شبكات الحاسوب Computer Networks

شبكات الحاسوب: شرح مبسط


شرح مبسط للشبكات
  

الشبكة: هي مجموعة من اجهزة الحاسب وبعض الأجهزة الاخرى مرتبطة مع بعضها البعض للمشاركة في الموارد.
بروتوكول الشبكة: بروتوكول قواعد الاتصال هي وسيله تبادل المعلومات في الشبكة وهي قواعد تنظيميه تحتاجها الشبكة لكي تساعد عناصرها المختلفه على الاتصال وفهم بعضها البعض.
Standards: هي عباره عن مواصفات للمنتج تسمح له بالعمل بغض النظر عن المصنع الذي انتجه، وتنقسم الى نوعين: (de facto ) و ( de jure )
de facto (by fact) standards: وهي المواصفات التي تم تصميمها من قبل مؤسسات تجاريه وتنقسم الى :  أنظمه مفتوحه وانظمه مغلقه.
الأنظمة المغلقة : يكون المستخدمين مجبرين على استخدام اجهزه من منتج او شركه واحدة فقط ولا تستطيع انظمتهم التعامل مع اجهزه من مصنعين اخرين (وكان ذلك شائعا قديماً)
الأنظمة المفتوحة : مع تطور صناعة الكمبيوتر وانتشارها كان لابد من ايجاد مقاييس موحدة تسمح للأجهزة باختلاف مصنعيها بالتفاهم في ما بينها (أي ان المستخدم يستطيع استخدام اجهزة وبرمجيات من شركات مختلفة ضمن الشبكة الواحدة وهذا هو الوضع الان)
de jure(by law)standards: وهي المواصفات التي تم تصميمها من قبل مؤسسات رسميه معروفه
انواع الاتصال بين الاجهزة:

–  multipoint ثلاثة اجهزه او اكثر تشترك في خط الاتصال
–  point-to-point جهازين فقط متصلان بواسطة خط الاتصال.
((network topology)) : طريقة ارتباط الاجهزة داخل الشبكة او الكيفية التي يتم بها توصيل الكمبيوترات والاسلاك والمكونات الاخرى لتكوين الشبكة ، المصطلح topology يطلق عليه ايضا physical design

اشهر طرق التوصيل هي :  mesh(( نسيجي )) و star(( نجمي )) و tree(( شجري )) و bus(( ناقل )) و ring(( حلقي ))

وسنبدأ بشرح كل طريقه بشكل مختصر ..
1- mesh(( نسيجي )) كل جهاز في الشبكة يرتبط بشكل مباشر بكل الاجهزة الاخرى سواء سلكياً او لاسلكياً
2- star(( نجمي )) سمي نجمي نسبه الى شكل التوصيل فيه هنا كل الكوابل تمرر من الحواسيب الى نقطه مركزيه والنقطة المركزية تسمى الـhub او switch. وظيفه الجهاز المركزي استلام و اعادة ارسال الرسائل الى كل الحواسيب او الى حاسب معين ونستطيع استخدام اكثر من نوع في هذه الشبكة . كما انه من السهل تعديل وأضافة حاسب جديد من دون تعطيل الشبكة وايضا عطل حاسوب في الشبكة لا يعطلها لكن عند تعطل الجهاز المركزي تتعطل الشبكة كامله. وكما ان هذه الطريقه تكلف الكثير من الكوابل ولكنها اصبحت ال (dominant) اي الاكثر استخداماً في الشبكات المحلية

3- tree(( شجري )) سمي بذلك نسبه الى كثرة التفرعات فيه هنا يمكننا ربط شبكات من النوع نجميه بإضافة hub اخر بهذا يتم تشكيل شبكة الـtree
4- bus(( ناقل )) سمي بذلك لأنه عباره عن خط مستقيم (سلك واحد او حزمة اسلاك تبدأ من نقطة وتنتهي بأخرى بلا تفرع) يستخدم في الشبكات الصغيرة والبسيطة يكون تصميم الشبكة هذه بتوصيل الكمبيوترات في صف على طول سلك واحد يسمى الـ (( backbone)) لا توجد بالسلك اي تقويه للإشارات المرسلة من حاسب الى اخر . عند ارسال اي رساله من اي حاسب على السلك كل الحواسيب الاخرى تصلها الاشارة، لكن واحد فقط يقبلها . حاسب واحد فقط يسمح له بالارسال في نفس الوقت نستنتج هنا ان عدد الاجهزه فيها يؤثر على سرعتها من اهم الادوات المستخدمة في هذه الشبكة الـterminators يستخدم لامتصاص الاشارات ومنعها من الانعكاس مرة اخرى .
5- ring(( حلقي )) سميت بذلك نسبه الى شكلها ، لأننا نربط الأجهزة بشكل حلقي هنا في هذه الشبكة كل حاسب متصل مع الحاسب الذي يليه في شكل حلقه في اتجاه واحد بحيث يكون اخر حاسب متصل مع اول حاسب وكل حاسب ينقل ويرسل المعلومات التي استقبلها من الحاسب السابق الى الحاسب الذي يليه. شبكات الـringتستخدم الـtoken وهو عبارة عن رسالة قصيره تمر داخل الشبكة لتنقل المعلومات من حاسب الى اخر.

 يمكننا تصميم شبكات من نوع مختلط ،،،  مثلاً: star-bus وذلك بربط عدة hubsبكابل الـbus

طريقة نقل المعلومات : transmission mode
الـtransmission mode يستخدم لتعريف اتجاه عبور الاشارات بين جهازين وهو ثلاثة انواع :

1- simplex- مفردة- البيانات تمر بين الجهازين في طريق واحد فقط مثل كمبيوتر —–> طابعه و سكانر ——> كمبيوتر
2- half-duplex -نصف مزدوجة- هنا البيانات تمر في كلا الاتجاهين ولكن ليس في نفس الوقت  اقربها لكم مثل : (( اللاسلكي الي يستخدمه رجل الامن (walki-talki) أي انه يضغط زر للأرسال والمقابل يسمع وحين يقول حول يضغط المقابل زر ارسال ويبدأ صاحبنا بالاستماع (الاستقبال).
3- full duplex-مزدوجة ازدواج كامل – البيانات تمر في كلا الاتجاهين وفي نفس الوقت مثل : ((تصفحنا للانترنت – نتصفح ونحمل برامج ونرسل ردود في نفس الوقت ))

((scope of networks)) : مدى البشكات ينقسم الى :
شبكات محليه (local area network) في السابق كانت تتكون من عدد قليل من الاجهزة ربما لا يتجاوز العشرة متصلة مع بعضها كما انها تعمل ضمن مساحة محدودة مثل مكتب او داخل بنايه واحده او عدة مباني متجاورة.
شبكات على مستوى المدن (metropolitan area network) مثل تقنيه الشبكات المحلية لكن سرعتها اكبر لأنها تستخدم الياف ضوئية كوسط اتصال تغطي مساحه واسعه تصل الى الـ100 كيلو متر .
شبكات عالمية (wide area network) ربط الشبكات المحلية في دول مختلفه وتنقسم الى قسمين :
1- enterprise network ( شبكات مترابطة) يكون الربط لفروع شركه واحد على مستوى دوله او عدة دول
2- global network( شبكات عالميه ) هنا عدة مؤسسات في عدة دول .

OSI MODEL
Open System Interconnection Model (( النموذج المرجعي لنظام الوصلات المفتوح)) ويصنف العمليات المختلفة المطلوبة في الشبكات الى سبع طبقات وظائفية مستقله ومحدده كل طبقه منها تحتوي على عدة نشاطات للشبكة او المعدات او البروتوكولات وهي:  
1- physical
2-data link
3- network
4- transport
5- session
6- presentation
7- application

الطبقات الثلاث الاولى – مخصصه لنقل البتات والبيانات وتبادلها-
الطبقه الرابعه – تعمل كواجهة بين الطبقات السفلى والعليا
الطبقات الثلاث السفلى – مخصصة لتطبيقات وبرامج المستخدم –

ولنشرح كل طبقه بأختصار :
1- physical الطبقه الفزيائيه : هي المسؤله عن نقل البيانات بصيغة بتات تحدد هذه الطبقه المواصفات الميكانيكيه والكهربائيه الخاصه بالكابل وكرت الشبكه، كما تحدد كيفيه الاتصال بين الكابل وكرت الشبكه
2-data link طبقة الارتباط  :وهي تحدد سلامة المعطيات المنقوله وتنسق الرزم المقدمه لها من الطبقه السابقه – الفيزيائيه- وتتحكم في تدفق البيانات واعادة ارسال البيانات التالفه وترسل الاوامر والمعطيات على شكل ( فريم ) (frame) تقوم هذه الطبقه بتقسيم البيانات الى فريمز اي بتقسيم البينات الى اجزاء اصغر تضيف اليها الراس والذيل (الهيدر والفوتر )
3- networkطبقة الشبكه  :مسئوله عن انشاء المسار بين الحاسب المصدر والحاسب الهدف مسئوله عن عنونة الرسائل وترجمة العناوين المنطقيه والاسماء الى عناوين ماديه تفهمها الشبكة
4- transport طبقة النقل : كما ذكرنا هي التي تفصل بين طبقات المواجهة للمستخدم والطبقات المواجهة للشبكه وهي طبقه تنقل البيانات وتكون مسئوله عن تسليمها بشكل خالي من الاخطاء كما تقوم بتقسيم المعلومات الى اجزاء صغيره و تقوم بالتجميع في الجهاز المستقبل وهي المسئوله عن اشعار الاستلام من الحاسب المستقبل بان الشحنة تم استلامها بدون خطا باختصار ..تعمل على التاكد من ان المعلومات قد وصلت خاليه من الاخطاء وبالترتيب الصحيح
5- sesion طبقه المحادثة : هذه الطبقه تاسس الاتصال بين الحاسبات وتقوم بمراقبة هذا الاتصال وكمية البيانات المرسلة والتحقق من كلمات المرور عن الاتصال كما انها تضيف نقاط مرجعيه الى البيانات.. وذلك لكي يتم ارسال البيانات عندما تعود الشبكه الى العمل من النقطه التي توقف عندها الارسال.
6- presentation طبقة التقديم : هذه الطبقة تعمل على ضغط وفك وتشفير البيانات
7- application طبقة التطبيقات : وهي الطبقة العليا تتحكم بالاتصال بين تطبيقات الحاسب كما انها تساعد في نقل الملفات ،خدمة الطباعة ، خدمة الدخول الى قواعد البيانات

network media types : هي الوسيط المادي المستخدم في نقل الاشارات ويمكن تقسيمها الى نوعين :  guided و un-guided
والنوع الاول ينقسم الى ثلاثة:  twisted pair cable و coaxial cable  و fiber-optic cable
1- twisted pair cable كابل الزوج المجدول يستخدم اكثر من زوج لاسلاك النحاس وذلك لارسال الاشارات وله نوعان :
1- unshielded twisted pair (UTP)l كابل زوج مجدول غير مدرع يتكون من عدد من الاسلاك المزدوجه مع غطاء بسيط من البلاستك يصل مسافة الـ100 متر .
2-shielded twisted pair (STP)l كابل زوج مجدول ومدرع الدرع المضاف هنا مناسب للبيئات التي يوجد بها تدخل في التردد الكهربائي لكن الدروع المضافة تجعل الكيبل ضخم يصعب تحريكه او نقله.
2- coaxial cable الكيبل المتحد المحور: يوجد به سلك نحاسي صلب في المركز محاط بطبقة من العازل المقاوم للكهرباء بحيث يفصله عن السياج الشبكي المعدني لان وظيفه السياج هذا يعمل كممتص للكهرباء، ويحمي المركز من التشويش الكهربائي له نوعان : thinnet  و thicknet
3- fiber-optic cable كيبل الالياف الضوئية : يستخدم لنقل الاشارات على شكل ضوء يتكون من أسطوانة من الزجاج محاطه بطبقه زجاجيه قويه يصل الى مسافة الـ2 كيلومتر لكنه غالي جدا وسرعة الارسال فيه من100ميجا باي بالثانيه الى 2 جيجابايت بالثانية

((un-guided)) يستخدم في ارسال الاشارات على المسافات البعيده والبعيده جدا عادة تكون اكثر تكلفه وتميل الى ان تستخدم عندما لا تكون الكيبلات عمليه في النقل مثل الممرات المائيه.. او المناطق النائيه..اوالوعره
((microwave)) الموجات المصغره : ترحل اشارت الموجات المصغره وموجات الاقمار الصناعيه في خط مستقيم لذلك فانها تتطلب محطات نقل لاعادة توجيهها حول سطح الارض المنحنى.. وتقوى المحطات الاشارات ثم تنقلها بعد ذلك.
لكن توجهنا هنا عدة مشاكل نطلق عليها فساد الارسال (transmission impairment) من امثلته :
1- وهن الاشاره (attenuation) وهو فقدان الاشاره لقوتها .. والسبب هو استمراريه نقل الاشاره خلال كيبل نحاسي
2- تشوة الاشارة(distortion) هو تغير شكل الاشاره او مكوناتها والسبب في ذلك وصول مكونات الاشاره بسرعات مختلفه لان كل مكون له تردد مختلف .

3- التشويش (noise)
أ- من مصدر داخلي : هو وجود اشارة سابقه في الكيبل تنتج اشارة جديدة تختلف عن الاشارة الاصليه
ب- من مصدر خارجي (crosstalk) هو اشاره كهربائيه متدفقه من سلك مجاور.صورة

أضف تعليقاً

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s