مقدمة:
تُطلق تسمبة الشبكة على وصل أكثر من ثلاثة أجهزة مع بعضها البعض ولا تُطلق على وصل جهازين باسم شبكة لأَّن هذا النوع من التوصيل يُطلق عليه اسم اتصال الند بالند (peer to peer) وكثيراً منا ما يقوم بالتواصل مع الآخرين عن طريق الانترنت. لكن سنتطرق في مقالتنا لبعض الأمور التي تجعلنا نوعاً ما نفهم كيف يمكن الاتصال فيما بيننا وعلى أي أساس يتم إيصال المعلومات بين جهازين.
أولاً يجب أن نعرف أنَّه لكي يتم اتصال بين جهازين لابدَّ من عنوان لكل جهاز سواء كانا على شبكة محلية أو شبكة انترنت ويجب أن يكون هذا العنوان فريداً لا يمكن تكراره أبداً، فمثلاً هل يمكن تكرار رقم هاتفك و إعطائه لشخص آخر في نفس المحافظة.. مستحيل.. وعنوان كل جهاز حاسب يطلق عليه اسم IP Address وهو بروتوكول العنونة في الشبكات اختصاراً لكلمة IP.
كما يمكن تعريف IP address بأنَّه مُعرَّف رقمي يتم تعيينه لكل جهاز على الشبكة بحيث يصبح عنواناً خاصاً له يسهل الوصول إليه وتحديد موقعه على الشبكة ويسمح له بالاتصال بغيره من الأجهزة.
أي أنَّ IP هو الرقم المميز لكل جهاز على الشبكة وإذا استخدمت بروتوكولTCP/IP فهذا يحتم عليك أن يكون هناك رقم مميز لكل جهاز على الشبكة.
وهناك نوعان أو إصداران من ال IP هما I Pvأو IPv6:
- IPv4:
هذا الإصدار هو الأكثر استخداماً الآن وهو عبارة عن ٤ خانات تتكون من 32 رقم “bits” ودائماً يتم الفصل بين الأربع خانات إمَّا بنقطة أو بـعلامة عشرية وهو يبدأ بالأرقام من 0 حتى 255 في كل خانة على سبيل المثال 192.168.0.1 هو رقمIP مكون من اربع خانات كل خانة تأخذ ارقاماً من صفر حتى ٢٥٥ كما ذكرنا وتسمى كل خانة Octet أو Byte.
وتُقسم ارقام الـ IP إلى فئات حسب حجم الشبكات والأجهزة المتـوفرة عليهـا وتسمى IP Classes والـ IP أيضاً يحتوي معلومات عن رقم الشبكة ورقم الوسيط أو الجهاز.
- IPv6:
هو التقنية القادمة في الـ IP وتم ابتكاره خصيصاً لأنَّ الأرقام المتوفرة في النظـام السـابق IPv4 أصبحت قليلة لكثرة المستخدمين على الشبكة ويستخدم الـ IPv6 نظام ارقام 128Bit ويعطي حوالي Cotillion 79 أي ما يساوي (000.000.000.000.000.000.000.000.000.97) ويستخدم هذا النظام بدلاً من النظـام الثنائي أو الـ Binary يستخدم نظام Hexadecimal في ثماني خانات منفصلة تتكون كل خانة من اربعة أرقام وحروف على سبيل المثال (FFE:0B00:0800:0002:0000:0000:0000:000C3)
كثيراً منا يرى هذه الأرقام 192.168.10.200 وهذه الأرقام هي IP ويتألف الـ IP من 32 بت حيث نرى أنَّه مُقسَّم إلى أربعة اجزاء وكل جزء يُطلق عليه اسم octet ويتألَّف كل octet من 8 بت وكل octet يبدأ من 1 وحتى 255.
وهذه الأرقام تكتب إمَّا بالأرقام الثنائية أو بالإقام العشرية لكن كما نعلم أنَّ الحاسب لا يقرأه الا بالثنائي.
مصطلحات مهمة:
- (Bit) وهو عبارة عن رقم وله قيمة 1 أو صفر.
- (Byte) ويتكون من 8 bit ويطلق عليه أحياناً Octet.
- (Network address) عنوان الشبكة وهو يستخدم لإرسال البيانات إلى شبكة محددة عن بعد ومن الأمثلة عليه: 10.0.0.0، 172.16.0.0, 192.168.10.0
- (Broadcast Address) وهو العنوان الذي يستخدم من قبل الأجهزة والتطبيقات لإرسال المعلومات إلى جميع الأجهزة على الشبكة ومن الأمثلة عليه: 172.16.255.255 والذي يعني أرسل المعلومات إلى جميع الأجهزة والشبكات الفرعية في الشبكة ذات العنوان 172.16.0.0، ومثال آخر: 10.255.255.255 والذي يقوم بإرسال البيانات إلى جميع الأجهزة والشبكات الفرعية في الشبكة 10.0.0.0.
يتكون IP address من 32 bit ويكون مقسَّم الى أربع أقسام كل قسم عبارة عن byte أو octet.
يتم كتابته بأحد الأساليب التالية:
- باستخدام النظام العشري ويكون كل قسم مفصول عن الآخر بنقطة مثل: 172.16.30.56
- باستخدام النظام الثنائي مثل:
10101100.00010000.00011110.00111000
- باستخدام النظام الست عشري مثل: AC 10 1E 38 ويستخدم في سجل النظام Windows Registry. كل الأساليب السابقة تستخدم لعرض نفس العنوان ولكن بطرق مختلفة والأكثر استخداما ً بينها هو الأسلوب الأول وهو شبيه بأرقام الهواتف حيث يبدأ برقم البلد ثم المنطقة ثم رقم الهاتف الخاص.
عليك أن تعرف أنَّ جميع الأجهزة المتصلة بنفس الشبكة يشتركون في أنَّ عناوين IP لكل منهم تحتوي على عنوان نفس الشبكة، مثلاً لنفترض وجود جهازين في الشبكة أحدهما له العنوان 192.168.1.2 والآخر لديه العنوان 192.168.1.3 نلاحظ أنَّهما يشتركان في نفس عنوان الشبكة وهو 192.168.1، ولكن يكون لكل منهما عنوانه الخاص ويطلق عليه node address أو host address وهو في مثالنا للجهاز الأول 2 و للجهاز الثاني 3.
IPv4 Classifications الفئات الخاصة بهذا الإصدار من الـ IP هي كما يلي: (Class A, Class B, Class C, Class D, Class E):
- Class A:
يُستخدم للشبكات العملاقة مثل IBM, HP ومثيلاتها وأعلى رقم بهذه الفئـة هـو 0 ويحوي 127 شبكة. وهذا الصنف يستخدم عندما نريد عدد كثير من المستخدمين وعدد قليل من الشبكات عند إنشاء الشبكة لأنَّه يحجز أول octet للشبكة والباقي للمستخدمين ويجب أن يبدأ أول بت في octet الاول بــ 0.
وهو انتهى للأسف لم يعد متاحاً تعريف شبكات على هذا النظـام، جميـع الأرقـام نفذت ولم يعد بالإمكان تعريف شبكات من هذا النوع!
- Class B:
يُستخدم للشبكات المتوسطة وأعلى رقم فيه هو 10 (ليس عشر ة) هو 1 وصفر وعلى سبيل المثال على هذه الشبكات هي Microsoft. وهذا الصنف يستخدم عندما نريد عدد مستخدمين موازي لعدد الشبكات عند إنشاء الشبكة لأنَّه يحجز أول وثاني octet للشبكة والباقي للمستخدمين ويجب أن يبدأ أول 2 بت في أول octet بــ 10
وهذا النوع من الشبكات انتهـى أيضاً لـم يعـد بالإمكان تعريف شبكة من هذا الحجم أو هذه الأرقام لأنَّ الارقام كلها مستخدمة.
- Class C:
هو للشبكات الصغيرة وأعلى رقم بها هو دائماً 110 وكل شبكة يمكن تعريـف 254 جهـاز عليها فقط. وهذا الصنف يُستخدم عندما نريد عدد قليل من المستخدمين وعدد كثير من الشبكات عند إنشاء الشبكة لأنَّه يحجز أول وثاني وثالث octet للشبكة والـ octet الأخير للمستخدمين ويجب أن يبدأ أول ثلاثة بتات في أول octet بــ 110
وهو مازال متاح ويمكن استخدامه وهو يستخدم على نطاق واسـع فـي الشبكات المحلية LAN.
- Class D:
هذا النظام ليس لاستخدام الشبكات.
- Class E:
محجوز للتجارب والشكل التالي يوضح أهم مميزات وخواص الفئات المختلفة.
والجدول التالي يوضح عدد الشبكات والأجهزة المتاحة في كل فئة من فئات الـ IP وهو مهم جداً وأيضاً يوضح لك الارقام الخاصة التي تبدأ بها أي شبكة لكي تكون على دراية بأي نوع تنتمي هذه الشبكة.
ويتضح التالي:
- الأرقام التي تبدأ بـ 126 فأقل هي تتبع Class A Network.
- الرقم 127 محجوز لأعمال الـ Loopback Test على سبيل المثال يمكنـك التحقـق مـن كارت الشبكة عن طريق Ping 127.0.0.1.
- الأرقام من 128 حتى 191 تتبع الشبكات Class B.
- الأرقام من 192 حتى 223 تتبع Class C Network.
- القيم أكبر من 223 كلها ارقام محجوزة لا يمكن استخدامها.
مراجعة للتحويل من النظام الثنائي الى النظام العشري:
كل بايت يتكون من 8 بت يتم التعبير عنه بالنظام الثنائي ويكون لكل بت إمَّا قيمة 0 أو 1 ويكون كل بت قيمة مقابلة في النظام العشري كما يلي:
128 64 32 16 8 4 2 1
لنأخذ المثال التالي:
كي نحول العدد الثنائي 11011001 إلى عدد عشري نقوم بجمع قيمه العشرية المقابلة لكل بت يحمل القيمة 1:
2 + 4 + 32 = 38
مثال آخر: 0101010 لنحوله الى عدد عشري نقوم بجمع قيمه العشرية المقابلة لكل بت يحمل القيمة :
1+4+16+64 = 85
أمثلة أخرى:
00001111 = 15
11001100 = 204
10001100 = 140
0000000 = 0
10000000 = 128
11000000 = 192
11100000 = 224
11110000 = 240
11111000 = 248
11111100 = 252
11111110 = 254
11111111 = 255
تقسيم الشبكات Subnetting:
سنتعلم سوياً كيفية تقسيم شبكة كبيرة إلى شبكات أصغر، ولكن قبل ذلك لنتعرف على الفوائد التي سنجنيها من عملية التقسيم:
1.التقليل من حركة المرور والازدحام على الشبكة، حيث كلما قلَّ عدد الأجهزة على الشبكة قل الازدحام فيها ويمكن تحقيق ذلك بتقسيم الشبكة الكبيرة إلى شبكة أصغر تحتوي على عدد أقل من الأجهزة.
2.تحسين أداء الشبكة.
3.تسهيل إدارة الشبكة وحل مشاكلها.
فكرة التقسيم تتلخص في حجز بعض البتات من جزء عنوان الجهاز في عنوان IP لتخصيصها كعنوان للشبكة الفرعية مما يعني تقليل عدد العناوين المتاحة للاستخدام من قبل الأجهزة. بشكل عام يجب على مدير الشبكة قبل التفكير في تقسيمها أن يحدد بعض الأمور كما يلي:
1- عدد الشبكات الفرعية التي يريد الحصول عليها.
2- عدد الأجهزة التي يريد من كل شبكة فرعية أن تحتويها. قبل أن نتعمق أكثر في شرح تقسيم الشبكات أقترح عليكم حفظ القيم البسيطة التالية:
21=2
22=4
23=8
24=16
25=32
26=64
27=128
28=256
أقنعة الشبكة الفرعية Subnet Masks :
قناع الشبكة الفرعية هو قيمة من 32 بت تسمح لمتلقي عناوين IP أن يحدِّد الشبكة الفرعية التي ينتمي إليها الجهاز المرسل وفقاً لعنوانه.
يتكون القناع من القيم 1 و 0 حيث تشير قيم 1 في القناع إلى الجزء الذي يمثل عنوان الشبكة الأم أو عنوان الشبكة الفرعية.
لا تحتاج كل الشبكات الى تقسيم مما يعني أنها تستخدم قناع الشبكة الفرعية الافتراضي و الذي يعني أنه لا يوجد شبكات فرعية في هذه الشبكة.
فيما يلي جدول بأقنعة الشبكات الفرعية الافتراضية لكل مدى و الذي يستخدم في حال الرغبة في عدم تقسيم الشبكة:
عند الرغبة في تقسيم الشبكة باستخدام subnet mask يجب عدم المساس في الأجزاء من القناع التي تحمل القيمة 255 بل يتم التقسيم بتغيير الأجزاء التي تحمل القيمة صفر من القناع كما سنشرح لاحقا.
تقسيم عناوين المدى C:
هناك عدة طرق لتقسيم الشبكة سنبدأ بتعلم الطريقة الأسهل والأسرع وهي:
الطريقة السريعة للتقسيم: عند الرغبة في التقسيم نحتاج لمعرفة بعض الأمور كما يلي:
1.عدد الشبكات الفرعية التي سنحصل عليها باستخدام القناع المختار، و لمعرفة ذلك نستخدم المعادلة البسيطة التالية:
عدد الشبكات الفرعية = subnets= 2^x -2
حيث x هو عدد البتات التي تحمل القيمة 1 في القناع، مثلا القناع 1100000 يعطينا:
2^2 – 2 = 4-2 = 2، أي شبكتين فرعيتين.
2.عدد الأجهزة التي يمكن توفرها في كل شبكة فرعية، و لمعرفة ذلك نستخدم المعادلة البسيطة التالية:
عدد الأجهزة في كل شبكة فرعية: hosts = 2^x – 2
حيث x هو عدد البتات التي تحمل القيمة صفر في القناع، مثلا 11000000 يعطينا:
2^6 – 2 = 64 – 2 = 62 أي أن كل شبكة فرعية تحتوي على 62 جهاز.
3.عناوين الشبكات الفرعية التي سنحصل عليها، و لمعرفة ذلك نستخدم المعادلة التالية:
256 قناع الشبكة الفرعية ، مثلاً 256 – 192 = 64 حيث سيكون 64 هو عنوان الشبكة الفرعية الأولى، ثم نضيف نفس الرقم الى نفسه لنحصل على 128 وهو عنوان الشبكة الفرعية الثانية و كقاعدة علينا الاستمرار في الإضافة للحصول على الشبكة الفرعية التالية الى أن نصل الى قيمة القناع حيث نتوقف حيث لا تصلح قيمة القناع لتكون شبكة فرعية لأن بتات التقسيم ستكون كلها تحمل القيمة 1 إذن في مثال القناع 192 نحصل على شبكتين فرعيتين هما 64 و 128.
4.عنوان البث broadcast address لكل شبكة فرعية و هو العنوان الذي يكون فيه جميع البتات في جزء الجهاز من عنوان IP يحمل القيمة 1 و يكون الرقم الذي يسبق عنوان الشبكة الفرعية التالية مباشرة، ففي مثال القناع 192، يكون عنوان البث للشبكة الفرعية الأولى هو 127 بينما يكون عنوان البث للشبكة الفرعية الثانية هو 191.
5.عناوين الأجهزة المتاحة للاستخدام في كل شبكة فرعية و هي الأرقام بين الشبكات الفرعية مع استثناء عنوان الشبكة الفرعية و عنوان البث.
إذن في مثال القناع 192 سيكون لدينا ما يلي:
في الشبكة الفرعية الأولى نكتب أولاً عنوان الشبكة الفرعية ثم نكتب عنوان البث وستكون عناوين الأجهزة المتاحة للاستخدام هي الأرقام بينهما كما يلي:
عنوان الشبكة ( نكتبه أولا) 64
عناوين الأجهزة المتاحة ( نكتبه آخرا ً) من 65 الى 126
عنوان البث ( نكتبه ثانيا) 127
مثال للتمرين:
استخدام القناع 255.255.255.224 (/27) :
لنفترض أن لدينا الشبكة 192.168.10.0 و نريد تقسيمها باستخدام قناع الشبكة الفرعية 255.255.255.224، و لعمل ذلك سنطبق الخطوات التي درسناها كما يلي:
1.عدد الشبكات الفرعية : بما أن القناع 224 هو نفسه 11100000 إذن فإنَّ عدد الشبكات الفرعية سيكون 2^3 – 2 = 6 شبكات فرعية.
2.عدد الأجهزة في كل شبكة فرعية = 2^5 – 2 = 30 جهازاً.
3.عناوين الشبكات الفرعية سيكون 256 – 224 = 32 ، إذن عنوان الشبكة الفرعية الأولى هو 32 ثم عنوان الشبكة التالية 32+32 = 64 ثم التالية 64 + 32 = 96 ، ثم التالية 96 + 32 = 128 ، ثم التالية 128 + 32 = 160 ، ثم التالية 160 + 32 = 192 ، ثم التالية 192 + 32 = 224 وهو عنوان غير صالح ( لأن جميع بتات التقسيم تحمل القيمة 1) ، إذن عناوين الشبكات الفرعية لدينا هي كما يلي: 32، 64 ، 96 ، 128 ، 160 ، 192.
4.عنوان البث لكل شبكة فرعية هو الرقم الذي يسبق عنوان الشبكة الفرعية التالية مباشرة.
5.عناوين الأجهزة المتاحة في كل شبكة فرعية هي الأرقام بين عناوين الشبكات الفرعية باستثناء عنوان الشبكة الفرعية و عنوان البث.
المراجع:
