أجهزة الشبكة أو معدات (عتاد) الشبكة هي أجهزة مادية تستخدم لإجراء الاتصال والارتباط بين الأجهزة الموجودة على شبكة الكمبيوتر. مهمتها الأساسية هي الاتصال والتحكم في حركة البيانات بالإضافة إلى مهمة كل جهاز الخاصة به. وبالتالي، لبناء شبكة قوية يجب علينا فهم الأجهزة التي تتكون منها هذه الشبكة.
أنواع أجهزة الشبكة الأساسية :
- الموزع أو المجمع “Hub ” :
وهو عبارة عن جهاز يقوم بربط مجموعة من الأجهزة ويحتوي عادةً على 4 أو 8 أو 16 أو 32 منفذ “Port ” ليتم من خلالها توصيل أجهزة الشبكة عن طريق كابل الشبكة وهو جهاز يعمل على الطبقة الفيزيائية ، يقوم ال Hub بتقوية الإشارة لاحتوائه على Repeater مما يزيد المسافة إلى الضعف من 100 إلى 200 متر .
طريقة عمله:
عندما يتلقى أي إشارة أو معلومة من جهاز ما فإنه يقوم بتضخيمها لتقويتها ومن ثم إعادة إرسالها أو فقط يقوم بإعادة إرسالها إلى جميع المنافذ أي إلى جميع الأجهزة المرتبطة معه ليس فقط للجهاز المطلوب الإرسال إليه من دون تقويتها. فتتلقاها جميع الأجهزة وبالتالي الأجهزة الغير مطلوب الإرسال إليها تقوم باستقبال الإشارة وتجاهلها أما الجهاز المراد الإرسال إليه فيقوم باستقبال الإشارة والتعامل معها حسب المطلوب.
- ملاحظة: لا يمكن ربط أكثر من 4 Hub في شبكة واحدة ولذلك قد تكون المسافة بين أبعد حاسبين500 متر في حالة سرعة 10 Mbps و 205 متر في سرعة 100 Mbps .
- المبدل ” Switch “:
هو عبارة عن جهاز يقوم بتوجيه البيانات والمعلومات حسب الطلب على عكس ال Hub، حيث أن ال Switch يكون على معرفة مسبقة بالأجهزة المرتبطة معه، فعندما تصله حزمة بيانات لن يرسلها لجميع الأجهزة كما يحدث بال Hub وإنما سيقوم بإرسالها فقط للأجهزة المطلوبة مما يؤدي لتحسين أداء الشبكة والمحافظة على السرعة دون حدوث بطء. وأيضاً لا يوجد شرط لمسافة محددة بين حاسبين للربط بينهما بواسطة Switch.
طريقة عمله :
يحتوي هذا الجهاز على جدول يخزن فيه عناوين مصادر المعلومات والمنفذ المرتبط به. وعندما يقوم أي حاسوب بإرسال أي معلومة عبر هذا الجهاز يقوم بتخزين عنوان هذا الحاسب المرسل ورقم المنفذ الذي وصلت عبره المعلومة ليقوم فيما بعد بإرسال إي معلومة موجهة مباشرة إلى هذا العنوان عن طريق هذا المنفذ حصراً، أما في حال ورود معلومة إلى عنوان غير موجود في هذا الجدول، يقوم الجهاز بتمريرها إلى جميع المنافذ وعند ورود جواب من الجهاز المعني يقوم بتخزين عنوانه ورقم المنفذ المرتبط به في الجدول.
- ملاحظة : يتميز هذه الجهاز عن ال Hub في أن السرعة المحددة للجهاز تكون لكل منفذ لأن تناقل المعلومات بين منفذين محددين لا يؤثر على بقية المنافذ لأن الجهاز يقوم بتمريرها إلى المنفذ المعني فقط .
- الموجه ” Router ” :
هو جهاز يستخدم للربط بين عدة شبكات ويقوم بتوجيه وتحويل البيانات بين الشبكات المختلفة ويشبه جهاز الحاسب في مكوناته حيث يحتوي على ذاكرة وصول عشوائي تفقد بياناتها في حال إغلاق الجهاز كما يحتوي على NVRAM وهي ذاكرة تختلف عن سابقتها بأنها غير مؤقتة ويحتوي الراوتر أيضاً على عدة منافذ وهي :
- منفذ طاقة Power لتوصيل الراوتر بالكهرباء .
- منفذ الكونسول Console وهو لتوصيل الراوتر بجهاز الحاسب .
- منافذ Serial وتستخدم لربط أكثر من راوتر مع بعضهم البعض .
- منفذ Ethernet لتوصيل الراوتر ب Switch أو بأجهزة أخرى .
يستخدم الراوتر لتخفيف الحمل عن الخادم عن طريق تجزئة الشبكات الكبيرة إلى شبكات أصغر كما أنه يعطي كفاءة عالية للشبكات نتيجة لسرعة الرد على الأوامر مما يؤدي لتقليل المشاكل الناجمة عن الضغط الكبير الموجود عليها ،بالإضافة إلى أنه يقوم بربط شبكات ليست بالضرورة أن تكون في نفس المكان بل يمكن أن تكون المسافات بعيدة .
طريقة عمله :
كما ذكرنا سابقاً أن الراوتر يقوم بربط شبكات مختلفة حيث يقوم بنقل المعلومات من شبكة إلى أخرى وهذه الشبكات ممكن أن تكون شبكات طرفية وممكن أن تكون شبكات مرتبطة بشبكات أخرى ،ففي حال ورود معلومة موجهة إلى عنوان ضمن مدى شبكة أي من المنافذ الموجودة في الجهاز يقوم الجهاز مباشرة بإعادة توجيهها إلى تلك الشبكة ،أما في حالة ورود معلومة موجهة إلى شبكة خارج مدى منافذ الجهاز فيقوم الجهاز بالاستعانة بجدول يحمل عناوين الشبكات الممكن الوصول إليها وعنوان الموجه التالي الواجب إيصال المعلومة إليه الذي يقوم بدورة بتوصيلها إلى الشبكة المعنية .ويمكن برمجة هذا الجدول الذي يحتوي على العناوين يدوياً أو من الممكن جعل الموجهات تتخاطب فيما بينها ليجهز كل موجه الشبكات التي يستطيع الوصول إليها إلى باقي الموجهات لتستطيع إيصال المعلومة إلى الشبكة المعنية .
- Bridge :
هو جهاز يقوم بربط أجزاء الشبكة مع بعضها ويعمل في طبقة Data Link من نموذج OSI .وال Bridge يشبه في ألية عمله الSwitch إلا أن Switch ذات منافذ أكثر .
آلية عمله :
يقوم ال Bridge بإعادة توجيه البيانات في الشبكات المحلية حيث يقوم بقراءة الترويسة لمعرفة وجهة تلك الحزمة ،إذا لم يتمكن ال Bridge من تحديد الوجهة فإنه يقوم بالبث على جميع المنافذ لتحديد وجهة تلك الحزمة وعند إيجاد الوجهة يقوم بتخزين عنوان ال MAC بجدول العناوين الفيزيائية.
أنواع ال Bridge :
- Transparent Bridge :وهذا سريع جداً في نقل البيانات لأنه لا يعمل عملية CRC وهي عملية تأكد خلو البيانات من الأخطاء ،هذا النوع يعتبر رخيص الثمن .
- Mixed Media Bridge : هذا النوع يعمل على التأكد من خلو البيانات من الأخطاء عن طريق عملية CRC لذلك يعتبر أنه آمن لكن يتصف ببطء نقل البيانات نوعاً ما لكنه الأكثر استخداماً وشيوعاً .
- Local Bridge : يربط بين شبكتين قريبتين مثل شبكة في غرفة مثلاً مع شبكة في غرفة مجاورة في نفس المكان (غرفة مع غرفة ).
- Remote Bridge يربط بين شبكتين في مبنيين مجاورين (مبنى مع مبنى ).
- المكرر Repeater :
هو جهاز يعمل في الطبقة المادية لنموذج OSI يقوم بتضخيم أو تجديد الإشارات قبل إعادة إرسالها ،كما يعرف المكرر أيضاً باسم ” معززات الإشارة ” .
طريقة عمله واستخدامه :
يستقبل ال Repeater الإشارة ثم يقوم بتضخيمها بعد أن تم إضعافها بسبب وسائط الإرسال ،لكن المكررات هي أجهزة تعمل في الطبقة المادية لذلك فهي لا تفهم تنسيق الإطار ولا تعرف حتى أياً من العناوين المنطقية أو الفيزيائية المتعلقة بهذه الحزم وبالتالي فهي لا تفحص حزم البيانات التي تتلقاها هي فقط تقوم بتمديد إشارة البيانات وتضخيمها من جزء واحد من الشبكة ثم تمريرها إلى الجزء الآخر وهكذا حتى تنتقل البيانات إلى وجهتها النهائية .
- المودم Modem:
هو عبارة عن جهاز يقوم بتحويل البيانات إلى إشارة بحيث يمكن إرسالها واستقبالها بسهولة عبر خط هاتف أو كابل أو اتصال قمر صناعي ، كما أنه يقوم بتحويل البيانات بين التنسيقات التماثلية والرقمية في الوقت الفعلي لاتصال شبكة ثنائي الاتجاه .
خصائص المودم :
- يعدل الإشارات لتشفير البيانات الرقمية للإرسال ويلغي تعديل الإشارات لفك تشفير البيانات المرسلة .
- يقوم بتحويل الإشارة الرقمية إلى تماثلية والعكس يالعكس للتواصل بين الأجهزة .
- ينقل البيانات بوحدات بت في الثانية .
طريقة عمله :
يتلقى المودم إشارة تماثلية من مزود خدمة الانترنت “ISP” ويترجمها إلى إشارة رقمية يمكن أن تفهمها أجهزتك ويتيح ذلك لأجهزتك لإرسال واستقبال البيانات عبر الانترنت ،ثم يقوم المودم بإعادة تشكيل الإشارة من أجهزتك إلى إشارة تماثلية يمكن نقلها عبر خط الهاتف .
ملاحظة :
- معظم أجهزة المودم تتكون من ثلاث منافذ فقط أحدها يرتبط بالانترنت والآخر يتصل بجهاز التوجيه “منفذ Ethernet” والثالث يتصل بمصدر الطاقة
- مصطلح مودم مشتق من الكلمتين “تعديل ” و ” إزالة التشكيل “.
- البوابة Gateway :
هي عقدة شبكة تشكل ممراً بين شبكتين تعملان ببروتوكولات إرسال مختلفة فتعمل كمحول بروتوكول فتوفر التوافق بين البروتوكولات المختلفة المستخدمة في شبكتين مختلفتين ،وكما أنها تستخدم تقنية تبديل الحزم لنقل البيانات عبر الشبكات إضافة إلى أنها تخزن معلومات حول مسارات التوجيه للشبكات المتصلة .
تقع البوابة على حدود الشبكة وتدير جميع البيانات التي تتدفق من تلك الشبكة وما يميزها عن أجهزة الشبكة الأخرى هو أنها تعمل في أي طبقة من طبقات نموذج “OSI”
ملاحظة : يتم تنفيذ البوابة بشكل عام كعقدة فيها عدة كروت شبكة “NIC” متصلة بشبكات أخرى ، وكما يمكن تطبيقها أيضاً باستخدام البرامج .
- كرت الشبكة NIC :
هي اختصار ل “Network Interface Card” بطاقة واجهة الشبكة وهي عبارة عن قطعة من الأجهزة تسمح للكمبيوتر بالاتصال بالشبكة وهي عبارة عن لوحة يتم إدخالها في الكمبيوتر لتوفر للجهاز اتصال بالشبكة وتعرف أيضاً باسم محول الشبكة .يتصل كرت الشبكة بجهاز الكمبيوتر الخاص بك بشبكة بيانات محلية أو بالانترنت ،فيقوم كرت الشبكة بتحويل بيانات الكمبيوتر إلى إشارات كهربائية يتم إرسالها عبر شبكة الكمبيوتر أو الانترنت ،وبسبب الاستخدام الواسع للانترنت والشبكات بشكل عام أصبح لدى كل كمبيوتر تقريباً كرت شبكة ويمكن إضافة كرت شبكة لأجهزة الكمبيوتر التي لا تحتوي عليه .
كل كرت شبكة عبارة عن جهاز يمكنه إعداد ونقل وتنظيم تدفق البيانات على الشبكة .
- جهاز نقطة الوصول Access Point:
هو جهاز يقوم بتجميع كل الأجهزة اللاسلكية الموجودة في مكان ما وتوصيلها عن طريق الأسلاك بالشبكة الرئيسية لتحقيق التواصل بين الأجهزة السلكية من جهة واللاسلكية من جهة أخرى ،ويمكن أيضاً لأكثر من نقطة وصول أن تتصل مع بعضها البعض لتشكل شبكة أكبر مما يسمح لعدد أكبر من الأجهزة اللاسلكية بالبقاء متصلة في نطاق مساحات أكبر .
أهمية نقطة الوصول :
- العمل على توسيع نطاق الشبكة اللاسلكية حيث أن ربط الراوتر بنقطة الوصول من خلال كابل إيثرنت يؤدي إلى زيادة المساحة التي تصل إليها الشبكة اللاسلكية الخاصة بذلك الموجه المرتبط بها وبالتالي زيادة عدد الأجهزة المرتبطة بالشبكة لاسلكياً .
- تساعد الأجهزة التي ليس فيها اتصال لاسلكي بالاتصال بالشبكات اللاسلكية (مثل الماسح الضوئي أو الطابعة ) هذه الأجهزة ليس فيها اتصال لاسلكي فإن باستخدام نقطة الوصول ووصلها بهذه الأجهزة تصبح حينها هذه الأجهزة قادرة على الاتصال اللاسلكي وتتمكن من الاتصال بالشبكة من دون الحاجة إلى كابلات إيثرنت .
- الكابلات Cables :
هناك عدة أنواع من الكابلات المستخدمة في الشبكات وتختلف هذه الأنواع في السرعة والمسافة التي يمكنها تغطيتها وطول الكابل وتكلفتها وغيرها من العوامل المهمة ،وبما أن استخدام الكابلات المناسبة يساهم في تحسين أداء الشبكة وتوفير الوقت والجهد فإن معرفة الأنواع المختلفة للكابلات وخصائصها تعد أمراً مهماً للمهتمين بمجال الشبكات، لذلك سنتعرف على أنواع الكابلات الأكثر استخداماً في الشبكات :
- الكابل النحاسي الملتوي Twisted Pair Cable :
هو نوع من الكابلات يتكون من زوج من الأسلاك الملتفة
(Twisted Pair ) وهو النوع الأكثر استخداماً في شبكات الكمبيوتر والانترنت ،ويتم تصنيف هذه الكابلات وفقاً لعدد الأزواج الملتفة فيها وحسب الترددات التي يمكن نقلها عبرها وتختلف هذه الأنواع في السرعة القصوى التي يمكن نقل البيانات بها وفي المسافة التي يمكن تغطيتها ومن بين هذه الأنواع الأكثر استخداماً :
- كابل Cat5 :
هذا الكابل يتكون من أربع أزواج من الأسلاك الملتفة ويمكنه نقل البيانات بسرعة تصل إلى 100 ميجابت في الثانية على بعد مسافة تصل إلى 100 م.
- كابل Cat5e :
هذا النوع يشبه سابقه بالشكل والتصميم لكنه يتميز عنه بزيادة سرعة نقل البيانات وتحسين جودة الإشارة .يمكن لهذا الكابل نقل البيانات بسرعة تصل إلى 1 جيجابت في الثانية على بعد مسافة تصل إلى 100 متر .
- كابل Cat6 :
يتكون هذا الكابل من أربع أزواج من الأسلاك الملتفة ويمكنه نقل البيانات بسرعة تصل إلى 10 جيجابت في الثانية على بعد مسافة تصل إلى 55 متراً .
- كابل Cat6e :
هذا النوع يشبه ال Cat6 في الشكل والتصميم لكنه يتميز عنه بقدرته على نقل البيانات بسرعة تصل إلى 10 جيجابت في الثانية على بعد 100 متر .
- تتميز الكابلات الملتفة بأنها سهلة التركيب والتوصيل ،كما أنها تتحمل التداخل الكهرومغناطيسي بشكل جيد ،مما يجعلها مناسبة جداً للاستخدام في شبكات الكمبيوتر والانترنت .يتم توصيل هذه الكابلات بموصلات RJ-45 ،وتتميز بأنها رخيصة الثمن وعملية وسهلة الاستخدام مما يجعلها الخيار الأكثر شيوعاً في توصيل الأجهزة ببعضها البعض في الشبكات .
- كابل الألياف الضوئية Fiber Optic Cable :
هذا النوع من الكابلات مستخدم في شبكات الاتصالات والانترنت السريعة ، وهو مصنوع من خيوط رفيعة من الزجاج أو البلاستيك تسمى الألياف الضوئية حيث تعتمد هذه الألياف على نقل الإشارات الضوئية بدلاً من الإشارات الكهربائية التي تستخدم في الكابلات الأخرى ،مما يجعلها تتمتع بمزايا عديدة منها :
- السرعة العالية : حيث يمكن لكابل الألياف الضوئية نقل البيانات بسرعة تصل إلى عدة جيجابت في الثانية مما يجعلا تناسب الشبكات التي تتطلب نقل البيانات بسرة عالية .
- المسافة الكبيرة : حيث يمكن لهذه الكابلات تغطية مسافات كبيرة ،إذ يمكن نقل الإشارات الضوئية عبر الكبل لمسافة تصل إلى عدة كيلومترات دون أن يؤثر ذلك على جودة الإشارة .
- الأمان : يتميز كبل الألياف الضوئية بأنه لا يتداخل مع الإشارات الكهرومغناطيسية مما يجعلها آمنة جداً في الاستخدام .
- الصيانة القليلة : تتميز هذه الألياف بأنها تتحمل التآكل والتلف بشكل أفضل من الكابلات الأخرى مما يجعلها تحتاج لصيانة أقل.
يتكون كبل الألياف الضوئية من العديد من الألياف الضوئية الملفوفة معاً في غلاف حماية مصنوع من البلاستيك أو الألمنيوم ،وتتميز الألياف الضوئية بأنها تتكون من نواة داخلية تحتوي على الإشارات الضوئية وغلاف خارجي يحميها ويتم نقل الإشارات الضوئية في النواة الداخلية بواسطة الليزر أو الضوء ، وتصل الإشارات من مصدر الضوء إلى النهاية الأخرى من الكابل بواسطة الانعكاسات المتعددة داخل الألياف الضوئية .
يتم توصيل كابل الألياف الضوئية بموصلات خاصة تسمى موصلات الألياف الضوئية وتتميز هذه الموصلات بأنها دقيقة وصغيرة الحجم وتتحمل التآكل بشكل جيد .ويتم استخدام كابلات الألياف الضوئية في شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية ، والشبكات اللاسلكية داخل المباني والشبكات الخاصة بالانترنت العالي السرعة .
المراجع :
