الشبكات اللاسلكية Wireless Network

مقدمة عن الشبكات اللاسلكية

الشبكات اللاسلكية Wireless Network هي نوع من الشبكات الحاسوبية التي تعمل على نقل المعلومات بين العُقَد من دون استخدام أسلاك التوصيل. إن هذا النوع من الشبكات ينفد مع نظم نقل المعلومات بالتحكم عن بُعد من خلال استخدام أمواج كهرومغناطيسية كالأمواج الراديوية كحامل لإشارة المعلومات. وهذا التنفيذ يتم عادة في الطبقة الفيزيائية من الشبكة. وبالتالي فإن الشبكات اللاسلكية مهمة في الحوسبة لأنها تسمح للأجهزة بالاتصال بالإنترنت أو بأجهزة أخرى دون الحاجة إلى اتصالات فعلية. وهذا يسهل على الأشخاص الوصول إلى الإنترنت ومشاركة البيانات، بغض النظر عن موقعهم. كما أنها تتيح المزيد من المرونة في الطريقة التي يستخدم بها الأشخاص أجهزتهم، حيث يمكنهم التنقل دون فقدان اتصالهم. بشكل عام، أحدثت تكنولوجيا الشبكات اللاسلكية ثورة في طريقة تواصل الأشخاص وتبادل المعلومات، وتتميز الشبكات اللاسلكية بسهولة الاستخدام والتركيب والتوسع، كما أنها توفر حرية الحركة للمستخدمين وتخلق بيئة عمل مرنة ومناسبة للأعمال المتنقلة. ومن أهم مزايا الشبكات اللاسلكية أنها توفر تغطية أوسع من الشبكات السلكية، كما أنها تتيح الوصول إلى الإنترنت في المناطق النائية والمناطق الصعبة الوصول.

 مما يجعلها عنصرًا أساسيًا في الحوسبة الحديثة.

المعايير القياسية للشبكات اللاسلكية

تعود نقطة الانطلاق الأساسية للشبكات المحلية اللاسلكية عام 1997م الذي شهد ولادة مواصفات (IEEE 802.11) التي تعد أول مواصفات قياسية لهذا النوع من الشبكات، وكأي بداية كانت قدراتها متواضعة من حيث قدرتها على تمرير المعلومات إذ لم يتجاوز 2 مليون نبضة في الثانية. كما أنها كانت تعمل في نطاق ترددي قدره 2.4MHz وهذا يجعلها عرضة للتداخل مع بعض الأجهزة التي تعمل في النطاق نفسه مثل بعض أجهزة المايكرويف والهواتف المنزلية النقالة، فلتلافي هذه العيوب توالى صدور المواصفات القياسية. حيث ظهرت ثلاثة أجيال من المعايير القياسية للشبكات اللاسلكية حتى الآن وهي على الترتيب الزمني:

802.11g, 802.11a, 802.11b وكان التركيز على سرعة أكبر لنقل البيانات ولم تأخذ هذه الأجيال الثلاثة الموضوع الأمني بشكل كافي مما جعل الشبكات اللاسلكية أكثر عرضة للتهديدات الأمنية.

IEEE هي الجمعية العلمية المصدرة لهذه المعايير القياسية والتي تعمل على إصدار معيار قياسي جديد خاص بأمن الشبكات اللاسلكية وهو IEEE 802.11i والتي لم تغطيها المعايير السابقة.

اسم المواصفة القياسية	سرعة نقل البيانات	النطاق الترددي التي تعمل فيه	المزايا	العيوب
IEEE 802.11a	54 مليون نبضة/الثانية	5 ميجا هرتز	تدعم التطبيقات التي تحتاج لوسيلة نقل كبيرة السعة مثل تطبيقات الوسائط المتعددة كملفات الصوت والصورة.أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي من المواصفات الأخرى.	مدى عمل الشبكة قصير وبالتالي فإن إنشاء الشبكة يحتاج عدد أكبر من نقاط الدخول مقترنة بباقي المواصفات.توفر 8 قنوات فقط داخل الشبكة اللاسلكية.لا تستطيع العمل مع الأجهزة المتوافقة مع المواصفات القياسية IEEE 802.11b
IEEE 802.11b	11 مليون نبضة/الثانية	2.4 ميجا هرتز	مدى عمل الشبكة طويل بالتالي فإن إنشاء شبكة يحتاج عدد أصغر من نقاط الدخول مقارنة بالمواصفات القياسية IEEE 802.11a.توفر 14 قناة داخل الشبكة اللاسلكية.	قدرتها محدودة على تشغيل التطبيقات التي تحتاج وسيلة نقل كبيرة السعة مثل تطبيقات الوسائط المتعددة كملفات الصوت والصورة.عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي.لا تستطيع العمل مع الأجهزة المتوافقة مع المواصفات القياسية IEEE 802.11a
IEEE 802.11g	54 مليون نبضة/الثانية	2.4 ميجا هرتز	مدى عمل الشبكة طويل بالتالي فإن إنشاء شبكة يحتاج عدد أصغر من نقاط الدخول مقارنة بالمواصفات القياسية IEEE 802.11a.توفر 14 قناة داخل الشبكة اللاسلكية.	عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي.لا تستطيع العمل مع الأجهزة المتوافقة مع المواصفات القياسية IEEE 802.11a

مكونات الشبكة اللاسلكية

تتكون الشبكة اللاسلكية المحلية من مكونين أساسيين فقط هما:

1. بطاقة الاتصال اللاسلكي: تثبت هذه البطاقة في الحاسوب أو أي جهاز نرغب أن يكون عضوا في الشبكة اللاسلكية كالطابعات مثلا، وإن معظم الحواسيب المحمولة تأتي مزودة بهذه البطاقة من مصنعها، أما الحواسيب المحمولة غير المزودة بالبطاقة أو الأجهزة الأخرى فلا بد من تزويدها بها لتكون قادرة على الاتصال، ودور بطاقة الاتصال تمرير البيانات جيئةً وذهاباً بين الحاسوب والشبكة اللاسلكية، فهي نقطة الوصل بين الطرفين.
2. نقطة الدخول إلى الشبكة: وهذه تسمى (Access Point) وهي عبارة عن جهاز صغير به هوائي صغير، يبث الجهاز الموجات الكهرومغناطيسية لنقل البيانات بين نقطة الدخول والأجهزة المزودة ببطاقات الاتصال بالشبكة اللاسلكية السابق ذكرها، وبعمل هذه النقطة مع الأجهزة يتألف لدينا شبكة لاسلكية.

وفي معظم الأحيان نرغب في أن نربط الشبكة اللاسلكية بشبكة المعلومات الأم في المنشأة، أو بشبكة الإنترنت، ويتحقق هذا بربط نقطة الدخول بالشبكة الأم أو شبكة الانترنت، وبهذا يمكن كل جهاز في الشبكة اللاسلكية الاتصال بالشبكة الأم أو الدخول إلى شبكة الإنترنت كما يمكن للمستخدمين في الشبكة الأم أو شبكة الإنترنت الوصول إلى الأجهزة التي تؤلف الشبكة اللاسلكية. كما نستطيع تكوين شبكة لاسلكية دون استخدام نقطة دخول إلى الشبكة، وفي هذه الحال فإن كل ما نحتاجه هو أجهزة مزودة ببطاقات اتصال لاسلكي.

كيف تعمل الشبكة اللاسلكية

تعمل شبكات الاتصالات اللاسلكية عن طريق تحويل البيانات أو الإشارات الصوتية إلى موجات راديو. تنتقل موجات الراديو هذه عبر الهواء، ثم يتم استقبالها بواسطة جهاز لاسلكي مثل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر. يقوم الجهاز بعد ذلك بتحويل موجات الراديو مرة أخرى إلى بيانات أو إشارات صوتية. يتم إرسال واستقبال هذه الإشارات من خلال سلسلة من المحطات الأساسية المترابطة، والتي ترتبط بشبكة مركزية. تستخدم المحطات الأساسية هوائيات لإرسال واستقبال موجات الراديو من وإلى الأجهزة اللاسلكية. تنتقل موجات الراديو حتى تصل إلى المحطة الأساسية التالية، وهكذا حتى تصل إلى وجهتها النهائية. تحدث هذه العملية بشكل فوري تقريبًا، مما يسمح بالاتصال في الوقت الفعلي تقريبًا. هناك أنواع مختلفة من تقنيات الاتصالات اللاسلكية، بما في ذلك الخلوية، والواي فاي، والبلوتوث، والأقمار الصناعية. تستخدم كل تقنية ترددات وأنظمة تعديل وتقنيات تشفير مختلفة لنقل البيانات أو الإشارات الصوتية.

وبذلك فإنها تعتمد آلية عمل شبكات الاتصالات اللاسلكية على مفهوم التبادل المتكرر للإشارات بين الأجهزة المرسلة والمستقبلة. وتستخدم هذه الشبكات أيضًا تقنيات التشفير والترميز لضمان سرية وأمان البيانات المرسلة عبر الشبكة.وهذا العمل للشبكة اللاسلكية يتم بعدة خطوات موضحة أدناه بالترتيب:

1. ترسل نقطة الدخول إلى الشبكة نبضات الكترونية على فترات منتظمة معلنة عن نفسها.
2. تلتقط الأجهزة هذه النبضات التي تحمل في طياتها معلومات هامة تساعد الأجهزة على الاستجابة وتهيئة نفسها للاتصال، ومن أهم هذه المعلومات ما يعرف باسم 

“Service Sit Identifier” واختصاراً “SSID”، وهو ما يميز شبكة لاسلكية عن أخرى.

وكما تحتوي أيضاً هذه النبضات القناة التي ستعمل عليها الشبكة اللاسلكية.

ولحماية الرسائل المتبادلة داخل الشبكة اللاسلكية تشفر باستخدام نظام تشفير يعرف اختصاراً ب “WEP” ولكن نظام التشفير هذا يعاني من نقاط ضعف عدة حيث يمكن للمهاجم النفاذ من خلالها وتهديد الشبكة اللاسلكية.

مزايا الشبكة اللاسلكية

1. الوصول: مع الشبكات اللاسلكية، يمكنك بسهولة الوصول إلى الإنترنت من أي مكان داخل منطقة التغطية، دون الحاجة إلى الكابلات أو الأسلاك.
2. الراحة: تسمح الشبكات اللاسلكية لأجهزة متعددة بالاتصال بالإنترنت دون الحاجة إلى اتصالات فعلية. كما أنها تسمح للمستخدمين في تحريك أجهزتهم بحرية بدون الحاجة إلى توصيلها بشكل مباشر.
3. فعالة من حيث التكلفة: الشبكات اللاسلكية أقل تكلفة في التثبيت والصيانة من الشبكات السلكية.
4. زيادة الإنتاجية: تسمح الشبكات اللاسلكية بالتعاون ومشاركة الموارد بسهولة.
5. السهولة: سهولة إنشاء الشبكات اللاسلكية وتطويرها مع العديد من المرافق المتاحة للمستخدمين.
6. المرونة: مرونة في مكان وتكوين الشبكات اللاسلكية لتلبية احتياجات المستخدمين.
7. سهولة التثبيت والتشغيل: يمكن إعداد شبكة لاسلكية بسرعة وسهولة دون الحاجة إلى تمديد الكابلات.
8. مناسبة للبيئات التي يصعب فيها استخدام الكابلات: مثل البيئات الخارجية أو المباني التاريخية التي يصعب تمرير الكابلات فيها.
   

عيوب الشبكة اللاسلكية

1.  الأمان: الشبكات اللاسلكية أكثر عرضة للتهديدات الأمنية من الشبكات السلكية.
2. التداخل: يمكن أن تتعرض الشبكات اللاسلكية للتداخل من الإشارات اللاسلكية الأخرى، مما يؤدي إلى بطء سرعات الاتصال.
3. نطاق محدود: الشبكات اللاسلكية لها نطاق محدود، حيث تعتمد الشبكات اللاسلكية على تغطية الإشارة، وبالتالي يمكن أن يصبح الاتصال غير متاح في المناطق التي لا تغطيها الإشارة.
4. الاعتماد على الطاقة: تتطلب الشبكات اللاسلكية مصدر طاقة، وإذا انقطعت الطاقة، تنقطع الشبكة.حيث يتطلب استخدام الأجهزة المتصلة بالشبكة اللاسلكية استخدام البطاريات وبالتالي يحتاج إلى شحن مستمر.
5. السرعة: يمكن أن تكون السرعة في الاتصال بالشبكة اللاسلكية أبطأ بكثير من الشبكات السلكية.
   

البرتوكولات المستخدمة في التشفير في الشبكات اللاسلكية

هناك عدة أنواع وتقنيات للتشفير في الشبكات اللاسلكية منها:

1. نظام التشفير WEP: وهو اختصار للجملة (Wired Equivalency Protocol) وهذا النوع من التشفير ينقسم لنوعين:
   
   أ. النوع الأول: Bit-64 بصيغة السادس عشرية hexadecimal. والطريقة الصحيحة لكتابة رقم التشفير لهذا النظام هي كتابة رقم مكون من 10 خانات حروف وأرقام. ويسمى هذا النوع من المفاتيح مفتاح التشفير المشترك (PSK). الأرقام المعتمدة للصيغة السادس عشرية هي من 0 إلى 9 والأحرف المعتمدة هي. A-B-C-D-E-F
   مثال: لو وضعنا رقم تشفير بهذه الصيغة : A1234568FG الرقم مكون من 10 خانات وهذا صحيح لكن لن نستطيع الربط مع الجهاز اللاسلكي بهذه الصيغة من التشفير لأن المعادلة خاطئة لوجود احد الأحرف التي لا تعتبر من أحرف المعادلة السادس عشرية وهو الحرف G.
   لهذا السبب الكثير من المستخدمين يواجه مشاكل انقطاع مستمر مع جهاز المودم مثلا أو جهاز Access Point في البث اللاسلكي في حالة كتابة رقم للتشفير بطريقة غير صحيحة فيجب ان نعرف الطريقة الصحيحة لكتابة الصيغة للتشفير لنظمن الاتصال اللاسلكي بدون انقطاع .
   
   ب. النوع الثاني : Bit-128 بصيغة السادس عشرية والطريقة الصحيحة لكتابة رقم التشفير لهذا النظام هي كتابة رقم مكون من 26 خانة حروف وأرقام وهي نفس الأرقام والحروف المعتمدة للصيغة السادس عشرية .
   ** نظام التشفير WEP يعتبر الأضعف من بين أنظمة التشفير لأنه سهل الاختراق ولا ينصح الخبراء بالاعتماد عليه في عملية التشفير للبث اللاسلكي.

2. نظام التشفير WPA: وهو اختصار للجملة (WI-FI Protected Access ) وهذا النوع من التشفير يعتمد على جميع الأرقام والحروف لكن بشرط أن لا تقل عن 8 خانات، بمعنى أننا نستطيع أن نكتب رقم للتشفير اللاسلكي مكون من حروف وأرقام أو حرف واحد وأرقام أو رقم واحد وحروف. ويمكن استخدامه مع مفتاح تشفير يتم مشاركته (PSK) ومع خوارزمية التشفير (TKIP)، ففي ويندوز أكس بي يسمى ببروتوكول (WPA – PSK)، حيث يتوجب على المستخدم نسخ مفتاح التشفير للجهاز المراد توصيله للشبكة اللاسلكية.

3. نظام التشفير WPA2: وهو شبيه بالنظام السابق من حيث طريقة كتابة رقم التشفير وعدد الخانات، لكنه إصدار احدث ويعتبر الأقوى حالياً من بين أنظمة التشفير ويتميز بأنه يستخدم خوارزمية AES للتشفير، ويعتمد على تغيير مفتاح التشفير كل 30 ثانية ويستطيع المستخدم تقليل هذه الفترة الزمنية أو زيادتها . لكن يعيب هذا النوع انه لا يتوافق مع بعض أنظمة التشغيل مثل Windows XP بحيث لا يستطيع المستخدم الاتصال بالشبكة اللاسلكية المحمية بهذا النوع من التشفير إلا بعد الترقية لأحدث إصدار من حزمة التحديثات المسماة Service Pack 3.
   
    أما باقي أنظمة التشغيل مثل Windows Vista او Windows 7 فهي متوافقة تماماً مع هذا النوع من التشفير .

تقنية الاتصال DSL في الشبكات اللاسلكية

“Digital subscriber line” وتعني حرفياً “خط المشترك الرقمي” وهي ترجمة غير دقيقة علمياً لكنه الأكثر شيوعاً بين مسوقي هذه الخدمة، أما المعنى الأصلي ل DSL هو  ” subscriber Loop Digital” ونعني بها أنها عبارة عن تكنولوجيا توصيل الخدمات الرقمية عبر خطوط شبكات الهاتف العادية، حيث تمكن هذه التكنولوجيا من تغذية خطوط الهاتف النحاسية العادية بأضعاف كمية المعلومات التي كانت يمكن تغذيتها بواسطة تقنية Analogue””، ولك عن طريق تقسيم الخط النحاسي من كلا طرفيه (المقسم والمنزل)، إلى صوت ومعلومات Voice وData حيث يسير كل منها في مسار مختلف عن الآخر.

تعمل هذه التقنية عبر أسلاك الهاتف النحاسية وتقدمها عادةً شركات الهاتف، وميزتها هي إمكانية الاعتماد على خطوط الهاتف المتوفرة حالياً دون الحاجة لتكاليف عالية تترتب على أجهزة تحديث الكابلات، والأهم من ذلك أنها لا تتداخل مع عمل خطوط الهاتف الرئيسي وهو نقل المكالمات الهاتفية حتى أنه يمكنك استخدام خط الفاكس أو المودم في كابل الهاتف واستخدام خط البيانات للنفاذ بواسطة DSL بنفس الوقت.

• أنواع تقنية DSL:

هناك العديد من الأنواع لتقنية DSL منها: ADSL, SDSL, HDSL, MDSL, PDSL, SHDSL, VDSL, VHDSL

ولكننا سنتحدث فقط عن النوع الأكثر شهرة واستخداماً من أنواع تقنية DSL ألا وهو ADSL

“خط المشترك الرقمي غير المتماثل”.

وسمي غير متماثل لأن سرعة الإرسال والاستقبال مختلفة حيث تكون سرعة نقل البيانات”Down stream” في الجهاز المرسل إلى المستخدم أعلى بكثير من الإرسال “Upstream” في الجهاز المستخدم إلى شبكة الانترنيت. وهذا يتطابق مع طبيعة عمل المستخدمين حيث أن معظم المعلومات يتم إرسالها من الانترنت إلى المستخدمين وليس العكس.

نستطيع من خلال هذه التقنية الاستفادة من خطوط النحاس “المستخدمة حالياً في خطوط الهاتف الأرضي” في نقل المعلومات رقمياً ويستفاد منها حالياً في الاتصال بالشبكة العنكبوتية، وتتوفر هذه الخدمة بسرعات مختلفة بين 56 كيلو بايت لكل ثانية على 10 ميغا لكل ثانية.

• ميزات خدمة ADSL: 

1. السرعة العالية في نقل البيانات.
2. عدم انشغال خط الهاتف عند الاتصال بالشبكة العنكبوتية.
3. الاتصال بالشبكة العنكبوتية يكون على مدار 24 ساعة في اليوم.
4. التوفير وقلة التكلفة.

• عيوب خدمة ADSL:

1. يجب أن تكون قريب من المقسم الرئيسي بحيث لا يكون أبعد من 1كيلو متر.
2. استقبال البيانات يكون أسرع من إرسالها بنسبة 2/1.

• وسرعة الاتصال تعتمد على عدة عوامل منها:

1. السرعة المقدمة من مزود الخدمة.
2. المسافة بين المقسم الرئيسي والمستفيد.
3. نوع الأسلاك المستخدمة “نحاسية أو ألياف ضوئية”.

المراجع:

1. كتاب الشبكات اللاسلكية وتقنية DSL.
2. موقع Cisco.
3. موقع المرسال.
4. موقع موضوع.
5. موقع Amazon.