في المعنى العام، الشبكة هي مجموعة من الأشخاص أو الأشياء التي يمكنها مشاركة المعلومات والتواصل فيما بينها. لكن ما المقصود بالشبكة في مجال تقنية المعلومات؟ تتكون شبكات الحاسوب، أو ما يُعرف ببساطة بالشبكات، من أنظمة
في المعنى العام، الشبكة هي مجموعة من الأشخاص أو الأشياء التي يمكنها مشاركة المعلومات والتواصل فيما بينها. لكن ما المقصود بالشبكة في مجال تقنية المعلومات؟ تتكون شبكات الحاسوب، أو ما يُعرف ببساطة بالشبكات، من أنظمة حاسوبية وأجهزة وبرمجيات مرتبطة بالشبكة ومعدات اتصال مثل كابلات الشبكة أو الأجهزة اللاسلكية. تُقسم الشبكة عمومًا إلى قسم الأجهزة السلبية (Passive) والمعدات أو البرمجيات النشطة (Active).
تشمل المعدات السلبية أنواع الكابلات والموصلات ومقابس الشبكة والرفوف وغيرها.
وتشمل المعدات النشطة السويتشات والموزعات والراوترات والجدران النارية وغيرها.
تتكون شبكات الحاسوب من مكونات برمجية ومادية.
إذا نظرنا إلى تاريخ شبكات الحاسوب نعود إلى أواخر ستينيات القرن العشرين، حين أطلقت وزارة الدفاع الأمريكية وكالة أبحاث متقدمة في سياق المنافسة مع الأنشطة الفضائية للاتحاد السوفيتي. كان اسم هذه الوكالة البحثية ARPA. نفذت هذه الوكالة مشروعات بحثية مهمة جدًا في المجالات الاستراتيجية والدفاعية، وكان من بينها إنشاء اتصالات قوية يمكن الاعتماد عليها في ظروف الحروب المحتملة. ولهذا الغرض أُنشئت أول شبكة حاسوبية بين أربعة أجهزة؛ اثنان في MIT، وواحد في جامعة كاليفورنيا، وآخر في مركز أبحاث ستانفورد. وكانت هذه هي شبكة ARPANET.
ما وظيفة الشبكة؟
تتولى شبكة الحاسوب إنشاء الاتصال بين الأنظمة لكي يتمكن المستخدمون من مشاركة البيانات والمعدات فيما بينهم.
وللإجابة عن سؤال «ما استخدام الشبكة؟»، فإن إنشاء شبكات الحاسوب يربط الأنظمة ببعضها ويسمح للمستخدمين بمشاركة البيانات والأجهزة مثل الطابعات. كما يستطيع مسؤولو تقنية المعلومات إدارة عدد كبير من أجهزة الحاسوب بسهولة أكبر وتطبيق السياسات المطلوبة. وهذه ليست سوى بعض فوائد وأهداف شبكات الحاسوب، وسنتناول مفهوم الشبكات بمزيد من التفصيل فيما يلي.
مصطلحات شائعة في شبكات الحاسوب:
ما هو العميل (Client)؟
العميل (Client) هو نظام يرسل طلبًا ليتم معالجته والرد عليه بواسطة الخادم. فعلى سبيل المثال، عندما يكون حاسوبك متصلًا بشبكة ويستخدم خدماتها، فإنه يعمل كعميل.
ما هو الخادم (Server)؟
الخادم (Server) هو حاسوب يعمل باستمرار ويتمتع بموارد عتادية وبرمجية قوية، ويعمل كنظام مركزي يقدم الخدمات للعملاء. ومن الجدير بالذكر أن لكل من العميل والخادم نظام تشغيل خاصًا به. في شبكات العميل والخادم تكون أجهزة الحاسوب متصلة لكنها مستقلة عن بعضها. فإذا أُغلق جهاز أو خرج من الشبكة لأي سبب، تستمر الشبكة في العمل. أما إذا خرج الخادم من الخدمة، فإن الخدمات التي يقدمها تصبح غير متاحة ويحدث خلل في عمل الشبكة. (لمزيد من المعلومات حول الخوادم، يمكنك قراءة مقال فالنيك عبر هذا الرابط بعنوان «ما هو الخادم (Server)؟».
ما هو المضيف (Host)؟
المضيف (Host) هو أي جهاز أو نظام متصل بالشبكة ويقدم خدمات أو يستخدم خدمات متاحة داخل الشبكة. وبحسب هذا التعريف، يُعد كل من العميل والخادم مضيفًا.
ما استخدام الشبكة؟
بغض النظر عن المسافة المادية، يمكن لشبكات الحاسوب دعم جهازين فقط أو مؤسسة تضم مليوني جهاز أو أكثر. وتُنشأ الشبكات لأهداف متنوعة، إذ تتيح للمستخدمين الوصول إلى الموارد والبيانات بصورة مركزية وعلى نطاق واسع أو إجراء اتصالات صوتية ومرئية فيما بينهم. يمكن مشاركة الملفات والأجهزة والبرمجيات وغيرها من الموارد عبر الشبكة، ويستخدمها المستخدمون وفق مستويات الصلاحيات الممنوحة لهم.
أنواع شبكات الحاسوب؛ حسب الحجم والنطاق الجغرافي
الشبكة PAN ما هي شبكة PAN أو الشبكة الشخصية؟
PAN هي اختصار لعبارة Personal Area Network وهي أصغر أنواع الشبكات. تتكون الشبكات الشخصية من عدد محدود من أجهزة الحاسوب والأجهزة الرقمية التي تفصل بينها بضعة أمتار فقط وتتصل سلكيًا أو لاسلكيًا.
فعلى سبيل المثال، عندما توصل هاتفك المحمول بحاسوب عبر Bluetooth، فإنك تنشئ شبكة شخصية PAN.
كلما ربطت جهازين رقميين سلكيًا أو لاسلكيًا باستخدام تقنيات مثل Wi-Fi أو Bluetooth، تكون قد أنشأت شبكة شخصية.
LAN اختصار لعبارة Local Area Network، وتُسمى أيضًا شبكة محلية . تتميز هذه الشبكات عادةً بسرعات عالية وتُستخدم في مساحات محدودة مثل شركة صغيرة أو مبنى. ومن التقنيات الشائعة المستخدمة في هذا النوع من الشبكات تقنية Ethernet.
MAN اختصار لعبارة Metropolitan Area Network وهي شبكة تغطي مساحة بحجم مدينة أو منطقة حضرية واسعة. فعلى سبيل المثال، يُعد ربط فروع مؤسسة ببعضها داخل نطاق مدينة مثالًا على شبكة MAN.
هذا المصطلح اختصار لعبارة Wide Area Network وتنشأ من ربط عدة شبكات LAN ببعضها. تُستخدم هذه الشبكات عادةً للربط بين المدن أو الدول أو حتى القارات. للاتصالات الداخلية في الشبكات WAN يلزم الاستعانة بمزودي خدمة الإنترنت والبنية التحتية للاتصالات. ومن التقنيات المستخدمة في هذا النوع من الشبكات ISDN وMPLS وATM وغيرها.
لا تقتصر شبكة WAN على منطقة أو مدينة أو موقع محدد، ويمكنها توفير اتصالات دولية.
GAN هي اختصار لعبارة Global Area Network وتشير إلى شبكات عالمية واسعة لا تحدها قيود جغرافية.
يشير WLAN إلى الشبكات المحلية اللاسلكية وهو اختصار لعبارة Wireless Local Area Network. من مزايا هذه الشبكات أن المستخدمين يمكنهم التنقل دون الحاجة إلى اتصال مادي. يُعد معيار IEEE 802.11a أحد المعايير المستخدمة في هذا النوع من الشبكات.
في هذا النوع من الشبكات لا توجد إدارة مركزية، ويتصل العملاء مباشرةً ببعضهم. لا يوجد خادم في هذه الشبكات، ويمكن لكل عميل أن يعمل كخادم وعميل في الوقت نفسه. تتميز شبكات الند للند (Peer-to-Peer)، التي تُستخدم عادةً في البيئات التي تضم أقل من 10 عملاء، بتكلفة إعداد منخفضة نسبيًا. في نظام Windows يُعرف هذا النوع من الشبكات باسم Workgroup. الهدف الرئيسي من هذا النوع من شبكات الحاسوب هو ربط الأنظمة والأجهزة الرقمية وتمكين مشاركة الملفات والبيانات.
تُنشأ هذه الشبكات عادةً في البيئات الكبيرة، حيث يعمل العميل كمستخدم للخدمة بينما يعمل الخادم كمقدم للخدمة. في هذه الشبكات تُستخدم الخوادم لتخزين ملفات الشبكة، ولكل مستخدم مستوى صلاحيات محدد.
شبكات Domain هي نوع من شبكات العميل والخادم تتيح للمستخدمين الوصول إلى خدمات الشبكة. كما يستطيع مسؤولو الشبكة إدارة جميع المستخدمين بسهولة والحفاظ على أمن الشبكة واستقرارها. تنضم أجهزة الحاسوب والأجهزة الرقمية في هذا النوع من الشبكات إلى نطاق وتحصل على اسم وعنوان ضمن ذلك النطاق.
في شبكات العميل والخادم يعمل نظام محدد كمقدم للخدمات، ووجوده ضروري لاستمرار خدمات العملاء.
الإنترنت شبكة عالمية شديدة الاتساع تتيح للأشخاص إرسال أنواع مختلفة من البيانات واستقبالها بسهولة من قارة إلى أخرى. يمكن الاتصال بها باستخدام أجهزة مثل المودم أو عبر شبكات الإنترنت المحمول. من بروتوكولات الإنترنت المعروفة HTTP وHTTPS وFTP.
الإنترانت شبكة خاصة ومحدودة تنشئها عادةً مؤسسة أو شركة كبيرة وتستخدم بروتوكولات مشابهة لبروتوكولات الإنترنت. لكن بياناتها لا تكون متاحة خارج الشبكة، ولا يستطيع الأشخاص من خارج المؤسسة الوصول إلى معلوماتها. ومن الأمثلة شبكة الأتمتة التي تربط فروع بنك ولا يستطيع الوصول إليها إلا موظفو البنك.
الإكسترانت شبكة تجمع بين الإنترنت والإنترانت. وببساطة، هي شبكة آمنة تعمل عبر بيئة إلكترونية ويمكن لأشخاص محددين داخل المؤسسة وخارجها الوصول إليها.
الفرق بين الإنترانت والإكسترانت هو أن الإنترانت تكون عادةً شبكة داخلية وخوادمها داخل المؤسسة، ولا يستطيع الأشخاص من خارج المؤسسة استخدامها. أما الإكسترانت فتعمل عبر الإنترنت وعلى نطاق أوسع، وتسمح لأشخاص من خارج المؤسسة مثل الشركاء التجاريين والعملاء باستخدام الشبكة في بيئة آمنة.
قبل إنشاء الشبكة يجب مراعاة بنيتها المعمارية. من العناصر المهمة في تصميم الشبكة وبنيتها الطوبولوجيا، والتي تُعرف أيضًا باسم ترابط الشبكة . تشير الطوبولوجيا إلى كيفية ترتيب مكونات الشبكة وبنيتها المادية وطريقة اتصالها ببعضها.
طوبولوجيا الشبكة هي في الأساس البنية والهيكل اللذان تختارهما لشبكتك.
في هذه الطوبولوجيا تتصل جميع الأنظمة بكابل رئيسي يسمى Trunk ويُعرف أيضًا باسم Backbone. من مزاياها انخفاض تكلفة الإعداد لعدم الحاجة إلى جهاز مركزي خاص. ومن عيوبها أنه إذا انقطع كابل Trunk تتوقف الشبكة بالكامل عن العمل أو تصبح Down.
في طوبولوجيا Bus يمكن لانقطاع المسار الرئيسي أن يؤدي إلى توقف النظام بالكامل.
في هذه الطوبولوجيا يتصل جميع العملاء بجهاز مركزي يكون عادةً Switch أو Hub. تُعد هذه من أكثر طوبولوجيات الشبكات شيوعًا. من مزايا الطوبولوجيا النجمية أنه إذا انقطع اتصال أحد الأجهزة فلا تتأثر بقية الأنظمة. كما أن إدارة هذا النوع من الشبكات واستكشاف أعطاله سهلة. ومن عيوبه أنه إذا تعطل الجهاز المركزي تتوقف الشبكة بالكامل.
في شبكات الحاسوب ذات البنية النجمية تتصل جميع الأجهزة بجهاز مركزي.
في الشبكات الحلقيةيتصل العملاء بجهاز يسمى MAU. تتميز هذه الشبكة ببنية حلقية، أي إن الحزمة يجب أن تحصل أولًا على Token ثم تمر عبر العملاء على طول الحلقة حتى تصل إلى وجهتها المطلوبة.
شبكات الحاسوب Token Ring
في هذه الشبكة يتصل العملاء مباشرةً بجميع العملاء الآخرين عبر عدة مسارات. توفر هذه الطوبولوجيا أمانًا وتحملًا عاليًا للأعطال، لكنها تحتاج إلى كابلات ومنافذ أكثر للعملاء وبالتالي تكون أعلى تكلفة.
تنقسم طوبولوجيا Mesh إلى نوعين:
Full Mesh: يتصل كل نظام مباشرةً بجميع الأنظمة الأخرى.
Partial Mesh: يتصل كل نظام بعدة أنظمة فقط وليس بجميع الأنظمة.
في طوبولوجيا Mesh تكون الأنظمة مترابطة فيما بينها. فتبدو كشبكة من الخيوط الممتدة بينها جميعًا.
تجمع هذه الطوبولوجيا عدة أنواع من الطوبولوجيا للحصول على أفضل أداء للشبكة في ظروف مختلفة.
على سبيل المثال، توضح الصورة أدناه مزيجًا من طوبولوجيتي Bus وStar.
تجمع الطوبولوجيا الهجينة في شبكات الحاسوب عدة أنواع من الطوبولوجيا في شبكة واحدة.
هذه الطوبولوجيا مخصصة لـ الشبكات اللاسلكية التي أصبحت واسعة الاستخدام اليوم. من عيوب هذه الطوبولوجيا انخفاض مستوى الأمان. في الشبكة اللاسلكية يمكن للأجهزة التواصل بإحدى الطريقتين التاليتين:
في هذه الطوبولوجيا تنشئ الأجهزة شبكة مباشرةً عبر بطاقات الشبكة اللاسلكية دون الحاجة إلى معدات إضافية.
في هذه الطوبولوجيا تتواصل مكونات الشبكة من خلال جهاز يسمى Access Point. توفر هذه الطوبولوجيا استقرارًا وسرعة أكبر من طوبولوجيا ad hoc.
