شبكات الحاسب - أ

مقدمة
في السبعينات كانت المؤسسات تعتمد على حاسب مركزي يعمل بنظام المشاركة الزمنية حيث تتصل الحاسب المركزي أجهزه طرفيه صماء للمستخدمين وذلك لتقليل التكلفة تعد الاستفادة من هذا النظام قليلة جداً
نشأة مفهوم الشبكات
في الثمانينات ظهر الحاسب الشخصي وفي منتصف الثمانينات تم ربط أجهزة الحاسب الشخصي ببعضها
تعريف شبكات الحاسب
هي مجموعة من أجهزة الحاسب المستقلة والأجهزة الطرفية التي تتصل ببعضها بحيث تتيح لمستخدميها المشاركة في الموارد والأجهزة المتصلة بالشبكة.
يعتبر جهازي الحاسب متصلين إذا كانا قادرين على تبادل المعلومات
يعتبر جهاز الحاسب مستقلاً إذا كان كل جهاز قادر على أن يعمل منفرد
ليس هنالك جهاز يتحكم في الشبكة

أغراض استخدام شبكات الحاسب
1.المشاركة في استخدام الأجهزة Hardware
2.المشاركة في البرمجيات Software
3.المشاركة في البيانات Data
4.سهولة تحديث وتطوير البرامج والبيانات
5.شراء نسخة واحدة من البرامج وتحميلها على الحاسوب الرئيسي بالشبكة
6. استخدام الانترنت Internet
7. إمداد متخذي القرار من الإدارة العليا بالبيانات والمعلومات الحديثة بسرعة وبصورة شاملة.
8. إمكانية شراء وبيع السلع والخدمات والتسويق والقيام بالأعمال التجارية من خلال الشبكة e-commerce.
9. تقديم الخدمات للمواطنين بسرعة وسهولة وبأقل تكلفة
البنية الأساسية لشبكات الحاسب
يمكن تصور الشبكة كجزئين.
1- الشبكة الجزئية لتطبيقات المستخدم
وهي تقدم الخدمة للمستخدم تتكون
من ثلاثة عناصر:
أجهزة مضيفة
أجهزة التحكم في الطرفيات
أجهزة طرفية

2.الشبكة الجزئية للاتصالات
 تقوم بنقل البيانات والمعلومات من جهاز مضيف إلى أخر. وتتكون من عنصرين
• خطوط النقل
•عناصر التبديل
المكونات الأساسية لشبكة الحاسب
1.الحاسوب الرئيسي – الخادم Server
2.محطات العمل Work Stations
3.خطوط الاتصال Communication Lines
4.بطاقة الشبكة Network Interface Card
5.المودم Modem:
6.الأجهزة الملحقة
7.محولات الشبكة Communication Switches

1. الحاسوب الرئيسي – الخادم Server
§هو الجهاز الرئيسي لتشغيل الشبكة ويسمى جهاز الخدمة الرئيسي أو الخادم Server وهو عبارة عن حاسوب يتميز بالسرعة العالية والطاقة التخزينية الكبيرة لكي يستوعب البيانات والبرمجيات التي سوف يتداولها المشاركون في الشبكة.
§يقوم هذا الجهاز بالتحكم في جميع أجزاء الشبكة وذلك باستخدام برمجيات خاصة بتشغيل نظام الشبكة Network Operating System، مثل: Windows 2003 Server – Unix – Novel.
2. محطات العمل Work Stations
•وتسمى أيضا Clients وهي الحاسبات الشخصية بكافة أنواعها (مكتبية – محمولة– مساعدات رقمية ) أو الوحدات الطرفية Terminals والمتصلة بالجهاز الرئيسي ليستفيد مستخدموها من البيانات والبرمجيات المخزنة على جهاز الخدمة الرئيسي.
3. خطوط الاتصال Communication Lines
•هي الوسائل التي سيتم بواسطتها تبادل البيانات بين الحاسوب الرئيسي والحاسبات الفرعية وتشمل الكبلات بأنواعها المختلفة كما تشمل الخطوط اللاسلكية Wireless
4. بطاقات الشبكة Network Interface Card
•هي بطاقة تثبت بالحاسوب لتهيئته للاتصال بالشبكة، وتوجد البطاقة إما داخلية Internal تثبت على اللوحة الأم Mother Board داخل الحاسوب أو خارجية External.

5. المودم Modem
§عبارة عن لوحة أو شريحة الكترونية تضاف الى الحاسوب وتستخدم لتهيئة الحاسوب للاتصال بالانترنت من خلال خط الهاتف.
§يقوم المودم بتحويل الإشارات الرقمية Digital Signals التي يستخدمها الحاسوب Modulate الى اشارات قياسية التي يستخدمها الهاتف ويقوم بالعملية العكسية ايضا؛ فكلمة مودم Modem اختصار لكلمتي Modulate - Demodulate .

6. الأجهزة الملحقة
•يمكن استخدام بعض الأجهزة وشبكها بالشبكة مثل الطابعات وأجهزة الفاكس وغيرها ويستطيع أي مشترك في الشبكة استخدام هذه الأجهزة.
7. محولات الشبكة Communication Switches
•هي عبارة عن أجهزة تستخدم لربط حاسبات الشبكة ببعضها وفيما بين الشبكات ولتوجيه البيانات بين حاسبات الشبكة، ومن هذه الأجهزة: الجسر / Bridge - البوابة / Gateway - الموزع / Hub - الموجه / Route.
8. برامج الشبكة
•هي برامج الاتصالات التي ستتحكم في تشغيل نظام الشبكة ويتم تخزين هذه البرامج في الحاسوب الرئيسي Server. ومن أمثلتها Windows 2003 Server – Unix – Novel .

شبكة الزبون-الخادم

 شبكة الند للند

تصنيف شبكات الحاسب
1.حسب مركز السيطرة والتحكم في الشبكة
شبكة مركزيه
شبكة موزعة
شبكة مهجنة
2. حسب الملكية ونوعية الاستخدام
شبكة عامة
شبكة خاصة
3. حسب الامتداد الجغرافي
شبكة محلية LAN
الشبكة الواسعة WAN
شبكة المناطق السكنية MAN
4. حسب تعامل الأجهزة مع بعضها
 شبكة الند للند(Peer-to-Peer)
شبكة الزبون-الخادم ((Client-Server

5. حسب الهيكلية الطبوغرافية (Topology)
الهيكلية الخطية (Bus topology).
يكون العمود الفقري - وهو وسط النقل- لهذه الهيكلية
عبارة عن قطعة واحدة، تتصل به مباشرة
جميع الأجهزة المكوِّنة للشبكة.
•المميزات :-
1- البساطة وسهولة التوسعة.
2- لا تحتاج إلى كوابل كثيرة.
3- قليلة التكلفة.

• المساوئ:-
1- تتوقف الشبكة عن العمل بالكامل عند حدوث قطع أو عطب في الكبل الرئيسي.
2- صعوبة تحديد مكان العطل في الشبكة لوجود عدد من نقاط التجميع فيها.
3- كلما زادت المسافة ضعفت الإشارة.
•هيكلية النجمة (Star topology)
تتصل الأجهزة المكوِّنة لهذه الشبكة
(مثل أجهزة الكمبيوتر والطابعات والماسحات)
بنقطة مركزية واحدة، وتكون هذه
النقطة- غالبا- موزعا شبكيا (Hub) أو مُحوِّلا (Switch).
وهى أكثر الأنواع شيوعاً واستخداماً.
المميزات :-
1- عطل أحد الحواسيب لا يعطل عمل الشبكة.
2- عطل أحد الكوابل يؤدى إلى تعطل الجهاز المتصل به ، ولا يعطل الشبكة بالكامل
3- سهولة التوسيع ولا تحتاج العملية إلا إلى كابل .
4- يمثل الجهاز المركزي نقطة تحكم واحدة ويتم من خلالها التحكم في الشبكة وإدارتها.

•المساوئ:-
1- تحتاج إلى كمية أكبر من الكوابل مقارنة بالهيكلية الخطية وهيكلية الحلقة
2- تعطل الجهاز المركزي يؤدى إلى تعطل الشبكة بالكامل .
3- الحاجة إلى جهاز مركزي يرفع من تكلفة هذه الهيكلية. 4- عدد منافذ الجهاز المركزي محدودة
•شبكة ذات هيكلية حلقية (Ring topology).
كون وسط النقل في هذه الهيكلية على شكل حلقة تتكون من اتصال
كل جهاز بالجهاز المجاور له مع وصل الجهاز الأخير بالأول
وقد تكون حلقة مفردة او مزدوجة
•المميزات :-
1- تقوى الإشارة مع زيادة المسافة.
2- تحتاج إلى كمية قليلة من الكوابل مقارنة مع هيكلية النجمة .
•المساوىء:-
1- فى حالة حصول قطع فى الكابل الذى يشكل الحلقة سوف تتوقف الشبكة عن العمل بشكل كامل.

•شبكة ذات هيكلية ترابُطية ( التامة)(Mesh topology):-
حيث يتصل كل جهاز مع أجهزة الشبكة الأخرى وتتميز هذه الهيكلية بوجود مسار مباشر واحد وأكثر من مسار غير مباشر بين أى جهازين .
المميزات:-
1- يمكن للبيانات أن تسلك الطريق المباشر أو الغير مباشر مما يكسب هذه الشبكة خاصية مقاومة الأعطال.
المساوىء:-
1- هيكلية معقدة .
2- تحتاج إلى كمية كبيرة من الكوابل .
3- عالية التكلفة.
4- عملية التوسيع صعبة ومعقدة.

تدفق لبيانات خلال شبكة الحاسب
جهاز الحاسب مصدر البيانات المرسلة
بطاقة الشبكة تعد البيانات في حزم
وسائط النقل تحويل البيانات الى اشارة للنقل
بروتوكول اتصال يحدد طريقة التخاطب
نظام تشغيل شبكي يقدم خدمة تنظيم وصلاحيات المستخدمين في الوصول الى الموارد
وسائط النقل تحويل اشارة النقل الى بيانات
بطاقة الشبكة تختبر صحة البيانات وتجميع الحزم
جهاز حاسب مستقبل للبيانات
وسائط نقل البيانات في الشبكات
 ثلاثة انواع من الكيابل في الشبكات المحلية وهي :-
1- الكابل المحوري ( Coaxial ) .
2- كابل الأسلاك المجدولة ( Twisted Pair ) .
3- كابل الألياف الضوئية ( Optical Fiber )

أولا : الكيابل المحورية Coaxial Cable :-
يشبه الكيبل المحوري كيبل هوائي التلفزيون , وهو من أوائل أنواع الكيابل المستخدمة لتوصيل الشبكات .
&- ملاحظة :-
يحتوي هذا النوع من الكيابل على سلك نحاسي داخلي لنقل البيانات المتبادلة بين أجهزة الحاسب في الشبكة يحيط بهذا السلك عازل بلاستيكي , ثم يليه شبكة من معدن ناقل يعمل كقطب أرضي للسلك ويغف بغلاف عازل خارجي .

 يوجد نوعان من الأسلاك المحورية وهي :-
1- السلك المحوري الرفيع ( Thin Net ) .
2- السلك المحوري الثخين ( Thick Net ) .

الكيابل المحورية Coaxial Cable :-

&- ملاحظة 4 :-

الكيبل المحوري الرفيع عملي أكثر من الكيبل المحوري الثخين وهو أقل تكلفة منه , لذا فهو الأكثر استخداماً في الوقت الحالي في الشبكات المبنية على الكيابل المحورية . ويتميز الثخين بإمكانية توصيله لمسافات أبعد تصل إلى 500متر بينما لا يصل السلك الرفيع لأكثر من 185متر .

ثانياً : الكيابل المجدولة Twisted Pairs :

يستخدم هذا النوع من الكيابل بشكل أكثر من الكيبل المحوري , وذلك لتميزه من سهولة التركيب والصيانة وقابلية التوسع , وهو الأكثر رواجاً في الشبكات المحلية .

&- ملاحظة 

يشبه الكيبل المجدول سلك الهاتف إلا أنه يحتوي أربعة أزواج من الأسلاك النحاسية فيكون مجموع الأسلاك في كيبل الشبكات ثمانية أسلاك نحاسية , وفي كيبل الهاتف اربعة اسلاك او سلكين فقط .

•الكيابل المجدولة Twisted Pairs :

 & - ملاحظة :-

يوجد نوعين من الكيابل المزدوجة المجدولة , كيبل الزوج الملتوي المعزول ( STP ) , والنوع الثاني كيبل الزوج الملتوي غير المعزول ( UTP ) . يتفوق السلك المعزول STP بأنه أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي ويستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد , لكن سهولة تركيب وتوصيل السلك غير المعزول UTP , وقلة التكلفة جعلته ينتشر بشكل أكبر .

^- فئات كيبل الزوج الملتوي المعزول ( UTP ) :-

تنقسم الكيابل المجدولة UTP إلى فئات وفقا للغاية من استخدامها كالتالي :-

ثالثاً :- كيابل الألياف البصرية ( Fiber Optic ) .
تتكون أسلاك الألياف البصرية من أسطوانة رقيقة جداً من الزجاج أو البلاستيك بسمك الشعرة , تسمى الليف البصري أو الصميم ( Core ) ويكسو هذا الصميم كسوة زجاجية مصممة لعكس الضوء على الصميم , وأحيانا قد تغطى الكسوة الزجاجية بطبقة من مادة الكيفلر , ثم هذه التركيبة غلاف خارجي بلاستيكي واقي .
كيابل الألياف البصرية ( Fiber Optic ) :-
 ملاحظة  :-
كل ليف بصري ( Core ) لا يمكنه نقل الإشارة الضوئية إلا باتجاه واحد فإنه لابد من استخدام سلكين من الألياف البصرية , سلك للإرسال وآخر للاستقبال .
مزايا الالياف الضوئية والتي لا توجد في غيرها ومنها :
1- سرعة إرسال البيانات مرتفعة جداً تصل حالياً إلى 200000 ميجابت في الثانية .
2- حماية عالية ضد التداخل الكهرومغناطيسي .
3- معدلات التوهين فيها منخفضة جداً .
4- مستوى أمن عالي جداً ضد التصنت , وذلك لأن الإشارة في هذه الكيابل عبارة عن نبضات ضوئية ولا يمر بها أي إشارات كهربائية .
عيب الألياف الضوئية
مما يعيب على كيابل الألياف الضوئية أن تركيبها وصيانتها أمر في غاية الصعوبة من الناحية التقنية بالإضافة إلى كلفتها لمرتفعة قياساً بغيرها من الأسلاك النحاسية .
وسط الاتصال الاسلكي
أصبح خياراً فعال للاسباب الاتية
1.التطور في التقنيات والمنتجات اللاسلكية
2.قلة التكلفة
3.الطلب المتزايد
تعتبر الشبكات اللاسلكية مفيدة في الحالات الاتية
1.توفير الاتصالات في الاماكن المزدحمة
2.توفير اتصالات للمستخدمين كثيري التنقل
3.بناء شبكات في الاماكن المعزولة