شبكة حاسوب

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.

من الممكن أن تكون أجهزة الحاسوب في الشبكة قريبة جداً من بعضها وذلك مثل أن تكون في غرفة واحدة وتسمى الشبكة في هذه الحالة شبكة محلية LAN. ومن الممكن أن تكون الشبكة مكونة من مجموعة أجهزة في أماكن بعيدة مثل الشبكات بين المدن أو الدول وحتى القارات ويتم وصل مثل هذه الشبكات في كثير من الأحيان بالانترنت أو بالسواتل (Satellite)و تسمى الشبكة عندها شبكة عريضة WAN،هناك أيضاً في مقابل ذلك الشبكة الشخصية PAN والتي تربط مجموعة أجهزة قريبة من المستخدم.

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. وهناك نوعين من الأسلاك المجدولة : أ - Shielded Twisted Pair وهو سلك مجدول محمي ضد الأمواج الكهرومغناطيسية, ويستخدم في المصانع او المناطق التي تتولد بها هذه الموجات, و قد تتسبب الموجات الكهرومغناطيسية بفقدان البيانات او عدم امكانية وصولها . ب- Unshielded Twisted Pair وهو سلك مجدول غير محمي يستخدم في البيئات الطبيعية . تتراوح سرعة الكبلات المجدولة من 100 ميجابت\الثانية إلى 10 جيجابت\ثانية وتستطيع نقل البيانات بمسافة أقصاها 100 م .

- السلك المحوري Coaxial Cable وهو الأقدم وتكون سرعته أقل من السلك المجدول, وهي يشبه في شكله سلك التلفاز .

- 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 تخزينية SAN.

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 2003أو 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)

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 TCP/IP 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 HTTPأو 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)

•  مقالة مفصلة: طوبولوجيا الشبكة

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.