القصدير كحماية إضافية.
هناك نوعان من الأسلاك المحورية:
1- Thin السلك المحوري الرقيق .
2- Thick السلك المحوري الثخين .
النوع الأول هو سلك مرن رقيق يصل قطره الى 0.6 سم و يستخدم عادة في شبكات 10Base2 و يوصل مباشرة الى بطاقة الشبكة.
أما النوع الثاني فهو سلك ثخين متصلب و غير مرن و يصل قطره الى 1.2 سم و يستخدم عادة في شبكات 10Base5 و لأنه أثخن من النوع الأول فإنه يستطيع الوصول الى مسافات أبعد دون توهين للإشارة ، فبينما لا يصل السلك الأول لأكثر من 185 متر يصل السلك الثخين الى 500 متر.
هناك مواصفات كهربائية خاصة للأسلاك المحورية تتضمن :
1- 50 أوم (أوم هي وحدة قياس مقاومة السلك للتيار المتردد) RG-8 و RG-11 (للسلك الثخين).
2- 50 أوم RG-58 للسلك الرقيق.
3- 75 أوم RG-59 و يستخدم لسلك التلفاز.
4- 93 أوم RG-62 و تستخدم لمواصفات شبكات ARCnet.
تستخدم الأسلاك المحورية مشابك أو وصلات خاصة لوصل الأسلاك معا و وشبك الأجهزة معها، تسمى هذه المشابك BNC (British Naval Connectors)
تتضمن عائلة مشابك BNC المكونات التالية:
1- BNC cable connector.
2- BNC T connector.
3- BNC barrel connector.
4- BNC terminator.
تصنف الأسلاك المحورية الى صنفين وفقا لتركيب غلافها الخارجي و طبيعة المكان الذي ستركب فيه و هذان الصنفان هما:
1- polyvinyl chloride (PVC)
2- plenum.
PVC :. مرن و ممكن استخدامه في الأماكن المفتوحة أو المعرضة لتهوية جيدة ، ولكن نظرا لأنه قد تنبعث منه روائح سامة في حالة حدوث حريق فإن هذا النوع من غير المحبذ استخدامه في الأماكن المغلقة أو سيئة التهوية.
plenum :. فهو مصنوع من مواد مضادة للحريق ، وهي تسمى بهذا الإسم نسبة للمكان الذي تركب فيه plenum و هو الفراغ الذي يفصل بين السقف و أرضية الطابق الذي فوقه و تكون مخصصة لتدوير الهواء البارد أو الدافئ عبر البناية ، وهذه الأماكن تكون حساسة جدا في حالة حدوث حرائق فلو افترضنا أن الأسلاك الممدة هناك غير مضادة للحريق فإن الغازات السامة ستنتشر عبر البناية.
تقوم الضفائر المعدنية بحماية المحور من تأثير التداخل الكهرومغناطيسي EMI و الإشارات التي تتسرب من الأسلاك المجاورة أو ما يسمى Crosstalk .
إضافة لذلك تستخدم بعض الأسلاك المحورية طبقة أو طبقتين من القصدير كحماية إضافية.
تتكون الأسلاك الملتوية في أبسط صورها من :.
1- Unshielded twisted pair (UTP) أسلاك ملتوية غير محمية .
2- Shielded-twisted pair (STP) الأسلاك الملتوية المحمية .
يتكون النوع الأول Unshielded twisted pair (UTP) من أسلاك ملتوية داخل غطاء بلاستيكي بسيط، و يستخدم هذا النوع في شبكات 10BaseT.
قامت جمعية الصناعات الإلكترونية و جمعية صناعات الإتصال The Electronic Industries Association and the Telecommunications Industries Association (EIA/TIA) بتقسيم UTP الى خمس فئات وفقا للغاية من استخدامها :
1- Category 1 الفئة الأولى و تستخدم لنقل الصوت فقط و لا تستطيع نقل البيانات.
2- Category 2 الفئة الثانية و تستخدم لنقل البيانات بسرعة 4 ميجابت في الثانية.
3- Category 3 الفئة الثالثة و تستخدم لنقل البيانات بسرعة 10 ميجابت في الثانية.
4- Category 4 الفئة الرابعة و تستخدم لنقل البيانات بسرعة 16ميجابت في الثانية.
5- Category 5 الفئة الخامسة و تستخدم لنقل البيانات بسرعة 100 ميجابت في الثانية.
و في الوقت الحاضر يوجد Category 6 و هو نفس Category 5 و لكن يتميز بانه يدعم طول اكثر من الكيبل .
تعتبر UTP عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي و تداخل الإشارات المجاورة ، ولحل هذه المشكلة تستخدم الحماية Shielding ، و من هنا ظهرت الأسلاك الملتوية المحمية .
النوع الثاني :. ) و التي هي عبارة عن زوج من الأسلاك الملتوية محمية بطبقة من القصدير ثم بغلاف بلاستيكي خارجي.
و تتفوق STP على UTP في أمرين:
1- أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي.
2- تستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد.
3- في بعض الظروف توفر سرعات بث أكبر.
تستخدم الأسلاك الملتوية TP عادة في الحالات التالية:
1-ميزانية محدودة للشبكة.
2- هناك حاجة لتوفير سهولة و بساطة في التركيب.
تتكون أسلاك الألياف البصرية من :.
إسطوانة رقيقة جدا من الزجاج أو البلاستيك بسمك الشعرة تسمى Core الصميم و يكسى هذا الصميم بطبقة من الزجاج تكون مصممة لعكس الضوء عليه، وتغطى من ثم بطبقة مقواة Kevlar و التي بدورها تكون محمية بغطاء خارجي من البلاستيك.
و حيث أن كل Core لا يستطيع نقل الضوء أو الإشارة إلا في اتجاه واحد فقط فإنه لا بد من استخدام سلكين من الألياف البصرية واحد للإرسال و الثاني للإستقبال.
توفر أسلاك الألياف البصرية المزايا التالية:.
1- منيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي و التداخل من الأسلاك المجاورة.
2- معدلات التوهين منخفضة جدا.
3- سرعة إرسال بيانات مرتفعة جدا بدأت ب 100 ميجابت في الثانية و قد وصلت حاليا الى 200000 ميجابت في الثانية.
4- في الألياف البصرية يتم تحويل البيانات الرقمية الى نبضات من الضوء، و حيث أنه لا يمر بهذه الألياف أي إشارات كهربية فإن مستوى الأمن الذي تقدمه ضد التنصت يكون مرتفعا.
أما العيب الرئيسي في هذه الاسلاك
تعتبر الألياف البصرية ذات الصميم المصنوع من البلاستيك أسهل تركيبا و أقل عرضة للكسر ، ولكنها لا تستطيع حمل نبضات الضوء مسافات شاسعة كتلك المزودة بصميم زجاجي.
و الألياف البصرية بشكل عام تكلفتها مرتفعة كثيرا قياسا بالأسلاك النحاسية.
فهو نابع من طبيعتها ، فتركيب هذه الأسلاك و صيانتها أمر غاية في الصعوبة فأي كسر أو انحناء سيؤدي الى عطبها . و اخيرا يوجد نوع شاذ و خاص لشركة IBM
تقوم شركة IBM بوضع معايير خاصة لشبكاتها وقدمت نظاما معياريا لتعريف كل من:
1- مشابك الأسلاك.
2- لوحات الواجهة Face Plates.
3- لوحات التوزيع Distribution Panels.
4- أنواع الأسلاك.
تعتبر المشابك التي تستخدمها IBM فريدة من نوعها فهي ليست مشابك ذكرية و لا أنثوية بل هجينة و تسمى hermaphroditi
أما المعايير التي تستخدمها IBM لتوصيف أسلاكها فهي تتوافق مع المعيار الذي وضعته شركة American Wire Gauge (AWG) .
الأنواع الرئيسية للأسلاك المستخدمة في شبكات IBM هي:
1- Type 1 - STP for computers.
2- Type 2 - voice and data STP.
3- Type 3 - voice and data UTP.
4- Type 5 - fiber optic cable.
5- Type 6 - dual-shielded UTP.
6- Type 8 - STP for use under carpets.
7- Type 9 – plenum.
[b][justify]
