نظرة عامة على شبكات الحاسوب

شبكة الحواسيب: نظرة عامة

• شبكة الحواسيب تتكون من مجموعة من الحواسيب أو التجهيزات المختلفة والمرتبطة ببعضها.
• تتيح هذه الشبكات تخزين وتبادل ومعالجة المعطيات وفقًا لقواعد محددة تعرف بالبروتوكولات.
• ربط األجهزة يخلق فرصًا جديدة للمستخدمين في مجالات مثل التعليم والعمل وإدارة األعمال.

فوائد شبكات الحواسيب

• المشاركة في المصادر المتاحة
• تسهيل عملية التواصل بين المستخدمين
• الوصول بسهولة إلى مصادر المعلومات المختلفة
• تيسير التعاون وخدمة أغراض البحث العلمي
• إمكانية استخدام أجهزة مختلفة ومتنوعة
• خلق بيئة اقتصادية جديدة

أنواع شبكات الحواسيب

• شبكات تعتمد على المخدم (server based networks)، والتي غالبًا ما تسمى شبكة المخدم/الزبون (client/server network).
• في هذا النوع من الشبكات، الحاسب المخدم (server) يعمل بنظام تشغيل مخصص لإدارة الشبكة، بينما حاسب الزبون (client) مخصص للمستخدمين.

نظام تشغيل الشبكة الحاسوبية

• الحاسب المخدم يعمل بنظام تشغيل مخصص للشبكات لتسهيل إدارتها، وهذا النظام يسمى نظام تشغيل الشبكة (NOS).
• أمثلة على أنظمة التشغيل المعروفة للشبكات: Novel Netware و Windows server و Linux و Unix.
• نظام تشغيل الشبكة يلعب دورًا هامًا في تحقيق أهداف إدارة الشبكة وتسهيل عمل المدير.
• مدير النظام يقوم بوظائف مثل فتح حسابات المستخدمين، منح كلمات السر، وتنظيمهم في مجموعات، ومنح الصلاحيات، والتحكم في الوصول إلى موارد الشبكة.

خدمات نظام تشغيل الشبكة

• يجب أن يقدم نظام التشغيل الشبكي الحد الأدنى من الخدمات، مثل:
  • خدمات إدارة المجلدات والمكتبات.
  • خدمات إدارة الملفات.
  • خدمات إدارة التطبيقات والبرامج.
  • خدمات البريد الإلكتروني والإنترنت.
• جهاز الزبون يستفيد من موارد الشبكة المسموحة من قبل المخدم ويمكنه العمل تحت أي نظام تشغيل عادي.

مميزات شبكة المخدم/الزبون

• توفر اتصالات قوية وآمنة بين المستعملين، مما يتيح لهم الوصول إلى موارد الشبكة بزمن تجاوب ممتاز.
• يمكن للمستعملين الاعتماد على محطات عمل اقتصادية قد لا تملك بالضرورة وسائط تخزين أو ذاكرات كبيرة.
• جهاز المخدم يتميز بمواصفات خاصة وتقنيات متقدمة تناسب طبيعة عمله، مثل تقنية التركيب الحامي (Hot plugging).
• المخدم يوفر خدمات أساسية، مثل خدمة الملفات وحفظ البيانات العامة، ومهام الطباعة والأرشفة.

أنواع المخدمات الشهيرة

• مخدم الملفات (File server): يوفر الملفات باستخدام بروتوكول FTP وينفذ وظائف الأرشفة.
• مخدم البيانات (Web server): يوفر صفحات الويب باستخدام بروتوكول HTTP.
• مخدم النفاذ (Access server): يؤمن وصول المستخدمين البعيدين وينفذ المعالجة المطلوبة.
• مخدم قاعدة البيانات (Data base server): يخزن ويعالج سجلات قواعد البيانات ويؤمن سريتها.
• مخدم الاتصالات (Communication server): لتأمين الربط مع الشبكات الأخرى.
• مخدم الطباعة (Printer server): لتأمين استخدام أجهزة الطباعة وتنظيم طلبات الطباعة.
• مخدم البريد (Mail server): لتأمين بريد الزبون حسب البروتوكولين POP أو SMTP.
• مخدم نطاق األسماء (DNS): تخطيط األسماء والعناوين.
• مخدم الجدار الناري(Firewall server): لتأمين حماية الشبكة.

الشبكات المتكافئة (peer to peer networks)

• الشبكات التي تسند نظام التشغيل وظائف متساوية لجميع الحواسيب في الشبكة، وهي مناسبة للربط بين مجموعة صغيرة من الحواسيب.
• يمكن تشكيل هذه الشبكة من حاسبين مرتبطين مباشرة أو من مجموعة أجهزة مرتبطة بمبدل أو مفرع.
• كل حاسب يلعب دور المخدم والزبون، مما قد يؤدي إلى بطء الشبكة.
• تتميز بتدني المستوى الأمني ولكنها توفر اتصالات رخيصة للمستعملين.

إدارة الشبكة المتكافئة

• ضرورة وجود إدارة لتنظيم الوصول إلى الموارد، تنظيم عمل المستخدمين، وحماية البيانات.
• الإدارة موزعة بين المستخدمين، ويقوم كل مستخدم بإدارة جهازه وتنظيم موارده وتحديد سماحياته للمستخدمين الآخرين.

قواعد اختيار الشبكة الحاسوبية

• حجم المؤسسة وامتدادها الجغرافي.
• حجم البيانات التقريبي بالشبكة لتحديد السرعة المطلوبة.
• المستوى الأمني المطلوب.
• طبيعة عمل الشركة (رسوم، صور، قواعد بيانات، ملفات).
• عدد ونوع التجهيزات اللازمة للعمل.
• حدود الكلفة العامة للشبكة.
• المستوى الإداري للشبكة.

تقانات التبديل Switching Techniques

• تقنية تبديل الدارة (circuit switching): تتطلب إقامة اتصال بين الطرفين المتراسلين.
• الشبكة في هذه الحالة تسمى شبكة موجهة إلقامة الاتصال (Connection-Oriented network).
• تقنية تبديل الباكيت (packet switching): لا تتطلب إقامة اتصال لنقل البيانات بين الطرفين.
• الشبكة في هذه الحالة تسمى شبكة بدون إقامة اتصال (Connectionless network).

تقنية تبديل الدارة

• تستخدم في شبكات الهاتف واسعة النطاق، وتعتمد على إتاحة اتصال متعدد عبر خط واحد من خلال عملية التجميع (Multiplexing).
• العدد النموذجي للدارات التي يمكن تجميعها محدود وتحتاج إلى دارتي تجميع وتوزيع (MUX/DMUX).
• يسبق تبادل المعلومات حجز دارة سلكية أو لاسلكية.
• تعاني هذه الطريقة من عدم المرونة حيث تحجز نطاقاً ترددياً ثابتاً.
• عند عدم الإرسال يكون هناك زمن ضائع.

التجميع الترددي FDM:

• تقسيم النطاق الترددي إلى عدة أقسام، كل منها يمثل قناة ترددية منطقية.
• يعاني من سلبيات العمل مع اإلشارات التماثلية مثل ارتفاع معدل األخطاء ومحدودية السعة.
• يمكن تقسيم دارة اتصال بنطاق ترددي 30 كيلو هرتز إلى عدة قنوات، كل منها يحجز 8 كيلو هرتز ومجال ترددي مختلف.
• يتم فصل القنوات بنظام الحماية guardband.
• الدارة التلفونية الرئيسة Trunk Loop لها نطاق ترددي KHz96.

التجميع الزمني TDM

• يمكن تحقيقها بالتقنية الرقمية، لهذا السبب هي مناسبة للمعطيات الرقمية.
• تبديل اإلشارات التماثلية إلى الشكل الرقمي بواسطة التعديل النبض، الذي ينتج عنه كلمات بطول محدد.
• يخصص لكل جهاز مرسل، فاصل زمني يدعى burst of time، ويمكنه اإلرسال.

• طريقة تبديل الرزم (الباكيت)

• تعمل هذه التقنية على تجميع الرسالة على شكل رزم بحجم متغير
• يمكن لهذه الباكيتات أن تسلك مسارات مختلفة للوصول إلى هدفها، لكن يمكن أن تصل بترتيب مختلف أو لاتصل مطلقا ً.
• تتلقى عقدة الشبكة الباكيت، وتخزنه بشكل مؤقت، ثم تمرره إلى العقدة التالية عندما تكون جاهزة
• نتيجة التحميل الزائد للمسارات تكون سرعة التمرير بطيئة.
• الباكيتات يمكن ان تتشارك في الموارد.

يمكن لطريقة تبديل الباكيت

• يتم التراسل عبر القنوات بمعدل متغير بشكل ديناميكي.
• تتيح عددا ً أكبراًمن المستعملين بخلاف تقنية

وظيفه طريقه التبديل

• توصيل عدد المستعملين بتكلفه قليله
• إمكانية تصحيح الخطأ بشكل أفضل من تقنية تبديل الدارة .

يمكن لترتيب التبديل

• داوره افتراضيه
• التراسل بالرزمة