منذ ظهور الجيل الاول للحاسبات احتلت هذه الاجهزة مكانة بارزة في مختلف المجالات العلمية والتطبيقية حيث كانت أجهزة الحاسوب كبيرة الحجم ومزودةبمعالج واحد و مقدار ضئيل من الذاكرة.
وقد ساهم تطور التكنولوجیا فی انتشارأجهزة الحاسوب بصورة كبيرة مما سمح باستخدام عدة أجهزة للمشاركة في الموارد المتاحة وكان لابد من وجود وسيلة ربط واتصال بين هذه الأجهزة والتي اطلق عليها بشبكات الحاسوب (Computer Networks) والتي تتألف من عدد من الحاسبات موصلة مع بعضها بواسطة خطوط نقل البيانات. والحواسيب التي تقدم البيانات أو الموارد في الشبكات يطلق عليها اسم المزودات (Servers) والتي تزود الشبكة بجميع المواردالمتاحة ، بينما يطلق على الحواسيب التي تستفيد من هذه البيانات أو الموارد،اسم الزبائن (Clients) والتي تستخدم موارد الشبكة المتاحة ولا يكون لديها أيةمصادر
خاصة.
أما الند (peer) فيمتاز بقدرته على استخدام مصادر الشبكة المتاحة إضافة الى مصادرة الخاصة. من الممكن لجهاز واحد أن يلعب في الوقت نفسه دورالمزود والزبون، فمثلا يستطيع جهاز ما على الشبكة أن يكون مزودا للطابعة وفي نفس الوقت يكون زبون للحصول على بيانات من مزود اخر.
المحتويات
تعريف شبكات الحاسوب
فوائد شبكات الحاسوب
مكونات شبكات الحاسوب
تصنيف شبكات الحاسوب
تعريف شبكات الحاسوب
مجموعة من الحواسيب (Computers) التي تتصل مع بعضها البعض بواسطة مكونات مادية وبرمجية ضمن شروط وقواعد محددة بحيث تصبح جميع عناصر الشبكة قادرة على تبادل البيانات.
فوائد شبكات الحاسوب
1. المشاركة في الموارد
يمكن للاجهزة في وجود شبكة بينهما من المشاركة في الموارد المادية مثل
الطابعات وأجهزة الماسح الضوني وغيرها)والموارد البرمجية (مثل البرامج والملفات).
2. نقل المعلومات بسرعةوكفاءة عالية
في حال عدم وجود شبكة بين الأجهزة من الصعب نقل الملفات أو البرامج من
جهاز لاخر الا بواسطة الأقراص الصلبة أو الأقراص القابلة للازالة وهذه العمليةتستغرق وقتا وجهدا كبيرا . أما في حال الأجهزة المرتبطة مع بعضها بواسطة شبكة فالامر اسهل بكثير حيث تنقل المعلومات بسرعة كبيرة عبر الوسط الناقل و يمكنملاحظة أي تغيير على المعلومات لدى جميع عناصر الشبکه .
3 .تحکم مرکزي في المعلومات و الملفات والبرامج
يمكن التحكم بجميع البرامج والملفات الموجودة على الأجهزة من خلال جهازمركزي في الشبكة يعرف بالمزود (Server) الذي يكون مسؤلا عن جميع الملفات والبرامج في الشبكة ويسمح للاجهزة الاخرى بالوصول الى المعلومات فقط عند الحاجة إليها.
4. العمل بسرعة و موثوقية عالية
تتمتع الشبكات بسرعة واداء وموثوقيةعالية جدا في العمل فعند حدوث خلل معين فان الشبكة توفر بدائل و بالتالي تسمح لمستخدمي الشبكة من متابعة العمل بأقل فترة ممكنة .
5. حماية و أمن البيانات
توفر انظمة الشبكات مواصفات أمان عالية للبيانات من خلال حماية الملفات من الأشخاص الغير مخول لهم بالدخول للشبكة وكذلك تحديد سماحيات الدخول إليهاو غيرها من القيود التي تساهم في منع اختراق الشبكة من الخارج مما يعطي أمن عالي للمعلومات في الشبكة.
6. توفير خدمات الانترنت
أدى ظهور الشبكات إلى ظهور الانترنت الذي يوفر العديد من الخدمات للمستخدمين مثل تصفح المواقع والبريد الإلكتروني والتجارة الإلكترونية و غيرها من الخدمات.
مكونات شبكة الحاسوب
أولا : المكونات المادية Hardware Devices
وهي الأجهزة المادية الملموسة التي تستخدم في الشبكة وتشمل :
1. الحواسيب : إما أن تكون شخصية(Personal Computers) أو مزود(Server) فضلا عن الطرفيات (Terminals )التي يمكن أن توجد في الشبكةمثل أجيزة الماسح الضوئي (Scanner) و الطابعات (Printers) و غيرها.
2.أجهزة الشبكة: و هي
الأجهزة التي تستخدم في توجيه المعلومات إلى و جهتهاالصحيحة مثل :
*الموجه Router : يقوم بتعزيز المعطيات من شبكة حاسوب الی اخرى حسب عنوان الرسالة و يستخدم بشكل عام لربط الشبكة المحلية مع الانترنت.
*الجسر Bridge :جهاز يربط شبكتين محليتين معا بحيث يسمح للرسائل المتبادلة بالمرور بين الشبکتين.
*المفتاح Switch : جهاز يحتوي على عدة منافذ يمرر الرسالة الواردة عبراحد منافذه إلى المنفذ المتصل بالجهاز المستقبل ويمنع مرورها عبر منافذ أخرى.
*المكرر Repeater : يستخدم لتقوية الإشارة الكهربائية المارة في الوسط الناقل وإعادة إرسالها الأن الإشارة تضعف ويطرأ عليها تشويش كلما قطعت مسافة أطول بعيدا من الجهازالمرسل لها.
*الموزع المركزي Hub:
يستخدم كمجمع للقوابل وموزع للاشارات ،الإشارة القادمة إلى منفذ الموزع المركزي يتم تقويتها وإعادة بنائها ثم بثها إلى كافة الحواسيب المتصلة بمنافذالموزع .
3. الاوساط الناقلة للبيانات Transmission Media
وهي القنوات التي سيتم من خلالها نقل اشارة البيانات عبر الشبكة ، وهي اما أن تکون سلكية (Wired)مثل الأسلاك الملتوية (Twisted Pairs)والالياف البصرية(Optical Fibers) و القابل المحوري (Coaxial Cable). وقد تكون
لاسلكية ( Wireless) مثل المايكروويف( Microwave)أوالأقمارالاصطناعية(Satellite) او الاشعة تحت الحمراء ( Infrared).
ثانيا: المكونات البرمجية Software Components
وهي البرمجيات التي يتم إنزالها و إستخدامها في الشبكة والتي يتم تصنيفهاإلى:
1. برامج التشغيل:وتشمل
* أنظمةتشغيل الشبكة مثل
.Unix, Windows Server
*تطبيقات الشبكة مثل برامج البريد الالكتروني ومتصفحات الانترنت.
2. البروتوكولات (Protocols):
وهي مجموعة القواعد والإجراءات التى تنظم
عملية نقل المعلومات في الشبكة .وهناك العديد من البروتوكولات المستخدمةفي الشبكات المختلفة،وسيتم شرح البعض منها لاحقا.
3.البرمجيات الخاصه بمعدات الشبكةوهي مجموعةالبرمجيات التي يتم
استخدامها في إدارة وتشغيل معدات الشبكة مثل الموجات والجسوروغيرهامن المعدات.
تصنيف شبكات الحاسوب
تصنف شبكات الحاسوب وفق عدة معايير ،أهمها :
1. المساحة الجغرافية.
2. حق المستخدمين في الوصول لخدمات الشبكة.
3. العلاقة بين الأجهزة داخل الشبكة.
4. التقنية المستخدمة في الشبكة .
…. التصنيف حسب المساحة الجغرافية
1. الشبكات المحلية Local Area Networks
(LANs)
عبارة عن مجموعة من الحواسيب الشخصية مرتبطة مع بعضها البعض خلال قنوات اتصال فيزيائية في مساحة جغرافية محددة (جامعة أو شركة صغيرة). وهذه الأجهزة تتشارك في الموارد (Shared Resources) تمثل الطابعات والأقراص الصلبةالكبيرة ويطلق على كل جهاز مربوط في الشبكةالمحليةبالعقدة(Node).تصنف الشبكات المحلية حسب طريقة الربط بين مكوناتها إلى :
*شبكة الربط الخطي Bus Network : ترتبط أجهزة هذا النوع بواسطة ناقل ( Bus)
اتصال رئيسي مزدوج الاتجاه عن طريق نقاط تفرع ( Tap) ترسل البيانات على شكل إشارات كهربائية إلى جميع حواسيب الشبكة ويتقبل المعلومات فقط الحاسوب الذي يتطابق عنوانه مع عنوان هذة البيانات المرسلة،علما أنة في لحظة واحدة يستطيع حاسوب واحد فقط إرسال بياناته عبر الخط الناقل.
مميزات شبكة الربط الخطي
-في حالة عطل أي جهاز فانه لا يؤثر على عمل الشبكة.
-قلة التكلفة نظرا لوجود خط توزیع واحد يربط جميع الاجهزة.
-تتمتع جميع الأجهزة بمستوى وصول متساوي حيث يمكن ان تعمل دون الحاجة لوجود المزودات (Server).
-سهولة إضافة أجهزة أخرى إلى الشبكة .
*شبكة الربط النجمي Star Network : ترتبط أجهزة هذا النوع مع حاسوب مركزي عن طريق الموزع (Hub). تمر الإشارات المرسلة من اي حاسوب عبر
الموزع إلى جميع الحواسيب الأخرى. ومن عيوب هذه الشبكة هو توقف
الشبكة عن العمل كليا في حالة عطل الحاسوب المركزي وكذلك الاستهلاك الكبير في أسلاك الشبكة.
مميزات شبكةالربط النجمي:
– لا يؤثر عطل إي جهاز في الشبكة على عملها باستثناء عطل المزود(Server).
– سهولة تراسل البيانات و تحديثها كونها متوفرة في جهاز واحد.
– سهولة. إدارة الشبكة مع تحديد صلاحيات كل محطة حسب الحاجة.
*شبكة الربط الحلقي Ring Wetwork : ترتبط أجهزة هذا النوع مع بعضهاالبعض بصورة مباشرة بدون الحاجة لوجود حاسوب مركزي وعملية الربط تأخذ شكل الحلقة،تنتقل الاشارات في الحلقة باتجاه واحد وتمر عبر كل
حاسوب من حواسيب الشبكة. هذه الشبكةتستخدم في المنشات التي لا تحتاج
الى تحكم مرکزي لفروعها الموزعة في أكثر من مكان .
مميزات شبكةالربط الحلقي:
– قلةالتكلفة لوجود خط رئيسي واحد على شكل حلقة.
-غير محدودة بمساحة جغرافية كون كل جهاز. يعيد تقويةالإشارة عند مرورها به.
-سرعة نقل البيانات كبيرة ولا يحددها سوی نوع وسائط النقل وأجهزةالإرسال و الاستقبال.
-سهولة إضافة أجهزة أخرى إلى الشبكة.
*شبكة المدنMetropolitan Area Networks(MANs)
هي أحد أنواع شبكات الحاسوب وتقع بين الشبكات المحلية (LANs)والشبكات الواسعة (WANs). وتتكون من ربط عدد من الشبكات المحلية وجعلهاتعمل كشبكة واحدة ضمن مساحة جغرافية اكبر من تلك المستخدمةمع الشبكات
المحلية متمثلة بمدينة أو جامعة.
2. الشبكات الواسعة Wide Area Networks(WANS)
عبارة عن مجموعة من الشبكات المحلية (LAN) ترتبط مع بعضها البعض خلال قنوات اتصال فيزيائية في مساحة جغرافية كبيرة (مدن أو دول). تستخدم هذه الشبكة عادة بين البنوك وفي شبكة الانترنت، ويمكن تلخيص أهمية الشبكات الواسعةوفؤائدها بما يلي:
-تو فیر وسيلة نقل أمنة و سريعة للبيانات عبر العقد المختلفة .
-توفير موثوقية عالية في نقل البيانات.
-ذات تكلفة اقل في نقل البيانات.
-نقل البيانات ضمن مساحات جغرافية واسعة.
….. تصنيف شبكات الحاسوب وفق معيار حق الوصول لخدمات الشبكة والعلاقة بين الاجهزة
اولا :حسب الوصول لخدمات الشبكه
1. شبكة الإستخدام الداخلي ( الانترنتInternet): وهي شبكةخاصة لمؤسسة أو شركة تمكن المستخدمين الموجودين فيها فقط من الإ ستفادة من خدمات الشبكةولا تسمح لأي مستخدم من خارج المؤسسة أوالشركة للاستفادة من خدمات الشبكة و بالتالي تعمل على حمايتها من عبث أي شخص من خارج
المؤسسة .
2 .شبكة الاستخدام الخارجي (الأكسترانت Extranet): وهي شبكة لمؤسسةتسمح لأشخاص معينين من خارج المؤسسة الاستفادة من خدماتها بالإضافة إلى المستخدمين الموجودين فيها .
ثانيا: حسب العلاقة بين الأجهزة
1. شبكة الند للند Peer to Peer:
وهي شبكة تكون فيها جميع الأجهزةمتساوية في المرتبة بحيث لا يتحكم احد الأجهزةبالأجهزة الأخری،ويمكن لأي جهاز أن يطلب ملفات وبرامج او استخدام موارد الأجهزةالأخرى وتكمن سهولته بأن المستخدم يستطيع ربط جهازه مع الشبكة بمجرد إضافة بطاقة الشبكة (Network Interface Card) أواستخدام نظام التشغيل المطلوب.
وعادة ما تستخدم هذه الطريقة في الشبكات الصغيرة و الشبكات التي لا تحتاج إلى درجة عالية من السرية على معلوماتها مثل الشبكة المنزلية(Home Network).
2. شبكةالزبون / الخادم Client to Server: وهي شبكة تحتوي على عدد من الأجهزة تعتبر كمزودات للمعلومات تسمى خوادم (Servers)وباقي الأجهزة مستخدمة للمعلومات وتسمى زبائن ( Clients)، بحيث تطلب الزبائن من الخادم البرامج والملفات وغيرها،تمتاز هذه الطريقة بالقوة والامان وإمكانية ربط عدد كبير من الأجهزة وتستخدم في المؤسسات الكبيرة ويحتاج جهاز الخادم إلى إدارة من شخص متخصص.
…. تصنيف شبكات الحاسوب وفق معيار التقنية المستخدمة
المقصود بالتقنية هي نماذج شبكات الحاسوب التي تختلف في المواصلات العامةمثل السرعة والوسط الناقل والأداءوالتكلفة وغيرها و تصنف
الى:
1. تقنية الإيثرنتEthernet: وهي من أكثر التقنيات انتشارا،تستخدم شبكة الربط الخطي اوشبكةالربط النجمي في بناءالشبكة. تستخدم تقنية الإيثرنت طريقة خاصة لأجهزة الحاسوب المتصلة بالشبكة الإرسال بياناتها و ذلك لتخفيف
حركة نقل البيانات في الشبكة، هذه الطريقة تسمى تحسس الناقل متعدد الوصول مع اكتشاف التصادم.
تختلف سرعة نقل البيانات داخل الشبكة فهناك “الايثرنت العادية” وسرعتها10 ميغابت /الثانية ، “الإيثرنت السريعة” و سرعتها 100 ميغابت الثانية وجيجابت الإيثرنت” وسرعتها1جيغابايت / الثانية .
2.تقنية Token Ring :وهي مجموعة من معايير الشبكة التي طورتها شركة(1BM) والتي تعرف بنظام الشبكة الكامل، يتوافق تقنية(Token Ring) مع تقنية
الايثرنت( Ethernet) بشكل تام ويعد المنافس الأكبر لها وتستخدم شبكة الربط الحلقية في بناء الشبكة وقد تم تطوير هذه التقنية لتحقيق الأهداف التالية :
ـالحصول على طريق للتفاهم بين الأجهزة على الشبكة و تحديد طريقةمتفق عليها لإرسال وإستقبال البيانات.
ـ تفادي حصول التصادم بين الإشارات و الذي يحصل عند قيام جهازين بإرسال بياناتهما في وقت واحد.
يعتمد مقدار التوهين في اشارات الأشعة تحت الحمراء على كثافة ووضوح الأشعة المبثوثة كما يعتمد على الظروف المناخية والعقبات في طريق الأشعة،وكلما كانت الأشعة مصحوبة بشكل أدق كلما قل مستوى التوهين كمايصبح من الصعب اعتراض الأشعة أو التجسس عليها .
2.إرسال منتشر أو إذاعي (Broadcast)
أما تقنية الإرسال المنتشر فيتم نشر الأشعة على مساحة واسعةويطلق على شبكات الإرسال المنتشر أحيانا شبكات الأشعة تحت الحمراء المبعثرة(Scatter Infrared Networks).وهنا يمكن الاتصال مع أكثر من جهاز في وقت واحد وهذا الأمر يعتبر ميزة من ناحية وعيب من ناحية أخرى حيث أنه يسمح لإعتراض الإشارة والتجسس عليها.
3.الإرسال العاكس (Reflective)
هي عبارة عن دمج للنوعين السابقين ، وفيه يقوم كل جهاز بالارسال نحونقطة معينة وفي هذه النقطة بوجد جهاز استقبال-ارسال(Transceiver) يقوم بإعادةأرسال الإشارةإلى الجهاز المطلوب.
