الشبكات السلكية واللاسلكية | الوحدة الثانية | الدرس الأول

الشبكات السلكية واللاسلكية هو عنوان الدرس الأول من الوحدة الثانية التي تحمل اسم “الشبكات” في الفصل الدراسي الثالث من مقرر “تقنية رقمية 1 – 3”.

ستتعرف في هذا الموضوع على كيفية تصنيف الشبكات إلى عدة فئات بناءً على النطاق الجغرافي أو ناقل البيانات، ستتعرف كذلك على الاختلافات بين الشبكات السلكية واللاسلكية من حيث السرعة والوصول إلى الإنترنت.

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

نواتج التعلُّم

• معرفة مفهوم شبكات أجهزة الحاسب.
• التمييز بين أنواع شبكات أجهزة الحاسب المصنفة وفقًا للنطاق الجغرافي.
• التمييز بين أنواع الشبكات المصنفة وفقًا للوسيط الناقل.
• معرفة أهم خصائص الشبكة اللاسلكية وتقنياتها الأكثر شيوعًا.
• التمييز بين أنواع الشبكات المصنفة وفقًا لتخطيط الشبكة.
• معرفة مفهوم شبكة التخزين واستخدامها العملي.

هيا لنبدأ!

مقدمة – الشبكات

يتم تصنيف الشبكات إلى فئات مختلفة بناءً على النطاق الجغرافي، والوسيط الناقل، وتخطيط الشبكة، وكذلك استخدام الشبكات السلكية واللاسلكية في الاتّصالات.

ستتعرَّف في هذا الموضوع على تصنيف الشبكات ومفهومها وخصائصها.

شبكات أجهزة الحاسب

شبكة جهاز الحاسب عبارة عن جهاز حاسب أو أكثر، متصلة ببعضها البعض من أجل مشاركة الموارد (البيانات والأجهزة).

تتكوَّن شبكة جهاز الحاسب من جزأين أساسيين: الأجهزة الطرفية والنواقل التي تنقل البيانات بين هذه الأجهزة.

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

شبكة حاسوب – ويكيبيديا

تصنيف الشبكات

يمكِن تصنيف الشبكات إلى عدة تصنيفات رئيسة بناءً على:

• النطاق الجغرافي الذي تغطيه الشبكة (شبكة محلية، شبكات متوسطة المجال، شبكات واسعة المجال).
• الوسط الناقل للبيانات (سلكي، لاسلكي).
• تخطيط الشبكة (الناقل، الحلقة، النجمة، مخطَّط الشبكة، المُخطَّط الهجين).

تصنيف الشبكات وفقًا للنطاق الجغرافي

الشبكة المحلية Local Area Network (LAN)

• تتكوَّن من أجهزة حاسب متصلة ببعضها.
• موجودة في نطاق جغرافي ضيق (شركة، مؤسسة، بناية سكنية، …).
• تحقق سرعات اتّصال عالية.
• الغرض الرئيس من استخدامها هو مشاركة الموارد والخدمات مثل الملفات والطابعات.

الشبكة المتوسطة Metropolitan Area Network (MAN)

• شبكة متوسطة الحجم.
• ذات نطاق تغطية أكبر من نطاق الشبكة المحلية (LAN)، لكن أصغر من نطاق تغطية الشبكة الواسعة (WAN).
• يمتد نطاقها ليشمل العديد من المباني في نفس المدينة أو البلدة، ويتم تكوينها بتوصيل مجموعة من الشبكات المحلية معًا.
• الجامعات من الأمثلة النموذجية على هذا النوع من الشبكات.

الشبكة الواسعة Wide Area Network (WAN)

• عبارة عن ربط مجموعة من أجهزة الحاسب والشبكات المحلية (LANs) مع بعضها من خلال أجهزة الربط المُستخدَمة في نظم الشبكات.
• هي شبكة أجهزة حاسب متصلة ببعضها لا تتقيد بموقع جغرافي محدَّد.
• يمكِن أن يمتد ذلك ليشمل مواقع داخل دولة أو قارة (مثل شركة متعدِّدة المواقع أو البنوك).
• يعتبر الإنترنت أكبر شبكة WAN في العالم.

تصنيف الشبكة وفقًا للوسيط الناقل

يتم تصنيف الشبكات وفقًا للوسيط الناقل إلى:

• الشبكات السلكية (Wired Networks).
• الشبكات اللاسلكية (Wireless Networks).

الشبكات السلكية (Wired Networks)

تَستخدِم الشبكة السلكية الكابلات لتوصيل الأجهزة، مثل أجهزة الحاسب أو التلفزيون والأجهزة الأخرى، بالإنترنت أو بشبكة أخرى.

في الشبكة السلكية، يتم نقل البيانات عبر وسيط فعلي. وهناك 3 أنواع رئيسة من الاتّصالات السلكية ذات النطاق العريض للاستخدامات الاستهلاكية أو السكنية:

• شبكة كابلات الشبكة.
• شبكة خط المشترك الرقمي (Digital Subscriber Line – DSL).
• شبكة الألياف الضوئية.

لاحظ أن

من الأمور السلبية في الشبكات السلكية أن عملية توسيع هذه الشبكات يعدُّ أمرًا مكلفًا لضرورة توفير توصيلات جديدة وإعادة توجيه التوصيلات الموجودة سابقًا.

شبكة كابلات الشبكة

هناك أنواع مختلفة من كابلات الشبكة. على سبيل المثال، يمكِنك استخدام كابلات إيثرنت (Ethernet Cables) لتوصيل أجهزة الشبكة الفعَّالة مثل أجهزة الحاسب المكتبية والنقَّالة ومحركات الأقراص الثابتة بالشبكة، وغيرها من الأجهزة على الشبكة المنزلية أو الشبكة المحلية (LAN).

لتتعرَّف على الكابلات المختلفة لنقل البيانات عبر الشبكة.

بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “الشبكات السلكية واللاسلكية” من بدايته وحتى هذه النقطة، من خلال الرابط التالي:

شبكة خط المشترك الرقمي (Digital Subscriber Line – DSL)

خط المشترك الرقمي (DSL) هي تقنية اتّصال سلكية تَستخدِم خطوط الهاتف الموجودة لنقل بيانات النطاق الترددي العالي، مثل الوسائط المتعدِّدة والفيديو إلى مشتركي الخدمة.

يوفِّر DSL وصولًا مخصَّصًا للشبكة العامة من نقطة إلى نقطة.

يمكِن أن تتدفَّق بيانات الصوت والإنترنت بواسطة خط المشترك الرقمي (DSL) الذي يتيح استخدام خدمة الإنترنت وخط الهاتف معًا دون انقطاع لإحدى الخدمتين، ويلزم ذلك استخدام مودم خاص يسمى مودم DSL متَّصِل بخط الهاتف التقليدي.

توجد أشكال مختلفة لشبكة خطوط المشترك الرقمي (DSL)، مثل:

خط المشترط الرقمي غير المتماثل (Asymmetric Digital Subscriber Line – ADSL)

• عند الاتّصال بالإنترنت باستخدام هذا النوع من الخطوط تكون سرعة تنزيل البيانات أسرع بكثير من سرعة تحميل البيانات.
• سرعة تنزيل قصوى تصل إلى 24 ميجابت في الثانية.
• سرعة تحميل 1 ميجابت في الثانية.

خط المشترك الرقمي فائق السرعة (Very High Speed Digital Subscriber Line – VDSL)

• هذا النوع من الخطوط يعدُّ من أسرع خطوط المشترك الرقمي.
• بإمكانه توفير سرعات تنزيل متوسطة تصل إلى 50 ميجابت في الثانية.
• توفير سرعات تحميل تصل إلى 2 ميجابت في الثانية.
• يتطلَّب هذا النوع من الاتّصال بالإنترنت استخدام الأسلاك النحاسية أو كابلات الألياف الضوئية لتوجيه البيانات للبيت أو المكتب.

خط المشترك الرقمي فائق السرعة 2 (Very High Speed Digital Subscriber Line 2 – VDSL2)

• تقدِم هذه التقنية طرازًا محسَّنًا من تقنية VDSL، وتعتبر مثالية لخدمات مثل التلفزيون عالي الوضوح HD وخدمات الفيديو والصوت والألعاب عبر الإنترنت.
• معدل تنزيل يصل إلى 100 ميجابت في الثانية.
• معدل تحميل يصل إلى 50 وحتى 100 ميجابت في الثانية.
• قد تتجاوز سرعة التنزيل 200 ميجابت في الثانية إذا كانت مسافة الاتّصال قصيرة.

شبكة الألياف الضوئية (Fiber Optic)

• توفر الألياف الضوئية السرعة الأكبر للإنترنت في أيامنا هذه، ويرجع ذلك إلى استخدامه للضوء لنقل البيانات من خلال كابل الألياف الضوئية.
• تصل سرعة التنزيل والتحميل إلى 5 جيجابت في الثانية (GBPS).
• يمكِن استخدام هذا الاتّصال لإرسال البيانات لمسافات أطول بكثير من خط المشترك الرقمي (DSL) أو الإنترنت السلكي.
• تتطلَّب هذه الخدمة استخدام مودم ألياف ضوئية (Fiber Optic Modem).

يمكِن توصيل المنازل أو المواقع التجارية مباشرةً بكابلات الألياف الضوئية، ولكن ذلك قد يحتاج إلى استبدال البِنية التحتية الحالية المعتمدة على الكابلات النحاسية مثل أسلاك الهاتف والأسلاك المحورية.

يُطلق على عملية توصيل الألياف الضوئية إلى المنازل اسم (FTTH)، ويطلق على عملية توصيل الألياف الضوئية إلى الأعمال التجارية اسم (FTTB) والتي تهدُف إلى توصيل إشارة الاتّصال عبر الألياف الضوئية من معدات تحويل المزود إلى المنزل أو العمل عن طريق استبدال البِنية التحتية النحاسية القائمة مثل كابلات الهواتف والكابلات المحورية.

بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “الشبكات السلكية واللاسلكية” بدايةً من عنوان “شبكة خط المشترك الرقمي” وحتى هذه النقطة، من خلال الرابط التالي:

الشبكات اللاسلكية (Wireless Networks)

الشبكة اللاسلكية هي شبكة من الأجهزة المتصلة ببعضها دون الحاجة إلى استخدام الوصلات (الأسلاك).

تعتمد الشبكات اللاسلكية على تقنيات أمواج الراديو لنقل المعلومات وتوصيل الأجهزة بالشبكة أو التطبيقات.

ستتعرَّف على التقنيات المُستخدَمة في الشبكات اللاسلكية والمتنقلة، وكيف تلعب نقاط الوصول والمحطات الأساسية دورًا مهمًا في نقل البيانات، وكذلك كيفية التعامل مع مشكلات الأمان في الشبكات اللاسلكية.

تقنيات الشبكات اللاسلكية

توجد عدة تقنيات لاسلكية تم تطويرها لدعم الشبكات اللاسلكية. وتعدُّ تقنية الواي فاي والبلوتوث وتقنية الاتّصال قريب المدى من التقنيات الأكثر شيوعًا في الشبكات اللاسلكية.

• البلوتوث (Bluetooth)

تقنية لاسلكية للشبكات لتبادل البيانات لمسافات قصيرة. ويتم استخدام هذه التقنية في العديد من الأجهزة مثل الهواتف النقالة ولوحات المفاتيح والفأرة والسماعات اللاسلكية، إضافة إلى أدوات التحكُّم بأجهزة الألعاب وأجهزة التعقُّب وتحديد الأماكن.

• تقنية واي فاي (Wi-Fi)

من أكثر التقنيات شيوعًا وانتشارًا في الشبكات اللاسلكية. يتم استخدام تقنية Wi-Fi بشكلٍ واسع في أجهزة الحاسب والهواتف الذكية وأجهزة الألعاب، كما يتم استخدامها في كاميرات المراقبة المتصلة بالإنترنت (IP Cameras) وأجهزة التلفاز الذكيَّة والطابعات والعديد من الأجهزة الأخرى.

• تقنية الاتّصال قريب المدى (Near Field Communication – NFC)

للاتّصال من مسافة قصيرة بين الأجهزة التي تدعم هذه التقنية وتتم عملية تبادل المعلومات عبر موجات الراديو، ويعدُّ استخدامها الأكثر شيوعًا في الهواتف الذكية.

بعض الأجهزة الداعمة لتقنية NFC يمكِنها تسجيل معلومات بطاقات الائتمان واستخدام الهاتف في الدفع عند القيام بالتسوق. تتميَّز هذه التقنية بعدم إمكانية اعتراض البيانات لاسلكيًا.

ومن أهم التحديات التي تواجه هذه التقنية هو المدى القصير لها والذي لا يتجاوز 10 سنتيمترات وضعف سرعة نقل البيانات مقارنةً بتقنية البلوتوث.

تصنيف الشبكات وفقًا لتخطيط الشبكة

إن كلمة تخطيط (Topology) في عالم شبكات جهاز الحاسب تُشير إلى شكل مخطَّط اتّصال الأجهزة ببعضها. في هذا الموضوع ستتعرَّف على بعض المُخطَّطات الأساسية للشبكات.

مخطط الناقل (Bus Topology)

يعدُّ مخطَّط الناقل من المُخطَّطات الأساسية للشبكة حيث تتصل جميع الأجهزة بناقل مركزي على اعتباره “العمود الفقري” للشبكة.

وتعدُّ سهولة التركيب من أهم مميزات هذا المُخطَّط، ورغم ذلك فإن هذا المُخطَّط يواجه مشكلة في صعوبة اكتشاف وإصلاح أي مشاكل تحدث داخل الشبكة، كما أن جميع الأجهزة في هذا المُخطَّط تتصل بالناقل نفسه؛ مما يتسبَّب بحدوث تصادمات داخل الشبكة.

يحدث هذا الأمر عندما يريد كل جهاز إرسال المعلومات في نفس الوقت من خلال نفس الوسيط (مجال التصادم)؛ مما يتسبَّب بحدوث تصادمات بين البيانات في جميع الأجهزة المتصلة؛ مما يعيق عملية نقل البيانات داخل الشبكة.

مخطط الحلقة (Ring Topology)

يجمع مخطَّط الحلقة بين أجهزة الشبكة المتصلة ببعضها على شكل حلقة، ويتم إرسال جميع حزم البيانات عبر تلك الحلقة وصولًا إلى وجهتها النهائية.

تتدفق جميع البيانات في مخطَّط الحلقة باتّجاه واحد؛ مما يساعد على تقليل التصادم بين الحزم (ولكن يجب أن تمر جميع البيانات المنقولة عبر الشبكة من خلال كل نقطة داخل الشبكة)؛ مما يشكِّل عبئًا كبيرًا عليها.

من مزايا استخدام مخطَّط الحلقة عدم الحاجة إلى توصيل الأجهزة مباشرةً لتتواصل فيما بينها، كما تعدُّ إمكانية إضافة جهاز إلى مخطَّط الحلقة دون التأثير على أداء الشبكة من أهم الميزات الأخرى لهذا المُخطَّط.

مخطط النجمة (Star Topology)

يتم توصيل جميع نقاط الشبكة في مخطَّط النجمة بجهاز مركزي مثل المحوِّل (Switch) أو الموزِّع (Hub).

من السهل جدًا في هذا المُخطَّط إضافة أي أجهزة جديدة في الشبكة؛ مما يجعل من عملية إدارة الشبكة عملية سهلة من نقطة مركزية واحدة، وكذلك فإن فشل أحد أجهزة الشبكة لا يؤثر على عمل باقي أجهزة الشبكة.

تكمُن المشكلة الكبرى في مخطَّط النجمة في أن فشل الجهاز المركزي يؤدي إلى فشل الشبكة بأكملها.

مخطط الشبكة (Mesh Topology)

يتصل كل جهاز في مخطَّط الشبكة بباقي الأجهزة الأخرى؛ مما يعني أن كل جهاز في الشبكة يتصل بكل جهاز آخر.

تعدُّ عملية تكوين هذا المُخطَّط عملية مكلفة نظرًا لوجود العديد من التوصيلات الضرورية الإضافية، ولكن من ناحية أخرى توجد ميزة في إمكانية نقل المعلومات بين أجهزة مختلفة في وقت واحد، وكذلك فإن فشل اتّصال واحد أو أكثر داخل الشبكة لا يؤثر على عمل باقي الشبكة.

المخطط الهجين (Hybrid Topology)

يجمع المُخطَّط الهجين بين مخطَّطين مختلفين أو أكثر من مخطَّطات الشبكة (نجمة، حلقة، ناقل، شبكة)، وعادةً ما يتم استخدام هذا المُخطَّط عند الحاجة لتوصيل شبكتين مختلفتين معًا.

يمكِن ترقية هذا النوع من المُخطَّط وتطويره كإضافة جهاز جديد إلى الشبكة دون التأثير على أدائها. كما يُسهِّل التحكُّم بأي نوع من التصميمات المُستخدَمة وإعداده للحصول على أفضل أداء للشبكة.

يعتبر المُخطَّط الهجين من مخطَّطات الشبكة باهظة الثمن لأنه يتطلَّب عددًا كبيرًا من التوصيلات والأنظمة المختلفة للاتّصال بين الشبكات.

شبكة التخزين

شبكة التخزين (Storage Area Network – SAN) هي نوع خاص من الشبكات تسمح للخوادم (Servers) بالوصول للبيانات المشتركة المخزَّنة على أجهزة الشبكة.

عادةً تكون شبكة التخزين (SAN) عبارة عن شبكة مخصَّصة لأجهزة التخزين لا يمكِن الوصول إليها عبر شبكة الاتّصال المحلية (LAN) بواسطة الأجهزة الأخرى.

كما هو موضَّح في الرسم التالي، تتكوَّن شبكات SAN عادةً من مضيفين، وعملاء ومحوِّلات، ووسائط تخزين، وأجهزة تخزين مترابطة باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات والمُخطَّطات والبروتوكولات.

مثال على استخدام شبكة التخزين (SAN): قواعد بيانات خادم مايكروسوفت إس كيو إل (Microsoft SQL Server).

يتم استخدام قواعد بيانات خادم مايكروسوفت إس كيو إل لتخزين البيانات الأكثر قيمة للمؤسسة؛ لذا فهي تتطلَّب أعلى مستوى من الأداء والتوافر.

بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “الشبكات السلكية واللاسلكية” بدايةً من عنوان “الشبكات اللاسلكية” وحتى نهاية الموضوع، من خلال الرابط التالي:

اختبر تحصيلك لمحتوى الموضوع من خلال الرابط التالي:

الواجب الإلكتروني

إلى هنا يكون قد انتهى موضوع “الشبكات السلكية واللاسلكية” لا تنسوا مراجعة نواتج التعلُّم أعلى المقال، وانتظرونا في الموضوع القادم!

روابط هامة

مقررات الفصل الدراسي الثالث