أساسيات شبكات الحاسوب

الباب الأول

• الأسباب التي أدت إلى إنشاء شبكات الحاسب هي المشاركة في البيانات والتطبيقات، المشاركة في الموارد، الدخول على أنظمة تشغيل متباعدة المسافة، دعم الإدارة المركزية للنظام، وإمكانية إنشاء مجموعات عمل موحدة على مستوى مناطق جغرافية متباعدة.
• تتضمن أنواع الشبكات من حيث المدى الجغرافي شبكة المناطق المحلية (LAN)، شبكة المناطق الواسعة (WAN)، شبكة المباني (CAN)، شبكة خاصة (PAN)، شبكة المدينة (MAN)، شبكة اللاسلكي (WLAN)، الشبكة العالمية (GAN)، والشبكة التخزينية (SAN).
• من خصائص شبكة LAN أنها شبكة محدودة المساحة تربط بين عدة أجهزة حاسب داخل منطقة جغرافية صغيرة، وهي أكثر أنواع الشبكات انتشارًا.
• يتراوح عدد أجهزة الحاسب في شبكة LAN بين جهازين إلى 500 جهاز، وتستخدم كابلات خاصة أو وسيط نقل لاسلكي، وتتطلب جهاز HUB أو سويتش لربطها.
• خصائص شبكة WAN أنها شبكة مفتوحة المدى وغير محدودة من حيث المساحة الجغرافية، يمكن استخدامها لربط المدن البعيدة أو لربط أكثر من شبكة محلية LAN، وعدد الأجهزة فيها غير محدود.
• الشبكة الشخصية PAN لا تتعدى مسافتها 10 أمتار وتستخدم لتوصيل جهازين كمبيوتر وطابعة أو فاكس، وتستخدم تقنية البلوتوث في أغلب الأحيان، والاتصال فيها يتم بشكل لاسلكي.
• أنواع الشبكات من حيث التصميم الهندسي تتضمن الشبكة الخطية (bus topology)، الشبكة النجمية (star topology)، الشبكة الحلقية (Ring Topology)، الشبكة المعقدة (Mesh Topology)، شبكة الند للند (Point To Point Topology)، شبكة الإرسال والاستقبال (Point To Multipoint Topology)، والشبكة الخليط (Hybrid Topology).
• تعتمد الشبكة الخطية (bus topology) على كابل رئيسي واحد يسمى backbone تتصل به جميع الأجهزة بدون وحدة تحكم مركزية، ويتم نقل البيانات عبر الناقل بإدارة نقل بين الأجهزة، وبوضع نهاية طرفية عند طرفي الشبكة تسمى منهي الإشارة Terminator.
• الشبكة النجمية (star topology) لا يوجد بها كابل رئيسي واحد بل أكثر من كابل، وتستخدم أجهزة أخرى مثل Switch ليتم ربط جميع الأجهزة عليها، ولكل جهاز كابل خاص، وهي تعتبر الأكثر انتشارًا لسهولة صيانتها، وإذا تعطل أحد الكابلات لا تتوقف الشبكة كلها.
• الكابل هو الوسيط الذي تنتقل من خلاله البيانات والمعلومات من حاسب إلى آخر في نفس الشبكة أو من شبكة إلى أخرى وأنواعه الرئيسية هي الكابل المحوري coaxial cable، والكابل المجدول twisted pair cable، وكابل الألياف الضوئية fiber optic cable.
• يتكون الكابل المحوري من سلك نحاسي محاط بأسلاك مجدولة يفصل بينهما عازل، ويستخدم لنقل الإشارة خلال الموصل الداخلي بينما يعمل الموصل الخارجي كطبقة حماية لتقليل التشويش، ويحيط كل ذلك غلاف خارجي، ويستخدم في شركات الهاتف والاتصالات، أجهزة الفيديو، البث التليفزيوني، وشبكات الايثرنت.
• من مميزات استخدام الكابل المحوري إمكانية مده عبر مسافات أطول من الكابل المزدوج المجدول، لا يحتاج إلى أجهزة التكرار repeater، وأقل تكلفة من كابل الألياف الضوئية.
• تمتاز كابلات STP (Shielded Twisted Pair) بمقاومتها للتداخل الكهرومغناطيسي، وتستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد، وتوفر سرعات أكبر في بعض الحالات مقارنة بكابلات UTP (Unshielded Twisted Pair).
• يتكون كابل الألياف الضوئية من ثلاث طبقات: طبقة القلب (Core) وهي ألياف من الزجاج أو البلاستيك ينتقل فيها الضوء، العاكس (Cladding) وهي مادة تحيط بالقلب الزجاجي وتعمل على عكس الضوء مرة أخرى إلى مركز الليف البصري، والغلاف الواقي (Buffer Coating) وهي طبقة تستخدم لحماية الكابل من التغيرات الجوية أو الكسر.
• مميزات استخدام الألياف الضوئية تشمل سرعة عالية جداً في نقل البيانات تبدأ من 100Mbps وتصل إلى أكثر من 20Gbps، مستوى أمان عالٍ ضد التنصت لتحويل الإشارات الرقمية لنبضات ضوئية، معدل ضعف أو توهين الإشارات منخفض بشكل كبير، ومنيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي، إمكانية تمديد عدة ألياف ضوئية بداخل كابل واحد، ولا تتأثر بالماء.
• وظائف بطاقة الشبكة تشمل تغليف الشبكة باستقبال البيانات القادمة من بروتوكول طبقة الشبكة وبناء إطار لها لتحضيرها للإرسال وفً حالة االستقبال تقرأ محتويات االطار وتمررها لبروتوكول طبقة الشبكة، وتحويل اشارة البيانات بتحويل االطار المتكون من بٌانات ثنائٌة الشارة تتناسب مع نوع الكابل المستخدم وفً حالة االستقبال تحول من اي نوع من االشارات المستقبلة لبٌانات ثنائٌة، وإرسال واستقبال البيانات بتفحص عنوان وجهة البٌانات وفً حالة توافق عنوان الوجهة مع المادي لبطاقة الشبكة تمر البيانات للطبقات العلٌا وفً حالة عدم التوافق تتجاهل البطاقة رزم البٌانات.
• من وظائف بطاقة الشبكة التخزين المؤقت لكون سرعة نقل البيانات من ذاكرة الجهاز إلى البطاقة أسرع من نقل البيانات من البطاقة إلى كابل الشبكة، لذلك يتم تخزينها مؤقتًا بذكرة البطاقة حتً ٌتم بثها وفً حالة االستقبال فٌتم تخزٌن البٌانات حتً ٌتم تكوٌن اطار كامل ٌمكن معالجته، والتحكم في الوصول إلى الوسيط MAC لكون بطاقة الشبكة هي المسئولة عن التحكم بالوصول إلى الوسيط، والتحویل من التوازي إلى التوالي بنقل البٌانات في الحاسب في نواقل بشكل متوازي بشكل (8 او 16 او32 او 64 بت) بٌنما سلك الشبكة ٌ نقل بت واحد وٌسمى بالبث المتسلسل serial transmission وتعمل البطاقة علً تحوٌل مسار البٌانات من شكل متوازي لشكل متسلسل فً حالة االرسال والعكس فً حالة االستقبال.
• أنواع المجمع HUB تشمل المجمع الخاملpassive hub الذي ٌكون مفعل به التٌار الكهربً بدون وجود كابل للتوصٌل بالتٌار الكهربً حٌث ٌعمل كنقطة اتصال مادي فقط، المجمع النشطactive hub الذي ٌأتً معه كابل لٌتصل بمنفذ التٌار الكهربً حٌث تحتاج الً طاقة لتكبٌر االشارة الواردة، المجمع الهجٌنhybrid hub الذي ٌقوم بربط أكثر من Hub بأنواع مختلفة، والمجمع الذكيsmart hub فكون هذه األجهزة بصورة رئٌسٌة كمجمعات نشطة ولكنها تشتمل أٌضا على شرٌحة معالج صغٌر وقدرات تشخٌصٌة.
• مميزات المجمع HUB أنه يسمح بتوسٌع الشبكة وتغٌٌر مكوناتها، ٌتوافق مع انواع مختلفة من الكابالت، يوفر المراقبة المركزٌة لنشاط الشبكة و حركة المرور علٌها، عزل المشاكل على الشبكة بتحدٌد الوصلة أو الجهاز سبب المشكلة، لدٌها معالج داخلً خاص ٌستطٌع عد حز م البٌانات التً تمر من خالله على الشبكة، تستطٌع اكتشاف المشاكل فً حزم البٌانات المرسلة، تستطٌع فصل األجهزة المسببة للمشاكل عن الشبكة، وتحدٌد زمن معٌن ٌسمح فٌه لجهاز ما باالتصال بالشبكة مما ٌزٌد من أمن هذه الشبكة.
• لعملية الإرسال عن طريق المبدل أو الموزع Switch، يقوم Switch بعمل جدول للعناوين الفيزيائية لأجهزة الكمبيوتر المتصلة به حيث يقوم بتسجيل عنوان MAC لكل جهاز بعد التعرف عليه في جدول العناوين، فعند ارسال بٌانات من جهاز آلخر ٌتعرف ال switch علً عنوان الجهاز المرسل الٌه وٌبحث عن عنوانه فً جدول العناوٌن وٌرسل البٌانات لهذا الجهاز فقط.
• شبكة الحاسب الآلي هي نظام لربط جهازٌن أو أكثر باستخدام إحدى تقنٌات نظم االتصاالت من أجل تبادل المعلومات و البٌانات المتاحة للشبكة بٌنها.
• الشبكة الالسلكٌة تستخدم موجات الرادٌو ذات الترددات الخاصة لالتصال فٌما بٌنها.
• شبكة الارسال والاستقبال point to multipoint topology هي شبكة تتم فٌها عملٌة االرسال واالستقبال من مقسم رئٌسً، حٌث ٌتم تجمٌع جمٌع االجهزة فً مكان واحد وٌتم االرسال واالستقبال من هذا المكان مثل سنترال الخطوط االرضٌة.
• الكابل المجدول twisted pair cable هو كابل ٌتكون من عدد من األزواج الملفوفة على بعضها، وهذا االلتفاف ٌعمل على تقلٌل التشوٌش و التداخل الكهرومغناطٌسً.
• التوصیل المباشر straight cable ٌستخدم لتوصیل أجهزة متشابهة مع بعضها مثل سویتش مع سویتش أو كمبیوتر مع كمبیوتر.
• بطاقة الشبكة NIC "هي المكون الذى يربط بين الكمبيوتر والشبكة، ويسمى محول الشبكة LAN Adaptor أو NIC وهي عبارة عن لوحة مطبوعة يتم تركيبها في فتحة التوسعة على اللوحة الأم أو على جهاز طرفي خاص بالكمبيوتر.
• المجمع HUB هو أحد مكونات الشبكة، فهو ٌستخدم لربط عدة أجهزة مع بعضها البعض فً شبكة داخلٌة حتى ٌتمكنوا من العمل فً نطاق واحد و شبكة واحدة حٌث ٌتم ربط كل جهاز كمبٌوتر بمنفذ من منافذ المجمع HUB وٌكون منافذه 8 او 16 او24 او 32 وٌعمل في الطبقة الأولى من طبقات نموذج OSI.
• البوابة Gateway هي من أذكى أجهزة الشبكة وتعمل في جميع طبقات نموذج OSI تقوم بربط شبكتين مختلفتين كليًا عن بعض، وتقوم بعمل ترجمة أو وسيط بين الشبكتين.
• أهمية وجود شبكات الحاسب تتلخص في توفٌر المال و الوقت و الجهد فً نقل البٌانات، والسماح بإدارة المؤسسة بشكل مركزي، وامكانٌة التوسع علً النطاق الجغرافً فٌؤدي لزٌادة االنتاج.
• شبكة المبانً‎ CAN‎‏ تعتبر الشبكة الوسٌطة ما بٌن الشبكة المحلٌة و الشبكة الواسعة، حٌث ٌمكن استخدامها فً المنازل‎ ‎و المكاتب و المقاهً وهذا النوع من الشبكات ال ٌستخدم كثٌرا.
• الشبكة المعقدة Mesh topology تحتوي على أكثر من كابل فً كل جهاز ولذلك هذه الطرٌقة فً التوصٌل مكلفة جدا، ولا يوجد لها استخدام فً الحٌاة العملٌة.
• تنقسم الشبكات حسب معمارٌة الشبكة إﻟﻰ شبكة اﻟﻨﺪ لﻠﻨﺪ )النقطة ﻟ النقطةpeer to peer network) وشبكة العمٌل والخادم )Client Server network).
• فً الكابالت المحورٌة الكابل الـ‎Thin cable‎‏ ٌدعم مسافات كبٌرة وضوضاء اقل ولكن ٌصعب تثبٌته، بٌنما الكابل الثخین Thick Cable ٌدعم مسافات قصٌرة ولكن ٌكون مفٌد‎ ‎فً عملٌات تثبٌت الكابالت التً تتطلب التواءات كثٌرة وٌعتبر ارخص.
• النوعين الأساسيين من الكابلات المجدولة ﻫما الكابالت المجدولة المحمية (STP) والكابالت المزدوجة غير المحمية (UTP).
• في كابلات UTP هناك Cable CAT4 ‏ تصل سرعته الﻰ 16Mbps ب ﯾ ﻧما كابل CAT5e ‏ تصل سرعته الﻰ 1Gbps.
• نوعين التوصيل الأساسيين في الكابلات المجدولة هما التوصيل المباشر (Straight Cable)‎ ‎والتوصيل العكسي (Crossover Cable).
• كل بطاقة NIC تحمل كوداً فريداً ٌسمی عنوان MAC ويستخدم للتحكم في اتصال بيانات المضٌف علً الشبكة.
• الکباری أو الجسور‎ )bridge‏( یمكنھا‎ ‎ربط شبكتﯾ ن‎ LAN‏ ببعضهما البعض بحﯾ ث ُیكونا شبكة‎ ‎واحدة، ك ما ٌستخدم لتقسﯾ م شبكة محلﯾ ة كبﯾ رة إلى ق سمﯾ ن وٌعمل فً الطبقة الأولى من نموذج OSI.
• يعمل الموجه Router في الطبقة الثالثة من نموذج OSI، بينما يعمل المكرر Repeater في الطبقة الاولى من نموذج OSI .

اختر من بين الأقواس

• تستخدم شبكة الـ‎ GAN في العادة في شبكة االتصاالت لربط شبكات الهواتف المحمول و الهواتف األرضٌة .

• الشبكة الحلقية هي شبكة على شكل حلقة أو دائرة، تستخدم كابل فً كل جهازٌن و ،ٌعتبر الحاسب المركزي جزء من الحلقة و تتحرك البٌانات بشكل دائرة

• الشبكة الخليط ، هي الشبكة التي سميت بذلك النها تربط بٌن انواع الشبكة المختلفة.

• الاسالك الملتوية المحمية ببطقة من القصدير ثم غالف‎ ScTP و عبارة عن خارجي.

• كابل CAT1 ، يستخدم لنقل الصوت فقط ولا ٌستخدم لنقل لبٌانات.

• سرعة ﻰ ﻓي مقا نقل الابل CAT6 تصل الً .10 Gb

• االلٌاف الضوئٌة من عيوبها انها تعتمد علً الزجاج؛ فغالبا ٌنكسر القلب الزجاجً عند االنحناءات الشدٌدة.

• المجمع HUB جهاز ٌستقبل البٌانات من جهاز متصل به ثم ٌنقلها الً جمٌع االجهزة المتصلة به ما عدا الجهاز الذي ارسل البٌانات.

• يعمل المحول ضمن الطبقة الثانٌة من طبقات نموذج OSI. يمكن الاتصال بشبكة WAN وربطها بشبكة LAN .

• الموجه Router یقوم بتحدﯾ د واختﯾ ار أفضل مسار من ضمن مجموعة مسارات لﯾ تم عملﯾ ة ارسال واستقبال البﯾ اتات من المرسل الى المستق ِّبل أو العكس .

• شبكة ااالنترانت ، تعتبر واحدة من التكوينات الشائعة لشبكة LAN، ويجب أن تحصل فيها على الأذونات وكلمة المرور الصحيحة للوصول إليه.

• WAN ‎ تتكون من شبكتين أو أكثر من شبكات LAN.

• عند استخدام المجمع للربط بﯾﻦ أجهزتها.‎ ‎النجمﯾ ة ‎الشبكة

• الشبكة WAN تستخدم أجهزة المودم و ا ألقمار الصناعﯾة.

• ﺎ اسً عبارة عن كابل مغلف‎ ScTP ﯾ تﻛوﻧ ‎الكابل المزدوج المجدول المحمﻲ برفاقة معدﻧ ﺔ بطبقة معدنﯾ ﺔ واﻗ ﺔﻲ أو حاجز واﻗ.

• في الشبكة النجمﯾة الشبكة التي تتصل فﯾھا جمﯾ ع الحاسبات بوحدة تحكم خاصة هي الشبكة ......

اذكر المصطلح العلمي

• البنية التحتية للشبكة هي المكونات المادٌة التً تكون داخل الشبكة و تجعل أجهزتها قادرة على االتصال ببعضها البعض و تتبادل البٌانات .ﻫ ذه‎ ‎اﻟمكونات ﻋبارة ﻋن اﻟكابلات أو نقاط التوصیل أو أجھزة الشبكة.
• الشبكة التخزینية ‎SAN هﻲشبكة تتصل ﻓﻲ اﻟﺴيرﻓرات بشكل ﻣباشر ﻟيتم اﯾصال اﻟﺴيرﻓرات ﻣﻊوﺣدة اﻟتخزﯾﻦ و مركز اﻟﻤعلوﻣات اﻟرﺋيﺴﻲ و تستخدم ﺗﻘنﯿات ﻋالية ﻣثل ﻛابلات اﻷﻟياف اﻟضوﺋیة.
• شبكة الند للند ھی شبكة یتم ربط اﻷجهزة ببعضها البعض ﻓﻲ ھذه اﻟﺸبكة بشكل ﻣباشر‎ ‎بدونوجود أﻱ أجھزة ‪ ،‬ﺣيثر ﯾتم ربط ﺟھا ز كﻣبيوتر ﻣباشرة ﺑجھا ز آﺧر بدون وجود ﺳوو ﯾتش.
• ﺍلكﺎبالت ﺍلمجﺪﻮلة غير المحمﯾ ﺔ‏ ﻫﻲ ‎كﺎبالت ﺗتكوﻧ ﻣﻦ أﺳﻼك ​ﻣﻠتوﯾ ﺔ دﺍﺧﻞ غطﺎء ​ﺑﻼﺳتي ﻛﻲ ﺑ ﺴيﻂ وتنقّسم لـ 7 فئات.
• كابل ‎CAT3 هو نوع من أنواع كابلات‎ UTP‎‏ تصل سرعته الﻰ. 10Mbps
• التوصیل العكسى‏ ﺗوﺻيﻞ ﻳﺴتخدﻣ لتوﺻيﻞ أﺟهﺰة ﻣتشاﺑﮭﺔ‪ ،‬جـ ﻛﻢﺑیوﺗﺮ َمج ﻛﻢ ﺑیوﺗﺮ ،ﻣﻊﺳﻮوي تش َمج ﺳﻮوي تش.
• كﺎﺒل ﻛﺎﺒالت ‏ﺗنقﻠ ‏البﯿانات ﻋﻠﻰ ﺸكﻞ إﺷﺎرات ضﻮئﯿﺔ وهﻰ ﻋَﺒارة ﻋﻦ اَليﺎف وﺗسخـ وﺗستخدم ﻠنقل اﻹﺷﺎرات غﻧية طوﯿلة و رﻓيعة ُﯾجـ اﻟﻀوئﯿﺔ.
• الكباري (Bridge ) ‏‎ یقوم‏‎ ‎‏ بعملﯾ‏‏ة اإلدارة ﺍﻷﺳﺎسﯾﺔ لإرﺳﺎل البﯾﺎﻧات وﺑالتحﻘق ﻣﻦ ﺗحﺪﯾﺪ ﻣﺎ إذا ﻛﺎﻧت ﻭهو ﺍﻋﺒﺎرة ﻋﻦ ﺟﺪول اﻟتوجﯿﻪ ﯾشئ ﺟﺪاول ﺗﺘضمن ﻇﺔ للأ جھز ا ﻟ الكمبيوتر متصلة بالشبكة ممّا ﯾ سهيل ﻭﺠﮭﺔ اﻹ ﺭﺳﺎل .
• المجمع ‎HUBتعمل ﻛﻨﻘطـة ﺗرﻛﯾﺯ ﻣﺎديّة ﻟﺸـﺒﻜﺔ ﺇاﺛرنت‎‎‎‎‎اﻟﻤحلﯿة.
• المكرر أو الـِ ‎Repeater‎‏ ھو ﺟھا ز ُيستخدم ﻊﻣالكﺎبال ة لتوﺻيﻞ ﻣ ﺴﺎﻓﺔ اكبَ ر ٌ ﻌﯿﺪ ﺗكﺮﺍﺭ بإكثﺮا ر الإﺷﺎرة