الفرقة الرابعة - شبكات وامنالمعلومات - محاضرة 1 - د منال البلقاسي

 أساسيات في الشبكات

· تعريف الشبكات

· مميزات الشبكات

· مصادر يمكن مشاركتها بالشبكات

· مكونات الشبكة

· كابلات الشبكات 

· تصميم الشبكات

· أنواع الشبكات جغرافيا

· الشبكة المحلية LAN

· الشبكة القومية MAN

· الشبكة الواسعة "WAN

· بروتوكولات الشبكات Protocols 

· الشبكات اللاسلكية

· طراز الشبكات OSI

· خطوات تغليف البيانات

· شبكات المناطق المحلية

· العنونة المنطقية (IP)

· عنونة TCP/IP

· طبقات الشبكات

· أنواع شبكات الخادم Types of Network Servers

· Network Topologies

· Bus Topology

· Ring Topology

 

تعريف الشبكات

يقصد بالشبكات الربط بين أجهزة الحاسب بهدف الاستخدام المشترك للمعلومات ا تقدم الشبكات إمكانيات كبيرة لتبادل المعلومات والملفات بين المستخدمين بالإضافة إلى المشاركة في الموارد، وبذلك تعرف شبكة الحاسب مجموعة من الحاسبات التي تتوزع على مواقع مختلفة وتربط بينها وسائل الاتصالات المختلفة كالأقمار الصناعية والكابلات المحورية والاسلاك الهاتفية.

مميزات الشبكات

· السرعة speed : توفر الشبكة طريقة للمشاركة sharing وتبادل الملفات من خلال بروتوكولات نقل الملفات .

· التكلفة cost : من خلال المشاركة في البرامج وموارد الشبكة يمكن تقليل تكلفة شراء البرامج

· الامن security : تصمم البرامج للقراءة فقط أو من خلال كلمة السر لتوفير حماية أكبر

· مركزية ادارة البرامج Centralized Software Management .

· مشاركة المصادر Sharing Resources : يمكن مشاركة برمجيات الشبكة من كل جهاز لأخر مثل اجهزة الفاكس (Faxes) او الطابعات (Printer).

مصادر يمكن مشاركتها خلال الشبكات

· البريد الالكتروني Electronic Mail : وجود الشبكة يوفر المكونات المادية اللازمة (Hard Ware) لنظام البريد الالكتروني الذي يساعد في التواصل عبر نظام متكامل كما يساهم في ارفاق الملفات وتبادلها بين المستخدمين مع الرسائل.

· سهولة الوصول flexible access : بناء الشبكة يساعد المستخدمين الى الوصول الي اجهزة العمل العام وحفظ اعمالهم وتمكنهم من العمل متعاونين (co-operatively) .

· العمل الجماعي للحاسبات work group computing : عمل البرمجيات الجماعي مثل برنامج (Microsoft office) يسمح لعدة مستخدمين للعمل علي مشروع بشكل متوافق مثل تبادل الملفات عبر الشبكة .

مكونات الشبكة

الشبكة مجموعة من أجهزة الحاسب المتصلة بروابط سلكية او لا سلكية تعمل معا كما لو كانت جهاز واحد أو تحت سيطرة مستخدم واحد تهدف الى المشاركة في الموارد والمكونات المادية مثل الطابعات والبرامج التطبيقية كما يمكن من خلال الشبكات تبادل الملفات من حاسب الى اخر وارسال واستقبال الرسائل الالكترونية وارفاق الملفات وفق حاجة المستخدم كما يمكن تحقيق التواصل من خلال المحادثة الصوتية والفيديو وغيرها، تتكون الشبكة من مكونات مادية هي جهاز كمبيوتر ومودم للربط بالشبكة والكابلات والمقسمات cabling & hubs ا switches وملحقاته وبرامج نظام التشغيل والبرامج التطبيقية وكروت الشبكة networking adapters .

كابلات الشبكات 

كابلات الشبكات هي وسائل لتحقيق الاتصال بين حاسب المستخدم والشبكة سواء كانت شبكة محلية أو واسعة أو شبكة الانترنت فهناك نوعين من الكبلات هما الشبكات السلكية واللاسلكية يتشابه الاثنان من ناحية البروتوكولات لكن الاختلاف من ناحية المعدات المستخدمة من كروت الشبكة الي انواع المقسمات .

· الكابلات الزوجية وهي أحد أكثر الانواع استخداما علي الاطلاق حيث تستخدم في أكثر الشبكات المحلية .

· الكابلات المحورية وهي موصلات نحاسية تستعمل في الشبكات كبيرة الحجم تتميز بامتداد التوصيل وقوة البيانات لمسافة أطول من الكابلات الزوجية .

· كابلات الالياف الضوئية وهي أكثر الموصلات من ناحية جودة التوصيل وطول مسافة التوصيل لكن يعيبها صعوبة التركيب وارتفاع الثمن مقارنة بالموصلات النحاسية .

تصميم الشبكات

· التصميم الدائري او الحلقي Ring يعتبر التصميم الدائري أحد اقدم تصميمات الشبكات token ring يعتمد علي أساس وجود شحنة حاملة تدور خلال الحلقة التي تحمل من البيانات من جهاز للأخر ففي حالة حمل الاشارة لبيان من أحد الاجهزة لجهاز اخر تتوقف كل البيانات المحملة .

· التصميم النجمي Start token يعتمد على ربط الاجهزة الفرعية بالجهاز المركزي 

· التصميم المتتالي Bus Token - Mesh Topology  -  Mult Topology.

أنواع الشبكات وفقا للتقسيم الجغرافي للشبكة

1- الشبكة المحلية Local Area Network LAN .

2- الشبكة القومية (Metropolitan Area Network MAN .

3- الشبكة الواسعة Wide Area Network WAN  .

الشبكة المحلية LAN : يقصد بالشبكة المحلية مجموعة من أجهزة الحاسب مرتبطة فيما بينها في نطاق جغرافي محدود كمعمل الحاسب ومصطلح LAN اختصار للعبارة LOCAL AREA NETWORK.

الشبكة القومية MAN : تتكون الشبكة القومية من مجموعة من الأجهزة تغطي مناطق جغرافية واسعة مثل المدن وذلك عبر توصيل شبكات صغيرة في كل مناطق الشبكة القومية والمعلومات يمكن نقلها عبر الشبكة بسهولة ، الوكالات الحكومية والبنوك تستخدم عادة ال(MAN) للربط بين المدن للعمل المشترك، تستخدم ال(MAN) في نقل البيانات خطوط الهاتف (phone lines) والمايكروويف (micro waves) او الاسلاك المزدوجة (coaxial cabling) والاتصالات اللاسلكية (wireless communications) .

الشبكة الواسعة WAN تعمل الشبكة الواسعة علي نطاق جغرافي واسع ومن خلال الاقمار الصناعية .

بروتوكولات الشبكات Protocols : يعرف البروتوكول بمجموعة من القواعد التي تحكم الاتصال بين شبكات الحاسب تشمل الدليل الذي يحكم الشبكة وطرق الوصول وطوبولوجيا التوصيل وأنواع الكابلات وسرعة نقل البيانات وهو أيضا الطريقة التي تتصل بها الاجهزة ومنها ما يلي :

· الايثرنت Ethernet وهو البروتوكول المستخدم بصورة واسعة للوصول CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection ويعني الحامل الحسي للوصول المزدوج، يسمح هذا النظام للحاسب بالسماح للكبل قبل ارسال أي بيانات عبر الشبكة فاذا كانت الشبكة خالية سيرسل اما اذا كانت هناك عقدة NODE تقوم بالإرسال في نفس الوقت فيحدث تصادم لذا كل الأجهزة تكون في موضع انتظار لوقت عشوائي random amount قبل اعادة الارسال مرة اخري .

· الايثرنت السريع Fast Ethernet : بروتوكول قياسي يسمح بسرعة الارسال ليدعم سرعة 100 mbps ويسمي fast ether net ولكنه يستلزم ادوات شبكة غالية ومختلفة مثل المكثفات والعقد Concentrators/hubs وكروت الشبكة Interface card بالإضافة الي الالياف الضوئية Fiber Optics .

· local talk : موصلات هذا البروتوكول تستخدم للربط بين اجزاء الشبكة عبر مخرج تسلسلي.

· Token Ring  : صمم ل ربط  الحاسبات عبر اشارات تنقل عبر الشبكة من حاسب لاخر في حلقة منطقية logical Ring .

الشبكات اللاسلكية : الشبكة عبارة عن مجموعة حاسبات متنوعة و(طرفيات ا حاسبات شخصية ا محطات عمل ا حاسبات متوسطة ا حاسبات كبيرة أو عملاقة) مرتبطة ببعضها البعض عن طريق وحدات ربط  (Network Cards) ووسائط (من كوابل محورية ا أسلاك وألياف ضوئية وأجهزة ملحقة (مثل جهاز تقوية أو مكرر ا مجمعات توصيل ا جسر أو مسار ربط ) مكونة بذلك شبكة متكاملة وبهذه الطريقة يمكن لأي حاسب أن يستفيد من الخدمات التي تقدمها الحاسبات الأخرى المرتبطة مع الشبكة حيث لندره استخدام الحاسب بمعزل عن الحاسبات الأخرى.

الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN) يمكن للمتدرب التنقل في اي مكان وفق قدراته وامكانياته وبدون أسلاك يستطيع ان يرسل أو يتلقى اي بريد إلكتروني وتصفح الإنترنت من خلال الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN \wireless local area network) التي تسمح بالاتصال بشبكة الإنترنت عبر إشارة الراديو (radio frequency/RF) بدلا من الاتصال عبر الاسلاك .

بطاقات الحاسب اللاسلكية (wireless computer cards) وقد تكون موجوده بالجهاز المحمول أو أي جهاز اخر أو قد تكون قابلة للإضافة به كما قد تحتوي هذه البطاقة على هوائي داخلي أو خارجي.

نقطة الوصول (access point) التي تصل الشبكات المحلية اللاسلكية بشبكة الإنترنت. اما بالنسبة للطائرات التي تحتوي على نقاط ساخنه فيتم حل مشكلة نقطة الوصول عبر هوائي خارج الطائرة مرتبط بأقمار صناعيه خاصه تصله بالشبكة عبر محطات استقبال ارضيه كما ان تقنية الشبكات المحلية اللاسلكية باستخدام إشارات الراديو (WLAN) بالمقارنة بالتقنيات الأخرى استطاعت التغلب على مشكلة نقل المعلومات لاسلكيا لمسافات بعيده نسبيا بتكلفه معتدلة فمثلا تفوقت على تقنية نقل المعلومات عبر الأشعة تحت الحمراء حيث كانت محدودة لمسافات لا تزيد عن 20 مترا وهي غير قادرة على اختراق الحواجز، أيضا تفوقت على تقنية Universal Mobile Telecommunications System المستخدمة في الهاتف المحمول؛ لأن نقل المعلومات في تقنية WLAN أسرع بكثير وبتكاليف معتدلة؛ ولأن تقنية UMTS في الهاتف المحمول غير متواجدة بكميات كافية في السوق حاليا. هذه مقارنه بين الشبكات السلكية (Wired) واللاسلكية (Wireless LAN) الشبكات اللاسلكية أصبحت أكثر استعمالا في المؤسسات والبيوت.

أنواع الشبكات اللاسلكية

· شبكات PAN (شبكة المناطق الشخصية) ، شبكات المناطق الشخصية (Wireless Personal Area Network) هي الشبكات التي تصل بين أجهزة ضمن مساحة صغيرة نسبيا ا عادةّ ما تكون هذه المساحة ضمن مجال يمكن لشخص الوصول إلى جميع أجزائه.

· شبكات LAN : شبكات المناطق المحلية (Wireless Local Area Network) هي النوع الأكثر شيوعا من الشبكات اللاسلكية. تقوم بربط الأجهزة على مسافة أبعد من النوع السابق كمنزل أو مكتب أو حتى بناء وفي بعض الأحيان تمتد لتغطي عدة كيلومترات. معظم الشبكات LAN تعتمد على المعيار IEEE 802.11 الذي يحتوي على معايير للشبكات اللاسلكية المحلية التي تعمل في الحزم الترددية 2.4ا 3.6 و 5 GHz وتضم عددا من البروتوكولات المختلفة. ان الخصائص المهمة لهذه الشبكة بالمقارنة مع شبكه الـ WAN هي أنها تنقل البيانات بسرعات أعلى بكثير حيث تقوم بنقل البيانات بسرعه 10 إلى حدود 10000 ميجابت لكل ثانيه Mbps. الشبكات المحلية الحالية - غير اللاسلكية على الأغلب هي مستنده على معيار الايثرنت.

· شبكات MAN وتسمي شبكات المناطق الكبيرة (Wireless Metropolitan Area Network) تقوم بربط عدة شبكات LAN مع بعضها البعض لتحقيق شبكة لاسلكية تمتد على رقعة جغرافية متوسطة الحجم مثل عبر حرم جامعي أو مدينة. الخدمة التي تؤديها مشابه للخدمة التي يقوم بها مزود الإنترنت (ISP).

مميزات استخدام الشبكات اللاسلكية

1. المرونة (wifelessness): للشبكات اللاسلكية فوائد أكثر من الشبكات السلكية وإحدى هذه الفوائد المرونة إذ تمر موجات الراديو بالحيطان والحاسب اللاسلكي يمكن انت يكون في أي مكان على نطاق الاكسس بوينت.

2. سهولة الاستخدام: الشبكات اللاسلكية سهلة إلى الاعداد والاستعمال فقط برنامج مساعد وتجهيز الحاسب النقال أو الدسك توب ببطاقة شبكة اتصالات لاسلكية وهناك حواسب مجهزه بهذه البطاقة مثل أجهزة سنترينو.

التخطيط: ان الشبكات السلكية واللاسلكية يجب أن تكون مخططه بدقه ولكن الأكثر خطرا في الشبكات السلكية انه يجعل منظر الجدران غير مرتب وتعدد الأجهزة يكلف في عملية الصيانة ان مكونات الشبكات السلكية هي(كابلات ،سويتش، هب، مسيّر......الخ) لذلك يجب أن نخطط لها بعنايه ام بالنسبة للشبكات اللاسلكية فهي أسهل بكثير من ذلك المنطق ولكن يجب أن نخطط لهذه الشبكات لأنماط الاستعمال الفعلية