شرح درس أساسيات الشبكات

ماهي شبكة الحاسب الآلي؟

شبكة الحاسب الآلي (Network) عبارة عن جهازي حاسب آلي أو مجموعة من أجهزة الحاسب والأجهزة الأخرى (مثل الطابعات، والهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية) التي يتم ربطها من خلال الكابلات، أو قنوات الألياف الضوئية، أو التقنيات اللاسلكية (الأشعة تحت الحمراء، موجات الراديو، الأقمار الصناعية والخ)، وتسمى أجهزة الحاسب والأجهزة المتصلة بشبكة الحاسب بالعقد (Nodes)، وتتواصل عقد الشبكة مع بعضها من أجل تبادل البيانات، والملفات، والرسائل، ولمشاركة الأجهزة الأخرى.

ماذا تعني هيكلية الشبكة (Network Topology)؟ مع ذكر أمثلة على أشهر الهيكليات؟

يشير مصطلح هيكلية الشبكة الى تخطيط شبكة الحاسب، حيث أن الهيكلية تشرح كيفية اتصال الشبكة مادياً، كما تحدد المسار الذي تسلكه البيانات للتنقل حول شبكة الحاسب.

هناك أنواع رئيسية لهيكلية الشبكة وأكثرها استخداماً:

نقطة الى نقطة Point-to- Point:

هو أبسط هيكل موجود ويتكون من ارتباط دائم بين نقطتين، يستخدم الإرسال الهاتفي التقليدي هيكل نقطة إلى نقطة.

الهيكلية الخطية Bus Topology:

عندما تكون الأجهزة متصلة بكابل واحد، مع العلم أنه اذا حصل عطل في جهاز واحد يتعطل عمل الشبكة بالكامل لأن كل جهاز معتمد على الجهاز الذي يليه وهكذا.

هيكلية الحلقة Ring Topology:

يجمع مخطط الحلقة بين أجهزة الشبكة المتصلة على شكل حلقة، ويتم إرسال جميع البيانات عبر تلك الحلقة وصولاً الى وجهتها النهائية.

هيكلية النجمة Star Topology:

يتم توصيل جميع نقاط الشبكة في مخطط النجمة بجهاز مركزي. يسهل جدا اضافة أي أجهزة جديدة في الشبكة مما يجعل عملية ادارة الشبكة عملية سهلة من نقطة مركزية وحدة.

ما أنواع الشبكة بحسب التباعد الجغرافي؟

تقسم الشبكات بحسب التباعد الجغرافي بين الأجهزة المتصلة الى:

الشبكات المحلية (Local Area Networks-LAN): وهي تربط أجهزة الحاسب الموجودة في مساحة صغيرة، مثل مكتب، منزل، الخ 

الشبكات الواسعة (Wide Area Networks-WAN): يمكن أن يغطي مساحة دولة أو عدة دول في مختلف القارات. فعلى سبيل المثال، الانترنت نوع من أنواع الشبكات الواسعة.

ماذا تعرف عن نماذج الشبكة؟ وما أنواعها؟

نماذج الشبكة هي قنوات اتصال لنقل البيانات، وهي تحدد طريقة مشاركة الموارد بين أجهزة الحاسب في الشبكة وهناك نوعان من نماذج شبكة الحاسب:

نموذج النظير الى النظير (Peer to peer):

لا يستخدم نموذج النظير للنظير الخوادم في نقل البيانات، وبدلاً من ذلك يمكن لكل جهاز ارسال البيانات واستلامها مباشرة، ومشاركة موارده وطلبها من أجهزة شبكة الحاسب الأخرى، وهذا يعني أنه يتم تخزين البيانات محلياً على أجهزة شبكة الحاسب.

نموذج العميل/الخادم (Client/Server Model):

هو النموذج الأكثر شيوعا حيث تتكون الشبكة من جهازي حاسب أو أكثر، وعندما تكبر الشبكة، فإنها تدعم المزيد من المهام ويزداد عبء عملها لذلك لتقسيم هذه المهام وعبء العمل يجب أن يكون لكل حاسب في الشبكة دور محدد. وتعمل بعض أجهزة هذا النموذج في الشبكة كخوادم والبعض الأخر كعملاء، حيث أن العملاء يكون لديهم طلبات يرغبون في تنفيذها، أما الخوادم فهي تخدم وتنفذ طلبات العملاء، وعادة تكون أجهزة الخوادم أكبر من حيث قدراتها ومواصفاتها لتتمكن من خدمة الأجهزة العميلة. الخدمات مثل البريد الإلكتروني والوصول إلى الشبكة العنكبوتية مبنية على نموذج العميل/الخادم، فعند استخدام الانترنت يستخدم جهاز الحاسب الخاص بك متصفح المواقع الالكترونية لارسال طلب الى خادم الشبكة العنكبوتية والذي يجب أن يستجيب بالبيانات الصحيحة.

ماهو بروتوكول الاتصال Communication Protocol؟ 

بروتوكول الاتصال هو نظام لتنسيقات الرسائل الرقمية وقواعد تبادل هذه الرسائل. ويحدد البروتوكول طريقة تشكيلها. ويعتمد اتصال الحاسب في الوقت الحالي على تبادل حزم المعلومات (information packets)حيث تقسم المعلومات المراد توصيلها الى أجزاء صغيرة (حزم) مصنفة للاشارة الى المرسل والمستلم، حيث يوجد للحزم حد أقصى لطولها، ويتم إعادة توجيهها من حاسب إلى آخر للوصول الى وجهتها. وفي حالة فقدان حزمة يجب اعادة ارسالها. وعندما يتلقى المستلم حزمة، يجب عليه إرسال اقرار الى المرسل لإبلاغه باستلام الحزمة بنجاح. بهذه الطريقة، تكون عملية اعادة الارسال غير الضرورية محدودة.

ماهي مجموعة بروتوكولات TCP/IP؟

هي عبارة عن مجموعة من البروتوكولات وبرامج الأدوات المساعدة التي تدعم اتصال الشبكة منخفضة المستوى. ويعد برنامج IP المسؤول عن توجيه الحزم عبر الشبكة العنكبوتية الخاصة بالشبكات المختلفة الى وجهتها النهائية، بينما يقسم برنامج TCP الرسائل الى حزم ويمررها الى برنامج IP ليتم ارساله، ثم يعيد ترتيب الحزم وتجميعها في وجهتها. ويتعامل أيضا برنامج TCP مع أي أخطاء تحدث كعدم وصول الحزمة مطلقاً الى الوجهة أو تلف محتوياتها. 

ما الفرق بين برتوكول TCP وبرتوكول UDP؟

UDP بروتوكول بيانات المستخدم يعد بديلاً عن بروتوكول TCP ويتمثل الاختلاف الرئيس بينهما في أن بروتوكول TCP يعد موثوقاً بدرجة كبيرة. ولكن ذلك يأتي على حساب انخفاض الأداء. بينما يعد بروتوكول UDP أقل موثوقية، لأنه يهتم بإنجاز المهمة دون النظر للأخطاء التي قد تحدث ولكنه أسرع بشكل عام.

كيف يتم تخزين البيانات في الحاسب؟

يتم تخزين البيانات في الحاسب من خلال سلسلة من الوحدات الرقمية، الوحدات الرقمية الأساسية هي البت (bit) ويمكن أن تأخذ قيمة 0 أو 1، وتسمى هاتين القيمتين بالأرقام الثنائية (Binary Digits)، ويمكن أن يكون لها معاني مختلفة أكثرها شهرة حالة التنشيط: تشغيل/ايقاف (on/off).

كيف يعمل الانترنت؟

يتيح لك الانترنت نقل المعلومات حول العالم في ثوان، وعندما توصل جهاز الحاسب الخاص بك بالإنترنت، فأنت تتصل بنوع من الخادم server بواسطة مزود الخدمة Internet service provider -ISP، حيث يوفر خادم مزود خدمة الانترنت ارتباطاً بين جهاز الحاسب الخاص بك والعالم الخارجي (الانترنت) فعندما تريد عرض صفحات على الشبكة العنكبوتية أو التحقق من بريدك الإلكتروني يرسل جهاز الحاسب الخاص بك طلبات الى خادم مزود خدمة الانترنت الذي بدوره يتصل بخوادم الانترنت الأخرى ويعيد توجيه الطلبات، ويسمى هذا النوع من خوادم الانترنت بخادم الشبكة العنكبوتية web server.