كيف تعمل الشبكات ؟

معظم المستخدمين لا يدركو أو يرو حجم الأعمال التى تتم فى الخفاء لكى يستطيع المستخدم أن يتصل بالشبكة من خلال جهاز الكمبيوتر الخاص به ولا يرى سوى واجهة التعامل التى يعطى من خلالها الأوامر والتى تنفذ فى منتهى السهولة واليسر بدون أى عناء أو مشقة منه.
البروتوكول : protocol

كل شبكات الإتصالات تعتمد على بروتوكولات معينه وهى عبارة عن مجموعة من القواعد والخطوات المستخدمة لتحقيق الإتصال بين محطتين عمل . هذه القواعد تقوم بتعريف الآتى :

1- كيف يتم تجهيز الرسائل قبل إرسالها .

2- كيف يتم إنشاء خط الإتصال بين محطات العمل .

3- كيف يتم إدارة الإتصال بين المحطات .

وهذه البروتوكولات يتم إنشاءها وتكوينها بحيث أن تكون متوافقه مع أى نوع من محطات العمل (standerd protocol) وهذه البروتوكولات مسئولة عن تحيدها مؤسسات عالمية خاصه بذلك.ومن هذه المؤسسات التى قامت على توحيد العمل فى مجال الأتصال هى (internation standerd orgnization )والتى قامت بتطوير نموذ (model )الذى يسمى (open system interconnection ) والذى بنى عليه معظم بروتوكولات الأتصال . وقد تم تقسيم هذا النموذج إلى طبقات أو مستويات ( layers )بحيث أن كل مستوى يحتوى على قواعد وخطوات خاصه به . وهذه القواعد موجوده فى كل من وحدتى الأرسال والأستقبال ولكنها تكون فى وحدة الأستقبال معكوسة الأتجاه .

حيث تقوم وحدة الأرسال بتجهيز الرساله المطلوب إرسالها وتمر عبر الكابلات حيث تبدأ من أول مستوى ووصولا إلى أدنى مستوى . ثم يتم إستقبالها فى وحدة الإستقبال بدأ من المستوى الأدنى ووصولا إلى المستوى الأعلى حتى تصل إلى المستخدم المطلوب الوصول إليه .

APLICATION

PRESANTATION

SESSION

TRANSPORT

NETWARK

DATA LINK

PHYSICAL

هناك مجموعة من القواعد المستخدمه خلال هذه المستويات وهى كالآتى :

1- قواعد فى المستوى الأعلى (TOP-LEVEL ) تحدد كيف أن المعلومات يتم أرسالها خلال الشبكه .

2- المستوى الأوسط ( MIDDEL LEVEL ) تحدد كيف يتم إنشاء الربط بين الراسل والمستقبل وكيفية تكوين حزم المعلومات (PACKADE ) أو (PACKETS ).

3- فى المستوى الأدنى (BOTTOM LEVEL ) تحح كيفية عملية الأرسال خلال الكابلات.

وكما ذكر من قبل أن البروتوكول مجموعة من القواعد والخطوات التى تنفذ خلال السبكة . بينما الشركات المنتجة (HARDWARE.SOFTWARE ) تستخدم هذه القواعد لأنشاء أو لبناء منتجات تعمل بهذا الخصوص .

وفيما يلى توضيح للوظائف السبع مستويات السابق ذكرها :-

المستوى السابع :APPLICATION LARGER

نفرض أن الراسل قد قام بأعجاد الرسالة بأستخدام أحد البرامج المتخصصة فى ( word- processing ) وقام بوضع عنوان المستقبل عليها وأسمه .هذا يتم فى المستوى السابع و هى عبارة عن إعداد النص المراد إرساله فى محطه العمل بأستخدام أحد البرامج الخاصه بذلك . وليكن مثال على ذلك البريد الألكترونى هو أحد البرامج التى يتم فىها إعداد الرسالة والتى يتم فىها كتابة أم المستقبل وعنوانه عليها .

المستوى السادس : presantation

يقوم الراسل بتخزينها كأنها ملف نصى ( text - file )

فى هذا المستوى يتم الأهتمام بطريقة تمثيل الحروف والأرقام الموجودة فى الرسالة . وربما تحتاج إلى تحويل أو تغيير تمثيل البيانات وذلك فى حالة إذا كان سوف يتم إستخدام البيانات من خلال كمبيوتر من نوع آخر أو من خلال تطبيقات مختلفة .

المستوى الخامس : session layres

يقوم الراسل بأستدعاء خدمة البريد لإستلام الرسائل المطلوب إرسالها .

ثم يقوم مسئولى البريد بأنشاء خط الأتصال مع المستقبل وذلك لأستقبال الرسائل من هذا الراسل .

فى هذا المستوى يتم فيه فتح خط إتصال مع المستقبل أو حلقة إتصال (session )بين وحدتى الأرسال والأستقبال ولذلك فلا بد أن تكون وحدتى الألاسال والأستقبال يتحدثون بلغة واحدة حتى يتم تحقيق الأتصال فيما بينهم .

المستوى الرابع : transport layres

الراسل لا يهتم أو يعتنى بما يحدث الأرسال ةالإستقبال من مناقشات أو خلافه ولكن يهتم فقط بميعاد وصول الرساله ويجوز

للراسل أن يحدد الوقت الذىيجب أن تصل فيه الراسالة إلىالمستقبل.وفى هذا المستوى يتمإنشاء منطقة عازلة بين الراسل وما يحدث من إجراءات الأرسال أى أنه يقول المستويات السابقه عن المستويات التالية . ويمكن إستخدام هذه التطبيقات فى هذه الحالة بعيدا عن ما يحدث من إجراءات إرسال .

المستوى الثالث : netwark layers

يقوم مقدمى خدمة البريد بتحديد المسارات التى سوف تسير منها الرسالة وتحديد إذا كانت الرسالة سوف يتم إرساله خارج القطر أم لا وإذا كانت وإذا كانت يتم تحديد المطارات والموانى التى سوف تعبر من خلالها .

فى هذا المستوى يتم تحديد كيف سيتم إنتقال الرسائل أو المعلومات من محطة عمل إلى محطة عمل آخرى . وإذا كانت الرسالة سوف تمر فى أكثر من شبكة يتم تحديد أجهزة الربطبين هذه الشبكات .

المستوى الثانى : ( data link layer)

يقوم مقدمى خدمة البريد بأستلام الرساله لكى يتم أرسالها أعتمادا على المعلومات التى حصل عليها من المستويات السابقة .يتم فى هذا المستوى أعداد (packtes ) لكى يتم أرسالها خلال الشبكة وذلك بأن يقوم بتقسيم الرسالة إلى مجموعة من packtes

المستوى الأول : physical layers

يقوم مقدمى خدمة البريد بتحميل الرسائل على وسائل النقل لكى تصل إلى جهة الوصول .

وفى هذا المستوى يتم إرسال (packtes ) خلال الشبكة عبر الكابلات المتصلة بالأجهزة .

وعندما تصل الرسالة إلى جهة الوصول يتم عكس العملية السابقة وذلك بتجميع مكونات الرسالة وتوزيعها إلى المستخدمين على الشبكة . ثم يقوم المستخدم بفتح الملفات المرسلة أليه وتخزينها على محطة العمل الخاصة به وذلك من خلال أحد التطبيقات الخاصة به وذلك من خلال أمر التطبيقات الخاصة بذلك .

* طريقة الوصول إلى الكابلات : Media Access Methods

هى الطرق المستخدمة عندما يتم تجهيز البيانات داخل محطة العمل ليتم نقلها عبر كابلات الشبكات لتصل إلى جهة الوصول وهذا ما يسمى (MEDIA ACCESS METHODS ) . فإذا كان هناك وجهة تشابه بين نقل (PACKETS ) عبر الشبكات ونقل خطابات البريد عبر مكاتب البريد والطرق المتاحه فسنستطيع أن نقول أن هناك قواعد خاصة ( MEDIA ACCESS ) مشابهة للقواعد الموجودة على طرق توزيع ونقل البريد .يوجد عدة عمليات تحدث عندما يتم تجهيز ال ( PACKETS ) عبر الشبكات ونقل خطابات البريد عبر مكاتب البريد والطرق المتاحة . فنستطيع أن نقول أن هناك قواعد خاصة ( MEDIA ACCESS ) مشابهه للقواعد الموجودة على طرق توزيع ونقل البريد . يوجد عدة عمليات تحدث عندما يتم تجهيز ال ( حشؤنثفس ) لتصبح جاهزة للتحرك على كابلات الشبكات . وإعتمادا على نوع الشبكة ونوع الكروت المستخدمة وشكل topology الخاص بالشبكة فأنه يتم تحديد أى من الطريقتين المستخدمتين فى ( media access ) وهما :

1- carrier sensing multiple access -csma

فى هذه الطريقة تقوم محطة العمل بأختبار الخط أو الكابل قبل الأرسال . وقد يحدث هنا التداخل ( collision )

2- token passings

تقوم كل محطة عمل بأنتظار ( token ) لتصبح متاحة لها ثم تستطيع أن ترسل البيانات المطلوب إرسالها وهذا يعنى أنه لا يوجد أكثر من محطة عمل ترسل فى نفس الوقت .

- الطريقة الأولى csma تستخدم فيها الحالات الآتية :

1- أن يكون مطلوب ( higher throghput )

2- أن تكون عدد محطات العمل على الشبكة قليلة لأنه كلما كانت هناك فرصة للتصادم collision .

- الطريقة الثانية : token passing تستخدم فى الحالات الأتية :

1- تكون أكثر إعتمادية reliable

2- أن تعمل بسرعة ليست عالية ( slower speed ) عن السرعة المستخدمة فى الطريقة الأولى.

ولذلك فأنه عند شراء شبكة محلية لا بد الأخذ فى الأعتبار ( access methods ) المستخدمة لأنها أصبحت عامل مهم جدا .

1- إذا كان المطلوب هو تحقيق سرعه عالية فيجب شراء شبكة تعمل بالطريقة الأولى (csma ) مثل ethernet .

2- وإذا كان المطلوب هو ( reliability ) فيجب شراء شبكة تعمل بالطريقة الثانية ( token passing ) .

packets :

قبل إرسال الرسالة من محطة العمل يتم تقسيمها إلى مجموعة من الوحدات تسمى ( packets ) وهذا التقسيم يخضع للبروتوكول المستخدم . وفى كل مستوى من المستويات السبع فى الأتصالات يتم إضافة مجموعة من ( headers , trailers ) لهذه (packets ) وهذه الإضافات عبارة عن عنوان جهة الوصول وعنوان المصدر ..... ألخ . كلما زاد حجم ال ( packets ) يزداد أداء الشبكة (NETWARK PERFORMANCE) الباقى

كابلات الشبكات : cabling the netwark

يوجد أنواع عديدة من الكابلات ويتم تحديد نوع الكابل المطلوب أستخدامه إعتمادا على العوامل الآتية :

1- سرعة الأرسال transmission speed

2- أقصى طول للكابل maxmum length

3- مدى مقاومته للتداخل shielding agianest interferance

يوجد ثلاث أنواع من الكابلات :

twisted pair

coaxial cable

optical fiber

الأزواج المفتولة ( المبرومة ) : twisted pair :

الأزواج المفتولة عبارة من زوج من الأسلاك النحاس المعزولين عن بعضهما ومكونين شكل الضفيرة .وملفوف بطبقة عازلة وذلك لأن الألتفاف يقلل من التداخل الألكترونى ( interferance electronic ) فمعظم الأسلاك المستخدمة فى التليفونات تكون من الأزواج المفتولة ( twisted pair ) وحديثا تستخدم كوسط ربط فى الشبكات أى أنها ( limited length for netwark ) فيجب أن تأخذ فى الأعتبار هذه العوامل للأسباب الآتية :

1- معظم المبانى والهيئات تكون مجهزة بهذا النوع من الكابلات لتستخدم فى التليفونات وبالتالى فلا تحتاج إلى تركيب وتجهيز للمبنى من البداية .

2- بينما سرعة البيانات على هذا النوع من الكابلات بطيئة . فأنه حديثا يتم تحديث كروت الشبكات بأعلى تكنولوجي والتى تسمح بسرعة نقل بيانات عالية وهذا يوءدى إلى أن هذا النوع من الكابلات يكون أكثر إنتشارا .

3- سهولة ربط هذا النوع من الكابلات ( twisted pair ) مع أى نوع آخر من الكابلات . ومثال على ذلك تستطيع ربط شبكة معتمدة على كابلات ( twisted pair ) مع شبكة آخرى معتمدة على ( coaxial cable ) وذلك لتكوين ( interconnected ) بين الشبكات .

الكابل المحورى : coaxail cable

هذا النوع من الكابلات يستخدم فى شبكات التليفزيونات بكثرة وهو عبارة عن سلك نحاسى محاط بطبقة عازلة وملفوف عليها من الخارج سلك آخر معدنى ثم هناك طبقة خارجية لحماية جميع المكونات وتستخدم هذه الكابلات فى بعض المبانى أو المنشآت وذلك لأنها عندما تحترق هذه الكابلات لا تنتج غازات سامة ويوجد أكثر من نوع من هذه الكابلات ( coaxial cable ) وهى :

thick

ويستخدم هذا النوع من الشبكات الكبيرة

تكلفة أعلى

سرعة نقل البيانات عالية

thin

يستخدم فى الشبكات الصغيرة .

التكلفة أقل من النوع السابق .

سرعة نقل البيانات عاليه

كابلات الألياف الضوئية : fiber optic cable

وفيها يتم إرسال البيانات مع الضوء . وهو عبارة عن أنبوبة دقيقة جدا مصنوعة من الزجاج التى تمر فيها الضوء الذى يحمل البيانات من المصدر إلى جهة الوصول وهذه الأنبوبة محاطة بعاكس ثم فى النهاية محاطة بغطاء حماية وتتميز هذه الكابلات بسرعة نقل بيانات عالية جدا من 100 ميجا ب / ث إلى 500 ميجا ب / ث ويتميز أيضا بعدم وجود أى تداخل وكذلك يعطى أمكانية تأمين عالى جدا .

- أنواع الشبكات :

لا بد على المخططين والمسؤلين عن الشبكات داخل أحدى الهيئات والذين سوف يقومون بشراء معدات شبكات وكابلات أن يقييموا نوع الشبكة التى سوف تستخدم وهناك عدة خصائص لابد أن تأخذ فى الأعتبار منها :

cable access methods

cable type

topology

ومن أشهر أنواع الشبكات هى

ethernet

token ring

ethernet lan

bus topology consistes of singel trunk of coaxial cable

access method : carrier sense media access / collision detection ( csma / cd )

transmission rate 10 m b/s up to 100 m b/s

وكما ذكر من قبل أن هناك نوعان من ( coaxial cable ) وهما ( thick ,thin ) وفيما يلى مقارنة بينهما .

thick

thin

expencive

maxmum length soo m

used as back bone to connect multiple netwarks

cheaper

maximum length 185 m

used to wired from workstation to the next to form single lineer trunk and fitted with bnc . connector which plugs into t - connector

وكذلك يمكن بناء شبكة ethernet بأستخدام كابلات من نوع ( twisted pair ) وكذلك ( fiber optics )

token ring

access method : token passing is used in ring topology

it can take on the appearance of star topology

cables: can be twisted pair

cables : can be twisted paire

transmission speed : 4 m b/s to 16 m b /s

total length of the entire ringe can not exceed 366 m