برمجة الشبكات

تعريف برمجة الشبكات (Networks Programming)

هي عملية كتابة برامج يتم من خلالها توصيل مجموعة من الأجهزة ببعضها البعض عن طريق شبكة واحدة تجمعها، حيث قد تكون هذه الأجهزة أجهزة كمبيوتر وطابعات أو أي أجهزة أخرى قادرة على إرسال البيانات أو استقبالها، يسمح هذا الرابط بمشاركة كل شيء مثل الملفات والمجلدات والبيانات الخاصة بالعمل التي تتضمنها بالإضافة إلى الرسائل المختلفة كما يمكن لجميع الأجهزة المتصلة عبر الشبكة الاتصال بالإنترنت أيضاً تبعاً لذلك تتنوع الأجهزة التي تتضمنها الشبكة وتشمل الحواسيب بأنواعها والطابعات والكاميرات وأجهزة الشبكة كالموجهات Routers والمبدِّلات Switches ولا تقتصر عليها فقط إذ تتضمن الشبكات الحديثة مجموعة من الأنظمة المترابطة التي تشمل التطبيقات والآلات الافتراضية Virtual Machines والنسخ السحابية Cloud Instances والحاويات Containers وغيرها ….. 

وبالتالي تُعتبر من أهم وسائل تواصل الأجهزة المختلفة ومستخدميها مع بعضهم البعض، ومن أشهر أنواع الشبكات البرمجية هي متصفحات الويب والتي هي برامج تتصل بجهاز كمبيوتر بعيد يتم عليه تخزين البيانات والتقاط المحتوى النصي لعرضه على مختلف الأجهزة في العالم.

أهمية برمجة الشبكات 

تعتبر أهمية برمجة الشبكات أساس مهم لأي مؤسسة أو شركة حيث أنها الوسيلة الأكثر فاعلية في ربط الأجهزة المختلفة مع بعضها البعض وتسهيل تدفق الملفات بينها فهي تُعد عملية مهمة لجميع المجالات وخاصة مجال الأعمال.

وتكمن أهمية الشبكة في تقديم العديد من الفوائد منها:

المشاركة

تُعدّ المشاركة هي الفائدة الأهم للشبكة، إذ تسُاعد على تحقيق أقصى استفادة من إمكانيات الشركة، وتتضمن مشاركة عدّة أمور مثل: 

1. مشاركة أجهزة الشبكة: يُمكن للمستخدمين الموجودين في الشبكة الوصول إلى الأجهزة مثل الطابعة والقرص الصلب وذاكرة الوصول العشوائي وما إلى ذلك عن طريق الجهاز المركزي في الشبكة. وتشمل التجهيزات المادية، مثل الطابعة والماسح الضوئي وآلة النسخ وغيرها العديد من التجهيزات. فيتشارك موظفي الشركة هذه الأجهزة، وخاصةٍ إذا كانت تتضمن عدةّ طوابق، أو أنَّ الأقسام العديدة للشركة موزعة في مبانٍ مختلفة. 
2. مشاركة البرامج: تُتاح البرامج الضرورية لإتمام مهام العمل المختلفة، والمُستخدمة في الشركة بواسطة برمجة الشبكات لجميع الموظفين، مما يساعد على سرعة تنفيذ المهام، وبالتالي زيادة إنتاجيتهم.  
3. مشاركة الملفات: تُسهّل الشبكة عملية تبادل الملفات والمستندات وتختصر وقتها؛ فهي لا تتم باستخدام وسائل التخزين التقليدية المتحركة كالقرص الصلب وبطاقات الذاكرة؛ بل عبر برامج الشبكة مباشرة.
4. مشاركة معلومات العمل: تُمكّن الشبكة من تبادل المعلومات اللازمة لسير العمل، من خلال البريد الإلكتروني ومؤتمرات الفيديو، لإنجاز العمل بين الموظفين بسرعة وسلاسة، مما يُحسّن من كفاءة العمل.  
5. مشاركة اتصال واحد بالأنترنت: تبُرمج الأجهزة المختلفة ضمن الشبكة الواحدة لتتشارك اتصالاً واحدًا بالإنترنت؛ مما يساعد على حماية أنظمة الشبكة من الاستخدام الخاطئ للإنترنت، كما يحميها أمني اً إذ تطُبقّ السياسات الأمنية المُتبعة في هذه الشركة على هذا الاتصال فقط؛ بدلاً من تطبيقها على اتصالات متعددة. 

 تسهيل الإدارة

لا شكَّ أن الإدارة من مهام العمل الأساسية والبالغة الصعوبة، خصوصاً أنها تتطلب متابعة أدق تفاصيل مراحل العمل وعلى عدّة مستويات؛ مثل تتبع بيانات سجلات المستخدمين والموظفين، بالإضافة إلى عمليات المراقبة، واكتشاف المشكلات وحلِّها.

تصبح هذه المهام أسهل بفضل برمجة الشبكات؛ إذ تقل الصعوبة عند إدارة جهازين بدلاً من عشرة أجهزة، كما تتيح إمكانية تطبيق الإدارة المركزية لضمان التحكم الكامل بجميع أجهزة الشبكة. بالإضافة إلى إدارة أمن الشبكة والمحافظة على خصوصية الموظفين وبيانات العملاء.

التغلب على الحواجز

تمتلك معظم الشركات فروعاً لها تكون موزعة في أماكن جغرافية مختلفة، مما يخلق حواجز عديدة لدى الموظفين تتمثل في صعوبة الوصول إلى معلومة معينة أو ملف ما، أو ضعف التواصل بين أفراد الشركة الواحدة، وهذا بدوره يسبّب العديد من المشكلات. يكمن حلَّها بواسطة برمجة الشبكات، إذ تسمح بالوصول إلى البيانات عن بُعد والتخزين المركزي، بالإضافة إلى إنشاء نسخ احتياطية من البيانات المهمة.

تعزيز التواصل الفعّال

عندما تقوم بعملية برمجة الشبكات فأنت تعزز التواصل بين موظفي شركتك بصورة كبيرة، فالجميع يمكنهم التواصل معاً عن بُعد وفي أي وقت لتحقيق أفضل فعالية في أداء مهام العمل المختلفة، مما ينعكس إيجابياً على جودة الخدمات المقدمة وبالتالي رضا العملاء.  

تخفيض التكاليف 

تضيف جميع الفوائد المذكورة سابقاً فائدة إضافية في غاية الأهمية لعملية برمجة الشبكات، وهي تخفيض التكاليف المادية. فمشاركة الموارد تمُكّن من الاعتماد على تجهيزات واحدة من كل نوع، وهو ما يقلل تكاليف شراء العديد من الأجهزة، بالإضافة إلى تكاليف الصيانة الدورية اللازمة لها. كما تقلل مشاركة البرامج من تكلفة شراء نسخة من هذه البرامج لكل حاسوب، كون معظم برامج العمل تكون مدفوعة. وتلُغي مشاركة الملفات الحاجة إلى دفع تكاليف أدوات التخزين المتنقلة تماماً.

تسهيل التواصل بين مستخدمي الشبكة

تُساهم برمجة الشبكات بتسهيل الاتصال بين مستخدمي الشبكة باستخدام البريد الإلكتروني ومؤتمرات الفيديو وما إلى ذلك.

تقليل الوقت والتكلفة

تقلل برمجة الشبكات من وقت إرسال أي معلومات إلى أي مكان في العالم لأنها تُقدم المعلومات بشكل أسرع من أي وسيلة نقل مادي، كما 

تُسهّل إرسال المعلومات إلى أي مكان في العالم مهما بُعدت المسافة مما يقلل من التكاليف.

ماهي أنواع الشبكات البرمجية

تختلف أنواع الشبكات البرمجية باختلاف تصنيفها، إذ يمكن تصنيفها حسب حجمها وعدد مستخدميها، نطاق التغطية وعدد الأجهزة بالشبكة أو حسب طريقة توصليها، أو حسب المكونات المُستخدمة في الربط والعلاقة بينها.

أنواع الشبكات حسب الحجم والامتداد الجغرافي

الشبكة المحلية LAN 

من أشهر أنواع الشبكات، إذ تربط بين مجموعة من أجهزة الحواسيب الموجودة ضمن منطقة محلية محددة واحدة عبر وسيط مشترك، قد تكون المنطقة هي منزل أو مكتب أو مبنى. يتراوح عدد الأجهزة المتصلة بها من جهازين إلى مئات الأجهزة، ويختلف بناءً على ذلك حجم الشبكة لتكون صغيرة أو كبيرة.

 الشبكة الإقليمية أو شبكة المدينة MAN

تخدم هذه الشبكة منطقة أكبر من الشبكة المحلية وأصغر من الشبكة الواسعة، وقد تربط عدّة شبكات محلية معًا.

 الشبكة الواسعة WAN

هي مجموعة شبكات محلية متصلة ببعضها البعض ولكن على نطاق واسع جداً قد يمتد ليشمل عدّة بلدان، من أشهر الأمثلة عليها شبكة الإنترنت التي تربط الحواسيب على مستوى العالم.

 شبكة منطقة التخزين SAN

شبكة مخصصة للتعامل مع العمليات الخاصة بنقل البيانات الكبيرة بسرعة عالية؛ فهي تسمح لأجهزة التخزين بالوصول إلى الخوادم من خلال توصيل وحدة التخزين مباشرةً بنظام التشغيل؛ مما يُسهل بدوره عمليات تخزين البيانات واستردادها وإدارتها. 

 الشبكة الخاصة الافتراضية VPN

تُستخدم عند الحاجة لتبادل معلومات حساسة ضمن مستوى عالٍ من الحماية والأمان ضد المخترقين والمتسللين؛ إذ توفر اتصال إنترنت مشفَّر بين جهاز المستخدِم والشبكة، كما تخفي هوية المستخدِم لزيادة الخصوصية.

 الشبكة الشخصية PAN

هي شبكة حاسوب تستخدم لنقل البيانات بين عدة طرفيات مثل الحواسيب الشخصية أو اللوحية أو الهواتف الذكية او المساعدات الرقمية … كما يمكن للشبكة الخصية أن تتصل بالإنترنت حيث تلعب احدى العقد فيها دور البوابة التي تربطها مع العالم الخارجي يمكن أن تكون الشبكة الشخصية سلكية أو لاسلكية HANالشبكة المنزلية التي تسهل عمليات الاتصال بين الأجهزة الموجودة هي نوع من شبكات الكمبيوتر بالقرب من المنزل. إنَّ الأجهزة القادرة على المشاركة في هذه الشبكة، على سبيل المثال طابعات الشبكات وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، الأجهزة الذكية تكتسب قدرات متولدة معززة من خلال قدرتها على التفاعل والاتصال عبر الشبكة. 

يمكن استخدام هذه القدرات الإضافية لزيادة جودة الحياة طرق، مثل إنشاء آلية عمل بعض من المهام المتكررة، وزيادة الإنتاجية الشخصية، وتحسين أمان المنزل، وسهولة الوصول الى الترفيه. غالبا ما يكون انشاء هذا النوع من الشبكات ضرورياً لمشاركة الوصول الى الانترنت السكني لجميع الاجهزة المتصلة بالشبكة استنادا الى تقنيات تخفيف استنفاد  Ipv4 عناوين IP  فإن معظم مزودي خدمة الانترنت لا يوفرون سوى عنوان واحد لشبكة واسعة النطاق لكل عميل سكني. 

يتم استخدام بروتوكول في شبكة محلية LAN,DHCP,IP لتعيين عناوين داخل الشبكة الفرعية.

هناك تقنية للشبكة المنزلية وهي تقنية الشبكة المحلية اللاسلكية المنزلية HAN

وهي نوع من الشبكات اللاسلكية المستخدمة في المنازل والمباني والشقق السكنية الصغيرة. تسمح هذه التقنية بربط الاجهزة المنزلية والأجهزة الالكترونية بشبكة واحدة وتعمل على توفير اتصال سريع وفعّال بين هذه الأجهزة ويتم ذلك باستخدام موجات الراديو والاشعة تحت الحمراء والبلوتوث وتقنية الواي فاي كما يمكن للمستخدمين توصيل الكمبيوتر الشخصي والهواتف الذكية وتلفزيونات البلازما واجهزة الألعاب وغيرها من الأجهزة اللاسلكية على شبكة واحدة داخل المنزل.

شبكة منطقة الحرم الجامعي CAN 

هي شبكة كمبيوتر تمتد عبر شبكة جغرافية محدودة وبمكن أن تربط شبكات المنطقة LAN  المحلية المتعددة داخل الحرم الجامعي التعليمي أو المؤسسي كما تتصل معظم هذه الشبكة بالإنترنت بشكل عام. 

تُعتبر شبكة الحرم الجامعي CAN اقتصادية سهلة التنفيذ مفيدة، حيث من المفيد جداً للجامعات ومؤسسات الشركات الأخرى العمل من أي كتلة والحصول على نفس سرعة نقل البيانات. 

والشبكة السلكية في الحرم الجامعي توفر شبكة تواصل في الفصول الدراسية، والمختبرات، وقاعات المحاضرات، وجميع المكاتب في أنحاء الحرم الجامعي.

للوصول إلى شبكة الاتصال السلكية يتطلب بطاقة الشبكة السلكية وكيبل إنترنت مع وصلة RJ-45 .

شبكة منطقة النظام SAN

هي مجموعة من الاجهزة المرتبطة باتصال عالي السرعة وعالي الأداء كما تعرف بأنها شبكة منطقة التخزين وهي واحدة من أهم المصطلحات في شبكات الكمبيوتر ومن الناحية النظرية تعد هذه الشبكة بأنها شبكة منفصلة تقوم بتخزين وإجراء نسخ احتياطية من الموارد والبيانات المشتركة من خلال شبكة بديلة مثل تخزين القرص حيث تم اعداده بطريقة تسمح بتوفر أجهزة التخزين للخوادم المتوفرة على شبكة واسعة النطاق وشبكة محلية. وفي كثير من الحالات يتطلب الامر مساحة تخزين اضافية واتاحة الوصول اليها من أي خادم موجود على الشبكة.  

مبدأ عمل شبكة SAN 

باستخدام شبكة منطقة النظام يتم إجراء النسخ الاحتياطية للبيانات بأمان ويتم الاحتفاظ بها بشكل منفصل عن الخادم الرئيسي، حيث يعمل الخادم كخط نقل يربط بالمستخدم الموجود على الطرف الآخر، ولا يتم الاحتفاظ البيانات المخزنة على بالبيانات على خوادم الشبكة الرئيسية وهذا يوفر ميزة كبيرة لأنَّ المستخدم سيكون لديه سعة إضافية يمكنه استخدامها لتلبية الاحتياجات الأخرى، مثل تخزين التطبيقات كبيرة الحجم وبرامج الأعمال. 

بالإضافة إلى ذلك يمكن للخوادم الأخرى الموجودة على الشبكة الوصول إلى نفس وبالتالي فهي قادرة على تجنب إساءة استخدام SAN البيانات المخزنة على أيضاً إجراء نسخ SAN  البيانات والمعلومات عبر الشبكة، كما يمكن لشبكة بحيث يمنع ازدحام SAN  احتياطي للبيانات على وجه التحديد عبر قنوات تخزين الموارد داخل الشبكة المحلية ويقلل من سرعتها. 

كما يسمح ذلك بالتسليم السلس للبيانات على الشبكة وبالتالي يمكن للمستخدمين على الطرف الآخر الوصول بسهولة إلى البيانات في حالة حدوث أي نوع من الكوارث أو الفشل، وكل قرص تخزين يتألف من شبكة منطقة النظام متصل بالفعل ببعضه نسخ احتياطي واحد بإجراء نسخ احتياطي للبيانات البعض، لذلك فإنّه يسمح لخادم على أكثر من قرص تخزين. 

إذا لم تكن نفس الأقراص متصلة ببعضها البعض بنفس الطريقة فستكون هناك حاجة إلى نظام نسخ احتياطي متعدد للخادم، وبالتالي سيتعين على المستخدم تخصيص المزيد من الموارد النقدية وسيستلزم ذلك أيضاً العديد من التعقيدات للأنظمة، وعلى شبكة منطقة النظام يتم أيضاً تبسيط النسخ الاحتياطي للبيانات بشكل ملائم، وكل ملف بيانات وقرص موجودان على نفس الشبكة الرئيسية وهذا يسمح بإدارة البيانات والنسخ الاحتياطية ليتم تنفيذها بطريقة أسهل بكثير.

فوائد استخدام شبكة منطقة النظام

أولا: استخدام سعة اضافية 

في شبكة منطقة النظام لا تبقى البيانات على خوادم الشبكة الرئيسية إنّه يوفر مزايا رائعة لأنّه سيكون لدى المستخدم سعة إضافية يمكنه استخدامها لتلبية الاحتياجات الأخرى. يتضمن تخزين التطبيقات كبيرة الحجم وبرامج الأعمال.

ثانياً: تجنّب إساءة استخدام البيانات  

بالإضافة إلى ذلك يمكن للخوادم الأخرى الموجودة على الشبكة الوصول إلى نفس البيانات المخزنة على الشبكة لذلك يمكنهم تجنب اساءة استخدام البيانات والمعلومات عبر الشبكة. 

ثالثاً: نسخ البيانات احتياطيا

يمكن للشبكة أيضاً إجراء نسخ احتياطي للبيانات على وجه التحديد عبر قنوات تخزين يمنع ازدحام الموارد داخل الشبكة المحلية ويقلّل من سرعتها. يتيح ذلك لأفضل كليات الهندسة تقديم البيانات على الشبكة. 

وفي الختام تعرفنا في مقالنا هذا على مدى أهمية الشبكات ووجودها في حياتنا ومدى سهولة التعامل والتواصل الذي توفره لنا في هذا العالم.