مقدمة في الشبكات الحاسوبية

الشبكات الحاسوبية

• أدى التطور التقني إلى ثورتين هامتين: ثورة المعلومات وثورة الاتصالات.
• تهتم ثورة المعلومات بجمع ومعالجة وتخزين وتوزيعها.
• تمثلت ثورة الاتصالات بانتشار شبكات الهاتف والحاسوب والأقمار الصناعية.
• أصبحت الشبكات الحاسوبية من أولى متطلبات العصر لأنها تؤمن تبادل المعلومات والمشاركة في الموارد والتجهيزات المختلفة.

تعريف الشبكة الحاسوبية

• هي نظام يتكون من مجموعة من الحواسيب والأجهزة الرقمية الأخرى المرتبطة ببعضها البعض.
• يتم هذا الربط من خلال وسائل اتصال سلكية أو لاسلكية.
• الهدف هو تبادل المعلومات والبيانات ومشاركة الموارد مثل الملفات والبرامج والطابعات والاتصال بالإنترنت.
• يمكن تعريفها أيضًا بأنها مجموعة من الأجهزة المتصلة ببعضها البعض من خلال وسائط اتصال مادية أو لاسلكية.
• تسمح لأجهزة الحاسوب والأفراد بمشاركة البيانات والمعلومات والبرامج، وأيضًا مشاركة الموارد المتاحة.
• الشبكات تختلف في حجمها، فقد تتكون من جهازي حاسوب متصلين مع الأجهزة الطرفية.
• قد تكون مراكز بيانات ضخمة متصلة مع بعضها، أو مجموعة من الشبكات المرتبطة مثل الإنترنت الموجود في جميع أنحاء العالم.

فوائد الشبكة الحاسوبية

المشاركة في استخدام الأجهزة (Hardware)

• تعني استفادة أي مستخدم للشبكة من إمكانيات الحاسوب الرئيسي بدلاً من اقتناء حاسوب مستقل.
• تشمل الاستفادة من جميع الأجهزة الملحقة بالشبكة مثل الطابعات.

المشاركة في البرمجيات (Software)

• تعني استفادة أي مستخدم للشبكة من البرمجيات المخزنة في الحاسوب الرئيسي أو أي حاسوب آخر متصل بالشبكة.
• تشمل مشاركة الملفات واستخدام البريد الإلكتروني.

المشاركة في البيانات (Data)

• تعني استخدام قاعدة بيانات واحدة تحتوي على جميع المعلومات ويستخدمها جميع المتصلين بالشبكة.
• كما هو متبع في البنوك وعند حجز تذاكر السفر.
• تقدم مشاركة المعلومات والمصادر على الشبكة عدة فوائد منها:
  • القدرة على مشاركة طرفيات غالية الثمن مثل الطابعات حيث تستطيع كل الحواسيب استخدام نفس الطابعة.
  • نقل البيانات المختلفة بين المستخدمين بدون استخدام الأقراص المرنة، مما يخفض الوقت اللازم لنسخ الملفات.
  • جعل برامج معينة مركزية مثل الملفات المالية والحسابات، مما يسمح للمستخدمين بالعمل بشكل متزامن وبدون ضياع الوقت.
  • إجراء عملية النسخ الاحتياطي بشكل تلقائي وكامل، مما يوفر الوقت ويضمن أمان العمل.

مكونات الشبكة الحاسوبية

• تتكون الشبكات من مكونات مادية ومكونات برمجية.

المكونات المادية

المخَدِّم (Server)

• هو عبارة عن حاسوب إلكتروني ذو مواصفات عالية تمكنه من تخديم عدد كبير من المشتركين في وقت واحد.
• يجب أن يتميز بقابلية للتوسع لمئات الميجا بايت، ومزود بذاكرة عملياتية (RAM) بأماكن لتركيب المزيد من سواقات الأقراص الصلبة.
• يحتوي على معالج سريع وبطاقة شبكة تؤمن ربطه مع عدد من الخطوط.
• يخصص كل خط لقطاع معين من الشبكة ووحدة لإمداد الطاقة أكبر من المعتاد ليتمكن الجهاز من تحمل الأعباء الإضافية.
• يستعمل هذا الحاسوب نظام تشغيل متعدد المهام ليستطيع تخديم عدد كبير من المستخدمين في نفس الوقت.

محطات العمل (Work Stations)

• تسمى أيضًا Clients وهي الحاسبات الشخصية بكافة أنواعها (مكتبية، محمولة، مساعدات رقمية، ...) أو الوحدات الطرفية Terminals.
• تكون متصلة بالجهاز الرئيسي ليستفيد مستخدموها من البيانات والبرمجيات المخزنة على جهاز الخدمة الرئيسي.

خطوط الاتصال (Communication Lines)

• هي الوسائل التي يتم بواسطتها تبادل البيانات بين الحاسوب الرئيسي والحاسبات الفرعية.
• تشمل الكابلات بأنواعها المختلفة كما تشمل الخطوط اللاسلكية Wireless، ويمكن أن يتم استخدام الليف الضوئي Fiber Optic.

بطاقات الشبكة (Network Interface Card)

• هي المكان الذي يربط جهاز الحاسب بالشبكة ولا يمكن لأجهزة الحاسب الاتصال بالأجهزة الأخرى الموجودة في الشبكة إلا عن طريقها.
• لها عدة مسميات منها:
  • كرت الشبكة.
  • محول الشبكة.
  • بطاقة الشبكة.

أنواع كارت الشبكة حسب ناقل البيانات

• بطاقة شبكة من نوع ISA (Industry Standard Architecture): هذا النوع عرض مسار البيانات فيه 16 بت وسرعته تصل إلى 8 ميجاهرتز في الثانية.
• بطاقة شبكة من نوع PCI (Peripheral Component Interconnected): هذا النوع الأكثر انتشارًا في الوقت الحالي، وعرض مسار البيانات فيه 32 بت بسرعة 32 ميجاهرتز في الثانية، ويعتبر كارت الشبكة من نوع PCI أسهل تركيبًا بكثير من الأنواع الأقدم منه.
• بطاقة شبكة من نوع PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association): هذا النوع خاص بأجهزة اللابتوب.

وظائف كارت الشبكة

• تحضير البيانات لبثها على الشبكة.
• إرسال واستقبال البيانات على الشبكة.
• التحكم بتدفق البيانات بين الحاسب ووسط الإرسال.
• ترجمة الإشارات الكهربائية من سلك الشبكة إلى بايتات يفهمها الحاسب والعكس.
• كرت الشبكة هو نفسه المستخدم مع الأجهزة القديمة للوصل مع النت.

المودم (Modem)

• عبارة عن لوحة أو شريحة إلكترونية تضاف إلى الحاسوب وتستخدم لتهيئة الحاسوب للاتصال بالإنترنت من خلال خط الهاتف.
• يقوم المودم بتحويل الإشارات الرقمية Digital Signals التي يستخدمها الحاسوب إلى إشارات قياسية التي يستخدمها الهاتف ويقوم بالعملية العكسية أيضًا.
• كلمة مودم Modem اختصار لكلمتي Modulate - Demodulate.

الأجهزة الملحقة

• يمكن استخدام بعض الأجهزة وشبكها بالشبكة مثل الطابعات وأجهزة الفاكس وغيرها، ويستطيع أي مشترك في الشبكة استخدام هذه الأجهزة.

مفرعات الشبكة (Hubs Networks)

• أحد أجهزة الشبكة، ومن أهم الأجهزة يجب تواجدها في الشبكة.
• يقوم بعمل أكثر من وظيفة في نفس الوقت.
• يقوم بربط مجموعة من أجهزة الحاسب حتى يتمكنوا من العمل في نطاق واحد وشبكة واحدة.
• يتم ربط كل جهاز حاسوب في منفذ من منافذ الهاب.
• يعمل جهاز الهاب في الطبقة الأولى (Physical Layer) ويفهم فقط الإشارة الكهربائية.
• آلية العمل:
  • أحد أجهزة الكمبيوتر يرسل بيانات إلى أجهزة أخرى على نفس الهاب.
  • تصل الرسالة إلى الهاب ويقوم الهاب بأخذ الرسالة ونقلها إلى جميع المنافذ المتصلة به أجهزة الحاسوب.
  • تتلقى جميع الأجهزة الرسالة، مما يعمل ثقلًا واختناقًا في الشبكة.
  • عند الوصول للجهاز المطلوب سيتم أخذها وعمل حذف للرسالة عن باقي الأجهزة التي تم وصول الرسالة لهم.
• هناك عدة أنواع من جهاز الـ Hub:
  • Hub Passive: يكون مفعل فيه الكهرباء من غير كابل كهرباء.
  • Hub Active: يأتي معه كابل كهرباء ويكون له مقبس كهرباء.
  • Hub Hybrid: الهاجين الذي يقوم بربط أكثر من هاب على مختلف أنواعه.
  • Hub Smart (intelligent): الذكي.

السويتش (Switch)

• يعمل الـ Switch على ربط أجهزة الحاسوب ببعضها البعض على الشبكة ليتم العمل في نطاق واحد وشبكة واحدة.
• فكرة عمله مشابهة لجهاز الـ Hub.
• يتميز الجهاز بسرعة أدائه وأفضل من جهاز الـ Hub؛ لأن فكرة عمله نفس فكرة عمل الـ Hub ولكن الـ Switch أفضل منه في نقاط معينة مثل تقسيم مجال التصادم وجدولة العناوين الفيزيائية.
• فائدة الجدول تنظيم الإرسال وتسجيل الـ Mac Address الخاص بكل جهاز حاسوب متصل في الـ Switch على عكس الـ Hub لا يوجد فيه جدول العناوين ولا يفهم عناوين الأجهزة وكل الـ Hub يعتبر مجال تصادم واحد.

المميزات التي توجد في الـ Switch ولا توجد في الـ Hub

• السويتش يحتوي على جدول العناوين الفيزيائية ويسجل الـ mac address في الجدول بعد التعرف على جميع أجهزة الحاسوب التي تم توصيلها في الـ switch.
• عندما يريد جهاز حاسوب متصل على منفذ رقم ٨ إرسال بيانات لجهاز حاسوب متصل على منفذ ٥، سيقوم السويتش بأخذ البيانات والبحث داخل جدول العناوين الفيزيائية على عنوان الجهاز المطلوب ويرسل البيانات إليه بعينه من دون أن يقوم بإرسال البيانات لكل المنافذ الموجودة علىswitch.
• السويتش يعمل بصيغة One – to – One.
• يعمل في الطبقة الأولى والثانية من طبقة الـ OSI.
• يوجد في داخله Table-Address-Mac لتسجيل العناوين.
• لا يفهم الـ IP فقط يفهم الـ Address-Mac.
• كل منفذ يعمل بسرعته ولا يشترك في سرعة المنافذ مثل الhub.

: Switch , Hub الفرق بين