هذه معلومات عن الشبكات المحلية
هذه معلومات عن الشبكات المحلية
كان الإنسان على مر العصور فى أمس الحاجة إلى التواصل بينه وبين من يحيط به من أفراد وجماعات، وكان سعيه إلى تأمين هذا التواصل سبباً في العديد من اختراعاته، فإشارات مورس وأجهزة الهاتف والراديو والتلفزيون لم تكن إلا وسائل لزيادة تفاعل وتواصل الإنسان مع الأوساط المحيطة به أو البعيدة عنه. وحين جاءت ثورة تكنولوجيا المعلومات، كان عالم الحاسبات تجسيداً لحاجة الإنسان إلى التواصل. وبدأت أولى محاولات بناء التواصل عبر الشبكات المحلية
(Local Area Networks- LAN) في عام 1964 ل***** تشارك المعلومات والخدمات مع المحيط القريب، ولم تلبث أن توجهت التطورات إلى تأمين التواصل الشبكي مع مجموعات أكبر، فظهرت الشبكات الواسعة (Wan) Wide Area Networksفي عام 1966، وهنا كانت بداية مرحلة جديدة في ثورة الشبكات التي لم تتوقف عند حد، وكان من أعظم نتائجها ظهور الإنترنت Internetالتي اتسعت لتشمل أقطاب كوكبنا الصغير، فأحالته قرية صغيرة، يرى ويسمع ويتبادل أفرادها معارفهم ومعلوماتهم بسهولة لم يسبق لها مثيل. ومن المؤكد أن آمال القائمين على تطوير الشبكات لن تتوقف عند هذا الحد، فقد ظهرت بعض الدراسات والبحوث التي تمثّل توجهات للارتقاء بشبكات الكمبيوتر إلى ما يحاكي الشبكة العصبية الإنسانية من حيث الفاعلية والاستجابة.
تعريف الشبكات
شبكة الكمبيوتر هي مجموعة من أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المحيطية(Peripherals) التي تتصل ببعضها، وتتيح لمستخدميها أن يتشاركوا الموارد (Resources) والأجهزة المتصلة بالشبكة مثل الطابعةPrinter)) وكارت الفاكس(Modem) ومحرك القرص المدمجCD –
( ROM Drive) وغيرها. وهذا المفهوم هو الأساس الذي يقوم عليه التشبيك ونظرياته.ويجب أن لا يقلّ الحد الأدنى لمكونات شبكة الكمبيوتر عن:
• جهازي كمبيوتر على الأقل.
• بطاقة شبكية Network Interface Card NIC-),) والتي تشكل جسر الاتصال بين الكمبيوتر وأسلاك النقل التي تربط مكونات الشبكة.
• وسط ناقل Transmission Media)) للاتصال بين عناصر الشبكة مثل الكابلات Cables)) والأسلاكWires)) أو الأمواج القصيرة (Waves Radio) والألياف الضوئية Fiber Optic)).
• بروتوكول اتصال يحدد خوارزمية تخاطب مكونات الشبكة والمواصفات التقنية الواجب توفرها مثل عرض الحزمة المستخدم Bandwidth) ) وطريقة ترتيب المعلومات عند إرسالها (Packets Formats ) وغيرها من المواصفات التقنية.
• نظام تشغيل شبكي Network Operating System- NOS)) يقدم خدمة تنظيم صلاحيات وحقوق المستخدمين ( Rights And Permissions ) في الوصول إلى الموارد والأجهزة المشتركة على الشبكة ومن أمثلته:( Windows98، Windows 2**0 ، Novell Netware.)
أساسيات التشبيك
تتكون شبكة الكمبيوتر في أبسط أشكالها من جهازين متصلين ببعضهما بواسطة سلك، ويقومان بتبادل البيانات. وتسمح لك الشبكات في هذه الأيام بتبادل البيانات وموارد الكمبيوتر ( Computer Resources معلومات، برامج، أجهزة محيطية Peripheral كالطابعة مثلاً) كما تسمح للمستخدمين بالتواصل مع يعضهم المهم بشكل فوري.
بداية دعنا نتخيل وضع جهاز الكمبيوتر بدون وجود شبكات، في هذه الحالة كيف سنتبادل البيانات، لاشك أننا سنحتاج إلى مئات الأقراص اللينة لنقل المعلومات من جهاز إلى آخر، مما يسبب هدراً كبيرا للوقت والجهد، ومثال آخر، إذا كان لدينا طابعة واحدة وعدة أجهزة كمبيوتر ففي هذه الحالة إذا أردنا الطباعة فإما سنقف في طابور انتظار على الجهاز الموصل بالطابعة، أو ننقل الطابعة إلى كل مستخدم ليوصلها إلى جهازه ليطبع ما يريد. وفي كلا الأمرين عناء كبير، ومن هنا نرى أن تقنية التشبيك قد تطورت لسد الحاجة المتنامية لتبادل المعلومات والموارد بشكل فعال. وهكذا انبثق نوعان من المحاسبة الإلكترونية:
• Centralized Computing المحاسبة المركزية
• Distributed Computing المحاسبة الموزعة
المحاسبة المركزية
في الخمسينيات من القرن السابق كانت أجهزة الكمبيوتر بحجم الغرفة وكانت مزودة بمعالج واحد، ومقدار ضئيل من الذاكرة، وجهاز تخزين للمعلومات كان عبارة عن شريط تسجيل، وجهاز للخرج كان عبارة عن بطاقات مثقبة وجهاز لإدخال البيانات على شكل بطاقات مثقبة أيضاً. هذا النوع من المحاسبة ما زال موجوداً في بعض الدول ولكن بنطاق محدود جداً. هذا النوع من الأجهزة الضخمة المركزية تسمى Mainframe، أما الأجهزة المتصلة به والتي تقوم بإدخال البيانات فقط فتسمى Dumb Terminals أو محطة طرفية خرقاء أو صامتة، وكانت تتكون من لوحة مفاتيح وشاشة عرض ولم تكن قادرة على معالجة البيانات .
يستطيع الكمبيوتر المركزي أو Mainframe أن يلبي طلبات عدة أجهزة Terminals متصلة به ، وبهذا يشكل الكمبيوتر المركزي المتصل بالمحطات الطرفية والمتصل بغيره من أجهزة الكمبيوتر المركزية، شبكة أجهزة كمبيوتر أولية في بيئة المعالجة المركزية.
المحاسبة الموزعة
مع تطور صناعة جهاز الكمبيوتر، بدأت تظهر أجهزة كمبيوتر شخصية أصغر حجماً مما سمح للمستخدمين بتحكم أكبر بأجهزتهم، وأدت قوة المحاسبة الشخصية هذه إلى ظهور بنية جديدة للمحاسبة تسمى المحاسبة الموزعة Distributed Computing أو المعالجة الموزعة Distributed Processing. وبدلاً من تركيز كل عمليات المعالجة في كمبيوتر واحد مركزي، فإن المحاسبة الموزعة تستخدم عدة أجهزة صغيرة لتقوم بالمشاركة في المعالجة وتقاسم المهام. وهكذا تقوم المعالجة المركزية بالاستفادة القصوى من قوة كل جهاز على الشبكة. أما في الشبكات الحديثة من المهم استخدام لغة مشتركة أو بروتوكول Protocol متوافق عليه لكي تستطيع الأجهزة المختلفة الاتصال مع بعضها البعض وفهم كل منها الآخر (والبروتوكول هو مجموعة من المعايير أو المقاييس المستخدمة لتبادل المعلومات بين جهازي كمبيوتر). ومع تطور الشبكات أصبح مفهوم الشبكة أوسع بكثير من مجرد ربط الأجهزة مع بعضها، ولنلق نظرة على المعالم الشائعة للشبكات الحالية:
لكي تشكل أجهزة الكمبيوتر شبكة, تحتاج إلى وسط ناقل للبيانات وفي هذه الحالة يكون إما أسلاكاً أو وسطاً لاسلكياً.
Ü كما تحتاج أجهزة الكمبيوتر هذه إلى موائم أو أداة ربط Adapter، لتقوم بوصل هذه الأجهزة بالأسلاك المكونة للشبكة وتسمى هذه الموائمات Network Interface Card أو بطاقة واجهة الشبكة
أجهزة الكمبيوتر التي تقدم البيانات أو الموارد في الشبكات الحالية يطلق عليها اسمServers أو مزودات، بينما يطلق على أجهزة الكمبيوتر التي تستفيد من هذه البيانات أو الموارد اسمClients أو زبائن. من الممكن في الشبكة لجهاز واحد أن يلعب في نفس الوقت دور المزود والزبون، فمثلاً يستطيع جهاز ما على الشبكة أن يكون مزوداً للطباعة وفي نفس الوقت يكون زبوناً للحصول على بيانات من مزود آخر.
وتحتاج الشبكة إلى برنامج شبكات مثبت على الأجهزة المتصلة بالشبكة سواء كانت مزودات أو زبائن، وهذا البرنامج إما يكون نظام تشغيل شبكات (Nos-Network Operating System)، أو يكون نظام تشغيل يتضمن برنامج لإدارة الشبكات مثل Windows NTأو Windows 2**0.ويقوم هذا البرنامج بالتحكم بمكونات الشبكة وصيانة الاتصال بين الزبون والمزود.
في بداية ظهور الشبكات كانت تتكون من عدد قليل من الأجهزة ربما لا يتجاوز العشرة متصلة مع بعضها البعض، ومتصل معها جهاز طباعة، هذا النوع من التشبيك أصبح يعرف بـ LAN Local Area Network)) أو شبكة النطاق المحلي، وبالرغم من أن التقنية الحالية تسمح للشبكات المحلية بالتكيف والتعامل مع عدد أكبر بكثير من المستخدمين إلا أنها مازالت تعمل ضمن مساحة محدودة، فشبكات LANفي العادة تكون محتواة داخل مكتب، أو مجموعة من المكاتب داخل بناية واحدة, وتقدم هذه الشبكات في وقتنا الحالي سرعة كبيرة لتبادل البيانات والموارد مما يشعر المستخدم الذي يستفيد من موارد الشبكة أن هذه الموارد موجودة على جهازه الشخصي
شبكات الكمبيوتر المحلية Local Area Network (LAN)
هي أبسط أنواع الشبكات, حيث تتصل أجهزة الكمبيوتر في هذه الشبكة من خلال كابل خاص. وأحد أهم أنواع هذه الكابلات هو ما يسمى بالـ Ethernet ومع أن هذه الكابلات تسمح باتصالات سريعة بين الأجهزة الموجودة على شبكة المنطقة المحلية، وكذلك تسمح بانتقال كمية لا بأس بها من المعلومات من خلال أجهزة الشبكة، فإن طاقتها ليست غير محدودة. ومن الناحية العملية فإنه من النادر أن تحتوي هذه الشبكات على أكثر من عدة مئات من أجهزة الكمبيوتر المتصلة مع بعضها ضمن مبنى أو مجموعه مباني متجاورة، ونادراً ما تمتد تلك الشبكة إلى أكثر من بضع مباني متجاورة. وتتصل هذه الأجهزة بواسطة كابل خاص قد يكون سلكاً متحد المحورCoaxial أو السلك المزدوج المفتول أو اللولبي Twisted Pair ... الخ.
توجد شبكات المناطق المحلية عادة في بيئات ذات طابع تجاري أو غير تجاري. وتعتبر مفيدة في كليهما. وفي كلتا الحالتين، فإن الشبكة في الأساس تحتوي على بضع عشرات من أجهزة الكمبيوتر، ومجموعة من الأجهزة العاملة على الشبكة مثل طابعة أو طابعتين أو ماسح ضوئي Scanner، وقد توجد هناك أجهزة إضافية أخرى للحفظ أو التصوير أو طبع الرسومات واللوح الهندسية Plotter. كما أنه في بعض الحالات يمكن للشبكة أن تحتوي على أجهزة لا يتعدى عددها عن جهازي كمبيوتر أو ثلاثة متصلة مع بعضها داخل غرفة واحدة. وقد تكون عدة مئات ضمن شركة كبيرة أو جامعة أو مؤسسة تجارية ....... الخ. وجهاز الكمبيوتر المتصل بهذه الشبكة بإمكانه الوصول للمصادر الأخرى من المعلومات المتواجدة على أي كمبيوتر آخر كالبرامج والملفات… وتتشارك أجهزة الكمبيوتر هذه في الأجهزة المتصلة معها مثل أجهزه الفاكس والطابعات والمودم … وهذه من الأسباب الأولى لتكوين الشبكة.
ويمكن لشبكة المنطقة المحلية أن أداء أعمال مختلفة. ففيها يمكن أن يتم إرسال المعلومات من جهاز لآخر بدون الحاجة لنقل تلك المعلومات من أحد الأجهزة على قرص لين لتشغيله على جهاز آخر. كما أن القائمين بالأعمال المختلفة على أجهزة الشبكة يمكنهم أن يتشاركوا في الأجهزة الأخرى العاملة على الشبكة كالطابعات. كما أنه لا يوجد كمبيوتر واحد يتحكم في تشغيل تلك الشبكة، لأن كل كمبيوتر موجود عليها يتشارك في تشغيلها. كما أن مستخدمي الأجهزة يمكنهم إرسال رسائل وبريد إلكتروني لأي مستخدم آخر على هذه الشبكة في خلال جزء من الثانية، وتكون تلك الرسائل جاهزة عند المرسل إليه بمجرد قيامه بتشغيل جهازه. وبسبب الفائدة الكبيرة التي تعود على الشركات، فلقد اهتمت الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم بإدخال أنظمة شبكات الكمبيوتر لديها، ولهذا السبب فقد اهتمت الشركات الصانعة بهذا الأمر، وأصبح كثير منها ينتج خطوطاً متكاملة من هذه المنتجات التي وجهتها لاستخدام تلك الشركات الصغيرة والمتوسطة وفروع الشركات الكبيرة.
إذا أردت تصميم شبكة محلية فإن ما يتحكم بذلك فيها هو حاجة عملك, حيث أن مفتاح اختيار أفضل المعدات هو فهم حاجة العمل تماما، وإمكانية توسع ذلك مستقبلا، وبالتالي شراء المعدات التي يمكن لها أن تتلاءم مع ذلك التوسع. وقد لا تحتاج إلا لأقل من ساعة كي تقوم بعمل شبكة من هذا النوع. وهي اقتصادية لأن معداتها رخيصة. كل ما تحتاجه هو أجهزة الكمبيوتر وبرنامج التشغيلWindows 98 ومعدات الربط المكونة من موزع وبطاقة بينية Ethernet وكابلات للتوصيل بين الأجهزة..هذا كل ما في الأمر. ويمكن للشبكة أن تكون صغيرة لدرجة أنها تتكون من جهازى كمبيوتر فقط. وفي تلك الحالات لا تكون هناك حاجة للمركزية في العمل أو إلى جهاز خدمة مركزي Central وقد تكون الشبكة كبيرة الحجم وتحتوي على عشرات أو مئات الأجهزة. وعلى العموم فإن شبكات المنطقة المحلية تتكون من أربعة مكونات أساسية:
• أجهزة الخدمة : وهي أجهزة كمبيوتر تقوم بتنظيم إدارة الشبكة ومركزية المعلومات وأمنها. ويقوم بالعمل على هذه الأجهزة أشخاص لهم الصلاحية بذلك.
• أجهزة محطات العمل: وهي أجهزة يقوم مستخدمو الكمبيوتر في الشبكة بأداء عملهم عليها.
• نظام تشغيل الشبكة: وهو نظام تشغيل صمم خصيصا لذلك، حيث يقوم بإرسال واستقبال المعلومات خلال الشبكة.
• أدوات وبرامج الربط: وهي وسائل مكونة من معدات مع برامجها، صممت لتقوم ب***** تنقل المعلومات.
كما أن هناك مكونات غير أساسية تربط مع الشبكة وتختلف حسب الحاجة إليها مثل الطابعات والناسخات والفاكس والماسحات الضوئية ....الخ. وفي الشبكات المحلية الكبيرة الحجم، من المحبذ توفير كمبيوتر مخصص لإدارة الشبكة ، بما في ذلك الأجهزة الملحقة المتصلة بها كالطابعات والماسحات الضوئية وغيرها. ويمكن في هذه الحالة أن نطلق على الكمبيوتر بأنه كمبيوتر ملفات الخدمةFile Server أوServer فقط. كما يمكن أن نطلق على أي من بقية أجهزة الكمبيوتر بأنه الزبون Client، وبالتالي، فإنه بمقارنة كمبيوتر الخدمة مع الكمبيوتر الزبون، فإن الأول يجب أن يكون أقوى وأسرع وذا طاقة تخزين كبيرة نسبيا. بالإضافة إلى حاجته لبرامج خاصة. كما يمكن أن يكون هو الوحيد المتصل مع شبكة الإنترنت. وتستخدم شبكات LAN عادة نوعاً واحداً من وسائط الاتصال وأحيانا أكثر من نوع، وهذه الوسائط تكون إحدى ما يلي:
• أسلاك مزدوجة ملتفةTwisted Pair Cable وتكون هذه الأسلاك إما مغطاة أو غير مغطاه بطبقة واقيةShielded Or Unshielded .
• السلك المحوريCoaxial Cable (Coax) .
• أسلاك الألياف البصريةFiber Optic Cable .
• وسط اتصال لاسلكيWireless Transmission Media
كان هذا بخصوص الشبكات المحلية، ولنتناول الآن شبكات نطاق المدنMetropolitan Area Networks أو MAN، والتي تعتبر نوعاً آخر في تصنيف الشبكات، وهي تقوم على تقنية شبكات LAN ، ولكن تعمل بسرعات فائقة وتستخدم في العادة أليافاً ضوئية كوسط اتصال، وهي عادة ما تغطي مساحة واسعة تتراوح بين 20 إلى 1** كيلومتر.
وفي بداية ظهور الشبكات لم تتمكن شبكاتLAN من دعم احتياجات الشبكة للشركات الكبيرة التي تتوزع مكاتبها على مساحات شاسعة ربما على مستوى عدة دول، لهذا كان لابد من تطوير نوع جديد من الشبكات يقوم بربط الشبكات المحلية في أنحاء مختلفة من دولة ما أو أن يقوم بربط الشبكات المحلية في دول مختلفة، وأطلق على هذا النوع من الشبكات اسم Wide Area Networks (Wan) أو شبكات النطاق الواسع، وباستخدام هذه التقنية تزايد عدد المستخدمين لشبكة الكمبيوتر في الشركات الكبيرة إلى آلاف الأشخاص. وتنقسم شبكات Wan إلى فئتين :
• شبكات المؤسسات التجاريةEnterprise Network
• الشبكات العالميةGlobal Network
النوع الأول يقوم بالربط بين الشبكات المحلية أو الفروع التابعة لشركة أو مؤسسة واحدة على مستوى دولة واحدة أو عدة دول، بينما يعمل النوع الثاني على ربط الشبكات المحلية التابعة لعدة مؤسسات مختلفة على مستوى دولي أو محلى. ومع تطور الشبكات، تم تطوير وتحسين البرامج لكي تتعامل مع عدة مستخدمين على الشبكة وهذه البرامج تتضمن:
• البريد الإلكتروني
• برامج الجدولة Scheduling
• برامج العمل الجماعيGroupware
البريد الإلكتروني يوفر اتصالاً سريعاً ويسمح للمستخدمين بتبادل الرسائل التي من الممكن أن تحتوي على نصوص أو صور أو ملفات مرفقة Attachments بما فيها ملفات الصوت أو الفيديو. ويستخدم البريد الإلكتروني البروتوكولات التالية:
• CCITT X.4**
• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
• Message Handling Service MHS) (
أما برامج الجدولة فهي نسخة إلكترونية من الجداول الورقية التي تستخدم للتخطيط اليومي والشهري والسنوي للمواعيد وهي تستخدم لتحديد المواعيد وتنبيه المستخدم عند حلول أو اقتراب موعد ما، وعلى مستوى الشبكة يستطيع مستخدمو الشبكة الإطلاع على مواعيد غيرهم لتحديد موعد للالتقاء أو مباحثة أمر معين بحيث يكون من الممكن تحديد موعد مناسب للجميع وهكذا.
برامج العمل الجماعي تقنية الشبكة في الاتصال لتقدم إدارة مشتركة للوثائق من قبل مجموعة من المستخدمين في أماكن مختلفة في الوقت الحقيقي مما يسمح بالتعديل على مستند ما من قبل أكثر من مستخدم في نفس الوقت، كما أن المستخدمين يستطيعون المشاركة في تشغيل التطبيقات والبرامج المختلفة على أجهزة مختلفة.
شبكات الزبون/المزود Client / Server Networks
المزود قد يكون جهاز كمبيوتر شخصي يحتوي على مساحة تخزين كبيرة ومعالج قوي وذاكرة وفيرة، كما قد يكون جهازاً مصنوعاً خصيصاً ليكون مزود شبكات وتكون له مواصفات خاصة. وشبكات الزبون / المزود - والتى تسمى أيضاً شبكة قائمة على مزود أو Server Based Network، - تكون قائمة على مزود مخصص ويكون عمله فقط كمزود ولا يعمل كزبون كما هو الحال في شبكات النظير للنظير Peer to Peer، وعندما يصبح عدد الأجهزة في شبكات الزبون/ المزود كبيراً يكون من الممكن إضافة مزود آخر، أي أن شبكات الزبون / المزود قد تحتوي على أكثر من مزود واحد عند الضرورة، ولكن هذه المزودات لا تعمل أبدا كزبائن، وفي هذه الحالة تتوزع المهام على المزودات المتوفرة مما يزيد من كفاءة الشبكة.