علم الشبكات من العلوم المهمة فى عالم الحواسيب وبشكل عام فان الهدف من الشبكات هو إيصال الاجهزة المختلفة مع بعضها لمشاركة الموارد والبيانات بينهم , والانترنت هو مثال على اكبر شبكة فى العالم.
وتتنوع الشبكات وتختلف من حيث الحجم ومن حيث البرتوكلات المستخدمة لنقل البيانات بين الاجهزة المختلفة , وليس المقصود بالاجهزة هنا اجهزة الكمبيوتر فقط ولكن ايضًا اي جهاز مثل الطابعة او اي شئ اخر.
عند الحديث عن الشبكات فانها يوجد اكثر من جزء ويمكن تقسيم موضيع الشبكات إلى ثلاثة طبقات :
- مكونات الشبكة الفيزيائية : من اسلاك وكابلات وغيرها
- البروتوكلات المستخدمة : تحدد البروتوكلات طريقة ارسال البيانات واستقبالها وترتيب الاجراءت المستخدمة
- تصميم الشبكة والامان
ولفهم الشبكات علينا ان نفهم بعض المفاهيم المهمة كالتالى.
محتوي المقال
الخادم والعميل
علاقة مهمة فى علم الشبكات هي علاقة الخادم والعميل Client-Server. الخادم هو جهاز كمبيوتر مخرن عليه محتوى وخدمات معينة مثل موقع ويب أو ملفات وسائط أو تطبيق دردشة او غيرها. مثال جيد على الخادم هو الكمبيوتر الذي يحتفظ بموقع جوجل http://www.google.com. حيث يخزن الخادم هذه الصفحة ويرسلها لمن يطلبها.
العميل Client هو جهاز كمبيوتر مختلف ، مثل الكمبيوتر المنزلى أو الهاتف ، وهو الذي يقوم بطلب لعرض محتوي معين أو تنزيله أو استخدامه. يمكن للعميل الاتصال عبر شبكة لتبادل المعلومات. على سبيل المثال ، عندما تطلب صفحة بحث Google باستخدام متصفح الويب ، يكون جهاز الكمبيوتر الخاص بك هو العميل فى هذه الحاله.
في المثال التالي ، يتم توصيل جهازي كمبيوتر مع كابل Ethernet. أجهزة الكمبيوتر هذه قادرة على رؤية بعضها البعض والتواصل عبر الكابل. يطلب جهاز الكمبيوتر العميل موقع ويب من كمبيوتر الخادم. يتم تسليم الموقع من الخادم وعرضه على متصفح الويب الخاص بالعميل.
وبالمثل على الانترنت فاي خادم لديه عنوان ip للوصول إليه ويقوم العميل بطلب المحتوي من الخادم.
وهذا المفهوم مفهوم عامل يمكن ان يشمل اشياء كثيرة تراها يوميًا مثال اخر هو محطة الراديو فى دور الخادم وجهاز الراديو فى السيارة فى دور العميل.
عنوان IP
من أجل إرسال البيانات وتوجيهها عبر الشبكة ، يجب أن تكون أجهزة الكمبيوتر قادرة على التعرف على الوجهة المراد توصيل البيانات إليها وكذلك المكان المرسل منه البيانات. هذا العنوان هو عنوان IP . عنوان IP هو مجرد مجموعة من أربعة أرقام بين 1 و 254 ، مفصولة بنقاط. مثال على عنوان IP هو 173.194.43.7.
يشبه عنوان IP عنوان السكن. حيث تصف أجزاء من العنوان أين يقع المبنى في العالم ، يحدد جزء آخر فى مدينة مدينة يقع ، ثم المنطقة داخل تلك المدينة ، ثم الموقع في الشارع.
انظر الصورة فى الاسفل تصف الشارع 192.168.1
العناوين الكاملة لكل من هذه المنازل هي: 192.168.1.20 ، 192.168.1.21 ، و 192.168.1.22.
و هناك أنواع مختلفة من عناوين IP. يمكن أن تكون الشبكة عامة ، أو يمكن أن تكون خاصة. حيث يمكن الوصول إلى عناوين IP العامة من أي مكان على الإنترنت. بينما لا يمكن الوصول إلى عناوين IP الخاصة من اي مكان فى الانترنت ويقصر الوصول إليها على الاجهزة فى نفس الشبكة الخاصة فقط.
ومثال على ذلك IP الخاص بك من شركة الاتصالات يعتبر عام بينما يقوم جهاز الروتر الخاص بك باعطاء IP داخلى من النوع الخاص لكل الاجهزة المتصله بالروتر , ففى هذه الحاله شركة الاتصالات لاي ترى سوى IP التى اعطته لك بينما الاجهزة الاخرى المتصلة بالروتر لا يراها سوا الروتر.
الاجهزة المختلفة المستخدمة فى الشبكات
يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض باستخدام الكابلات لإنشاء شبكة. وكثيرا ما يستخدم كابل إيثرنت Ethernet ، الذي يتكون من أربعة أزواج من الأسلاك داخل غلاف بلاستيكي. وهي تشبه كبلات الهاتف ، ولكن يمكنها نقل المزيد من البيانات.
لكن الكبلات والحواسيب وحدها لا تصنع شبكة جيدة ، نظرًا لصعوبة حل المشكلات والاخطاء وكثرة الاسلاك , لذلك كان أحد الحلول المبكرة هو استخدام جاهز يسمى Hub حيث تتصل كل كبلات Ethernet للاجهزة المتصلة بجهاز Hub الموجود بالمركز .
فى الشكال التالى يظهر مثال على كيفية عمل مركز للشبكة. يريد الكمبيوتر A إرسال رسالة إلى الكمبيوتر B. يرسل الرسالة عبر كبل Ethernet إلى جهاز Hub ، ثم يقوم الجهاز بتكرار الرسالة إلى كافة أجهزة الكمبيوتر المتصلة.
يمكن أن تبطئ الشبكة التى تستخدم جهاز Hub إذا أرسلت العديد من أجهزة الكمبيوتر رسائل فى نفس الوقت ، لأن كل جهاز يستقبل رسائل الاجهزة الاخرى ويرسل رسالته فيحدث ذلك تشوش لجهاز Hub. للمساعدة في حل هذه المشكلة ، بدأت الشبكات في استخدام جهاز آخر يسمى Switch. بدلاً من تكرار كافة الرسائل التي تأتي ، يرسل جهاز Switcch الرسالة إلى الوجهة المقصودة فقط دون تكرار الرسالة إلى كافة الاجهزة المتصله به.
مثل على ذلك لنقل اننا نريد ن نرسل رساله من الكمبيوتر A إلى الكمبيوتر B.
فى هذه الحاله لا ترى أجهزة الكمبيوتر الأخرى الرسالة. يمكن لأجهزة الكمبيوتر هذه إرسال رسائل أخرى في نفس الوقت دون تداخل للرسائل.
يوجد قيود على استخدام اجهزة ال Switch فهى لا تعرف عنوانين IP إلا للاجهزة المتصلة بيها مباشرتًا بالمخارج المخصصه الموجودة فيها وبناًء على ذلك لايمكننا ارسال الرسالة إلا لعدد محدود من الاجهزة ويتحدد هذه العدد بناًء على عدد المخارج المتصلة بالجهاز , اما فى حالة انك تريد ارسال الرسالة إلى جهاز خارج الشبكة لايمكنك ذلك عن طريق Switch ولكن يمكن عن طريق Router وسنناقشه بعد قليل.
اجهزة الروتر Routers
تقوم أجهزة الروتر بمعظم العمل الشاق على الشبكات – فهي تتخذ القرارات حول جميع الرسائل التي تنتقل عبر الشبكة ، وما إذا كنت تريد تمرير الرسائل من وإلى شبكات خارجية. وهنالك ثلاثة وظائف رئيسية لاجهزة الروتر كالتالى:
- تقسيم و توصيل الشبكات : يقوم جهاز الروتر بتقسيم الشبكة إلى مجموعة من القطاعات و ايضًا يقوم بالربط بين الشبكات المختلفة مع بعضها مثال على ذلك جهاز الروتر فى منزلك يقوم الروتر بتوصل الشبكة الخاصة بك بالشبكة الخارجية لشركة الاتصالات حيث الشبكة الخاصة بك هى الاجهزة المتصلة بالروتر سواء بالاسلاك من منافذ الروتر او من خلال الواي فاي فالروتر فى هذه الحالة يقوم بدور Bridge اي التوصيل بين شبكتك الخاصة وشبكة شركة الاتصالات.
- تعيين عنوانين IP : تستطيع اجهزة الروتر اعطاء عناوين IP للاجهزة المتصله بها ومثال على ذلك ان الروتر لكى يوصل الانترنت لكل الاجهزة المتصله به فى منزلك فآنه يكون له عنوان IP وهو 192.168.1.1 ويقوم بعد ذلك باعطاء الاجهزة المتصلة ارقام IP مختلفة مثلا 192.168.14 وهكذا لتكوين شبكة داخلية خاصة ويضمن ان لاياخذ جهازين على الشبكة نفس ال IP.
- الحماية و جدار الحماية : عن طريقها يمكن تصفية الرسائل أو إبقاء المستخدمين خارج الشبكات الخاصة. تحتوي معظم أجهزة التوجيه على جدار حماية مضمّن. وهي عبارة عن وظيفة برمجية تحافظ على ضمان عدم وصول الرسائل غير المرغوب فيها إلى أجهزة الكمبيوتر إلى الجزء الداخلي أو الخاص من الشبكة.
