تعلم مبادئ الشبكات

شرح مبسط للشبكات - الجزء الأول



what is networking?
ماهي الشبكات ؟
هي مجموعة من اجهزة الحاسب وبعض الاجهزه
الاخرى مرتبطه مع بعضها البعض للمشاركة في الموارد.

network protocols
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:
1- de facto
2- de jure

de facto(by fact)standards:
وهي المواصفات التي تم تصميمها
من قبل مؤسسات تجاريه وتنقسم الى :
1- أنظمه مفتوحه.
2- وانظمه مغلقه.

الانظمه المغلقه :
يكون المستخدمين مجبرين على استخدام اجهزه من منتج او شركه واحدة فقط
ولا تستطيع انظمتهم التعامل مع اجهزه من مصنعين اخرين (وكان ذلك شائعافي
السبعينات والثمانينات).

الانظمه المفتوحه :
مع تطور صناعة الكمبيوتر وانتشارها كان لابد من
ايجاد مقاييس تسمح للاجهزه بأختلاف مصنعيها بالتفاهم
في مابينها( اذن تسمح للمستخدمين بأستخدام اجهز من شركات ومنتجات عديده.

de jure(by law)standards:
وهي المواصفات التي تم تصميمها من قبل مؤسسات رسميه معروفه

((basic concepts))

line configuration
1- multipoint
جهازين فقط متصلان بواسطة خط الاتصال.

2- point-to-point
ثلاثه اجهزه واكثر تشترك في خط الاتصال .

((network topology))
طوبوغرافيا الشبكات :
1- تحديد كيفيه ربط اجهزة الحاسب مع بعضها البعض
2- تشير الـ((network topology))الى الكيفيه التي يتم بها
توصيل الكمبيوترات والاسلاك والمكونات الاخرى لتكوين الشبكه
3- المصطلح topology يطلق عليه ايضا physical,design

اشهر طرق التوصيل هي :
1- mesh(( نسيجي ))
2- star(( نجمي ))
3- tree(( شجري ))
4- bus(( ناقل ))
5- ring(( حلقي ))

ولنشرح كل طريقه بشكل مختصر ..

1- mesh(( نسيجي ))

يتميز بكثرة الارتباط بين الاجهزه
يوجد ارتباط مباشر مع كل جهاز في الشبكة
الميزه الكبيرة للنسيجي هي وضوح الاخطاء.

2- star(( نجمي ))
سمي نجمي نسبه الى شكل التوصيل فيه
هنا كل الكوابل تمرر من الحواسيب الى نقطه مركزيه
والنقطه المركزيه تسمى الـhub
وظيفه الـhubاعادة ارسال الرسائل الى كل الحواسيب او الى حاسب معين
ونستطيع استخدام اكثر من نوع في هذه الشبكه .
كما انه من السهل تعديل وأضافة حاسب جديد من دون تعطيل الشبكه
وايضا تعطل حاسب في الشبكه لا يعطلها
لكن عند تعطل الـhub تتعطل الشبكه كامله.
وكما ان هذه الطريقه تكلف الكثير من الكوابل .

3- tree(( شجري ))
سمي بذلك نسبه الى كثرة التفرعات فيه
هنا يمكننا ربط شبكات من النوع نجميه بأضافة hub اخر
بهذا يتم تشكيل شبكة الـtree

4- bus(( ناقل ))
سمي بذلك لانه عباره عن خط مستقيم
يستخدم في الشبكات الصغيرة والبسيطه
يكون تصميم الشبكه هذه بتوصيل الكمبيوترات في صف على طول سلك واحد
يسمى الـ (( backbone))
لا توجد بالسلك اي تقويه للاشارات 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 المستخدمه في هذه الشبكه
الـterminators
يستخدم لامتصاص الاشارات ومنعها من الانعكاس مرة اخرى .

5- ring(( حلقي ))
سميت بذلك نسبه الى شكلها ، لاننا نربط الاجهزه بشكل حلقي
هنا في هذه الشبكه كل حاسب متصل مع الحاسب الذي يليه في شكل حلقه في اتجاة 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-
2- half-duplex -نصف مزدوجة-
3- full duplex-مزدوجة ازدواج كامل -
ولنشرح كل نوع على حدى ،،،

1- simplex- مفردة-
البيانات تمر بين الجهازين في طريق واحد فقط
مثل كمبيوتر —–> طابعه
سكانر ——> كمبيوتر

2- half-duplex -نصف مزدوجة-
هنا البيانات تمر في كلا الاتجاهين ولكن ليس في نفس الوقت
اقربها لكم مثل : (( الاسكلي الي يستخدمه السيكورتي - مايقدر يتكلم ويسمع بنفس الوقت ))

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)
شبكات على مستوى المدن (metropolitan area network)
شبكات عالمية (wide area networ)

شبكات محليه (local area network)

في السابق كانت تتكون من عدد قليل من الاجهزة ربما لا يتجاوز العشره متصله مع بعضها
كما انها تعمل ضمن مساحة محدودةمثل مكتب او داخل بنايه واحده او عدة مباني متجاوره

شبكات على مستوى المدن (metropolitan area network)
مثل تقنيه الشبكات المحليه لكن سرعتها اكبر
لانها تستخدم الياف ضوئيه كوسط اتصال
تغطي مساحه واسعه تصل الى الـ100 كيلو متر .

شبكات عالمية (wide area networ)
ربط الشبكات المحليه في دول مختلفه
وتنقسم الى قسمين :

1- enterprise network( شبكات مترابطة)
يكون الربط لفروع شركه واحد على مستوى دوله او عدة دول

2- glodal network( شبكات عالميه )
هنا عدة مؤسسات في عدة دول .

OSI MODEL
Open System Interconnection Model
(( النموذج المرجعي لنظام الوصلات المفتوح))

osiيصنف العمليات المختلفه المطلوبه في الشبكات الى سبع طبقات وظائفيه مستقله ومحدده
كل طبقه منها تحتوي على عدة نشاطات للشبكة او المعدات او البروتوكولات

دعونا نلقي نظره على هذه الطبقات :
1- physical
2-data link
3- network
4- transport
5- sesion
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
media هي الوسيط المادي المستخدم في نقل الاشارات
ويمكن تقسيمها الى نوعين :
1-guded
2- un guided

((1-guded))

والنوع الاول ينقسم الى ثلاثه:
1- twisted piar cable
2- coaxial cable
3- fiber-optic cable

1- twisted piar cable
كابل الزوج المجدول
يستخدم اكثر من زوج لاسلاك النحاس وذلك لارسال الاشارات
وله نوعان :
1- unshielded twsted piar(UTP)l
كابل زوج مجدول غير مدرع
يتكون من عدد من الاسلاك المزدوجه مع غطاء بسيط من البلاستك
يصل مسافة الـ100 متر .

2-shilded twisted pair (STP)lكابل زوج مجدول ومدرع
الدرع المضاف هنا مناسب للبيئات التي يوجد بها تدخل في التردد الكهربائي
لكن الدروع المضافه 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 :
tinnet
thicknet

3- fiber-optic cable

كيبل الالياف الضوئيه
يستخدم لنقل الاشارات على شكل ضوء
يتكون من اسطوانه من الزجاج محاطه بطبقه زجاجيه قويه
يصل الى مسافة الـ2 كيلومتر
لكنه غالي جدا
وسرعة الارسال فيه من100ميجا باي بالثانيه الى 2 جيجاباي بالثانيه

((2- 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 .