مقدمة عن الشبكات

مفهوم الشبكات

 تُعرف شبكات الاتصال “Network” بأنّها مجموعة من الأجهزة المتّصلة ببعضها البعض من خلال وسائط اتصال ماديّة أو لاسلكيّة، تسمح لأجهزة الحاسوب والأفراد مشاركة البيانات والمعلومات و مشاركة البرامج وأيضاً مشاركة الموارد المتاحة، يختلف حجم الشبكات؛ فقد تتكون من جهازي حاسوب متصلان مع الأجهزة الطرفيّة، أو قد تكون مراكز بيانات ضخمة Data centers  متصلة مع بعضها، وقد تكون أيضاً مجموعة من الشبكات المرتبطة مع بعضها البعض مثل الإنترنت الموجود في أنحاء العالم .

يمكننا تصنيف الشبكات بعدة طرق سنتحدث عنها فيما يلي:

أولاً: تصنيف الشبكات حسب شكلها

حيث تختلف أشكال شبكات الحاسوب من حيث الترتيب الهندسي الذي يتم تركيبها فيه، فلدينا :

• الشبكة الحلقيّة (Ring Topology) :

وهي شبكة تستخدم مجموعة من الكابلات لربط مجموعة من أجهزة الحاسوب معاً على شكل حلقة مغلقة ويُعتبر الحاسوب المركزي جزء من تلك الحلقة. وتُعبر البيانات على شكل إشارات حيث تنتقل هذه الإشارة على مدار الحلقة في اتجاه واحد وتنتقل من خلال كل جهاز على الشبكة؛ حيث يقوم باستقبال الإشارة ويقويها ثم يقوم بإعادة إرسالها عبر الشبكة إلى الحاسوب التالي في الدائرة وهكذا حتى تصل البيانات إلى الحاسوب المطلوب، وأما عن التقنية المستخدمة في نقل البيانات من خلال الشبكة تُسمّى تقنية تمرير الإشارة (تمرير وحدة البيانات) وهي طريقة سريعة جداً في نقل البيانات من خلال الشبكة حتى مع وجود عدد كبير من أجهزة الحاسوب.

وتعتبر أهم مميزات الشبكة الحلقية هي أن فرص الإرسال بين أجهزة الحاسوب تُعتبر متساوية عبر الشبكة لاعتمادها على تقنية تمرير الإشارة في إرسال البيانات، ولكن من مساوئ هذه الطريقة أنه إذا حدث خلل في أيّ جهاز في الشبكة أو أيّ فصل في الكابل تتوقف الشبكة كاملة عن العمل.

• الشبكة النجميّة (Star Topology).

حيث تحتوي على مجموعة من أجهزة الحاسوب المتصلة بجهاز رئيسي يطلق عليه اسم المحور أو المجمع فتأخذ شكل نجمة، ويتم نقل الإشارة من الحاسوب المرسل للبيانات إلى الجهاز الرئيسي، الذي يقوم بإرسالها إلى الحاسوب المستقبل مباشرة، دون الحاجة للمرور على باقي أجهزة الحاسوب بالشبكة الأمر الذي يُؤدي إلى توفير درجة عالية من التأمين على البيانات المرسلة.

ومن أهم ميزات هذا النوع من الشبكات لا تقف الشبكة عن العمل في حالة حدث أيّ نوع من أنواع الأعطال في أيّ جهاز على الشبكة بسبب نظام التوصيل المركزي، وبالتالي يكون من السهل معرفة الأخطاء والعثرات وإصلاحها بسرعة ومن السهل التوسع في الشبكة. ولكن من أبرز عيوب هذا النوع من الشبكات بأنها غالية الثمن وإذا تعرّض الجهاز المركزي للتلف شوتوقف عن العمل تتوقف الشبكة بأكملها عن القيام بوظائفها. هي من أشهر طبولوجية الشبكات ويسهل تركيبها في المنازل والمكاتب.

• الشبكة الخطيّة (Bus Topology).

هي مجموعة من الأجهزة المتصلة مع بعضها البعض بالتوالي عبر خط واحد من الأسلاك وتمتاز الشبكة الخطية بعدم وجود وحدة تحكم مركزية وبناءً على ذلك فهي تتكوّن من كابل تتصل به أجهزة الكمبيوتر وتنتقل المعلومات والبيانات بين الأجهزة من خلال ما يُسمّى بالموصل أو الناقل، حيث يتم النقل بين جهازين أو أكثر.وتعتبر من أرخص أنواع الشبكات وأسهلها من حيث إضافة أي جهاز عبر الشبكة وتتعطل هذه الشبكة بشكل كلي إذا حدث قطع في الكابل المركزي .

• الشبكات المتداخلة أو الشَعريَّة (Mesh Topology)

هذا النوع من الشبكات ينتج عن ترابط الأجهزة المتداخلة لنقل المعلومات بينها.

• الشبكة الشجريّة (Tree Topology)

هذا النوع من الشبكات يكون ترتيب الأجهزة فيها متصلة ببعضها البعض على شكل فروع أشجار

• الشبكة الهجينة (Hybrid Topology)

هي شبكة تنتج من تكوين الأشكال السابقة من الشبكات لتنتج الشبكة الهجينة

( مثل ربط الشبكة الحلقية مع الشبكة النجمية لتنتج هذا النوع).

ثانياً: تصنيف الشبكات حسب التقسيم الجغرافي

1. الشبكات المحلية LAN (Local Area Network ):

وهي عبارة عن شبكة تربط الأجهزة مع بعضها البعض ضمن مساحة محدودة مثل المنزل أو المدرسة …الخ

وبذلك يتم تسهيل تبادل الملفات بين الأجهزة التي في نفس الشبكة المحلية مما يوفر الوقت المستغرق لنقل الملفات وبذلك فإن الشبكة المحلية عامل توفير اقتصادي في الشبكات فمثلاً  نحن لسنا بحاجة إلى طابعة في كل مكتب بل يمكن توصيل جميع أجهزة الحاسب في الشبكة إلى طابعة واحدة أو إلى ماسحة ضوئية واحدة. أو غيرها من الآلات والأجهزة  الحاسوبية .

تتكون الشبكات المحلية البسيطة بشكل عام من الحواسيب والكابلات ومبدل ” Switch ” واحد أو أكثر ،ويمكن  وصل المحول مع جهاز توجيه ” Router ” أو مودم ADSL للوصول للانترنت ، ويمكن أن تتضمن شبكات LAN مجموعة متنوعة من أجهزة الشبكة  بما في ذلك جدران الحماية ” Firewall ” .تصل سرعة نقل البيانات فيها إلى 1MB في الثانية ويمكن أن تصل إلى 10GB في الثانية.

• الشبكات الشخصية PAN” Personal Area Network”:

شبكة تربط الأجهزة على مساحة عمل الفرد. يوفّر هذا النوع من الشبكات (PAN) نقل البيانات بين الأجهزة التي يستخدمها نفس الفرد كنقل البيانات بين أجهزة الحاسوب والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية لنفس هذا الشَّخص.وتستخدم تقنيات مثل البلوتوث للاتصال بين الأجهزة .

• الشبكة الإقليمية  أو المتوسطة MAN”  Metropolitan Area Network”:

هي شبكة تربط عدة شبكات محلية ضمن مساحات جغرافية متوسطة  قد تصل إلى عدة أميال .وعادة ما يتم ربط الشبكة الإقليمية من خلال وسائط اتصال عالية السرعة ككابلات الألياف الضوئية مثلا.

• شبكات المنطقة الواسعة WAN” Wide Area Network”:

إن شبكة الاتصال واسعة النطاق (WAN) هي التقنية التي تربط بين المكاتب، ومراكز البيانات، والتطبيقات السحابية، والتخزين السحابي. ويُطلق عليها اسم شبكة الاتصال الواسعة النطاق لأن نطاقها يتجاوز المبنى الواحد أو المجمّع الكبير الواحد ليشمل مواقع جغرافية متعددة منتشرة في كافة أنحاء منطقة جغرافية محددة، أو حتى العالم بأسره. على سبيل المثال، تستخدم الشركات التي لديها العديد من المكاتب الفرعية الدولية شبكة الاتصال الواسعة النطاق للربط بين شبكات المكاتب المُختلفة. وتُعتبر شبكة الإنترنت أكبر شبكة اتصال واسعة النطاق في العالم لأنها عبارة عن مجموعة من شبكات دولية متعددة متصّلة ببعضها البعض. أي يمكننا القول بأنها مجموعة من شبكات LAN  متصلة مع بعضها البعض لكنها منتشرة على مساحات جغرافية كبيرة جداً .

هذه الشبكات تستخدم تقنيات متقدمة لنقل البيانات عبر مسافات طويلة .

الشبكات اللاسلكية WLAN  (Wireless Local Area Network )

هي شبكات تعتمد على تقنيات الاتصال اللاسلكي مثل Wi-Fi للسماح بالاتصال بين الأجهزة دون الحاجة إلى  وصلات سلكية وتستخدم عادة في البيئات المكتبية والمنازل والأماكن العامة  لتوفير اتصال سهل ومرن للأجهزة المحمولة .تستعمل هذه الشبكات موجات الراديو لربط أجهزة مثل أجهزة الحاسب الشخصي بالانترنت وشبكة الأعمال والتطبيقات وعند توصيل أجهزة الكمبيوتر المحمولة بنقاط اتصال Wi-Fi الفعالة في الأماكن العامة يتم إنشاء الاتصال بالشبكة اللاسلكية لتلك الشركة

خصائص الشبكات اللاسلكية

• تمكن الأجهزة من بقائها متصلة بالشبكة في حال التجول إذ أنها لا تحتوي على كابلات، وكما أنها تقوم بتضخيم إشارات Wi-Fi بواسطة نقاط الوصول ،وهذا يعني أن الكمبيوتر يمكن أن يكون بعيداً عن جهاز التوجيه ولكن لايزال مرتبطاً بالشبكة .وبالتالي فهي تتيح لمستخدمي الشبكة التنقل بحرية مع البقاء متصلاً بالشبكة .
• إن الاختلاف الوحيد بين الشبكة السلكية والشبكة اللاسلكية هو أن الشبكات السلكية تستعمل الكابلات لربط الأجهزة بالانترنت أو بشبكة أخرى ،وذلك على عكس الشبكات اللاسلكية  التي لا تحتاج إلى أسلاك وكابلات للتوصيل وبذلك فإنها عادة ما تكون أبسط وأسرع وأرخص في الإعداد من الشبكة السلكية .
• كما تم ذكره سابقاً أن الشبكات اللاسلكية لا تحتاج إلى كابلات لتوصيل الأجهزة وإنما تعتمد على تقنية التردد اللاسلكي “RF ” وهو تردد مرتبط بانتشار الموجات  الراديوية داخل الطيف الكهرومغناطيسي .
• نقطة الوصول “AP ” هي جوهر الشبكة اللاسلكية حيث يتمثل دورها الأساسي في بث إشارة لاسلكية  يتم استشعارها وضبطها بواسطة أجهزة الكمبيوتر .
• ترتبط  أجهزة الكمبيوتر والأجهزة اللوحية والأجهزة الأخرى بشبكة لاسلكية خلال نقطة وصول لاسلكية أو موجه لاسلكي وكما تتصل جميع الأجهزة بالموجه وليس مع بعضها البعض مباشرة ً .
• يمكن أن تكون الشبكة اللاسلكية آمنة إلى حد ما بسبب طريقة تشفير البيانات والتقنيات الحالية ، مما يسمح بمشاركة المعلومات الحساسة .

عيوب ومشاكل الشبكات اللاسلكية

• يمكن اختراقها أو التشويش عليها في حال عدم اتخاذ الإجراءات التقنية والأمنية اللازمة .
• يمكن أن تتعرض الشبكة اللاسلكية إلى بطء أو انقطاع الاتصال وتعود هذه المشكلة لعدة أسباب كالموضع الخاطئ للراوتر (الموجه) أو عدم تحديث برمجياته .
• يمكن أن يحدث تشويش بسبب تداخل شبكات أخرى .

ثالثاً: تصنيف الشبكات حسب طريقة الإعداد

1. شبكات الند للند (Peer-to-Peer) :

اختصارها (P2P) وهي عبارة عن مجموعة من الأجهزة متصلة معاً ولا تحتوي على خادم     Server “” وتكون فيها جميع الأجهزة متساوية في الحقوق بمعنى آخر أن كل جهاز في هذه الشبكة يمكن أن يقوم بدور العميل ” Client ” والخادم “Server ” في نفس الوقت وبالتالي كل جهاز متصل على هذه الشبكة يستطيع تزويد باقي الأجهزة المتصلة بهذه الشبكة بالملفات والبيانات وبهذه الحالة يقوم بدور الخادم Server  وأيضاً بنفس الوقت يمكنه طلب البيانات والملفان من أي من الأجهزة الأخرى على هذه الشبكة وبالتالي هنت يقوم بدور العميل Client .

• يمكن لشبكات P2P أن تكون محلية “LAN” أي شبكة صغيرة موجودة ضمن نطاق جغرافي واحد ومحدد مثل المكتب أو المنزل، وفي هذه الحالة غالباً ما يكون عدد الأجهزة في الشبكة قليل لا يتجاوز العشرة أجهزة  بحيث يتمكن الأفراد من مشاركة الملفات والمعلومات فيما بينهم .
• ويمكن لهذه الشبكات أن تتكون من مجموعة من الأجهزة المتصلة معاً عبر الانترنت عن طريق أي من برامج مشاركة الملفات كبرامج التورنت وغيرها من البرامج المعدة لمشاركة الملفات عبر الانترنت وفي هذه الحالة لا يشترط أن يكون عدد الأجهزة المتصلة بالشبكة قليل على العكس تماماً حيث أنه كلما زاد عدد الأجهزة المتصلة من خلال برامج مشاركة الملفات زادت إمكانيات الشبكة حيث أن كل جهاز يشارك يُشارِك بالملفات ويُشارَك أيضاً بشرعة الانترنت المتاحة لباقي مستخدمي الشبكة .

ميزات شبكات P2P

• ذات تكلفة منخفضة حيث أنها لا تحتاج إلى خادم Server  .
• هي شبكات سهلة الإعداد إذ أن معظم أنظمة التشغيل تدعم تشغيل هذا النوع من الشبكات كما أنها سهلة التركيب والصيانة .
• لا تحتاج إلى أجهزة قوية لأن مهام إدارة موارد الشبكة موزعة على أجهزة الشبكة وليست موكلة إلى جهاز واحد بعينه .

عيوب شبكات P2P

• هذه الشبكات غير آمنة بما فيه الكفاية ،إذ أن جميع المستخدمين في الشبكة يحتاجون للحصول على صلاحيات لباقي الأجهزة المتصلة بالشبكة .
• عدم وجود مكان مركزي أو مخصص لتخزين كل البيانات أو المعلومات الرئيسية وعملية التخزين للملفات تتم داخل أجهزة متنوعة .
• الأداء البطيء في حال زادت عدد الأجهزة المتصلة ببعضها .

• شبكات مخدم / عميل (Client/Server  ) :

بدايةً سنقوم بالتعريف عن كل من المخدم والعميل ، فالعميل (Client  )هو عبارة عن جهاز كمبيوتر أو الشخص الذي يستخدم الكمبيوتر المتصل بالشبكة والذي يقوم بطلب واستخدام الخدمات المقدمة في الشبكة ومثال عليه برنامج متصفح الانترنت يعتبر كعميل يطلب الخدمة من خادم الويب . أما الخادم  (Server ) فهو عبارة عن كمبيوتر أو جهاز مخصص على الشبكة  لديه إمكانات كبيرة  من مساحة تخزين كبيرة ومعالج قوي وذاكرة وفيرة ،يقوم بإدارة مصادر الشبكة وتقديم الخدمات ومثالاً عليه خادم الملفات وهو عبارة عن كمبيوتر متخصص لتخزين وإدارة ملفات المستخدمين على الشبكة ، وأيضاً خادم قواعد البيانات هو كمبيوتر متخصص بإدارة العمليات على قواعد البيانات .وفي الغالب يكون الخادم مخصص لعمل معين لكن بوجود أنظمة تشغيل المعالج المتعدد Multiprocessing OS  أمكن للخادم الواحد أن يجمع عدة وظائف .

وبالتالي فإن شبكات Client / Server  هي عبارة عن مجموعة من الأجهزة (العملاء ) مرتبطة جميعها مع جهاز خادم واحد أو أكثر عبر شبكة واحدة ، ويتم مشاركة الملفات في الشبكة من خلال الخادم ويعتبر الخادم هو المركز الرئيسي لموارد الشبكة .وبالتالي فإن في شبكات Client / Server  هناك طرف يقوم بتقديم الخدمات والموارد هو ال Server  والطرف الآخر هو الذي يقوم بطلب هذه الموارد والخدمات ويستفيد منها وهو العميل  Client  .

ميزات نموذج  Client / Server

• حماية البيانات من الفقد والتلف .
• عدم الحاجة لكون أجهزة الزبائن (العملاء) ذات مواصفات عالية ممكن أن تكون بمواصفات متواضعة .
• المركزية :حيث تتمركز موارد الشبكة في جهاز واحد هو الخادم وذلك يجعل الوصول للمعلومة أو المورد أسهل بكثير مما لو كان موزعاً على أجهزة مختلفة كما يسهل إدارة البيانات والتحكم فيها بشكل أفضل .
• درجة أمان وحماية بيانات عالية في هذا النوع من الشبكات وذلك من خلال السماح لشخص واحد فقط (أو أكثر عند الحاجة ) وهو مدير الشبكة بالتحكم في إدارة الموارد التي يحتاجونها فقط .
• تحتوي هذه الشبكات على نظام مركزي لذلك يمكننا نسخ البيانات احتياطياً بسهولة .
• القدرة على التوسع في الشبكة بسهولة من خلال إضافة عملاء جدد أو إضافة خادم آخر للشبكة .

عيوب شبكات Client / Server

• تعد هذه الشبكات مكلفة حيث تتطلب مواصفات عالية وقوية للخوادم وبالتالي تكون تكلفة هذه الخوادم عالية .
• يتطلب العمل بهذا النظام وجود شخص ذو خبرات ومهارات عالية حتى يتمكن من إدارة الشبكة ومواردها .
• في حال تعطل جهاز الخادم ستعاني الشبكة بأكملها من التعطل ولتفادي ذلك العيب يمكن إضافة خادم احتياطي في الشبكة لكن هذا سيزبد من تكلفة الشبكة .

المراجع

1. سرى زيادنه، (22 أبريل 2019) ،بحث عن الشبكات وأنواعها وفوائدها ، https://mawdoo3.com
2. عنود صالح ،(5 أكتوبر 2021) ، ماهي الشبكات اللاسلكية ، https://e3arabi.com
3. Ahmed Abuelfateh,12 January 2018, Peer to Peer Network,” https://abuelfateh.com“
4. Cisco  ،ماهي الشبكة اللاسلكية ، https://www.cisco.com