بروتوكول الإنترنت وأداة محاكاة الشبكة | الوحدة الثانية | الدرس الثالث

بروتوكول الإنترنت وأداة محاكاة الشبكة هو عنوان الدرس الثالث من الوحدة الثانية التي تحمل اسم “الشبكات” في الفصل الدراسي الثالث من مقرر “تقنية رقمية 1 – 3”.

ستتعرف في هذا الموضوع على بروتوكول IP وأهميته في عملية توصيل الشبكات، كما ستتعرف على كيفية إنشاء الشبكة المحليَّة (LAN) باستخدام أداة محاكاة الشبكة.

قم بقراءة نواتج التعلُّم، ثم أعد قراءتها بعناية بعد انتهائك من دراسة الموضوع، وتأكَّد من تحصيل لكافة محتوياتها.

نواتج التعلُّم

• معرفة ماهية بروتوكول الإنترنت (IP).
• معرفة كيفية تمثيل عناوين IP بالتدوين النقطي العشري.
• التمييز بين عناوين IP الثابتة وعناوين IP الديناميكية.
• التعرُّف على واجهة برنامج سيسكو لمحاكاة الشبكة.
• التمييز بين التصنيفات الرئيسة والفرعية لأجهزة الشبكة ووسائط الاتّصال في برنامج سيسكو.
• إنشاء شبكة محليَّة (LAN) باستخدام برنامج سيسكو.

هيا لنبدأ!

مقدمة – بروتوكول الإنترنت وأداة محاكاة الشبكة

مع التطوّر التقني في الشبكات والأجهزة المرتبطة بها، أصبح بالإمكان إيجاد هياكل الشبكات المتنوعة دون الحاجة إلى أجهزة.

ستتعرّف في هذا الموضوع على كيفية إنشاء الشبكة المحلية (LAN) باستخدام أداة محاكاة الشبكة، وبالتحديد ستضيف الكابلات بين أجهزة الشبكة، ثم تهيّئ هذه الأجهزة، وستتحقّق من إمكانية الوصول إلى الأجهزة، وقبل بدء المحاكاة ستتعرَّف على بروتوكول IP وأهميته في عملية توصيل الشبكات.

بروتوكول الإنترنت

ما هو بروتوكول الإنترنت (Internet Protocol – IP)؟

بروتوكول الإنترنت هو الطريقة التي يتم من خلالها إرسال البيانات من جهاز حاسب إلى آخر عبر الإنترنت. يحتوي كل جهاز متصل بالإنترنت على عنوان IP واحد على الأقل يُحدّد بشكل فريد عن جميع أجهزة الحاسب الأخرى المتصلة بالإنترنت.

التدوين النقطي العشري (Dotted-Decimal Notation)

يتم تخصيص عنوان IP لكل جهاز متصل بالإنترنت، وعندما يتم توجيه الحزم إلى عنوان IP المرفق بها، تصل البيانات إلى المكان المطلوب.

وهناك معياران يُستخدمان لعناوين IP:

• IP الإصدار (IPv4) 4.
• IP الإصدار (IPv6) 6.

عادةً ما يتم تمثيل عناوين IP بتنسيق يعرف بالتدوين النقطي العشري، كما أنّ IPv4 يستخدِم 32 بت ثنائي (Binary Bits) لإنشاء عنوان منطقي فريد على الشبكة. في التدوين النقطي العشري، يتم تمثيل كل 8 بتات معًا بمكافئها العشري (Decimal Equivalent).

على سبيل المثال: إذا كان لدينا عنوان IP: 11000000101010001000010000011110 فيمكِنك تقسيمه إلى 4 ثُمانيات (octets) يتكوَّن كل منها من 8 بت، ثم يتم تحويل كل ثُماني إلى مكافئه العشري مع الفصل بين كل ثُماني والآخر بنقطة لتكوين 4 أعداد عشرية.

ويتم تقسيم مساحة عنوان IP IPv4 إلى 5 فئات: A وB وC وD وE. ويعتمد إنشاء كل فئة على حجم الشبكة، كما تشتمل كل فئة على مجموعة من عناوين IP الصالحة. ويساعدنا تحويل كل ثماني بتات من IP إلى مكافئها العشري في فهم الفئة التي ينتمي إليها IP.

باستخدام الطريقة السابقة سيتم تحويل عنوان IP كالتالي:

عنوان IP الثابت أو الديناميكي

• يمكِن لعنوان IP أن يكون ثابتًا (Static) أو ديناميكيًا (Dynamic).
• يتم تكوين العنوان الثابت يدويًا من خلال إعدادات شبكة جهاز الحاسب، وهو نادر الاستخدام نظرًا لإمكانية تسببه بمشاكل في الشبكة عند استخدامه دون فهم جيد لبروتوكول TCPIP.
• أما نظام العنونة الديناميكي فيعتبر أكثر شيوعًا، ويتم تكوينه تلقائيًا بواسطة البروتوكول الذي يُعرف بـ Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) وهي إحدى الخدمات الأساسية العاملة على الشبكة.
• يعمل بروتوكول DHCP عادةً على أجهزة الشبكة مثل الموجهات أو خوادم DHCP المُخصَّصة.

العنوان الفيزيائي (MAC Address)

عنوان MAC هو العنوان الفيزيائي الذي يعرِّف كل جهاز على شبكة معيَّنة بشكل مميز، ويتم إعطاء عنوان MAC لمحوِّل شبكة جهاز الحاسب عند تصنيعه.

يتم استخدام مصطلح العنوان الفيزيائي (Physical Address) كمرادف لعنوان MAC أحيانًا، ويبدو عنوان MAC عادةً كما يلي: 482-C-6A-1E-593-D.

إذا أردت معرفة عنوان MAC لمحوِّل شبكة جهاز الحاسب، فافتح موجّه الأوامر واكتب ipconfigall

لمعرفة المزيد من المعلومات عن بروتوكول الإنترنت، قم بالاطّلاع على الرابط التالي:

بروتوكول الإنترنت – ويكيبيديا

برنامج سيسكو لمحاكاة الشبكة

أصبحت أدوات محاكاة الشبكة منتشرة تقريبًا في جميع مجالات تصميم شبكة جهاز الحاسب والبحث. ويساعد استخدام محاكي الشبكة على بناء الأنواع المختلفة للشبكة دون الحاجة إلى أجهزة.

إن برنامج سيسكو لمحاكاة الشبكة (Cisco Packet Tracer) هو أداة محاكاة ونمذجة للشبكة، تسمح هذه الأداة ببناء شبكة جهاز الحاسب واختبار تصميمات الشبكة الجديدة والحالية وفحص حركة البيانات داخلها.

يمكِنك العثور على برنامج سيسكو لمحاكاة الشبكة وتثبيته من خلال زيارة الموقع الإلكتروني:

https://identity.cisco.com

عند تشغيل برنامج سيسكو لمحاكاة الشبكة تظهر مساحة العمل الافتراضية. وفيما يلي واجهة البرنامج.

التصنيفات الرئيسة والفرعية لأجهزة الشبكة ووسائط الاتّصال

في الركن الأيسر السفلي من برنامج سيسكو لمحاكاة الشبكة تظهر تصنيفات مختلفة لأجهزة الشبكة وبنيتها التحتية وعند الضغط على كل صنف يتم عرض التصنيفات الفرعية وعناصرها المقابلة ويكون تصنيف أجهزة الشبكة (Network Devices) كالآتي:

الموجهات (Routers)

• الموجّه هو جهاز يتم استخدامه لإرسال حزم البيانات بين الشبكات، ويربط بين شبكتين أو أكثر.
• يتم استخدام الموجّه لتحديد المسار الأفضل لتوجيه البيانات بين المرسِل والمستقبِل باستخدام بروتوكولات معيَّنة، والطرق البديلة في حال حدوث مشكلة في المسار الأصلي.

المحوّلات (Switches)

• هو جهاز يتم استخدامه لإرسال البيانات بين المُرسِل والمُستقبِل في شبكة محليَّة LAN، كما يتم استخدامه في توسيع الشبكة المحليَّة بزيادة عدد الأجهزة المرتبطة.

الموزّعات (Hubs)

• الموزّع جهاز يصل عدة أجهزة داخل الشبكة المحليَّة، عندما يستقبل الموزّع حزمة بيانات من جهاز متصل به، فإنه يبث هذه الحزمة إلى جميع الأجهزة المتصلة الأخرى بصرف النظر عن وجهتها النهائية.
• يعتبر الموزع أبطأ في عمله من المحوِّل وقد ينشأ عن استخدامه مشاكل في حركة البيانات عبر الشبكة.

بوابة المنزل (Home Gateway)

• بوابة المنزل جهاز يتم استخدامه لتوفير خدمة اتّصال Wi-Fi اللاسلكية للهواتف الذكية وأجهزة الحاسب النقّالة والأجهزة الأخرى المزودة بإمكانات شبكة Wi-Fi.
• كما يمكِنك استخدام بوابة Gateway وهو جهاز يجمع بين وظيفة المودم والموجّه في نفس الصندوق، ويربط هذا الجهاز شبكتك بشبكة أخرى أكبر.

لاحظ أن

المودم هو جهاز يوصِّل جهاز الحاسب أو جهاز توجيه بالإنترنت من خلال استخدام الكابلات، ويتلقى المودم معلومات من مزود الخدمة (ISP) عبر خطوط الهاتف أو الألياف الضوئية أو الكابل المحوري ويحولها إلى إشارة رقمية.

بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “بروتوكول الإنترنت وأداة محاكاة الشبكة” من بدايته وحتى نهاية هذا القسم، من خلال الرابط التالي:

محاكاة الشبكة الواسعة

يسمح هذا التصنيف الفرعي بمحاكاة أنواع مختلفة لاتّصالات الإنترنت، حيث يمكِن محاكاة نوع الاتّصال الذي تريده باستخدام الأيقونات السحابية وأجهزة المودم (كابل أو DSL).

استخدام بيئة برنامج سيسكو لمحاكاة الشبكة

إنشاء شبكة محلية (LAN)

ستستخدِم الآن برنامج سيسكو لمحاكاة الشبكة (Cisco Packet Tracer) لإنشاء هيكلية خاصة بالشبكة المحليَّة (LAN)، في هذه الهيكلية ستصل جهازيّ الحاسب مع طابعة ومحوِّل بواسطة كابلات الشبكة كما يظهر في المُخطَّط أدناه.

إضافة أجهزة الشبكة

ستبدأ الآن بإضافة أجهزة الشبكة لمساحة العمل التي تظهر هيكلية الشبكة الخاصة بك.

لإضافة محول إلى مساحة العمل:

1. اختر التصنيف الخاص بالمحوّل وهو Network Devices (أجهزة الشبكة).
2. اضغط على التصنيف الفرعي الذي ينتمي إليه المحوّل وهو Switches (المحوّلات).
3. اختر نموذج المحوّل المناسب، مثلًا Switch 2960 (المحوّل 2960).
4. ثم اضغط المكان المناسب في مساحة العمل لإضافة الجهاز.

بتكرار نفس الخطوات، أضف الأجهزة التالية لمساحة العمل:

1. جهاز حاسب PC1.
2. جهاز حاسب ثاني PC2.
3. طابعة.

تغيير أسماء الأجهزة

يمكِنك تغيير الأسماء المعروضة لأجهزة الشبكة؛ مما يسمح لك بتخصيص هيكلية شبكتك باختيار أسماء الأجهزة حسب الرغبة.

لتغيير الاسم المعروض لجهاز شبكة:

1. اضغط أيقونة الجهاز في مساحة العمل.
2. من النافذة التي ستظهر اضغط علامة تبويب Config (تكوين).
3. من نافذة Global Settings (الإعدادات العامة)، ومن صندوق Display Name (اسم العرض)، اكتب اسم الجهاز، مثلًا: Switch (المحوّل).
4. أغلق النافذة لتطبيق التغييرات.

لتوصيل الكابلات:

1. اضغط على نوع الكابل الذي ستستخدمه. يحتاج جهاز الحاسب هنا إلى Copper Straight-Through (كابل نحاسي مباشر) للاتّصال بالمحوّل.
2. اضغط على أيقونة PC1.
3. وصّل الكابل ببطاقة جهاز الحاسب “FastEthernet 0”.
4. اضغط على أيقونة المحوّل.
5. وصّل الكابل ببطاقة جهاز الحاسب “FastEthernet 01”.
6. كرِّر نفس الأمر بتوصيل كابل مباشر من PC2 إلى Switch (المحوّل) وتوصيل Printer (الطابعة) مع المحوّل.
7. احفظ المشروع بالضغط على File (ملف) ثم Save (حفظ).

تكوين أجهزة الشبكة

حان الوقت الآن لتكوين أجهزة الشبكة المحلية (LAN)؛ لتتمكَّن جميع أجهزة الشبكة من إرسال البيانات واستقبالها.

ستبدأ بإعداد أول جهاز حاسب PC1 في الشبكة المحليَّة. أولًا، ستقوم بتعيين عنوان IP ثابت وقناع شبكة فرعية لهذا الجهاز، وسيتم هذا الأمر من خلال علامة تبويب سطح المكتب (Desktop).

لتعيين عنوان IP من علامة تبويب سطح المكتب (Desktop):

1. اضغط أيقونة الجهاز الذي ترغب بتكوينه، مثلًا أيقونة PC1.
2. من النافذة التي تظهر، اضغط علامة تبويب Desktop (سطح المكتب).
3. اضغط IP Configuration (تكوين IP).
4. من نافذة IP Configuration (تكوين IP) اختر زر Static (ثابت).
5. من نافذة IP Address (عنوان IP) اكتب “168.0.1”.
6. اضغط على صندوق نص Subnet Mask (قناع الشبكة الفرعية) حيث سيعبأ بالرقم 255.255.0 بشكل تلقائي.
7. أغلق النافذة لتطبيق التغييرات.

أخيرًا ستقوم بتعيين عنوان IP الثابت للطابعة 192.168.0.3، ويمكِن القيام بذلك من خلال علامة تبويب إعداد الطابعة.

لتعيين عنوان IP من علامة تبويب تكوين (configuration):

1. اضغط أيقونة الطابعة في مساحة العمل.
2. من النافذة الظاهرة، اضغط علامة تبويب Config (تكوين).
3. ثم اضغط على FastEthernet0.
4. من نافذة FastEthernet0، ومن قسم IP Configuration (تكوين IP) حدِّد خيار Static (ثابت).
5. من صندوق نص IP Address (عنوان IP)، اكتب 168.0.3.
6. اضغط على صندوق نص Subnet Mask (قناع الشبكة الفرعية) وستعبأ قناع الشبكة الفرعية 255.255.0 تلقائيًا.
7. أغلق النافذة لتطبيق التغييرات.

بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “بروتوكول الإنترنت وأداة محاكاة الشبكة” بدايةً من عنوان “محاكاة الشبكة الواسعة” وحتى هذه النقطة، من خلال الرابط التالي:

التحقُّق من عناوين IP

الآن، وبعد أن أنشأت الشبكة وقمت بضبط إعداداتها، يجب التأكُّد من الاتّصال.

أولًا، باستخدام موجّه الأوامر، يمكِنك التحقُّق من أن كل جهاز لديه عنوان IP الخاص به.

للتحقُّق من عناوين IP

1. اضغط أيقونة الجهاز الذي تريد التحقُّق من IP Address (عنوان IP) الخاص به مثل PC1.
2. من النافذة التي تظهر، اضغط علامة تبويب Desktop (سطح المكتب).
3. ثم اضغط Command Prompt (موجّه الأوامر).
4. في نافذة موجّه الأوامر، اكتب الأمر ipconfig.
5. ستعرض قائمة عناصر تكوين IP Address (عنوان IP).

التحقُّق من إمكانية الوصول للأجهزة

يتوجَّب علينا التحقُّق أيضًا من إمكانية الوصول للأجهزة. يتم هذا الأمر من خلال استخدام الأمر بينج (ping)، والذي يعدُّ طريقة شائعة جدًا للتحقُّق مما إذا كان بإمكانك إرسال واستقبال الحزم من وجهة معيَّنة.

يرسل الأمر بينج مجموعة من حزم البيانات إلى الجهة الأخرى في نفس الشبكة وينتظر منها الرد بإشارات معيَّنة، ولا يكون الاتّصال ناجحًا إلا إذا:

للتحقُّق من الوصول للأجهزة:

1. اضغط أيقونة الجهاز الذي تريد التحقُّق من إمكانية الوصول إليه، على سبيل المثال PC1.
2. من النافذة التي تظهر، اضغط علامة تبويب Desktop (سطح المكتب).
3. ثم اضغط Command Prompt (موجّه الأوامر).
4. من نافذة Command Prompt (موجّه الأوامر)، اكتب الأمر ping (بينج) ثم IP الوجهة التي تريد إرسال وتلقي الحزم منها على سبيل المثال، اكتب ping 192.168.0.2 وهو عنوان IP لجهاز PC2.
5. ستعرض قائمة التحقُّق من إمكانية الوصول إلى الأجهزة.

بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “بروتوكول الإنترنت وأداة محاكاة الشبكة” بدايةً من عنوان “التحقق من عناوين IP” وحتى نهاية الموضوع، من خلال الرابط التالي:

اختبر تحصيلك لمحتوى الموضوع من خلال الرابط التالي:

الواجب الإلكتروني

إلى هنا يكون قد انتهى موضوع “بروتوكول الإنترنت وأداة محاكاة الشبكة” لا تنسوا مراجعة نواتج التعلُّم أعلى المقال، وانتظرونا في الموضوع القادم!

روابط هامة

مقررات الفصل الدراسي الثالث