اتجاهات الشبكات والاتصالات

• أصبح التواصل السريع مع العملاء والموردين والموظفين ضروريًا للشركات.
• قبل عام 1990 تقريبًا، كانت الشركات تعتمد على البريد أو الهاتف (صوت أو فاكس) للتواصل.
• حاليًا، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر والبريد الإلكتروني والإنترنت والأجهزة المحمولة المتصلة بشبكات لاسلكية للتواصل.
• أصبحت الشبكات والإنترنت مترادفين تقريبًا لممارسة الأعمال التجارية.

اتجاهات الشبكات والاتصالات

• تاريخيًا، استخدمت الشركات نوعين مختلفين من الشبكات: شبكات الهاتف وشبكات الكمبيوتر.
• شبكات الهاتف تعاملت مع الاتصالات الصوتية, وشبكات computer تعاملت مع نقل البيانات.
• شركات الهاتف احتكرت شبكات الهاتف المنظمة من قبل الحكومة باستخدام تقنيات نقل الصوت.
• شركات الكمبيوتر بنت شبكات কম্পিউটার لنقل البيانات بين أجهزة الكمبيوتر في مواقع مختلفة.
• نتيجة لإلغاء القيود التنظيمية والابتكار في تكنولوجيا المعلومات، تتقارب شبكات الهاتف والكمبيوتر في شبكة رقمية واحدة باستخدام معايير وتكنولوجيا مشتركة قائمة على الإنترنت.
• مزودو الاتصالات الذين كانوا يقدمون خدمات الهاتف يقدمون الآن الوصول إلى الإنترنت والخدمات الصوتية عبر الشبكات الخلوية والخطوط الأرضية التقليدية.
• شركات الكابلات التي كانت تقدم خدمات التلفزيون تقدم الآن الوصول إلى الإنترنت والخدمات الصوتية عبر شبكات الكابل.
• لم تعد شبكات الكمبيوتر تنقل البيانات فقط، بينما توفر الآن أيضًا خدمات الإنترنت والهاتف والفيديو.

تطور الشبكات

• أصبحت شبكات الاتصالات الصوتية والبيانات أكثر قوة (أسرع)، وأكثر قابلية للنقل (أصغر وأكثر حركية)، وأقل تكلفة.
• ارتفعت سرعة الإنترنت النموذجية من 56 كيلوبت في الثانية في عام 2000 إلى اتصالات النطاق العريض عالية السرعة بسرعات تتراوح من 5 إلى أكثر من 900 ميجابت في الثانية اليوم.
• انخفضت تكلفة هذه الخدمة بشكل كبير، من 50 سنتًا لكل كيلوبت في عام 2000 إلى جزء صغير من السنت اليوم.
• يتم إجراء الاتصالات الصوتية والبيانات والوصول إلى الإنترنت بشكل متزايد عبر منصات النطاق العريض اللاسلكية باستخدام الأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر في الشبكات اللاسلكية.
• يستخدم أكثر من 90% من مستخدمي الإنترنت في الولايات المتحدة (أكثر من 275 مليون شخص) الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية للوصول إلى الإنترنت بشكل حصري أو على الأقل في بعض الأحيان.

الشبكات الحاسوبية

• الشبكة الحاسوبية تتكون من جهازي كمبيوتر متصلين أو أكثر.
• تتكون الشبكة المتصلة بالإنترنت من الأجهزة والبرامج ومكونات الإرسال التالية:
  • كمبيوتر عميل وخادم مخصص.
  • وحدات تحكم واجهة الشبكة (NICs).
  • وسيلة اتصال.
  • برنامج نظام تشغيل الشبكة.
  • محولات.
  • جهاز التوجيه Router.
• يحتوي كل جهاز كمبيوتر على الشبكة على NIC لربط الكمبيوتر بالشبكة.
• يمكن أن تكون وسيلة الاتصال سلك هاتف أو كابل متحد المحور أو إشارة لاسلكية (في حالة شبكات الهاتف المحمول وشبكات المنطقة المحلية اللاسلكية (Wi-Fi)).
• يقوم نظام تشغيل الشبكة (NOS) بتوجيه وإدارة الاتصالات وتنسيق موارد الشبكة.
• يمكن أن يكون NOS موجودًا على كل جهاز كمبيوتر في الشبكة أو بشكل أساسي على خادم مخصص.
• الخادم هو جهاز كمبيوتر يقوم بوظائف شبكة مهمة لأجهزة الكمبيوتر العميلة، مثل عرض صفحات الويب وتخزين البيانات وتخزين نظام تشغيل الشبكة.
• Microsoft Windows Server و Linux هما نظاما تشغيل الشبكة الأكثر استخدامًا.
• تحتوي معظم الشبكات أيضًا على محول أو محور يعمل كنقطة اتصال بين أجهزة الكمبيوتر.
• المحاور هي أجهزة بسيطة تربط مكونات الشبكة، وترسل حزمة من البيانات إلى جميع الأجهزة المتصلة الأخرى.
• المحول لديه ذكاء أكثر من المحور ويمكنه تصفية البيانات وإعادة توجيهها إلى وجهة محددة على الشبكة.
• جهاز التوجيه Router هو معالج اتصالات يقوم بتوجيه حزم البيانات عبر شبكات مختلفة.
• تحتوي محولات وأجهزة التوجيه الخاصة بالشبكة على برامج خاصة مدمجة في أجهزتها لتوجيه حركة البيانات، مما قد يؤدي إلى اختناقات في الشبكة ويجعل عملية تكوين الشبكة أكثر تعقيدًا وتستغرق وقتًا طويلاً.
• الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) هي نهج شبكات تتم فيه إدارة العديد من وظائف التحكم هذه بواسطة برنامج مركزي واحد، والذي يمكن تشغيله على خوادم غير مكلفة منفصلة عن أجهزة الشبكة نفسها.
• SDN يساعد بشكل خاص في بيئة الحوسبة السحابية التي تحتوي على العديد من الأجهزة.

شبكات في الشركات الكبيرة

• يمكن ربط الشبكات الصغيرة لشركة نامية معًا في بنية تحتية للشبكات على مستوى الشركة.
• تتكون البنية التحتية للشبكة للشركة الكبيرة عادةً من عدد كبير من الشبكات المحلية الصغيرة المرتبطة بشبكات محلية أخرى وبشبكات الشركات على مستوى الشركة.
• تدعم الخوادم القوية موقعًا إلكترونيًا للشركة وشبكة إنترانت للشركة وربما شبكة إكسترانت.
• قد ترتبط الخوادم الموجودة على الشبكة أيضًا بأجهزة كمبيوتر كبيرة أخرى تدعم أنظمة الواجهة الخلفية.
• تدعم البنية التحتية لشبكة الشركات قوة مبيعات متنقلة تستخدم الأجهزة المحمولة والموظفين المتنقلين المرتبطين بموقع الشركة على الويب وشبكات Wi-Fi الداخلية للشركة.
• بالإضافة إلى شبكات الكمبيوتر هذه، قد تتضمن البنية التحتية للشركة شبكة هاتف منفصلة تتعامل مع معظم البيانات الصوتية.
• العديد من الشركات تتخلى عن شبكات هواتفها التقليدية وتستخدم هواتف الإنترنت التي تعمل على شبكات البيانات الحالية.
• تواجه الشركات مشكلة رئيسية تتمثل في كيفية دمج جميع شبكات وقنوات الاتصال المختلفة هذه في نظام متماسك يمكّن المعلومات من التدفق من جزء من الشركة إلى آخر ومن نظام إلى آخر.

تقنيات الشبكات الرقمية

• تعتمد الشبكات الرقمية المعاصرة والإنترنت على ثلاث تقنيات رئيسية:
  • الحوسبة القائمة على العميل/الخادم.
  • استخدام تبديل الحزم.
  • تطوير معايير الاتصالات المستخدمة على نطاق واسع (أهمها بروتوكول التحكم في الإرسال/بروتوكول الإنترنت، أو TCP/IP) لربط الشبكات وأجهزة الكمبيوتر المتباينة.

الحوسبة القائمة على العميل/الخادم

• الحوسبة القائمة على العميل/الخادم هي نموذج حوسبة موزعة يتم فيه تحديد بعض قوة المعالجة داخل أجهزة الكمبيوتر العميلة الصغيرة وغير المكلفة، مثل أجهزة الكمبيوتر المكتبية أو المحمولة أو الأجهزة المحمولة.
• يتم ربط هؤلاء العملاء ببعضهم البعض من خلال شبكة يتحكم فيها جهاز كمبيوتر خادم الشبكة.
• يحدد هذا الخادم قواعد الاتصال للشبكة ويزود كل عميل بعنوان حتى يتمكن الآخرون من العثور عليه على الشبكة.
• حلت الحوسبة القائمة على العميل/الخادم إلى حد كبير محل الحوسبة المركزية للحاسوب المركزي، حيث تتم معظم المعالجة على جهاز كمبيوتر مركزي كبير.
• مددت الحوسبة القائمة على العميل/الخادم الحوسبة إلى الأقسام وفرق العمل وأرضيات المصانع وأجزاء أخرى من العمل لا يمكن أن تخدمها بنية مركزية.
• كما أنه يمكّن أجهزة الحوسبة الشخصية مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة من الاتصال بشبكات مثل الإنترنت.
• الإنترنت هو أكبر تطبيق للحوسبة القائمة على العميل/الخادم.

تبديل الحزم

• تبديل الحزم هو طريقة لتقطيع الرسائل الرقمية إلى طرود تسمى الحزم، وإرسال الحزم على طول مسارات اتصال مختلفة عندما تصبح المسارات متاحة، ثم إعادة تجميع الحزم بمجرد وصولها إلى وجهاتها.
• قبل تطوير تبديل الحزم، استخدمت شبكات الكمبيوتر دوائر هاتفية مؤجرة ومخصصة للتواصل مع أجهزة الكمبيوتر الأخرى في مواقع بعيدة.
• في الشبكات ذات الدوائر المحولة، مثل نظام الهاتف، يتم تجميع دائرة كاملة من نقطة إلى نقطة، ثم يمكن أن يستمر الاتصال.
• كانت تقنيات تبديل الدوائر المخصصة هذه باهظة الثمن وأهدرت سعة الاتصالات المتاحة: تم الحفاظ على الدائرة بغض النظر عما إذا كانت أي بيانات يتم إرسالها.
• تبديل الحزم أكثر كفاءة.
• يتم تقسيم الرسائل أولاً إلى حزم صغيرة وثابتة من البيانات تسمى الحزم.
• تتضمن الحزم معلومات لتوجيه الحزمة إلى العنوان الصحيح وللتحقق من أخطاء الإرسال جنبًا إلى جنب مع البيانات.
• يتم إرسال الحزم عبر قنوات اتصال مختلفة باستخدام أجهزة التوجيه، حيث تنتقل كل حزمة بشكل مستقل.
• سيتم توجيه حزم البيانات التي تنشأ في مصدر واحد عبر العديد من المسارات والشبكات قبل إعادة تجميعها في الرسالة الأصلية عند وصولها إلى وجهاتها.

TCP/IP والاتصال

• في شبكة اتصالات نموذجية، تحتاج مكونات الأجهزة والبرامج المتنوعة إلى العمل معًا لنقل المعلومات.
• تتواصل المكونات المختلفة في الشبكة مع بعضها البعض من خلال الالتزام بمجموعة مشتركة من القواعد تسمى البروتوكولات.
• البروتوكول هو مجموعة من القواعد والإجراءات التي تحكم نقل المعلومات بين نقطتين في الشبكة.
• في الماضي، غالبًا ما اضطرت البروتوكولات الخاصة وغير المتوافقة الشركات إلى شراء معدات الحوسبة والاتصالات من بائع واحد.
• ومع ذلك، تستخدم شبكات الشركات اليوم بشكل أساسي بروتوكول التحكم في الإرسال/بروتوكول الإنترنت (TCP/IP)، وهو معيار عالمي مشترك.
• تم تطوير TCP/IP خلال أوائل السبعينيات لدعم جهود وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية (DARPA) لمساعدة العلماء على نقل البيانات بين أنواع مختلفة من أجهزة الكمبيوتر عبر مسافات طويلة.
• يستخدم TCP/IP مجموعة من البروتوكولات، والبروتوكولات الرئيسية هي TCP (بروتوكول التحكم في الإرسال) و IP (بروتوكول الإنترنت).
• يعالج TCP حركة البيانات بين أجهزة الكمبيوتر.
• يقوم TCP بإنشاء اتصال بين أجهزة الكمبيوتر وترتيب تسلسل نقل الحزم والإقرار بالحزم المرسلة.
• IP مسؤول عن تسليم الحزم ويتضمن تفكيك وإعادة تجميع الحزم أثناء الإرسال.
• يصور نموذج مرجعية وزارة الدفاع مجموعة البروتوكولات التي تتكون منها TCP/IP على أنها سلسلة من أربع طبقات، موصوفة من الأعلى إلى الأسفل على النحو التالي:
  • طبقة التطبيقات. تتيح طبقة التطبيقات لبرامج تطبيقات العميل الوصول إلى الطبقات الأخرى وتحدد البروتوكولات التي تستخدمها التطبيقات لتبادل البيانات. أحد بروتوكولات التطبيق هذه هو بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP)، والذي يستخدم لنقل ملفات صفحات الويب.
  • طبقة النقل. طبقة النقل مسؤولة عن تزويد طبقة التطبيقات بخدمات الاتصال والحزم. تتضمن هذه الطبقة TCP وبروتوكولات أخرى.
  • طبقة الإنترنت. طبقة الإنترنت مسؤولة عن معالجة وتوجيه وتغليف حزم البيانات المسماة مخططات بيانات IP. بروتوكول الإنترنت هو أحد البروتوكولات المستخدمة في هذه الطبقة.
  • طبقة واجهة الشبكة. في الجزء السفلي من نموذج المرجعية، تكون طبقة واجهة الشبكة مسؤولة عن وضع الحزم على وسيط الشبكة واستقبالها منه، والذي يمكن أن يكون أي تقنية شبكات.
• يمكن لجهازي كمبيوتر يستخدمان TCP/IP التواصل حتى لو كانا يعتمدان على منصات أجهزة وبرامج مختلفة.
• تمر البيانات المرسلة من جهاز كمبيوتر إلى آخر نزولاً عبر الطبقات الأربع بأكملها، بدءًا من طبقة التطبيق لجهاز الكمبيوتر المرسل وتمر عبر طبقة واجهة الشبكة.
• بعد وصول البيانات إلى جهاز الكمبيوتر المضيف المتلقي، فإنها تنتقل إلى الطبقات ويتم إعادة تجميعها في تنسيق يمكن لجهاز الكمبيوتر المتلقي استخدامه.
• إذا وجد جهاز الكمبيوتر المتلقي حزمة تالفة، فإنه يطلب من جهاز الكمبيوتر المرسل إعادة إرسالها.
• تنعكس هذه العملية عندما يستجيب جهاز الكمبيوتر المتلقي.