شبكات الحاسب الآلي
ارتبط علم الحاسب الآلي كثيرا بعلم الاتصالات فمنذ الستينات حاول المفكرون إيجاد طرق لربط أجهزة الحاسب الآلي بعضها ببعض لتسهيل عملية نقل المعلومات و البيانات إلى أن قررت الحكومة الأمريكية تأسيس شبكة تجريبية لخدمة الأغراض التعليمية و العسكرية بصفة أساسية و لتسمح لمواقع البحث و التطوير أن يتصل بعضها ببعض من خلال أجهزة الحاسب الآلي . و قام على هذا المشروع الوكالة الأمريكية لأبحاث المشــاريع المـتقدمة
( Advanced Research Project Agency ) ARPANET والتي كان من نتائجها تطوير شبكة الانترنيت و التي تعتبر شبكة الشبكات .
فما هي الشبكات و ما هي أنواعها ؟
الشبكات هي مجموعة من أجهزة الحاسب الآلي مرتبطة مع بعضها البعض من خلال الكوابل و أجهزة الهاتف أو الأقمار الصناعية من أجل توفير إمكانية تبادل البيانات و المعلومات و الملفات فيما بينها .
و بسبب الحاجة الملحة لتبادل المعلومات و غلاء أسعار البرامج و حاجة الناس إلى السرعة تم اختراع ما سمى بشبكات الحاسب الآلي. حيث كانت أجهزة الحاسب تعمل بشكل فردي دون أن تكون مرتبطة مع أجهزة اخرى و هو ما عرف بالجهاز المستقل ( Stand alone system ). بحيث كانت عملية نقل ملف تحتاج إلى أجهزة اضافية و غالبا ما تكون صعبة ،و بسبب عدم إمكانية إجراء عملية تشارك البرامج اصبح من الضروري شراء برنامج لكل جهاز وهذه عملية مكلفة بالطبع .
أما ألان و مع و جود شبكات الكمبيوتر (Networks)أصبحت عملية استخدام أجهزة الحاسب اكثر سرعة و مرونة فلا تتطلب عملية تبادل أي معلومة أو إرسال ملف أو تقرير إلى أي مكان سوى الضغط على بعض الأزرار.
أهداف الشبكات
1. تبادل و مشاركة الملفات و المعلومات بين المؤسسات و المصانع و الشركات والأفراد.
2. سهولة إجراء المعاملات وإرسال التقارير والحصول على النتائج في أوقات قياسية
3. استخدام الشبكات في التعليم و التدريب وتوفير مصادر معلومات هائلة.
4. توفير النقود .
إعداد الشبكة :
يعتمد تأسيس شبكة من الحاسبات على عدة عوامل أهمها :
1. المنطقة الجغرافية المراد إنشاء شبكة فيها.
2. عدد الأجهزة المستخدمة .
3. طبيعة الاستخدام لهذه الشبكة .
وفي كل الأحوال فان أي جهاز حاسب الي يراد ربطه مع شبكة لابدّ أن يضاف أليه بطاقة تسمى بطاقة الشبكة ( Network Card) و هي التي تسمح للجهاز بالتعرف على الأجهزة الأخرى و العكس. كما و يحتاج إلى برنامج خاص لتعريف الشبكة والأجهزة المرتبطة. و غالبا ما تتكون الشبكة من جهاز رئيسي يعرف بالخادم ( Server) و يقوم هذا الجهاز بالتعرف على/و التحكم بالأجهزة الأخرى المتصلة بالشبكة و هي ما تعرف بالعميل Client) ) وهو المستفيد من الشبكة و تبادل الاتصال مع الأجهزة الأخرى ، ويمكن إعداد الجهاز الخادم بحيث يستطيع فصل أو وصل أي من هذه الأجهزة و التحكم بكافة العمليات التي يقوم بها و تنظيم الأوامر الصادرة من الأجهزة المستفيدة بالشكل الذي يضمن الدقة و السرعة في التعامل.
أولاً : شبكات الحاسب المحلية ( Local Area Network-LAN-)
وهي الشبكات التي غالبا ما تربط بين أجهزة الحاسب الموجودة في نفس البناية أو المؤسسة أو المصنع أو المدرسة الواحدة بشرط أن تكون المسافة اقل من 500 متر – إلا في بعض الحالات و التي يمكن أن تصل المسافة فيها إلى 1500 متر -و أحيانا تكون في نفس الغرفة أو القسم الواحد , و تمكن هذه الشبكة المستفيدين منها من تبادل الملفات و مشاركة البرامج و الطباعة مثلا حيث أنها تمكن المستفيدين من استخدام برنامج واحد فقط للطباعة و آلة طابعة واحدة مما يوفر على المؤسسة عبء شراء برنامج و طابعة لكل جهاز حاسب . و تسمى الأجهزة المرتبطة مع هذه الشبكة ب ( Node) و يعتمد عدد الأجهزة التي يمكن ربطها على طاقة الجهاز الرئيسي وقدرته. و لهذه الشبكة عدة إشكال محتملة اشهرها :
1. شبكة النجمة ( Star )
وتكون أجهزة الحاسب فيها مرتبطة مع بعضها عن طريق جهاز يسمى ( Hub) يتم وصله مع الجهاز الرئيسي و الذي يقوم بتنظيم عملية تمرير الإشارات من الأجهزة المختلفة واليها وبهذه الطريقة فأن تعطل أي جهاز لا يعني تعطل الأجهزة الأخرى.و يمكن استخدام هذا الشكل لربط أجهزة تكون موزعة بشكل غير منتظم و بعيدة نسبيا عن بعضها البعض .
2. شبكة الخاتم ( Ring )
وفي هذا الشكل ترتبط الأجهزة مع بعضها البعض عن طريق كوابل لهل مواصفات خاصة و بالنهاية ترتبط مع الجهاز الرئيسي على التواليي. و في حالة تعطل أي من هذه الأجهزة تتعطل الشبكة كاملة كما أن تمرير إشارة يكون عن طريق تمريرها إلى الجهاز الذي قبله مما يقلل من السرعة بعكس شبكة النجمة .
3. شبكة الشجرة ( Tree )
و فيها ترتبط الأجهزة على شكل الجذر الذي يمثل الجهاز الرئيسي و الأفرع و التي تمثل الأجهزة المستفيدة. و في هذه الحالة يكون كل جهاز مرتبطا بعدد من الأجهزة الأخرى و التي بدورها ترتبط بعدد آخر من الأجهزة وهكذا وفي حالة تعطل جهاز تتعطل الأجهزة المرتبطة به مباشرة فقط دون التأثير على الأجهزة الأخرى و تمرير إشارة إلى الأفرع الأخرى يتم عبر الجهاز الرئيسي .
4. شبكة البث (Ethernet – Broadcast Network)
و هو من اكثر أنواع الشبكات المحلية شيوعا وذلك بسبب فاعليته القصوى في إرسال و استقبال و توريد الإشارات و كلفته القليلة نسبيا، كما أن إمكانية ربط عدد من الأجهزة و بمسافات أطول تجعله مقبولا لدي اكثر الشركات و المؤسسات .
ويقوم مبدأ هذا النوع على توصيل كوابل خاصة تسمى ( Coaxial Cable )- يبلغ طول كل واحد منها 2.5 مترا- ببعضها البعض بواسطة وصلات خاصة يتم ربطها مع الأجهزة المختلفة و التي تسمى ( Node) -بشرط عدم زيادة المسافة عن 500 متر- و في حالة الزيادة يستخدم جهاز خاص يربط مع الكوابل و يقوم باستقبال الإشارة الصادرة و إعادة بثها مرة أخرى و يسمى ( Repeater) وبهذه الحالة يتم توصيل الأجهزة لمسافة تصل إلى 1500 متر بفاعلية جيدة .
ثانياً: شبكات النطاق الواسع ( Wide Area Network- WAN- )
تستخدم هذه الشبكات لتغطية مناطق جغرافية واسعة قد تكون بين مدينتين أو بلدين أو حتى قارتين ،و ليس هناك مسافات تمنع من ربط الأجهزة مع بعضها مهما كان عددها، فإذا توفرت خطوط الاتصال عبر الهاتف أو الأقمار الصناعية تصبح عملية ربط الأجهزة و إنشاء شبكة عملية ممكنة . و اكثر الأمثلة شيوعا على هذه الشبكة هي الانترنيت حيث تغطي معظم المناطق على الكرة الأرضية و تسمح لأكثر من 20مليون جهاز من الاتصال ببعضها البعض و تبادل البيانات و المعلومات و الملفات المختلفة بكافة أشكالها المرئية و المسموعة و المكتوبة.
و حيث أن شبكة النطاق الواسع و ضعت لتغطي مسافات كبيرة فقد طور جهاز يسمى المودم(MODEM) ووظيفته استقبال الإشارات من جهاز الحاسب و تمرريها عبر أسلاك الهاتف إلى الأجهزة الأخرى و العكس حيث يكون جهاز المودم موصولا مع جميع الأجهزة المرتبطة مع الشبكة ، وبذلك يستفاد من خطوط الهاتف في ربط هذه الأجهزة.
وساهم وجود شبكات من هذا النوع في تطور العلم و أساليب التعلم حيث توفرت مصادر البحث بشكل افضل و أسرع و ارخص من السابق ، كما جعلت من عملية الربط بين فروع الشركات و المصانع المختلفة عملية سهلة ورخيصة .
ومع تقدم العلم اصبح بالإمكان الربط بين شبكات الحاسب المحلية و شبكات النطاق الواسع لتشكل شبكة واحدة يمكن الاستفادة منها و كمثال على ذلك فانه يمكن إنشاء شبكة في مختبر يحتوي على 20 جهاز حاسب مرتبطة مع بعضها بشبكة محلية و ربط الجهاز الرئيسي بشبكة نطاق واسع عن طريق المودم ثم السماح للأجهزة الأخرى بالاستفادة من خدمة الانترنيت مثلا عن طريق الجهاز الرئيسي .
شبكة الحاسب المحلية (LAN) و شبكة النطاق الواسع ( WAN )
تتصف شبكة الحاسب المحلية بالخصائص التالية :
1. قطر الشبكة لا يتجاوز 2500 متر على أقصى تقدير .
2. تكون مملوكة لشخص أو مؤسسة أو شركة .
3. معدل نقل البيانات مرتفع نسبيا حيث يقاس بوحدة تسمى ( ميغابايت/ثانية )
4. لا تستخدم أجهزة اتصال مثل المودم أو الأقمار الصناعية لربط الأجهزة .
5. في بعض أشكال هذه الشبكات اذا تعطل جهاز تتعطل جميع الأجهزة.
6. معدل الخطأ في نقل البيانات قليل نسبيا.
7. إنشاء شبكة من هذا النوع غير مرتبط بعوامل اقتصادية أو سياسية
8. التكلفة قليلة نسبيا
أما شبكة النطاق الواسع فمن خصائصها :
1. حجم الشبكة غير محدود و كذلك عدد الأجهزة
2. في كثير من الأحيان تكون غير مملوكة لشخص أو مؤسسة معينه.
3. معدل نقل البيانات قليل .
4. تستخدم أجهزة المودم و الأقمار الصناعية لربط الأجهزة .
5. تعطل جهاز في الشبكة لا يعني تعطل الأجهزة الأخرى
6. معدل الخطأ في نقل المعلومات مرتفع نسبيا لذلك تحتاج دائما لأجهزة مساندة لتقليل هذه النسبة .
7. إنشاء شبكة من هذا النوع مرتبط أحيانا بعوامل اقتصادية أو سياسية تحدد عمل الشبكة.
8. التكلفة لإنشاء شبكة من هذا النوع مرتفعة نسبيا .
بقي ان نقول انه مع تقدم علم الشبكات و الفوائد الكبيرة التي جاء بها هذا العلم الا انه ايضا كان له اضرار من اهمها :
1. اتاح المجال لقراصنة الكمبيوتر بالاستفادة من خدمات الشبكات واستغلالها في السرقة و نشر الفيروسات المدمرة للاجهزة.
2. جعل من عملية التجسس و نقل الاشاعات امرا سهلا و سريعا.
اسماعيل ياسين
16/09/2000
المراجع :
COMPUTER NETWORK Andrew S. Tanenbum
INFORMATION TECNOLOGY Liz Hankin
DATA COMMUNICATION AND DISTRIBUTED NETWORKS U.D BLACK
Tanenbum- Andrew S., Computer Network
Hankin- Liz, Information Technology
Black-U.D, Data Communication and Distributed Networks
ارتبط علم الحاسب الآلي كثيرا بعلم الاتصالات فمنذ الستينات حاول المفكرون إيجاد طرق لربط أجهزة الحاسب الآلي بعضها ببعض لتسهيل عملية نقل المعلومات و البيانات إلى أن قررت الحكومة الأمريكية تأسيس شبكة تجريبية لخدمة الأغراض التعليمية و العسكرية بصفة أساسية و لتسمح لمواقع البحث و التطوير أن يتصل بعضها ببعض من خلال أجهزة الحاسب الآلي . و قام على هذا المشروع الوكالة الأمريكية لأبحاث المشــاريع المـتقدمة
( Advanced Research Project Agency ) ARPANET والتي كان من نتائجها تطوير شبكة الانترنيت و التي تعتبر شبكة الشبكات .
فما هي الشبكات و ما هي أنواعها ؟
الشبكات هي مجموعة من أجهزة الحاسب الآلي مرتبطة مع بعضها البعض من خلال الكوابل و أجهزة الهاتف أو الأقمار الصناعية من أجل توفير إمكانية تبادل البيانات و المعلومات و الملفات فيما بينها .
و بسبب الحاجة الملحة لتبادل المعلومات و غلاء أسعار البرامج و حاجة الناس إلى السرعة تم اختراع ما سمى بشبكات الحاسب الآلي. حيث كانت أجهزة الحاسب تعمل بشكل فردي دون أن تكون مرتبطة مع أجهزة اخرى و هو ما عرف بالجهاز المستقل ( Stand alone system ). بحيث كانت عملية نقل ملف تحتاج إلى أجهزة اضافية و غالبا ما تكون صعبة ،و بسبب عدم إمكانية إجراء عملية تشارك البرامج اصبح من الضروري شراء برنامج لكل جهاز وهذه عملية مكلفة بالطبع .
أما ألان و مع و جود شبكات الكمبيوتر (Networks)أصبحت عملية استخدام أجهزة الحاسب اكثر سرعة و مرونة فلا تتطلب عملية تبادل أي معلومة أو إرسال ملف أو تقرير إلى أي مكان سوى الضغط على بعض الأزرار.
أهداف الشبكات
1. تبادل و مشاركة الملفات و المعلومات بين المؤسسات و المصانع و الشركات والأفراد.
2. سهولة إجراء المعاملات وإرسال التقارير والحصول على النتائج في أوقات قياسية
3. استخدام الشبكات في التعليم و التدريب وتوفير مصادر معلومات هائلة.
4. توفير النقود .
إعداد الشبكة :
يعتمد تأسيس شبكة من الحاسبات على عدة عوامل أهمها :
1. المنطقة الجغرافية المراد إنشاء شبكة فيها.
2. عدد الأجهزة المستخدمة .
3. طبيعة الاستخدام لهذه الشبكة .
وفي كل الأحوال فان أي جهاز حاسب الي يراد ربطه مع شبكة لابدّ أن يضاف أليه بطاقة تسمى بطاقة الشبكة ( Network Card) و هي التي تسمح للجهاز بالتعرف على الأجهزة الأخرى و العكس. كما و يحتاج إلى برنامج خاص لتعريف الشبكة والأجهزة المرتبطة. و غالبا ما تتكون الشبكة من جهاز رئيسي يعرف بالخادم ( Server) و يقوم هذا الجهاز بالتعرف على/و التحكم بالأجهزة الأخرى المتصلة بالشبكة و هي ما تعرف بالعميل Client) ) وهو المستفيد من الشبكة و تبادل الاتصال مع الأجهزة الأخرى ، ويمكن إعداد الجهاز الخادم بحيث يستطيع فصل أو وصل أي من هذه الأجهزة و التحكم بكافة العمليات التي يقوم بها و تنظيم الأوامر الصادرة من الأجهزة المستفيدة بالشكل الذي يضمن الدقة و السرعة في التعامل.
أولاً : شبكات الحاسب المحلية ( Local Area Network-LAN-)
وهي الشبكات التي غالبا ما تربط بين أجهزة الحاسب الموجودة في نفس البناية أو المؤسسة أو المصنع أو المدرسة الواحدة بشرط أن تكون المسافة اقل من 500 متر – إلا في بعض الحالات و التي يمكن أن تصل المسافة فيها إلى 1500 متر -و أحيانا تكون في نفس الغرفة أو القسم الواحد , و تمكن هذه الشبكة المستفيدين منها من تبادل الملفات و مشاركة البرامج و الطباعة مثلا حيث أنها تمكن المستفيدين من استخدام برنامج واحد فقط للطباعة و آلة طابعة واحدة مما يوفر على المؤسسة عبء شراء برنامج و طابعة لكل جهاز حاسب . و تسمى الأجهزة المرتبطة مع هذه الشبكة ب ( Node) و يعتمد عدد الأجهزة التي يمكن ربطها على طاقة الجهاز الرئيسي وقدرته. و لهذه الشبكة عدة إشكال محتملة اشهرها :
1. شبكة النجمة ( Star )
وتكون أجهزة الحاسب فيها مرتبطة مع بعضها عن طريق جهاز يسمى ( Hub) يتم وصله مع الجهاز الرئيسي و الذي يقوم بتنظيم عملية تمرير الإشارات من الأجهزة المختلفة واليها وبهذه الطريقة فأن تعطل أي جهاز لا يعني تعطل الأجهزة الأخرى.و يمكن استخدام هذا الشكل لربط أجهزة تكون موزعة بشكل غير منتظم و بعيدة نسبيا عن بعضها البعض .
2. شبكة الخاتم ( Ring )
وفي هذا الشكل ترتبط الأجهزة مع بعضها البعض عن طريق كوابل لهل مواصفات خاصة و بالنهاية ترتبط مع الجهاز الرئيسي على التواليي. و في حالة تعطل أي من هذه الأجهزة تتعطل الشبكة كاملة كما أن تمرير إشارة يكون عن طريق تمريرها إلى الجهاز الذي قبله مما يقلل من السرعة بعكس شبكة النجمة .
3. شبكة الشجرة ( Tree )
و فيها ترتبط الأجهزة على شكل الجذر الذي يمثل الجهاز الرئيسي و الأفرع و التي تمثل الأجهزة المستفيدة. و في هذه الحالة يكون كل جهاز مرتبطا بعدد من الأجهزة الأخرى و التي بدورها ترتبط بعدد آخر من الأجهزة وهكذا وفي حالة تعطل جهاز تتعطل الأجهزة المرتبطة به مباشرة فقط دون التأثير على الأجهزة الأخرى و تمرير إشارة إلى الأفرع الأخرى يتم عبر الجهاز الرئيسي .
4. شبكة البث (Ethernet – Broadcast Network)
و هو من اكثر أنواع الشبكات المحلية شيوعا وذلك بسبب فاعليته القصوى في إرسال و استقبال و توريد الإشارات و كلفته القليلة نسبيا، كما أن إمكانية ربط عدد من الأجهزة و بمسافات أطول تجعله مقبولا لدي اكثر الشركات و المؤسسات .
ويقوم مبدأ هذا النوع على توصيل كوابل خاصة تسمى ( Coaxial Cable )- يبلغ طول كل واحد منها 2.5 مترا- ببعضها البعض بواسطة وصلات خاصة يتم ربطها مع الأجهزة المختلفة و التي تسمى ( Node) -بشرط عدم زيادة المسافة عن 500 متر- و في حالة الزيادة يستخدم جهاز خاص يربط مع الكوابل و يقوم باستقبال الإشارة الصادرة و إعادة بثها مرة أخرى و يسمى ( Repeater) وبهذه الحالة يتم توصيل الأجهزة لمسافة تصل إلى 1500 متر بفاعلية جيدة .
ثانياً: شبكات النطاق الواسع ( Wide Area Network- WAN- )
تستخدم هذه الشبكات لتغطية مناطق جغرافية واسعة قد تكون بين مدينتين أو بلدين أو حتى قارتين ،و ليس هناك مسافات تمنع من ربط الأجهزة مع بعضها مهما كان عددها، فإذا توفرت خطوط الاتصال عبر الهاتف أو الأقمار الصناعية تصبح عملية ربط الأجهزة و إنشاء شبكة عملية ممكنة . و اكثر الأمثلة شيوعا على هذه الشبكة هي الانترنيت حيث تغطي معظم المناطق على الكرة الأرضية و تسمح لأكثر من 20مليون جهاز من الاتصال ببعضها البعض و تبادل البيانات و المعلومات و الملفات المختلفة بكافة أشكالها المرئية و المسموعة و المكتوبة.
و حيث أن شبكة النطاق الواسع و ضعت لتغطي مسافات كبيرة فقد طور جهاز يسمى المودم(MODEM) ووظيفته استقبال الإشارات من جهاز الحاسب و تمرريها عبر أسلاك الهاتف إلى الأجهزة الأخرى و العكس حيث يكون جهاز المودم موصولا مع جميع الأجهزة المرتبطة مع الشبكة ، وبذلك يستفاد من خطوط الهاتف في ربط هذه الأجهزة.
وساهم وجود شبكات من هذا النوع في تطور العلم و أساليب التعلم حيث توفرت مصادر البحث بشكل افضل و أسرع و ارخص من السابق ، كما جعلت من عملية الربط بين فروع الشركات و المصانع المختلفة عملية سهلة ورخيصة .
ومع تقدم العلم اصبح بالإمكان الربط بين شبكات الحاسب المحلية و شبكات النطاق الواسع لتشكل شبكة واحدة يمكن الاستفادة منها و كمثال على ذلك فانه يمكن إنشاء شبكة في مختبر يحتوي على 20 جهاز حاسب مرتبطة مع بعضها بشبكة محلية و ربط الجهاز الرئيسي بشبكة نطاق واسع عن طريق المودم ثم السماح للأجهزة الأخرى بالاستفادة من خدمة الانترنيت مثلا عن طريق الجهاز الرئيسي .
شبكة الحاسب المحلية (LAN) و شبكة النطاق الواسع ( WAN )
تتصف شبكة الحاسب المحلية بالخصائص التالية :
1. قطر الشبكة لا يتجاوز 2500 متر على أقصى تقدير .
2. تكون مملوكة لشخص أو مؤسسة أو شركة .
3. معدل نقل البيانات مرتفع نسبيا حيث يقاس بوحدة تسمى ( ميغابايت/ثانية )
4. لا تستخدم أجهزة اتصال مثل المودم أو الأقمار الصناعية لربط الأجهزة .
5. في بعض أشكال هذه الشبكات اذا تعطل جهاز تتعطل جميع الأجهزة.
6. معدل الخطأ في نقل البيانات قليل نسبيا.
7. إنشاء شبكة من هذا النوع غير مرتبط بعوامل اقتصادية أو سياسية
8. التكلفة قليلة نسبيا
أما شبكة النطاق الواسع فمن خصائصها :
1. حجم الشبكة غير محدود و كذلك عدد الأجهزة
2. في كثير من الأحيان تكون غير مملوكة لشخص أو مؤسسة معينه.
3. معدل نقل البيانات قليل .
4. تستخدم أجهزة المودم و الأقمار الصناعية لربط الأجهزة .
5. تعطل جهاز في الشبكة لا يعني تعطل الأجهزة الأخرى
6. معدل الخطأ في نقل المعلومات مرتفع نسبيا لذلك تحتاج دائما لأجهزة مساندة لتقليل هذه النسبة .
7. إنشاء شبكة من هذا النوع مرتبط أحيانا بعوامل اقتصادية أو سياسية تحدد عمل الشبكة.
8. التكلفة لإنشاء شبكة من هذا النوع مرتفعة نسبيا .
بقي ان نقول انه مع تقدم علم الشبكات و الفوائد الكبيرة التي جاء بها هذا العلم الا انه ايضا كان له اضرار من اهمها :
1. اتاح المجال لقراصنة الكمبيوتر بالاستفادة من خدمات الشبكات واستغلالها في السرقة و نشر الفيروسات المدمرة للاجهزة.
2. جعل من عملية التجسس و نقل الاشاعات امرا سهلا و سريعا.
اسماعيل ياسين
16/09/2000
المراجع :
COMPUTER NETWORK Andrew S. Tanenbum
INFORMATION TECNOLOGY Liz Hankin
DATA COMMUNICATION AND DISTRIBUTED NETWORKS U.D BLACK
Tanenbum- Andrew S., Computer Network
Hankin- Liz, Information Technology
Black-U.D, Data Communication and Distributed Networks
