تصميم الشبكات

شبكة الحاسوب هي عبارة حاسوبين او اكثرمتصلين مع بعضهما البعض للمشاركة في المعلومات.
LAN
هذا المصطلح يعنيLocal Area Network وتعني شبكة حاسوب محلية. مثال: شبكة الحاسوب في الكلية. توجد في مكان واحد. تقوم بالمشاركة في ملفات وطابعاتواجهزة اخرى. الاتصال عن طريق الكوابل.
WAN
اختصار لـWide Area Network وتعني شبكة الكمبيوتر في عدة مواقع. مثلا: مجموعة مواقع في كل موقع يوجدLAN وهذه المواقع مرتبطة مع بعضها البعض فهذهالشبكة من المواقع تسمىWAN . تشترك المواقع في المشاركة بالملفات والطباعة. نوعالارتباط بين المواقع يكون مودم اوISDN اوDSL اوCable او خط مستأجرleased line .
الشبكة تتكون ببساطةمن ثلاث مكونات:
(1)البروتوكول للاتصال: قوانين الاتصال
(2)رابط بين اجهزة الكمبيوتر مثلا: كيبل او خطISDN
(3)خدمات الشبكة: او ما هو جاهز للمشاركة كملفات اوطابعات



الشبكات نوعين: اما ان تكون عبارة عن جهاز مرتبط بجهاز مرتبطبجهاز...الخ ويسمى ذلكPeer to peer . فائدته اقل كلفة ولكن لا يعمل بشكل فاعل بينالاجهزة (مشاكل في ادارة الملفات بين الاجهزة). يمكن استخدامه (او التفكيرباستخدامه) في حالة عدد الاجهزة المتصلة اقل من 10 اجهزة.

اما النوع الثاني فهو انتكون الاجهزة مرتبطة ببعضه البعض مع وجود جهاز رئيسي يسمى الخادمserver وتسمى باقيالاجهزةclients

فوائدها:
يوجد نقطة رئيسية وهينقطة الاتصال مع الجهاز الخادم
اكثر كلفة ولكنه اكثر امانا واكثر فاعلية واقل مشاكل في الاتصال
هناك انواع منه: جهازخادم للملفات وجهاز خادم للطابعات زجهاز خادم للبريد االكتروني وجهاز خادمللانترنت.
برامج الخادم: NT ، 2000، XP ، Novell Netware ، Unix ، Apple Talk .

انواع الشبكات منناحية تصميم الاتصال بين الاجهزة:
Physical Topologies:


Bus المسار


Star نجمة


Ring حلقة



مكونات الشبكات:



NIC يعني بطاقة الشبكة وهو اختصار للكلمة Network Interface Card .




وانواعه: ISA, PCI او يكون للكمبيوتر المتنقل PCMCIA





Hub : عبارة عن switch بين الاجهزة.




Repeater: وهو جهاز يوضع بين كل مسافة لتقوية اشارة البث بين جهاز




الكمبيوتر والخادم.


Router


: وهو جهاز يقوم بتوزيع المعلومات بين الاجهزة حسب عناوينها. مثال: يقوم بتوزيع الانترنت على جميع الاجهزة في الشبكة.





Bridge : يقوم ايضا بنقل المعلومات بين الشبكات



Gateway : يقوم بترجمة المعلومات بين الشبكات المختلفة.










الغرض
:يمكن استخدام شبكات الحاسب الآلي لمجموعة متنوعة من الأغراض :

• . تيسير الاتصالات. استخدام الشبكة ، يمكن للناس التواصل بكفاءة وسهولة عبر البريد الإلكتروني ، والتراسل الفوري وغرف الدردشة ، والهاتف ، والمكالمات الهاتفية والفيديو ، والفيديو كونفرنس.
• . تقاسم الأجهزة. في بيئة شبكية ، كل كمبيوتر على الشبكة قد الوصول واستخدام موارد الأجهزة على الشبكة ، مثل طباعة مستند على طابعة الشبكة المشتركة.
• مشاركة الملفات والبيانات والمعلومات في بيئة الشبكة ، قد أذن المستخدم الوصول إلى البيانات والمعلومات المخزنة على أجهزة الكمبيوتر الأخرى على الشبكة.
• .القدرة على توفير الوصول إلى البيانات والمعلومات على أجهزة التخزين المشتركة هو سمة هامة من العديد من الشبكات.
• . تقاسم البرمجيات. المستخدمين المتصلين بشبكة قد تشغيل تطبيق البرامج على أجهزة الكمبيوتر البعيدة.
• . معلومات المحافظة.

( Network classificationتصنيف الشبكة
.وتعرض القائمة التالية الفئات المستخدمة لتصنيف الشبكات.
[ Connection methodطريقة الاتصال
.تصنف شبكات الكمبيوتر يمكن أن يكون وفقا لتكنولوجيا الأجهزة والبرمجيات التي تستخدم لربط الأجهزة الفردية في الشبكة ، مثل الألياف الضوئية ، إيثرنت ، الشبكة المحلية اللاسلكية ، HomePNA ، خط كهرباء الاتصالات أو G.hn .





.إيثرنت كما تم تعريفه من قبل IEEE 802تستخدم معايير مختلفة والوسائط التي تتيح الاتصال بين الأجهزة. .الأجهزة الشائعة المنتشرة تشمل المحاور والمحولات والجسور ، أو أجهزة التوجيه. 1 هذه اأجهزة استخدام موجات الراديو أو الأشعة تحت الحمراء الإشارات كوسيلة انتقال. تقييس الاتصالات G.hn تكنولوجيا الاستخدامات القائمة الرئيسية الأسلاك ( الكابلات المحورية وخطوط الهاتف و خطوط الكهرباء ) لإنشاء عالية السرعة (تصل إلى 1 جيجابت / ثانية) المنطقة المحلية شبكة.
Wired technologiesتقنيات الاتصال السلكي

• الملتوية زوج الأسلاك هو الوسيلة المستخدمة على نطاق واسع لمعظم الاتصالات السلكية واللاسلكية.
• الملتوية بين زوج كابلات تتكون من الأسلاك النحاسية التي الملتوية في أزواج. .أسلاك الهاتف العادية تتألف من اثنين من الأسلاك النحاسية المعزولة الملتوية في أزواج. .كابلات شبكات الحاسوب تتكون من 4 أزواج من كابلات النحاس التي يمكن استخدامها لكلا الصوت ونقل البيانات. .استخدام اثنين من الأسلاك الملتوية معا يساعد على الحد من الحديث المتبادل و الحث الكهرومغناطيسي . .وتتراوح سرعة انتقال من 2 مليون بت في الثانية إلى 100 مليون بت في الثانية الواحدة. (ا ج كابلات يأتي في اثنين من الأشكال التي يتم اختراقه ملتوية زوج (الشركة تجاوزتها) ومحمية الملتوية بين زوج (سان تومي وبرينسيبي) والتي تصنف في الفئات التي يتم تصنيعها في زيادات مختلفة لمختلف السيناريوهات.
• //Coaxial cable// //كابل محوري// يستخدم على نطاق واسع لنظم تلفزيون الكابل ، ومباني المكاتب ، وغيرها من مواقع العمل لشبكات المناطق المحلية. , .الكابلات تتكون من النحاس أو أسلاك الألمنيوم ملفوفة مع الطبقة العازلة عادة من مادة مرنة وعازلة مع ثابت عالية ، وجميعها محاطة بطبقة موصلة. .طبقات العزل مساعدة في تقليل التدخل والتشويه. 200 .مجموعة نقل السرعة من 200 مليون إلى أكثر من 500 مليون بت في الثانية الواحدة.
• Optical fiber . الألياف البصرية كابل يتكون من واحد أو أكثر من شعيرات الألياف الزجاجية ملفوفة في طبقات واقية..فإنه ينقل الضوء الذي يمكن ان ينتقل عبر مسافات طويلة.r-.لا تتأثر من كبلات الألياف الضوئية بواسطة الإشعاع الكهرومغناطيسي. .قد تصل سرعة انتقال تريليونات بت في الثانية. ]سرعة انتقال من الألياف البصرية هي مئات المرات أسرع من الكابلات المحورية لوآلاف المرات أسرع من أزواج الأسلاك الملتوية. [ //بحاجة لمصدر// ]

[ edit ] Wireless technologiesتقنيات لاسلكية

• . الأرضية الميكروويف -- الموجات الأرضية استخدام الأرض على أساس الإرسال والاستقبال. .المعدات مشابها الصحون اللاقطة. .الموجات الأرضية المنخفضة استخدام مجموعة غيغا ، الأمر الذي يحد من كافة الاتصالات إلى خط رؤية واحد. .مسار متباعدة بين محطات ترحيل حوالي ، 30 ميلا بحريا. .توضع عادة هوائيات ميكروويف على أعلى المباني ، وأبراج ، والتلال ، وقمم الجبال.
• . اتصالات الأقمار الصناعية -- والاقمار استخدام الموجات الدقيقة والاتصالات السلكية واللاسلكية الخاصة بهم المتوسطة التي لا نحيد عن طريق الأرض الغلاف الجوي. .وتتمركز الأقمار الصناعية في الفضاء ، وعادة 22000 ميل (للأقمار الصناعية المتزامنة مع الأرض) فوق خط الاستواء. .هذه الأنظمة التي تدور حول الأرض قادرة على استقبال وترحيل الصوت والبيانات ، وإشارات التلفزيون.
• . نظم الخلوية وأجهزة الكمبيوتر -- استخدام عدة تقنيات الاتصالات اللاسلكية. .وتنقسم نظم لمناطق جغرافية مختلفة. .كل منطقة لها الارسال الطاقة المنخفضة أو جهاز الراديو الهوائي تتابع يدعو إلى ترحيل من منطقة إلى المنطقة القادمة.
• . الشبكات المحلية اللاسلكية -- شبكة محلية لاسلكية تستخدم ترددات الراديو تكنولوجيا عالية مماثلة لالخلوية الرقمية والترددات الراديوية التكنولوجيا المنخفضة. .الشبكات المحلية اللاسلكية استخدام الطيف نشر التكنولوجيا لتمكين الاتصالات بين أجهزة متعددة في منطقة محدودة. .على سبيل المثال المعايير فتح الراديو اللاسلكي على الموجات التكنولوجيا IEEE.
• . الاتصال بالأشعة تحت الحمراء ، التي يمكن أن تنقل الإشارات بين الأجهزة الموجودة في مسافات صغيرة لا تزيد عن 10 مترا الند للند أو (وجها لوجه) من دون أي هيئة في خط الإرسال.

Scaleمقياس



Networks are often classified as local area network (LAN), wide area network (WAN), metropolitan area network (MAN), personal area network (PAN), virtual private network (VPN), campus area network (CAN), storage area network (SAN), and others, depending on their scale, scope and purpose, eg, controller area network (CAN) usage, trust level, and access right often differ between these types of networks.تصنيف الشبكات في كثير من الأحيان وكذلك الشبكة المحلية (الشبكة المحلية) ، شبكة واسعة منطقة (وان) ، متروبوليتان شبكة المنطقة (رجل) ، الشخصية شبكة المنطقة (حزب العمل) ، الشبكة الخاصة الظاهرية (خادم) ، حرم شبكة المنطقة (يمكن) ، شبكة منطقة التخزين (سان) ، وغيرها ، اعتمادا على حجم النطاق ، والغرض منها ، على سبيل المثال ، وحدة تحكم شبكة المنطقة (يمكن) الاستخدام ، ومستوى الثقة ، والوصول إلى الحق كثيرا ما تختلف بين هذين النوعين من الشبكات. .الشبكات المحلية تميل الى ان تكون مصممة للاستخدام الداخلي من قبل أنظمة الداخلية للمؤسسة والعاملين في المواقع المادية الفردية ، مثل مبنى ، في حين أن الشبكات الواسعة قد تواصل أجزاء منفصلة ماديا لمنظمة ويمكن أن تشمل الاتصالات إلى أطراف ثالثة.
[ edit ] Functional relationship (network architecture)العلاقة الوظيفية (هندسة الشبكات)

network and peer-to-peer (workgroup) architecture.شبكات الكمبيوتر قد تكون مصنفة وفقا للعلاقات الوظيفية التي توجد بين عناصر الشبكة ، على سبيل المثال ، أحدث الشبكات ، خدمة العملاء ، الشبكة اللاسلكية المخصصة و الند للند (مجموعة العمل) الهندسة المعمارية.

تصنف الشبكات حسب المسافة والآن نستعرض الأنواع :

1- الشبكة المحلية LAN

وهي إختصار لـــ Local Area Network
وهذه الشبكة تكون ضمن نطاق ضيق (داخل مكتب، أو مجموعة من المكاتب داخل بناية واحدة ) وهذه صورة توضيحية

external image 1-4.jpg

2- الشبكة المتوسطة MAN وهي إختصار لــ Metropolitan Area Networks
وهذه الشبكة تكون ضمن نطاق كيبر مثل ( مدينة , دولة أو حتى عدة دول ) صورة توضيحية

external image 2-3.jpg

3- شبكات النطاق الواسع WAN وهي إختصار لـــ Wide Area Network
تقوم الشبكة بربط الشبكات المحلية في أنحاء مختلفة من دولة ما أو أن يقوم بربط الشبكات المحلية في دول مختلفة صورة توضيحية

external image 3-3.jpg

تنقسم شبكات WAN إلى فئتين : 1- ENTERPRISE NETWORK
هذا النوع يقوم بالربط بين الشبكات المحلية أو الفروع التابعة لشركة أو مؤسسة واحدة على مستوى دولة واحدة أو عدة دول


2- GLOBAL NETWORK
بينما يعمل النوع الثاني على ربط الشبكات المحلية التابعة لعدة مؤسسات مختلفة

: سنتناول في هذا الجزء القصير شرح لتصميم الشبكات من النوع الحلقة أوRing . في تصميم الشبكات من النوع الحلقة يتم ربط الأجهزة في الشبكة بحلقة أو دائرة من السلك بدون نهايات توقف

external image 5-1.jpg

.

تنتقل الإشارات على مدار الحلقة في اتجاه واحد و تمر من خلال كل جهاز على الشبكة ، ويقوم كل كمبيوتر على الشبكة بعمل دور مكرر الإشارة حيث أن كل جهاز تمر من خلاله الإشارة يقوم بإنعاشها وتقويتها ثم يعيد إرسالها على الشبكة الى الكمبيوتر التالي ، ولكن لأن الإشارة تمر على كل جهاز في الشبكة فإن فشل أحد الأجهزة أو توقفه عن العمل سيؤدي الى توقف الشبكة ككل عن العمل .

التقنية المستخدمة في إرسال البيانات على شبكات الحلقة يطلق عليها اسم Token Passing أو تمرير الإشارة ، تيار البيانات المسمى Token يتم تمريره من جهاز كمبيوتر الى آخر على الشبكة .

عندما يريد جهاز ما على الشبكة إرسال بيانات ما فإن عليه الإنتظار حتى يتسلم إشارة حرة أو Free Token تخبره أنه قادر على إرسال بياناته على الشبكة، عندما يتسلم الكمبيوتر الذي يريد إرسال بياناته ، الإشارة الحرة فإنه يضيف إليها بياناته و بالإضافة لذلك يقوم بإضافة عنوان الكتروني يحدد وجهة إرسال هذه البيانات ،أي أنه يحدد عنوان الكمبيوتر الذي ترسل إليه البيانات، ثم يرسل هذه الإشارة Token حول الحلقة.تنتقل هذه الإشارة من جهاز كمبيوتر الى آخر حتى تجد الجهاز الذي يتوافق عنوانه الإلكتروني مع العنوان المشفر داخل الإشارة و حتى هذه اللحظة فإن الإشارة ما تزال غير محررة ، الكمبيوتر المستقبل لهذه الإشارة يقوم بنسخ البيانات الموجودة عليها ثم يعيد إرسالها على الشبكة الى الجهاز الأصلي الذي أرسل هذه الإشارة و ذلك بعد أن يضيف عليها رسالة تبين أن البيانات قد تم استلامها بشكل صحيح ، وهكذا تنتقل الإشارة مرة أخرى على الشبكة وتمر على كل الأجهزة حتى تصل الى الكمبيوتر الأصلي الذي أرسل هذه الإشارة ، بعد أن يقوم هذا الكمبيوتر بالتأكد من محتويات هذه الإشارة و أنها قد استلمت بشكل صحيح فإنه يقوم بإزالتها ويرسل بدلا منها إشارة حرة Free Token يطلقها على الشبكة لتنتقل من جديد الى الكمبيوتر التالي فإذا كان يريد إرسال بيانات ما فإنه يأخذ هذه الإشارة الحرة ويضيف إليها بياناته ، و إن لم يكن لديه أي بيانات لإرسالها فإنه سيمررهذه الإشارة الى الكمبيوتر التالي وهكذا .

كوسيلة لإرسال البيانات فإن Token Passing تعتبر من الوسائل السريعة ،فالإشارة تنتقل من جهاز الى آخر بسرعة مقاربة لسرعة الضوء ، و بسبب هذه السرعة الفائقة فإن أداء الشبكة يكون ممتازا حتى في وجود عدد كبير من الأجهزة على الشبكة ، ولكن تبقى مشكلة مثل ما هو عليه في شبكات Bus ، أنه عند تطوير الشبكة يجب إيقاف عملها أثناء عملية التطوير .

تصميم الشبكات المحلية من النوع Star أو النجمة. سنتناول في هذا الجزء:

-1 تصميم شبكات Star

-2 وصف للشبكات ذات الأكثر من تصميم .

-3شرح لأنواع Hubو الفروق بينها.

تقوم الشبكات المحلية ذات التصميم من النوع النجمة أو Star بربط أجهزة الكمبيوتر بأسلاك موصلة بمكون أو جهاز مركزي يطلق عليه Hub أو المحور كما يسمى أيضا المُجمع أو Concentrator و أحيانا يسمى النقطة المركزية Central Point أو Wiring

الإشارات تنتقل من الكمبيوتر المصدر الذي يرغب في إرسال البيانات الى النقطة المركزية أو Hub ومنه الى باقي أجهزة الكمبيوتر على الشبكة ، نظام التوصيل في Hub يعزل كل سلك من أسلاك الشبكة عن الآخر .و بالتالي إذا توقف جهاز كمبيوتر ما أو انقطع السلك الذي يوصله بالمجمع فلن يتأثر إلا الكمبيوتر الذي توقف أو انقطع سلكه بينما باقي الأجهزة ستبقى تعمل من خلال الشبكة دون أي مشاكل . ولكن إن توقف المجمع عن العمل فستتوقف الشبكة ككل عن العمل .

يعتبر تصميم النجمة Star الأكثر إراحة من بين التصاميم المختلفة حيث أنه يسمح بتحريك الأجهزة من مكانها و إصلاحها و تغيير التوصيلات دون أن تتأثر الشبكة بأي من ذلك.

ولكن تكلفة هذا النوع من التصاميم تعتبر مرتفعة خاصة في حالة

هذه الأيام كثير من تصاميم الشبكات تكون عبارة عن تشكيلة من التصاميم مدمجة مع بعض و تكون أحد التالي:

1-Star Bus .

2- Star Ring.

النوع الأول و هو Star Bus هو عبارة جمع لتصميمي الناقل Bus و النجمة Star . أنظر الصورة.

external image 6-3.jpg

في هذا النوع المشترك نجد عدة تصاميم نجمة متصلة مع بعضها البعض باستخدام أجزاء من أسلاك الناقل الخطي Linear Bus Segments . و هنا نجد أنه لو تعطل جهاز واحد في الشبكة لن يؤثر على غيره من الأجهزة و ستبقى الشبكة تعمل دون مشاكل.و لكن إن تعطل أحد المجمعات فلن تستطيع الأجهزة الموصلة إليه العمل من خلال الشبكة ، وإذا كان هذا المجمع مرتبطا بغيره من المجمعات فإن هذا الإرتباط سينقطع.

النوع الثاني Star Ring يربط عدة شبكات من تصميم الحلقة Ring باستخدام مجمع .أنظر الصورة .

external image 6-2.jpg

=

وفقا لنوع المجمع قد يستطيع اكتشاف الأخطاء في تيار البيانات و يقطع الإتصال عن الأجهزة المسببة للمشكلة . ليس لكل المجمعات Hubs خصائص و مميزات متشابهة .

هناك ثلاث أنواع أساسية للمجمعات Hubs :

1- مجمع نشط Active Hub .

2- مجمع خامل Passive Hub.

3- مجمع هجين Hybrid Hub .

لنلق نظرة على المجمع النشط Active Hub ، تعتبر أغلب المجمعات نشطة ، و معظم هذه المجمعات النشطة تكون لديها المقدرة على إعادة توليد و إرسال إشارات البيانات على الشبكة بنفس الطريقة التي يعمل بها مكرر الإشارات Repeater .لدى المجمعات عادة بين 8 الى 12 منفذ ( و احيانا أكثر) تستطيع أجهزة الكمبيوتر الإتصال بها، و تسمى هذه المجمعات أحيانا مكرر الإشارة متعدد المنافذ أو Multiport Repeater . أنظر الصورة.

=

external image 6-1.jpg

=

المجمعات النشطة تحتاج الى طاقة كهربائية لكي تعمل . المجمعات الخاملة Passive Hub هي أنواع أخرى من المجمعات ، و مثال عليها لوحات توزيع الأسلاك ، وهي تعمل كنقاط اتصال و لا تقوم بتقوية أو توليد الإشارات المارة من خلالها ، وهي لا تحتاج الى طاقة كهربائية.

من الممكن توسيع الشبكة بتركيب أكثر من مجمع واحد و هذا يطلق عليه المجمعات الهجينة Hybrid Hubs وهي متوافقة مع أنواع مختلفة من الأسلاك.

لنفترض مثلا أن تصميم الشبكة لديك هو Star و تستخدم أكثر من مجمع لوصل الأجهزة بالشبكة ، فإذا كان السلك الذي تستخدمه لربط لربط الأجهزة بالمجمع هو من النوع الزوج الملتف المغطى أو Shielded Twisted Pair (STP) ، فإن السلك الذي يربط المجمعات مع بعض قد يكون من النوع المحوري Coaxial أو ألياف بصرية Fiber Optic .

يجب أن تتذكر أن المجمعات توفر مميزات و قدرات غير متوفرة في التصاميم الأخرى التي لا تعتمد على وجود مجمع Hub ، فهي تقدم المميزات التالية:

1- تسمح لك المجمعات بتوسيع الشبكة و تغيير مكوناتها بكل سهولة و دون تعطيل عمل الشبكة ، فلإضافة كمبيوتر جديد للشبكة كل ما عليك فعله هو توصيله بمنفذ فارغ من منافذ المجمع.

2- تستطيع استخدام منافذ متنوعة تتوافق مع أنواع مختلفة من الأسلاك.

3- تساعدك على المراقبة المركزية لنشاط الشبكة و حركة المرور عليها.

4- هناك العديد من أنواع المجمعات تستطيع عزل المشاكل على الشبكة بتحديد الوصلة أو الجهاز سبب المشكلة .

5- أغلب المجمعات يكون لديها معالج داخلي خاص يستطيع عذ حزم البيانات التي تمر من خلاله على الشبكة.

6- تستطيع اكتشاف المشاكل في حزم البيانات المرسلة و توجيه تحذير حول المشكلة الىجهاز يشغل برامج إدارة الشبكة أو الى جهاز تحكم عن بعد لتوليد تقرير حول المشكلة .

7- تستطيع فصل الأجهزة المسببة للمشاكل عن الشبكة.

8- بعض أنواعها يستطيع تحديد زمن معين يسمح فيه لجهاز ما بالإتصال بالشبكة مما يزيد من أمن هذه الشبكة .

ملخص الدرس :

تصميم النجمة يشبك كمبيوترات الشبكة باستخدام مجمع Hub و الذي يقوم بعزل أسلاك الشبكة عن بعض مما يمنع تعطيل الشبكة إذا تعطل جهاز ما في الشبكة .

هناك أنواع تجمع بين التصاميم المختلفة للشبكات وهي نوعان : Star Bus و Star Ring .

المجمع ثلاث أنواع : نشط و خامل وهجين ، للمجمعات مميزات عديدة تتفوق بها على التصاميم الأخرى للشبكات.

الحلقة الدراسية التالية ستكون إن شاء الله بعنوان : شبكات Ethernet .