الجسور (Bridges).

الجسر هو جهاز يمكن استخدامه للربط بين العناصر على الشبكة المحلية ، ويمكن تلخيص اهداف عمله فى نقطتين :
1- توسيع الشبكة المحلية .
2-تقسيم الشبكة المحلية الى اكثر من قسم وتوزيع حركة المرور بين هذه الاقسام .
والجسر يتمتع بكل مزايا مكررات الاشارة مثل :
1- الربط بين اسلاك الشبكة المتشابهة والمختلفة .
2- اعادة توليد البيانات.
وهو يتفوق على على مكرر الاشارة فى الامور التالية :
1- تجاوز قواعد المعيار 802.3 فيما يخص الحد الاعلى لعدد الاجهزة المسموح بها بالاتصال بالشبكة المحلية .
2- اعادة ترتيب البيانات ولكن على مستوى حزمة النقل للوسط.
3- توفير اداء افضل للشبكة .
4- الوصل بين شبكات من تصاميم مختلفة وتوجيه الحزم للبيانات .
يمكن تفادى حدوث ازمة الاختناق ( عنق الزجاجة ) فى الشبكات المزدحمة باستخدام جسر لقسيم الشبكة الى قسمين مما يوزع حركة المرور بينهما ويخفض من الازدحام على كل قسم وستكون مهمة الجسر السماح بمرور حزم البيانات الموجهة من قسم الى قسم اخر بشرط  ان يكون عنوان الوجهة فى الحزم ينتمي الى القسم الذى ستمرر اليه بمعنى انه لا يسمح بمرور البيانات المنتقلة من القسم الاول ولكن عنوان وجهتها يشير الى القسم الاول ايضا مما يعنى انه لا حاجة لتمرير مثل هذه الجزم الى القسم الثاني وبالتالي يقوم الحسر بمنعها من المرور بعكس مكرر الاشارة الذى سيقوم بكل بساطة بتمرير هذه الحزم مما يؤدى الى شغل القسم الثاني دون حاجة الى ذلك ، وهنا نجد ان الجسر يعمل على تحسين وزيادة فعالية الشبكة لان كل قسم من اقسام الشبكة سوف يتحقق:
1-التعامل مع عدد اقل من الحزم.
2- عدد اقل من التصادمات.
3- العمل بفاعلية اكبر
وتستطيع الجسور الربط بين شبكات تعامل بروتوكولات مختلفة . ولكن لا تستطيع الجسور التميز بين البروتوكولات المختلفة ولهذا فهي لا تقوم بالتحويل او الترجمة من بروتوكول الى  اخر اثناء تمرير الحزم للبيانات بين الشبكات المختلفة بل تقوم بالتعرف على الحاسوب الموجهة اليه الحزم بقراءة عنوان المستقبل فى راس الحزمة وتترك مهمة التعرف على البروتوكول للجهاز المستقبل على الطرف الاخر من الشبكة .
تنقسمك الجسور الى نوعين :
1- داخلية وتركب داخل الجهاز المزود ، وبعض انظمة التشغيل تدعم استخدام اكثر من جسر داخلي فى جهاز المزود.
2- خارجية وتكون عبارة عن اجهزة مستقلة.
وقسم الجسور حسب عملها الى قسمين:
1- جسور محلية .
2- جسور بعيدة المدى.
تقوم الجسور المحلية بالربط بين الاسلاك المختلفة من الشبكة ، وتكون هذه الاسلاك المحورية الثخينة للاقسام المختلفة من الشبكة ، وتكون الاقسام متصلة بشكل مباشر .
بينما الجسور بعيدة المدى فانها تقوم بعمل بالربط بين الاسلاك المحلية الثخينة والاسلاك بعيدة المدى مثل اسلاك الهاتف المؤجرة ، ويستخدم هذا النوع من الجسور للتوصيل بين عدة شبكات محلية تفصلها مسافات شاسعة ، وفى هذه الحالة فان الجسر بعيد المدى لا يعمل وحده بل يجب ان يعمل جسران معا كزوج وكل جسر يجب ان يتصل بمودم والذى يتصل بدوره بخطوط الهاتف المؤجرة.

Switch المبدل

المبدل هو جهاز يشبه المجمع ال(HUB) من حيث الشكل ووجود المنافذ الا انه يتميز عنه بامر هام وهو امكانية اجراء اكثر من اتصال فى نفس اللحظة مع الحواسيب الموصولة الى منافذه اي انه يقيم اتصالات ما بين كل الحواسيب الموجودة على منافذه بنفس اللحظة وبالتالي يقاس بسعة تبديله الداخلية وسعة تمريره عبر منافذه .
ترتبط مع طبقة ربط البيانات الموجودة ضمن معيار OSI والتي مهمتها ضمان وصول خانات المعلومات صحيحة عن طريق اكتشاف الاخطاء وتصحيحها.
وهذه الخاصية موجودة بشكل تلقائي فى المبدل العادي وهذا ما يعطى عرض حزمة اكبر فى نقل المعطيات.
وهذه الخاصية تؤمن للمبدل الخصائص التالية :
1- المقاطع الميكروية وهذا يعنى ان كل منفذ من منافذ المبدل يمكن ان يمثل شبكة مختلفة فى البنية الحيوية .
2- تشكيل ال الشبكات المنطقية حيث يتم تشكيل مجموعات  منطقية هى شبكة منطقية على كل منفذ مستقلة عن الاخرى فى المنفذ الاخر .
والطبقة الثانية Layer2 كخاصية تعتمد على MAC Address فى ايجاد الهدف للرزم المرسلة ولا تنظر داخل الاطارات .حيث يتم بناء وصيانة  جداول التحويل والتوجيه وتحفظ المسارات لل  MAC Address التي ينتمى اليها كل منفذ.
ومن المعروف بان عناوين Layer2 تحدد من قبل مصنعي ادوات الاتصال وتعطى عناوين فريدة MAC فى كل كارت شبكة ، وبالتالي لا يوجد  عنواني MAC متشابهان لبطاقتي شبكة .
يوجد نوعان من المبدلات هما :
1- العبور المباشر.
2- التخزين والتوجيه .
مبدلات العبور المباشر توجه الرزم عن طريق قراءة عنوان الوجهة من بروتوكول طبقة البيانات بمجرد استلامها وارسال الرزم عبر المنفذ المناسب دون اية معالجة اضافية .حتى ان المبدلة لا تنتظر وصول كامل الرزمة قبل البدء بارسالها .فى معظم الاحوال ، تستخدم مبدلات العبور المباشر الية قائمة على الجهاز تتالف من شبكة من دارات الدخل / الخرج ، يتيح للبيانات دخول ومغادرة المبدلة عبر اي منفذ .يسمى بالتبديل المصفوفاتى او التبديل المعترض .
هذا النوع من المبدلات رخيص الثمن نسبيا ويقلل الى الحد الادنى زمن التاخير الحاصل اثناء معالجة  المبدلة للرزم.
اما مبدلات التخزين والتوجيه : تنتظر لحين وصول كامل الرزمة قبل توجيهها الى وجهتها .يمكن ان يكون هذا النوع :
1- مبدل ذو ذاكرة مشتركة ،اى انه يحتوى على مخزن مؤقت عام يخزن البيانات الواردة من كل المنافذ.
2-او مبدل ذو بنية ناقلة وهى تحتوى على مخازن مؤقتة مستقلة لكل منفذ يصل بينها ناقل .
اثناء تخزين الرزمة فى ذاكرة التخزين المؤقت فى المبدلة ، تاخذ  المبدلة بفحص دوري للغزارة .تتحقق المبدلة من ايضا المشاكل الاخرى وخاصة الناتجة عن بروتوكول طبقة ربط البيانات ، والتي ينتج عنها اطر مشوهة . ينتج عن عمليات الفحص هذه المزيد من التاخير فى عملية توجيه الرزم ، كما ان الوظائف الاضافية التي تقوم بها مبدلات التخزين والتوجيه تجعلها اغلى ثمنا من مبدلات العبور المباشر .
ان الاهداف المباشرة للمبدلات المستخدمة فى شبكات ال LAN :
1- زيادة عرض الحزمة المتوفرة لكل مستخدم لتخفيف الازدحام فى الوصول الى الوسائط المشارك عليها فى الشبكة.
2- يمكن تجزئة وادارة شبكات الافتراضية من قبل المستخدمين عبر مجموعات منطقية مستقلة وبالتالي ستعطى خصوصية وامن ومرونة كبيرة للشبكة.
3- تقديم تطويرات ملموسة فى انجاز حلول تبديليه عبر بعض المبدلات .
4- فى معظم المبدلات الاساسية المرتكز عليها تقطيع الشبكة الى افتراضية او تأشيرية يمكن ان تكون هذه المبدلات ذكية متطورة فى اظهار حركة سير الاشارات كما انها تضم جداول العناوين التي تؤمن ارسال الحزم بشكل مباشر الى المنفذ المطلوب .
5- لها مرونة عالية فى التعامل مع مجال واسع من المعايير التجارية المستخدمة .

بطاقة او كارت الشبكة (NIC)

تعتبر بطاقة الشبكة هي الواجهة التي تصل بين الحاسب وكبل الشبكة .تركب بطاقة الشبكة فى شق التوسعة الفارغ فى الحاسب ثم يتم وصل كبل الشبكة الى البطاقة ليصبح الحاسب متصل فعليا بالشبكة من الناحية المادية ويبقى الاعداد البرمجي للشبكة .
يتلخص دور بطاقة الشبكة بالامور التالية :
1- تحضير البيانات لبثها على الشبكة .
2- ارسال البيانات على الشبكة .
3- التحكم بتدفق البيانات بين الحاسب ووسط الاتصال .
4- ترجمة الاشارات الكهربائية من كبل الشبكة الى بايتات يفهمها معالج الحاسب . وعندما تريد ارسال بايتات فانها تترجم اشارات الحاسب الرقمية الى نبضات كهربائية يستطيع كبل الشبكة حملها.
كل بطاقة شبكة تملك عنوان فريد ، وهذاالعنوان تحدده لجنة معينة IEEE وهذه اللجنة تخصص مجموعة من العناوين لكل مصنع من مصنعي بطاقات الشبكة ، وهو ذاته العنوان MAC ، وهذا العنوان مكون من 48 بت ويكون مخزن داخل ذاكرة القراءة ROM فى كل بطاقة شبكة يتم انتاجها ، وتحتوى اول 24 بت على تعريف للمصنع بينما يحتوى ال 24 بت الاخرى على الرقم المتسلسل للبطاقة ، تقوم البطاقة بنشر عنوانها على الشبكة ، مما يسمح للاجهزة بالتخاطب فيما بينها وتوجيه البيانات الى وجهتها الصحيحة .
تحتوى بطاقة الشبكة على الاجزاء المادية والاجزاء البرمجية ، وهذا الجزء البرمجي يكون مخزنا داخل الذاكرة ROM ويكون مسؤولا عن توجيه المهام الموكلة بالبطاقة.
تنتقل البيانات فى الحاسب فى ممرات كهربائية تسمى النواقل ، كل ناقل يتكون من عدة ممرات موضوعة جنبا الى جنب ، وباستخدام هذه الممرات من الممكن نقل البيانات كبيرة على ناقل واحد فى نفس الوقت ، وبالتالي يمكن القول ان البيانات تنقل بشكل متوازي ، ويستطيع كابل الشبكة حمل بت واحد من البيانات وهذا يطلق عليه البث المتسلسل وكما ان البيانات تنتقل باتجاه واحد عل الكابل . ان بطاقة الشبكة هي المسؤولة عن تحويل البيانات من الجريان بشكل متوازي على ناقل البيانات الى الجريان بشكل متسلسل على كابل الشبكة والذى يقوم بهذه المهمة فى بطاقة الشبكة هو المرسل - المستقبل .
تقوم بطاقة الشبكة بتنظيم عملية بث البيانات على الشبكة وذلك بالقيام بالخطوات التالية :
1- نقل البيانات من الحاسب الى البطاقة .
2- تخزين البيانات مؤقتا على البطاقة تمهيدا لبثها الى الكابل.
3- اجراء تفاهم على شروط نقل البيانات بين البطاقة المرسلة والمستقبلة.
4- التحكم بتدفق البيانات على الشبكة.
اولا تقوم بطاقة الشبكة بارسال اشارة الى الحاسب طالبة منه بيانات معينة ثم يقوم ناقل البيانات فى الحاسب بنقل البيانات المطلوبة من ذاكرة الحاسب الى البطاقة .
غالبا ما تكون سرعة نقل البيانات من الناقل الى البطاقة اكبر من سرعة نقل البيانات من البطاقة الى الكابل ، لهذا فان هذا الجزء من البيانات يجب تخزينه مؤقتا على الذاكرة RAM على البطاقة الى ان تتمكن البطاقة من بثها الى الكابل ، هذه التقنية تسمى Buffering وهنالك امر اخر يجب ان يؤخذ فى عين الاعتبار عند تبادل البيانات الا وهو التوافق بين البطاقات للشبكة المتصلة معا ، فاذا كانت احدى البطاقات قديمة والبطاقة الاخرى جديدة واسرع من القديمة ، فلكي تتمكنا من الاتصال معا عليهما الاتفاق على سرعة واحدة تكون هي سرعة البطاقة الابطئ.
ولكي يتم التوافق بين البطاقات الشبكة المتصلة معا فان كل بطاقة تطلق اشارة الى باقي البطاقات معلنة عن لكي يتم تعديلها بما يتوافق مع غيرها من البطاقات .
القضايا التي يجب ان تتفق عليها البطاقات لكي يتم الاتصال بينها هي :
1- الحجم الاقصى لمجموعات البيانات الت يتم ارسالها .
2- مقدار البيانات التي سيتم ارسالها قبل الحصول على تاكيد لوصولها.
3- فترة الزمن التي تفصل بين ارسال  حزم البيانات .
4- فترة الزمن التي يجب ان انتظارها قبل الحصول على تاكيد وصول البيانات .
5- مقدار البيانات التي تستطيع كل بطاقة استقباله قبل ان تفيض .
6- سرعة نقل البيانات.
بعد الاتفاق على هذه القضايا تبدا عملية تبادل البيانات بين البطاقات .
وقوم بطاقة الشبكة بعدد من مهام التحكم تشمل :
1- مراقبة وسط الاتصال .
2- طلب حزم البيانات والتعرف عليها بالتاكد من ان عنوان الوجهة الموجود فى الحزمة هو نفسه عنوان البطاقة التي تتسلم الحزمة.
3- اكتشاف الاخطاء وحلها.

طبقة ربط البيانات 2

ثانيا: تنظيم الوصول للوسيط:(MAC):
تتشارك الحواسيب فى الشبكات المحلية عادة على وسيط شبكة نصف مزدوج (Half- Duplex) ، مما يعنى انه من الوارد ان يرسل حاسبان بيانات فى نفس الوقت ، وحين يحدث ذلك ، يقال ان هناك تصادم (Collision) بين الرزم ، وتضيع بيانات الرزمتين . احد الوظائف الاساسية للبروتوكول لطبقة ربط البيانات على هذا النوع من الشبكات ان يقدم الية تنظم الوصول الى وسط النقل فى الشبكة.
هذه الالية ،  والتي تسمى تنظيم الوصول للوسيط (MAC) ، تعطى الحواسيب فرصا متساوية لارسال بياناتها مع تخفيض حدوث تصادم الرزم الى الحد الادنى .وتعتبر هذه الالية احد السمات الرئيسية المميزة لبروتوكول طبقة ربط البيانات .
ثالثا: مواصفات الطبقة الفيزيائية:
غالبا ما تدعم بروتوكول طبقة ربط البيانات المستخدمة على الشبكات المحلية اكثر من نوع واحد لوسيط الشبكة ، وتتضمن معايير البروتوكولات مواصفة او اكثر للطبقة الفيزيائية . ولذلك فان طبقة ربط البيانات والطبقة الفيزيائية وثيقتا الصلة ببعض لان لسيمات وسيط الشبكة تاثيرا على  الية تنظيم الوصول للوسيط (MAC) التي يستخدمها البروتوكول . لهذا السبب يمكن القول ان بروتوكولات طبقة ربط البيانات المستخدمة على الشبكات المحلية تطوق وظائف الطبقة الفيزيائية . الا انه توجد بروتوكولات اخرى لطبقة ربط البيانات تستخدم على الشبكة الواسعة (WAN) مثل بروتوكول الانترنت ذو الخط التسلسلى وبروتوكول نقطة لنقطة وهى لا تتضمن معلومات عن الطبقة الفيزيائية.
تنقسم طبقة ربط البيانات الى طبقتين فرعيتين:
1-LLC.
2- MAC .
تحدد( LLC (Logical Link Control طريقة مرور المعلومات بين طبقة MAC والطبقات العليا من OSI وتدمج مهامها فى البرنامج الذى يتحكم ببطاقة الشبكة ، وتتلخص هذه المهام فيما يلى :
1- تحقيق الاتصال الاساسي بين الاجهزة فى شبكات LAN.
2- تنظيم البيانات وتقسيمها الى اجزاء اصغر يسهل نقلها .
3- التاكد من التدفق الصحيح للبيانات فى التتابع المطلوب .
4- العثور على الاخطاء وتحديد طريقة معالجتها.
لا يتم تشغيل جميع مهام طبقة LLC مع كل اتصال وانما يعتمد ذلك على نوع الاتصال المستخدم .
تستطيع LLC توفير  ثلاث انواع من الخدمات :
1- عديم الاتصال وهى لاتوفر ضمان لوصول البيانات ولكن توفر سرعة نقل البيانات مرتفعة لعدم الحاجة للتاكد من خلو البيانات من اخطاء ، وهذا النوع هو الاكثر استخداما فى الشبكات المحلية نظرا لقلة احتمال حدوث اخطاء فى التنقل .
2- الاتصال الموجه وفى هذا النوع لابد من طلب اجراء اتصال او حصول الموافقة على اجراء هذا الاتصال بين الجهازين المتصلين قبل بدء الاتصال ويتم اضافة معلومات تحكم للتاكد من خلو الاخطاء ويستخدم هذا النوع فى الشبكات التي تنقل بيانات ضخمة وتكون عرضة  لاخطاء كثيرة.
3- عديمة الاتصال المعرفة وفى  هذا النوع يعطى الجهاز المستقبل اشارة تعلم الجهاز المرسل باستلامه للبيانات بشكل سليم.
اما الطبقة الفرعية MAC فهي التي تقوم بالمهام التالية :
1- نعرف كل بطاقات الشبكة بشكل فريد .
2- تقوم بالتاكد من تسليم بيانات خالية من الاخطاء بين الاجهزة المتصلة واعادة الارسال فى حالة وجود اخطاء .
3- تقوم بانشاء الاطر التي تتسلمها من طبقة LLC لتكون جاهزة للارسال .
4- القيام بمهام العنونة باضافة عنوان المرسل والمستقبل لحزم البيانات المرسلة ويطلق العنوانMAC Address وهو عنوان فريد لا يتكرر ويتم تخزينه فى الذاكرة  روم فى بطاقة الشبكة واحيانا يطلق على هذا العنوان (BIA)
5- توفر خدمة للتاكد من استلام الجهاز المستقبل للبيانات المرسلة اليه.
تكون MAC مزودة بعدد يطلق عليه تسلسل فحص الاطار لكشف الاخطاء ويتم حساب هذا العدد بواسطة الجهاز المرسل وفقا للبيانات التي يحملها الاطار ويتم حساب هذا العدد مرة اخرى من قبل الجهاز المستقبل ، فاذا كان الناتج غير متوافق مع العدد الذى تم حسابه اولا فان البيانات يتم التخلص منها ويطلب من الطبقات العليا فى OSI للجهاز المرسل اعادة ارسال البيانات مرة اخرى .
عندما يريد جهاز ما الاتصال باخر باستخدام طبقة MAC  فان هذا الامر ( فى حالة الاتصال الموجه ) يتم كما يلى :
1- يقوم الجهاز المرسل بطلب خدمة من الجهاز المستقبل .
2- يتم تسجيل طلب الخدمة فى الجهاز المستقبل وتظهر على شكل اشارة .
3- فى الجهاز المرسل تظهر استجابة للجهاز المستقبل وهذه الاستجابة قد تكون ايجابية او سلبية فى حال انشغال الجهاز المستقبل .
4- اذا كانت الاستجابة ايجابية فسيظهر تاكيد استلام من الجهاز المستقبل .

طبقة ربط البيانات 1

ان البروتوكول العامل على طبقة ربط البيانات (Data link) هذا الوسيط يتم اجهزة الشبكة وبرامجها فى الحاسب . حيث يمرر بروتوكولات الطبقة الثالثة (طبقة الشبكة) بياناتها نحو الاسفل الى بروتوكول طبقة ربط البيانات ، الذى يحزمها لارسال عبر الشبكة . حين تستلم الانظمة الاخرى على الشبكة البيانات المرسلة ، يعالج بروتوكول طبقة ربط البيانات فيها هذه البيانات ويمررها للاعلى الى طبقة الشبكة .حين نكون بصدد التصميم وبناء الشبكة المحلية سنجد ان بروتوكول طبقة البيانات هو اهم عامل تقريبا فى تحديد الاجهزة التي  يتوجب علينا شرائها وكيفية تنصيبها .لتنفيذ بروتوكول طبقة ربط البيانات سنحتاج الى الاجهزة التالية :
1- محول شبكة .
2-  برنامج تشغيل لمحول الشبكة .
3- كابلات وملحقات اخرى للتوصيل .
4- مجمعات وملحقات اخرى للتوصيل .
ان كلا من محول الشبكة والمجمعات المركزية مصممة لبروتوكولات معينة فى طبقة ربط البيانات ولا يمكن استبدالها بمنتجات اخرى مصممة لبروتوكولات اخرى ، بعض الكابلات تكون خاصة ببروتوكولات معينة.
اكثر بروتوكولات طبقة ربط البيانات استخداما للشبكات المحلية هو البروتوكول ايثرنت  ثم ال Token Ring وبدرجة اقل واجهة البيانات الموزعة باستخدام اللف البصرىFDDI .
تتضمن مواصفات بروتوكول طبقة ربط البيانات العناصر الاتية الرئيسية:
1- تنسيق الاطار ( اي الترويسة والتذييل المطبقين على البيانات الاتية من طبقة الشبكة قبل ارسالها ).
2- الية التحكم بالوصول الى وسيط الشبكة MAC.
3-مواصفات معينة للطبقة الفيزيائية لاستخدامها.
اولا : تنسيق الاطار :
يغلف بروتوكول طبقة ربط البيانات البيانات التي يتسلمها من بروتوكول طبقة الشبكة باضافة ترويسة تذييل لهل شكل ما يسمى frame يمكن تشبيه الترويسة والتذييل بالظرف التي توضع فيه الرسالة ، حيث يحتويان على عنوان النظام المرسل للرزمة وعنوان النظام الذى سيستلمها .
بالنسبة لبروتوكولات الشبكة المحلية مثل الايثرنت و Token Ringفلن هذه العناوين عبارة عن سلاسل حرفية ست عشرية بطول 6 بايت (12 خانة ست عشرية ) تضعها الشركة المصنعة لمحولات الشبكة . يشار الى العناوين كعناوين عتادية او عناوين تحكم الوصول للوسيط لتميزها عن العناوين المستخدمة فى الطبقات الاخرى من النموذج OSI.
ومن الجدير ذكره ان بروتوكولات طبقة ربط البيانات محصورة بالاتصالات بحواسيب على نفس الشبكة المحلية ، فالعنوان العتادى فى الترويسة يشير دائما الى حاسب موجود على نفس الشبكة المحلية حتى لو كانت الوجهة النهائية للبيانات هي نظام على شبكة اخرى .
من الوظائف الرئيسية لاطار طبقة ربط البيانات ان يتعرف على بروتوكول طبقة الشبكة الذى وولد رزمة البيانات وان يقدم معلومات للكشف عن الاخطاء . حيث يستطيع اي حاسب استخدام عدة بروتوكولات على نفس طبقة  الشبكة ويحتوى بروتوكولات طبقة ربط البيانات عادة رمزا يحدد اي هذه البروتوكولات ولد بيانات الرزمة . بهذا يستطيع بروتوكول طبقة ربط البيانات فى النظام المستقبل معرفة البروتوكول المناسب فى طبقة الشبكة الذى عليه تمرير البيانات اليه.
تاخذ معلومات الكشف عن الاخطاء شكل حسابات للتحقق الدوري من الفائض CRC يقو بها النظام المرسل على حمولة البيانات وتضمن نتيجتها فى تذييل الاطار . عند استلام الشحنة ، يقوم النظام المستقبل بنفس الحسابات ويقارن النتائج التي وصل اليها بتلك الواردة بالتذييل . اذا كانت النتائج متطابقة ، تم نقل البيانات بنجاح ، واما  اذا لم تكن كذلك ، فان النظام المستقبل يفترض ان الرزم تالفة فيتجاهلها.

مكررات الاشارة Repeaters

تستخدم المكررات لمعالجة مشكلة تخميد الاشارة عند انتقالها الى مسافة طويلة حيث تقوم هذه المكررات باستقبال هذه الاشارات ثم
تعيد توليدها وتقويتها ثم ترسلها مرة اخرى مما يسمح لهذه الاشارة بالوصول الى مسافات بعيدة دون ان تضعف او تتلاشى . ويعتبر استخدام مكررات الاشارة وسيلة لتوسيع الشبكات المحلية ولكن مع اشتراط باستخدام نفس البروتوكولات على كلا الشبكتين
 الموصولتين بواسطة مكرر الاشارة لهذا مكر الاشارات لا يستطيع توفير اتصال بين شبكات اثرنت وشبكة Token Ring، كما ان مكررات الاشارة لا تستطيع ترجمة او ترشيح الاشارات كما ان كل اقسام الشبكة المتصلة بواسطة مكرر الاشارة يجب ان يستخدم نفس الوسيلة للوصول لوسط الارسال Access Method، ولكنها تستطيع الوصل بين انواع مختلفة من وسائط الاتصال مثل الاسلاك المحورية مع  اسلاك  الالياف الضوئية .
تعتبر مكررات الاشارة وسيلة غير مكلفة لتوسيع الشبكات المحلية ولكبها قد تعانى من بعض المشاكل فهي لا ترشح ولا تمنع تدفق المرور للبيانات المعطوبة او المسببة للمشاكل وبالتالي فان حدثت مشكلة ما فى احد الاقسام للشبكة فانها تنتقل الى باقي الاقسام ، كما انها ستمرر عاصفة انتشارية الى جميع الاقسام والتي تحدث عندما تنتشر على الشبكة الكثير من الرسائل الموجهة الى جميع المستخدمين بحيث يصبح عددها مقاربا للقدرة الاستيعابية للشبكة .
يمكن ان يكون للمكرر عدة منافذ وعندها يطلق عليه اسم ال Hub، وهو عبارة عن مكرر الاشارة  يقوم با ستلام تدفق البيانات على احد منافذه ويعيد بثها بعد تقوية الاشارة على جميع منافذه الاخرى .
ثالثا : الرسل - المستقبل Transceiver :
وهو جهاز فعال يقوم بدور :
1- المحول Adapter بين المنفذ (AUI ( Attachment Unit Interface والمنفذ RJ-45.
2- المحول القالب (العاكس)   Converter بين المنفذ RJ-45 الكهربائي والمنفذ ST الضوئى .
3-انواع اخرى من الوصلات او الكابلات.
السبب الرئيسي الذي يدعو لاستخدام هذا الجهاز في الشبكة هو زيادة المسافة التي يمتد إليها الكابل والتغلب على ضعف الإشارة المرسلة . من المعروف إن الإشارات ينتابها الضعف أثناء انتقالها في الكابل وكلما كان الكابل أطول أصبحت الإشارة ضعيفة نتيجة طول المسافة التي تقطعها للوصول إلى وجهتها لذلك يستخدم هذا الجهاز لضمان وصول الإشارة إلى وجهتها بعد تقويتها .

 

المودم 2

تابع : المودم :
هناك طريقتان لارسال البيانات تستخدمها المودمات وفقا لبيئة الاتصال التى تعمل فيها:
1- غير متزامنة .
2- متزامنة.
فى الاتصالات غير المتزامنة ترسل البيانات  على  شكل تيار متتابع ومستمر من الاشارات ويتم تحويل كل رمز او حرف او رقم الى سلسلة من البتات ويتم الفصل بين كل سلسلة والتى تليها ببت يشير الى بداية السلسة وبت يشير الى  نهاية السلسلة ، ويجب على كل من المودم المرسل والمستقبل ان يتفقا على تتابع بت البداية والنهاية ، وهذه الاتصالات تسمى غير متزامنة لانها لا تستخدم اى نظام للتوقيت لتنسيق الارسال بين الجهاز المرسل والمستقبل ، فالجهاز الاول ببساطة يرسل البيانات والجهاز الثانى بنفس البساطة يستقبلها ثم يجرى عليها اختبار ليتاكد من تطابق البيانات المرسلةوالمستقبلة ويكون ربع البيانات المرسلة عبارة عن معلومات تحكم ونظرا لاحتمال حدوث اخطاء فان البيانات المرسلة تكون تحتوى على بت خاص يستخدم لغرض فحص البيانات والتاكد من خلوها من الاخطاء ودلك بالتأكد من تساوى عدد البتات المرسلة والمستقبلة . تصل سرعة ارسال  البيانات باستخدام الاتصالات اللامتزامنة الى33.400 بت فى الثانية وياستخدام تقنيات الضغط تصل السرعة الى 115.200 بت فى الثانية .
يعتمد اداء الاتصالات اللامتزامنة على عاملين :
1-سرعة القناة هو العامل الذى يصف مدى سرعة وضع البتات من البيانات عل  القناة لاتصال .
2- وهومقياس لمقدار المعلومات المفيدة التى  تعبر قناة الاتصال ومن الممكن زيادة هذا المقدار باستخدام تقنيات الضغط والتى تعمل على ازالة العناصر العاطلة وغير المفيدة او الاجزاء الفارغة من البيانات المرسلة . وبالتحكم الجيد بالعاملين السابقين من الممكن تحسين الاداء بشكل ملحوظ.
اما الاتصالات المتزامنة :
  فتستخدم نظام توقيت لتنسيق الاتصال بين الجهازين المرسل والمستقبل ، فى هذا النوع م  الاتصالات فان مجموعة  من البتات تسمى اطارات يتم فصلها وارسالها عبر الاسلاك ، وحيث ان البتات ترسل وتستبقبل فى نظام زمنى محدد فليس هناك حاجة لاستخدام بت بداية بث وتوقف فالارسال يتو قف مع نهاية الاطار ويبدا من جديد ، وفى حالة حدوث اخطاء يتم ببساطة اعادة الارسال للبيانات وهذا النظام يعتبر اكثر فاعلية من النظام السابق.

المودم 1

اولا: المودم :Modem:
عندما تكون الحواسيب او الشبكات بعيدة عن بعض لدرجة تصعب معها ربطها معا باستخدام اسلاك الشبكة الاعتيادية فانه من الممكن تحقيق اتصال بينها باستخدام اسلاك الهاتف.
تسمى هذه الاجهزة او المكونات التى تحقق مثل هذا الاتصال Modems( وهذالاسم ماخوذ من كلمتين هما MOdulatorوDEModulator) ، فالحواسيب بمفردها لا تستطيع تبادل البيانات عبر خطوط الهاتف ، فالحواسيب تتعامل مع البيانات كنبضات الكترونية رقمية بينما خطوط الهاتف لا تحمل سوى النبضات التماثلية.
وكما نعلم النبضات الكهربائية الرقمية لها قيمتان فقط 0أو1 بينما الاشارات التماثلية هى عبارة عن منحنى يمكن ان يمثل عددا لامنتهى من القيم.
ثانيا : فكرة عمل المودم:
1- عند الجهاز المرسل يقوم المودم بتحويل اشارات الحاسب الرقمية الى اشارات تماثلية.
2- تنتقل هذه الاشارات التماثلية عبر خطوط الهاتف.
3- عند الجهاز المستقبل يقوم المودم بعملية عكسية فيحول الاشارات التماثلية الى اشارات رقمية يفهمها الحاسب.
ثالثا : انوا المودمات:
1- Internal داخلى ويركب داخل جهازالحاسب .
2 - External خارجى ويتصل مع الحاسب باستخدام سلك تسلسلى RS-232.
تتصل المودمات بخط الهاتف باستخدام مشبك RJ-11.
هناك نوعان من خطوط الهاتف يمكن استخدامها مع المودمات :
1- Dial-up netwok linesوهى خطوط الهاتف الاعتيادية .
2- leased lines الخطوط المؤجرة.
مع النوع الاول اى خطوط الهاتف الاعتيادية فان على المستخدم ان يجرى اتصالا فى كل مرة يريد فيها استخدام المودم ، وتعتبر هذه الطريقة البطيئة والغير فعالة فى ارسال البيانات واكبر سرعة ممكن الحصول عليها لاتتجاوز 56 كيلو بت فى الثانية.
بينما النوع الثانى او الخطوط المؤجرة فهى جاهزة 24 ساعة ولاتحتاج لاجراء اى اتصال مع كل استخدام للمودم ، كما ان جودة هذه الخطوط تكبر من جودة خطوط الهاتف المخصصة لنقل الصوت، اما سرعتها تتراوح ما بين 64 كيلوبت فى الثانية 45 ميجا بت فى الثانية او اكثر .
تقاس سرعة المودم بالبت فى الثانية او بمقياس اخر يسمى بود Baud فى الثانية ، ويعرف البةد بانه سرعة تذبذب موجة الصوت التى تحمل البت من البيانات عبر خطوط الهاتف ، فى بداية الثمانينيات كان معدل البت ومعدل البود فى الثانية متساويين فكل قمة موجة او قاعها كانت قادرة على حمل بت واحد من البيانات ، اما الان مع تطورات تقنية ضغط البيانات فان كل قمة او قاع موجة قادرة على حمل اكثر من بت واحد من البيانات .

الاوساط اللاسلكية3

تستخدم بعض الشبكات اللاسلكية الضوء لنقل البيانات و هي نوعان:                                                           

     1- شبكات الأشعة تحت الحمراء.                                                                                                     

  2- شبكات الليزر و هي توفر سرعات عالية جدا لكن تكلفتها مرتفعة جدا أيضاً.                                                   

ترسل البيانات باستخدام ديود باعث للضوء   Light Emitting Diode ) LED ) أو ديود قاذف لليزر   Injection Laser Diode ) ILD ).

إشارات الأشعة تحت الحمراء لا تستطيع اختراق الجدران أو الأجسام الصلبة كما أنها تضعف إذا تعرضت لإضاءة شديدة .

إذا انعكست إشارات الأشعة تحت الحمراء عن الجدران فإنها تخسر نصف طاقتها مع كل انعكاس ، و نظراً لمداها و ثباتها المحدود فإنها تستخدم عادة في الشبكات المحلية الصغيرة. 

يتراوح المدى الترددي الذي تعمل فيه الأشعة تحت الحمراء ما بين 100 جيغا هرتز و 300 تيرا هرتز. 

نظرياً تستطيع الأشعة تحت الحمراء توفير سرعات إرسال عالية و لكن عملياً فإن السرعة الفعلية التي تستطيع أجهزة الإرسال بالأشعة تحت الحمراء أقل من ذلك بكثير. 

تعتمد تكلفة أجهزة الأشعة تحت الحمراء على المواد المستخدمة في تنقية و ترشيح الأشعة الضوئية. 

تستخدم شبكات الإرسال باستخدام الأشعة تحت الحمراء تقنيتان هما: 

     1- نقطة إلى نقطة Point to Point . 

     2- إرسال منتشر أو إذاعي Broadcast . 

     3- الإرسال العاكس Reflective . 

تتطلب تقنية نقطة إلى نقطة خطا مباشراً يسمح لكل من الجهاز المرسل و المستقبل رؤية أحدهما الآخر لهذا يتم تصويبهما بدقة ليواجه كل منهما الآخر ، فإذا لم يتوفر خط مباشر بين الجهازين فسيفشل الاتصال .

و مثال على هذه التقنية هو جهاز التحكم بالتلفاز. و نظرا للحاجة إلى التصويب الدقيق للأجهزة فإن تركيب هذه الأنظمة فيه صعوبة. 

تتراوح سرعة نقل البيانات باستخدام هذه التقنية بين بضع كيلو بتات في الثانية و قد تصل إلى 16 ميغا بت في الثانية على مدى كيلومتر واحد. 

يعتمد مقدار التوهين في إشارات الأشعة تحت الحمراء على كثافة و وضوح الأشعة المبثوثة كما يعتمد على الظروف المناخية و العقبات في طريق الأشعة، و كلما كانت الأشعة مصوبة بشكل أدق كلما قل مستوى التوهين كما أنه يصبح من الصعب اعتراض الأشعة أو التجسس عليها. 

أما تقنية الإرسال المنتشر فإن الأشعة يتم نشرها على مساحة واسعة و يطلق على شبكات الإرسال المنتشر أحيانا شبكات الأشعة تحت الحمراء المبعثرة Scatter Infrared Networks .

كما أن جهازاً واحداً فقط يستطيع الاتصال مع أكثر من جهاز في وقت واحد و هذا الأمر يعتبر ميزة من ناحية و سيئة من ناحية أخرى حيث أنه يسمح لاعتراض الإشارة و التجسس عليها. 

و نجد أن سرعة نقل البيانات في هذه التقنية أقل منها في التقنية السابقة فهي لا تتجاوز 1 ميغا بت في الثانية و هي مرشحة للزيادة في المستقبل، ولكن في المقابل فإن إعدادها أسرع و أسهل و أكثر مرونة، و هي أيضا تتأثر سلباً بالضوء المباشر و بالعوامل الجوية، و لا يتجاوز المدى الذي تغطيه هذه التقنية إذا كانت طاقتها ضعيفة بضع عشرات من الأمتار. 

أما النوع الثالث و هو العاكس Reflective فهو عبارة عن دمج للنوعين السابقين ، و فيه يقوم كل جهاز بالإرسال نحو نقطة معينة و في هذه النقطة يوجد المرسل مستقبل Transceiver يقوم بإعادة إرسال الإشارة إلى الجهاز المطلوب .

الاوساط اللاسلكية 2

ثانيا:شبكات راديو الطيف الانتشارى او متعدد التردد:
فهي تعتبر التقنية الاكثر استخداما فى الشبكات اللاسلكية ، وقد تطورت هذه التقنية من قبل الجيش الامريكي اول مرة خلال الحرب العالمية الثانية لمنع عمليات التجسس على الارسال الراديوي.
تستخدم شبكات الراديو للطيف الانتشارى عدة ترددات معا لنقل الاشارة مما يقلل من المشاكل المتعلقة بالارسال الاحادي للتردد.
هناك تقنيتان اساسيتان تستخدمان فى شبكات راديو الطيف الانتشارى هما:
التتابع المباشر .
2- القفزات الترددية.
تعتبر تقنية التتابع المباشر اكثر استخداما من التقنية الاخرى.
تقوم تقنية التتابع المباشر بارسال بياناتها المشفرة عبر مجموعة من ترددات الراديو فى نفس الوقت و تقوم ايضا باضافة بتات من البيانات المزورة التي ليس لها اي فائدة سوى تضليل الاجهزة المستقبلة غير المرخص لها لها استقبال هذه البيانات ، يطلق عليها هذه البتات المزورة اسم Chips.
يعرف الجهاز المرخص له بالاستقبال مسبقا بالترددات التى ستحتوى على بيانات صالحة فيقوم بجمع هذه البيانات واستبعاد الاشارات غير الصالحة.
اما فى تقنية القفزات الترددية فان الاشارات تنتقل بسرعة من تردد الى اخر، ويكون هناك تفاهم مسبق بين الجهاز المرسل والجهاز المستقبل على استخدام نموذج معين فى تنظيم القفزات بين الترددات المختلفة والفترات الزمنية التي تفصل بين كل قفزة واخرى.
يتبع كل مصنع او منتج نموذجه الخاص فى الخوارزمية المتبعة فى القفزات الترددية التي يستخدمها الجهازين المرسل والمستقبل .
تعتبر سعة نطاق البث فى تقنية القفزات الترددية اكبر منها فى تقنية التابع المباشر وذلك نتيجة لان كل الترددات فى النطاق تكون متاحة للاستخدام من قبل تقنية القفزات الترددية بعكس تقتية التتابع المباشر التي تستخدم مجموعة من الترددات ولكن ليس كلها.
تعتبر انظمة الطيف الانتشارى معتدلة التكلفة نسبيا وذلك وفقا للاجهزة المستخدمة.
تتراوح سرعة نقل البيانات فى هذا النظام ما بين 2و6 ميجا بت فى الثانية ولكن مع استخدام طاقة اكبر ونطاق اعلى من التردد من الممكن الحصول على سرعات اكبر بكثير .
ولكن نظرا لاستخدام طاقة منخفضة للارسال فى الشبكات متواضعة التكاليف فانها عرضة للتخميد ، اما بالنسبة للتداخل الكهرومغناطيسى فنلاحظ ان نظام راديو الطيف الانتشارى يعتبر اكثر مناعة ضد هذا التداخل من الانظمة الاخرى ، وممكن توضيح ذلك بان الاشارات يتم بثها عبر ترددات مختلفة وبالتالى فان اي تداخل قد يتم مع احد هذه الترددات دون غيرها مما لا يؤثر على الاشارة ككل والتي تكون موزعة على ترددات مختلفة مع ملاحظة انه مع زيادة معدل نقل البيانات عبر الترددات المختلفة يزداد معدل التداخل نظرا لزيادة معدل استخدام الترددات المعرضة للتداخل فى وقن معين .
اعتراض اشارات راديو الطيف الانتشارى ممكن ولكن التجسس على هذه الاشارات فشبه مستحيل وخاصة ان المتجسس لا يعرف الترددات المختلفة المستخدمة فى الارسال ولا يعرف التفريق بين البيانات الصالحة او الغير مستخدمة ( البتات المزورة).

الاوساط اللاسلكية 1

ثانيا : الاوساط اللاسلكيةWireless:
بدات الشبكات المحلية اللاسلكيةWireless LAN تشكل خيارا فعالا للتشبيك فى الاونة الاخيرة ، والسبب فى ذلك يتلخص فى :
1- التطورات المتلاحقة فى التقنيات والمنتجات اللاسلكية .
2- الانخفاض المتواصل فى الاسعار ، نظرا للتنافس المتزايد بين المصنعين .
3- الطلب المتزايد على هذه الشبكات بسبب الحرية الكبيرة التي توفرها للمستخدمين فى التنقل دون ان يؤثر ذلك على عملهم.
يمكن  تشبيه الشبكات اللاسلكية بشبكات الهاتف المحمول فالمستخدم يستطيع التنقل الى اي مكان يحلو له ويبقى ويبقى متصلا بشبكته مادام يقع فى المدى الذى تغطيه الشبكة.
قد يكون مصطلح لاسلكي مضلل نوعا ما فاغلب الشبكات لا تكون لا سلكية تماما ، ففى اغلب الاحيان تكون هذه الشبكات عبارة عن خليط من الاجهزة الموصلة باسلاك او اجهزة اخرى موصلة لاسلكيا ، هذا النوع من الشبكات يطلق عليها شبكات هجينة Hybrid.
تستطيع المكونات اللاسلكية اداء المهام التالية :
1- توفير اتصالات مؤقتة لشبكات سلكية فى حالة فشل هذه الاسلاك بتوفير الاتصال المطلوب لاي سبب كان.
2- المساعدة فى عمل نسخة احتياطية من البيانات على شبكة سلكية الى جهاز متصل لاسلكيا.
3- توفير درجة من الحرية فى التنقل لبعض المستخدمين فى شبكة لاسلكية.
تعتبر الشبكات اللاسلكية مفيدة فى الحالات التالية:
1- توفير اتصالات فى الاماكن المزدحمة .
2- توفير اتصالات للمستخدمين كثيري التنقل .
3- بناء شبكات فى الاماكن المعزولة التي يصعب توصيلها باسلاك.
محطة العمل اللاسلكية تبدو وتعمل بشكل مشابه للمحطات السلكية والاختلاف الوحيد يتمثل فى وسط الارسال المستخدم.
كل جهاز فى الشبكات اللاسلكية يحتوى على بطاقة شبكة لاسلكية مع مرسل مستقبل لاسلكى، حيث يقوم المرسل المستقبل باذاعة واستقبال الاشارات من والى اجهزة الحاسب المحيطة به. اما فى الشبكات الهجينة فان المرسل مستقبل يسمح للاجهزة اللاسلكية بالاتصال مع الاجهزة المكونة للشبكة السلكية.
هناك ثلاث تقنيات اساسية تستخدم فى ارسال البيانات فى الشبكات اللاسلكية المحلية:
1-موجات الراديو احادية التردد وتسمى احيانا موجات الراديو عالية التردد ضيقة النطاق.
2- موجات الراديو الطيف الانتشار .
3- موجات الاشعة تحت الحمراء.
يعمل الاتصال الراديوي فى شبكات الحاسب بشكل مشابه لما هو عليه فى شبكات الاذاعة ، فالجهاز المرسل يقوم بارسال اشاراته باستخدام تردد معين ويقوم الجهاز المستقبل بضبط تردده ليتوافق مع تردد الجهاز المرسل لكي يتمكن من استقبال الاشارات.
الاختلاف الوحيد بين شبكات الحاسب الراديوية وشبكات الاذاعة هو ان الشبكات الراديوية تقوم بارسال البيانات وليس الرسائل الصوتية كما فى الشبكات الاذاعية.
يعمل المرسل مستقبل احادي التردد كما يظهر من اسمه باستخدام تردد واحد فقط.تستطيع انظمة الراديو احادي التردد العمل باستخدام اي تردد ينتمى الى مدى الترددات الراديوية وبشكل عام تستخدم شبكات الكمبيوتر المدى العالي من طيف الترددات الراديوية والتي تقاس بالجيجا هرتز ، وذلك لانها توفر معدلات ارسال اعلى للبيانات.
بشكل عام فان انظمة الارسال الراديوية سهلة التركيب والاعداد ، ولكن استخدام انظمة عالية الطاقة لتغطية مساحات كبيرة يعتبر اكثر تعقيدا لانها تستخدم اجهزة عالية الجهد وتحتاج الى صيانة مستمرة وايدي عاملة خبرة.
الاعداد السيئ لاجهزة التردد الاحادي قد يؤدى الى :
1- اشارات مزيفة .
2- استخدام ضعيف لقوة الارسال.
3- معدلات ارسال بيانات منخفض.
يعتمد التخميد (التوهين) فى الاشارات الراديوية على تردد وقوة الاشارة المرسلة ، فكلما ارتفع التردد وقوة الاشارة كلما اصبح التوهين اضعف.وحيث ان اجهزة الراديو ذات التردد الاحادي رخيصة الثمن تعمل باستخدام تردد منخفض وقوة محدودة فانها عادة تعانى من معدلات توهين عالية ، ولهذا فانها لا تستطيع تغطية مساحة كبيرة ولا تستطيع المرور خلال الاجسام الكثيفة والمصمتة.
بشكل عام تعتبر اجهزة الراديو احادي التردد اقل تكلفة من غيرها من الوسائط اللاسلكية وتعمل بترددات اكثر انخفاضا ولا تتجاوز قوة الاشارة اكثر من وات واحد.
تتراوح سرعة نقل البيانات فى الشبكات الراديوية احادية التردد بين 1 ميجا بت فى الثانية و10 ميجا بت فى الثانية.
تعتبر اشارات الراديو احادي التردد عرضة للتداخل الكهرومغناطيسى وخاصة فى مدى التردد المنخفض والذى يتداخل مع موجات اجهزة المستهلكين مثل اجهزة فتح مراب السيارات.
اعتراض الاشارات والتجسس عليها فى هذه الانظمة امر غاية السهولة اذا عرف تردد الارسال.

ادوات اختباركابلات الشبكة 2

رابعا : اداة اختبار مخطط الاسلاك :
اداة اختبار مخطط الاسلاك (Wire Map Tester) جهاز يشبه فى مبدا عمله اداة توليد اشارة والتقاطها ، فيما عدا انها تفحص كل وصلات الاسلاك فى كابل واحد دفعة واحدة. يتالف الجهاز من قطعتين تثبت كل واحدة منهما على احد طرفي السلك (الكابل) . ترسل القطعة الاولى اشارات كابل كل الاسلاك وتلتقطها القطعة الثانية على الطرف الاخر تستطيع اداة اختبار مخطط الاسلاك ان تكتشف الاسلاك المقلوبة ، الدارات المفتوحة تماما مثل اداة توليد الاشارة والتقاطها لكنها تقوم بكل الاختبارات فى وقت واحد وتعطى قراءات تبين ماهية المشكلة ، المشكلة الوحيدة الوحيدة الشائعة التي لا تستطيع اداة اختبار مخطط الاسلاك كشفها هي الزوج المقسوم .
الزوج المقسوم (Split Pair) هو خطأ توصيل يتم فيه وصل الاسلاك بالتماسات الخاطئة على طرفي السلك بنفس الطريقة تماما ، يوصل كل تماس بشكل مباشر مع التماس المقابل له على الطرف الاخر ، فينتج عن ذلك وصلة تبدو انها صحيحة لاداة اختبار مخطط الاسلاك العادية .
لكن الاسلاك التي تحمل فعليا الاشارات تشكل زوجا خاطئا .فى العادة يتضمن كابل UTP سلكا مرسلا ومستقبلا ، يجدل كل واحد منهما مع السلك الارضي المقابل له مشكلا زوجا مستقلا .
فى حالة الزوج المقسوم قد يتشكل زوج من السلكيين المرسل والمستقبل وزوج اخر من السلكيين الارضيين . حين يتشكل زوج من السلكيين المرسل والمستقبل يزداد التشويش الجانبي الى حد كبير. كل ما تعرفه اداة اختبار مخطط الاسلاك ان الاشارات التي ارسلتها عبر كل سلك قد وصلت الى الطرف الاخر من الكابل عند التماس الصحيح اذا نحن بحاجة الى جهاز يستطيع قياس التشويش الجانبي مثل اداة الكابلات متعددة الوظائف لكشف حالات الازواج المقسومة .
تستخدم اداة اختبار مخطط الاسلاك فى حالة التمديدات الصغيرة والمتوسطة كما يمكن استخدامها لاختبار الكابلات الجاهزة.
خامسا : اداة اختبار الكابلات متعددة الوظائف :
 اداة اختبار الكابلات متعددة الوظائف هي جهاز يدوى يقوم بالكثير من عمليات الاختبار على الكابلات ويقارن النتائج بالقيم المعيارية التي نقوم ببرمجتها عليه . يمكن اي شخص ان يستخدم هذه الاداة بوصلها مع الكابل الضغط على زر ، فيقدم الجهاز قائمة من معدلات النجاح والفشل للاختبارات المختلفة التي قام بها بالاضافة الى لاختبارات التوصيل الاساسية ، تستطيع هذه الاداة القيام بالاختبارات التالية:
1- الطول (Length):
اكثر الطرق استخداما لتحديد طول السلك هي معيار زمن الارتداد ، وفيها يرسل الفاحص اشارة عبر الكابل ويقيس الوقت الذى تستغرقه هذه الاشارة لترتد. باستخدام السرعة الدنيا للانتشار الخاصة بالكابل وهى سرعة مرور الاشارات عبر الكابل (تحددها الشركة المصنعة) تستطيع حساب طول الكابل . يمكننا باستخدام هذه الطريقة تحديد مكان القطع فى الكابل.
2- التخميد:
بمقارنة قوة الاشارة على طرف الكابل بقوتها بعد ارسالها ، يستطيع الفاحص تحديد مقدار التخميد فى الكابل.
3- التشويش الجانبي على الطرف القريب :
تتم عملية اختبار التشويش الجانبي ( وهو التشويش الناتج عن تاثير الاشارات المرسلة عبر احد الازواج للاسلاك على الازواج الاخرى) على الطرف القريب عن طريق ارسال اشارة عبر احد اسلاك الكابل ثم قياس قوة الاشارة المنتقلة الى بقية الاسلاك بالقرب من الطرف الذى يوجد عليه المرسل.
4- المجموع الاسى ل NEXT:
وهى عملية قياس التشويش الجانبي المتولد الذى يتولد حين تحمل 3 ازواج من الاربعة اشارات فى نفس الوقت . يجرى هذا الاختبار على الشبكات التي  تستخدم بنية طبوغرافية تشبه البنية المستخدمة فى شبكات جيجابت ايثرنت ، التي ترسل اشارات عبر عدة ازواج من الاسلاك فى نفس الوقت.
5- المستوى المكافئ للتشويش الجانبي على الطرف البعيد :
يقيس هذا الاختبار التشويش الجانبي على طرف الكابل المقابل للمرسل ويصحح لتاخذ درجة التلاشي فى الوصلة بعين الاعتبار.
6- المجموع الاسى ل ELFEXT:
يقيس هذا الاختبار التشويش الجانبي المتولد على الطرف الجانبي المتولد على الطرف البعيد من الكابل بنتيجة ارسال اشارات على 3 ازواج من الاسلاك ويصحح لاخذ التلاشي بعين الاعتبار.
7- تاخير الانتشار :
يحسب هذا الاختبار الزمن اللازم لتنتقل الاشارة من احد طرفي الكابل الى الطرف الاخر .
8- انحراف التاخير :
وهوالفرق بين ادنى واعلى قياس لتاخير الانتشار فى الاسلاك الكابل ، بما ان ازواج الاسلاك فى كابل  UTP مجدولة بمعدلات مختلفة يمكن ان يختلف طولها النسبي وهذا الاختبار يقيس هذا الفرق.
9-الضياع بالارتداد:
يقيس هذا الاختبار ارتداد الاشارة المتجمعة الناتجة عن اختلاف فى المقاومة الظاهرية على طول السلك . ينتج هذا الاختلاف فى المقاومة الظاهرية عن فك ازواج الاسلاك عن بعضها اكثر من اللازم عند صنع الوصلات.
والجدير ذكره ان هذه الاختبارات اختبارات معيارية تقوم بها ادوات الاختبار الخاصة بالاسلاك النحاسية . ولكن كابلات الليف البصرية تتطلب اساليب اختبار مختلفة كليا ، ونوعا مختلفا ايضا من ادوات الاختبار.
لا تلزم كل هذه الاختبارات فى كل عمليات تمديد الكبلات ، ولكن معرفة اطوال الكابلات والقياسات الاخرى يمكن ان يساعدنا فى التاكد من عمليات التمديد تتم ضمن المعايير الخاصة بالبروتوكول الذى سنستخدمه . عناصر القياس مثل التلاشي وانحراف التاخير مفيدة ايضا لاختبار الكابلات قبل تمديدها .
واخيرا تجدر الملاحظة بان الاسلاك توفر خيارات فعالة لتبادل البيانات والموارد عبر الشبكات ، ولكن الاسلاك كوسط اراسل لا يخلو من العيوب ، والعيب الاساسي للاسلاك هو هدم مرونتها ، فاذا مدت الاسلاك وركبت يصبح من الصعب نسبيا اعادة تركيبها فى مكان اخر دون بذل جهد ومضايقة للمستخدمين ، كما انهالا توفر اتصالا للمستخدمين كثيري التنقل ، لذلك تم ايجاد الشبكات اللاسلكية.

ادوات اختبار كابلات الشبكة 1

اولا : كابلات العبور ( Cross Cables):
تستخدم كابلات العبور لربط حاسوبين UTP Ethernet بدون مجمع مركزى وبالتالى فهى مفيدة لاستبعاد المجمع والكابلات كسبب محتمل لمشكلة الاتصال على الشبكة ، كمثال اذا كان لدينا حاسوبين يبدو انهما مربوطان بشكل صحيح باستخدام مجمع مركزى وكابلات جاهزة ولا يستطيعان الاتصال ببعضهما ، فاذا ربطنا الحاسوبين باستخدام كابل العبور يعمل بشكل صحيح وتم الاتصال بين الحاسوبين فسنعلم بان هناك المشكلة اما فى المجمع المركزى او الكابلات التى  تصل بين الحاسوبين واذا لم يتم الاتصال بواسطة كابل العبور فهذا يعنى ان المشكلة فى احد الحاسوبين او كليهما او فى المحولات للشبكة.
ثانيا : وصلات العودة للحلقة ( Loop back):
وصلة العودة للحلقة ( Loop back) هى جهاز رخيص الثمن يثبن فى وصلة الجهاز ، فيعيد الاشارات الخارجة من الجهازاليه ثانية ، يمكن لهذه الوصلات ان تثبت فى المنافذ التسلسلية او المتوازية ، مثلا تعمل مع برنامج تشخيص لاختبار قدرة المنافذ على الارسال والاستقبال او ان تثبت فى منفذ RJ-45 على محول الشبكة ، حيث يتضمن الكثير من محولات الشبكة اداة مساعدة تاتى مع برامج الاعداد الخاصة بها . بعد تركيب وصلة العودة للحلقة على منفذ المحول ، يمكننا تشغيل برامج تشخيص فيرسل سلسلة من الاشارات عبر المحول ، اذا استلم المحول الاشارات العائدة بنفس التنسيق الذى ارسلت وفقه ، فهذا يعنى ان المحول قد نجح فى الاختبار .
ثالثا : اداتى توليد الاشارة والتقاطها:
حين تمدد كابلات UTP بشكل داخلى ، لابد من اخنبار كل الوصلات ، اخر ما نود ان نفعله ( بعد سحب كل الاسلاك ، تثبيتها فى الجدران والاسقف ، تثبيت الماخذ الحدارية وانهاء العملية باكملها) هو اعادة تفكيك كل شئ ثانية بسبب وصلة غير صحيحة .
احدى الطرق الرئيسية لاختبار كابل هى استخدام اداتى الاشارة والتقاطها . اداة توليد الاشارة هى جهاز يوصل مع الكابل من احد الطرفين يرسل اشارة عبر السلك . اداة التقاط الاشارة هى جهاز منفصل مزود بمحبس مزود بمجس قادر على التقاط الاشارة للمولد اما بملامسته ناقل الكابل او مجرد ملامسته للعازل الخارجى للكابل . حين التقاط الاداة الثانية اشارة الاداة الاولى ، تصدر نغمة مسموعة . تستطيع استخدام هذا النوع من الاجهزة لفحص الاسلاك المستقلة ضمن الكابل.
تستخدم اداتى توليد الاشارة والتقاطها بشكل واسع لمعرفة الكابل الخاص بوصلة معينة . فمثلا اذا كنا نقوم بعملية تمديد داخلى للكابلات ونسينا وضع علامات عليها ، نستطيع وصل اداة توليد الاشارة مع طرف الكابل من جهة الماخذ الجدارى وتمرير المجس على كل واحد من الكابلات من طرف لوحة الوصل الى ان نعثر على الكابل الصحيح . ان هذه الاداة مفيدة لتمييز كابل معين بين حزمة كابلات . نستطيع ايضا استخدام  هذه الاداة لاختبار وصلات السلم المستقلة داخل كابل UTP . علينا وصل الاسلاك بالمجس على الطرف الاخر من الكابل .  بهذه الطريقة نستطيع اختبار كل الاسلاك الداخلية ضمن كابل UTP نشك بوجود مشكلة فيه . فمثلا اذا لم يكتشف المجس اية اشارة على الطرف الاخر للسلك المتصل معه مولد الاشارة ، فهذا يعنى ان هناك دائرة مفتوحة ، واذا اكتشف المجس اشارة على سلك اخر ، فهذا يعنى ان عملية كبس الاسلاك لم تكن صحيحة ، واذا اكتشف المجس الاشارة على سلكين او اكثر ، فهذا يعنى ان هناك قصر فى الدائرة.
اداة توليد الاشارة والتقاطها هى ابسط انواع الاجهزة المستخدمة لاختبار الكابلات وارخصها لكن هذه الطريقة لاختبار كابلات UTP غير موثوقة نسبيا وتتطلب وقتا . اختبار كل سلك ضمن الكابل عملية طويلة واحتمال الخطا فيها لا يقل عن احتمال الخطأ فى عملية التركيب بالاصل . كما ان استخدام هذه الاداة يتطلب شخصين ، احدهما من طرف المولد للاشارة والثانى من طرف اللاقط . ايضا يمكن لشخص واحد ان يقوم بذلك اذا لم يكن هناك مشكلة فى الانتقال ذهابا وايابا بين طرفى السلك (الكابل).
تعتبر هذه الاداة مفيدة وذلك اختبار كابل واحد ولكن لاختبار عدد كبير من الكابلا الممدة حديثا ، نستطيع استخدام اداة اختبار مخطط الاسلاك القادرة على الكشف عن كل هذه الاخطاء عن طريق فحص كل الاسلاك فى الكابل الواحد دفعة واحدة.

الاسلاك المزدوجة المجدولة والالياف الضوئية

تتكون الاسلاك ذات الازواج المجدولة فى ابسط صورها من زوج من اسلاك نحاسية معزولة وملتفة حول بعضها البعض ، حيث يعمل هذا الالتفاف على تقليل تاثير التداخل الكهرومغناطيسى شيئا ما. تنقسم الاسلاك ذات الازواج المجدولة الى نوعين هما :
1- غير المحميةUnshielded Twisted Pair) UTP) ويتكون من اسلاك ملتوية داخل غطاء بلاستيكي بسيط ، ويستخدم هذا النوع فى شبكات Base 10T.
2- محمية Shilded.
قامت جمعية الصناعات الالكترونية وجمعية صناعات الاتصال بتقسيم UTP الى خمس فئات وفقا للغاية من استخدامها :
1-Category الفئة الاولى وتستخدم لنقا الصوت فقط ولا تستطيع نقل البيانات.
2-Category الفئة الثانية وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 4 ميجا بت فى الثانية.
3-Category الفئة الثالثة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 10 ميجا بت فى الثانية.
4-Category الفئة الرابعة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 16ميجا بت فى الثانية.
5-Category الفئة الخامسة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 100 ميجا بت فى الثانية.
تعتبر UTP عرضة للتداخل الكهرومغناطيسى وتداخل الاشارات المجاورة ، ولحل هذه المشكلة تستخدم الحماية Shielding ، ومن هنا ظهرت الاسلاك ذات الازواج المجدولة المحمية( Shielded-twisted pair (STP والتي يكون فيها كل زوج من الاسلاك ذات الازواج المجدولة محمية بطبقة من القصدير ثم بغلاف من البلاستيك الخارجي .
وتتفوق STP على UTP فى امرين:
1- اقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسى .
2- تستطيع دعم الارسال لمسافات ابعد.
3- فى بعض الظروف توفر ساعات بث اكبر.
تستخدم الاسلاك ذات الازواج المجدولة TPعادة فى الحالات الاتية:
1- ميزانية محدودة للشبكة.
2- هناك حاجة لتوفير سهولة وبساطة التركيب .
تستخدم الاسلاك ذات الازواج المجدولة مشابك من نوع RG-45 .
ثانيا : الالياف الضوئية :
تتكون اسلاك الالياف الضوئية من اسطوانة رقيقة جدا من الزجاج او البلاستيك بثخانة الشعرة تسمى Core وتكسى هذه النواة بطبقة من الزجاج تكون مصممة لعكس الضوء عليها ، ومن ثم تغطى تغطى بطبقة مقواة Kelvar والتح بدورها تكون محمية بغطاء خارجي من البلاستيك . وحيث ان كل نواة Core لا تستطيع نقل الضوء او الاشارة الا فى اتجاه واحد فقط فانه لابد من استخدام سلكين من الالياف البصرية واحد للارسال والاخر للاستقبال.
توفر الاسلاك الالياف الضوئية المزايا التالية :
1- منيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسى والتداخل من الاسلاك المجاورة .
2-  معدلات التخميد منخفضة جدا .
3- سرعة ارسال البيانات مرتفعة جدا بدات ب100 ميغا بت فى الثانية وقد وصلت الى حاليا الى 200000 ميغا بت فى الثانية.
4- فى الالياف الضوئية يتم تحويل البيانات الرقمية الى نبضات الضوء ، وحيث انه لايمر بهذه الالياف اي اشارات كهربية فان مستوى الامن الذى تقدمه ضد التنصت يكون مرتفعا . اما العيب الرئيسي لهذه الاسلاك فهو نابع من طبيعتها ، فتركيب هذه الاسلاك وصيانتها امر غاية فى الصعوبة فاي كسر او انحناء سيؤدى الى عطبها .
تعتبر الالياف البصرية ذات النواة المصنوعة من البلاستيك اسهل تركيبا واقل عرضة للكسر ، ولكنها لا تستطيع حمل نبضات الضوء مسافات شاسعة كتلك المزودة بتصميم خارجي . والالياف بشكل عام تكلفتها مرتفعة كثيرا قياسا بالاسلاك النحاسية.ومن غير المحبذ استخدام الالياف الضوئية فى الحالات الاتية :
1- ميزانية محدودة.
2- عدم توفر الخبرة الكافية لتركيبها.
وتتميز الكابلات البصرية بان لها واجهات اتصال Interface مختلفة ومتنوعة بشكل كبير .
وللالياف البصرية الانواع التالية:
1- الليف الضوئي وحيد النمط او وحيد الزاوية وفيه يستخدم الليف الضوئي كقناة واحدة ترسل الاشارة بزاوية انعكاس واحدة.
2- الليف الضوئي متعدد النمط ومتعدد الزوايا وفيه يستخدم الليف الضوئي كعدة اقنية.
3- الليف الضوئي متعدد النمط ذو معامل انعكاس متدرج.
وعند استخدام الليف الضوئي كوسيلة نقل لابد من استخدام المرسلات والمستقبلات المناسبة :
1- المرسلات :
أ- ديود ضوئي.
ب- ديود الحقن الليزرى.
2) المستقبلات
أ- ديود ضوئي نوع PIN.
ب-ديود ضوئي من نوع APD.
اما موصلات (مشابك) الليف البصري فهي :
1) معدني وهذا خاص بالالياف ذات النمط المتعدد.
2) بلاستيكي من اجل النمط الوحيد واحيانا النمط المتعدد.

الاسلاك المحورية Coaxial cable

تتكون الاسلاك المحورية فى ابسط صورها من التالي :
1- محور من النحاس الصلب محاط بمادة عازلة .
2- ضفائر معدنية للحماية .
3- غطاء خارجي مصنوع من المطاط او البلاستيك او التفلون.
تقوم الضفائر (الشبكة) المعدنية بحماية المحور من تاثير التداخل الكهرومغناطيسى EMI والاشارات التي تتسرب من الاسلاك المجاورة او ما يسمى Cross talk. اضافة لذلك تستخدم بعض الاسلاك المحورية طبقة او طبقتين من القصدير كحماية اضافية
هناك نوعان من الاسلاك المحورية :
1- السلك المحوري الدقيق Thin.
2- السلك المحوري الثخين Thick.
النوع الاول هو سلك مرن رقيق يصل قطره الى 0.6 سم ويستخدم عادة فى شبكات 10Base2 ويوصل مباشرة الى بطاقة الشبكة.
اما النوع الثاني فهو سلك ثخين متصلب وغير مرن ويصل قطره الى 1.2 سم ويستخدم عادة فى شبكات 10Base 5  ولانه اثخن من هذا النوع الاول فانه يستطيع الوصول الى مسافات ابعد دون توهين (تخميد ) للاشارة ، فبينما لا يصل السلك الاول لاكثر من 185 متر بينما يصل السلك الثخين الى 500 متر .
هناك مواصفات كهربائية خاصة للاسلاك المحورية تتضمن:
1- 50 اوم RG-8 و RG-11 (للسلك الثخين).
2- 50 اوم RG-58 للسلك الرقيق.
3- 75 اوم RG- 59 ويستخدم لسلك التلفاز .
4- 93 اوم RG-62 وتستخدم لمواصفات شبكات ARC net.
تستخدم الاسلاك المحورية مشابك او وصلات خاصة لوصل السلك معا وشبك الاجهزة معها، تسمى هذه المشابك BNC(British  Naval Connectors)تتضمن عائلة مشابك BNC المكونات التالية :
1- BNC cable connector .
2- BNC T connector.
3- BNC barrel connector.
4- BNC  terminator.
تصنف الاسلاك المحورية الى صنفين وفقا لتركيب غلافها الخارجي وطبيعة المكان الذى ستركب فيه وهذان الصنفان هما :
1-( PVC( Poly Viny1 Chloride.
2- Plenum.
النوع الاول PVC مرن وممكن استخدامه فى الاماكن المفتوحة اوالمعرضة لتهوية جيدة ، نظرا لانبعاث روائح سامة منه فى حالة حدوث حريق فان هذا النوع من غير المحبذ استخدامه فى الاماكن المغلقة او سيئة التهوية .
اما النوع الثانى Plenum فهو مصنوع من مواد مضادة للحريق ، وهى تسمى هذه الايام نسبة للمكان الذى تركب فيه Plenum وهو الفراغ الذى يفصل بين السقف وارضية الطابق الذى فوقه وتكون مخصصة لتدوير الهواء البارد اوالدافئ عبر المبنى ، وهذه الاماكن تكون حساسة جدا فى حالة حدوث حرائق فلو افترضنا ان الاسلاك الممددة هناك غير مضادة للحريق فان الغازات السامة ستنتشر عبر البناء . يعتبر النوع Plenum اقل مرونة واكثر تكلفة من PVC .
تستخدم الاسلاك المحورية عادة للامور التالية :
1- نقل الصوت والصورة والبيانات.
2- ايصال البيانات لمسافات ابعد مما تستطيعه الاسلاك المجدولة .
3- توفر امن معقول للبيانات.

الطبقة الاولى : الطبقة الفيزيائية

مثل اي بناء ، الشبكة يجب ان يكون لديها الاساس الصلب الذى تبنى عليه. فى النموذج المرجعي ال OSI ، هذا الاساس " الطبقة الاولى " او الطبقة الفيزيائية . تعرف الطبقة الفيزيائية المواصفات الوظيفية والاجرائية والميكانيكية والكهربائية لتفعيل ، استمرار ، وتعطيل الوصلة الفيزيائية بين اطراف الاتصال.
فهي تنسق الوظائف لارسال تدفق البيانات Bit Stream على الوسط الفيزيائي ، ولتحقيق ذلك يحول الاجراء الموجود فى الطبقة الفيزيائية فى طرف المرسل تدفق البيانات الى اشارات كهر ومغناطيسية رقمية او تشابهيه عبر الاوساط حتى تصل الى طرف المستقبل الذى بدوره يلتقط هذه الاشارات ويحولها الى سلسلة بتات ليقدمها الى المستوى الاعلى . 
ان الاوساط للارسال اما ان تكون سلكية او لا سلكية والاوساط السلكية هي الكابلات .
لنبدا اولا بانماط الارسال عبر الاوساط المتعددة ، هناك طريقتان لارسال الاشارة عبر السلك هما :
1- ارسال النطاق الاساسي Base band.
2- ارسال النطاق الواسع Broad band.
انظمة النطاق الاساسي Broad band systems تستخدم الارسال الرقمي للاشارة بواسطة تردد واحد فقط ، حيث ان الاشارة الاشارة الرقمية تستخدم كامل سعة نطاق البث Band width، وتعتبر شبكات الايثرنت اوضح مثال على استخدام ارسال base band.
باستخدام هذه التقنية فى البث يستطيع اي جهاز على الشبكة ارسال الاشارات فى اتجاهين ، وبعض الاجهزة  تستطيع ارسال و استقبال الاشارة فى نفس الوقت.
اذا كان طول السلك كبيرا هناك احتمالات لحصول تخميد للاشارة المرسلة مما يسبب صعوبة فى التعرف على محتواها ، لهذا تستخدم شبكات Base band مكررات للاشارة والتي تتسلم الاشارة وتقويها ثم تعيد ارسالها . 
اما انظمة النطاق الواسع Broad band فتستخدم الارسال التماثلى للاشارة analog مع مدى اوسع من الترددات ، مما يسمح لاكثر من اشارة ان تستخدم نفس السلك فى نفس الوقت . 
كما ان تدفق الاشارات فى انظمة Broad band يتم فى اتجاه واحد فقط ولكن لحل هذه المشكلة تستخدم احدى الطريقتين التاليتين :
1- استخدام سلك ثنائي فيكون كل جهاز موصل بسلكين واحد للارسال والاخر للاستقبال.
2- استخدام سلك واحد مع تقسيم سعة النطاق الى قسمين بحيث يتوفر قناتين وكل قناة تستخدم تردد مختلف ، وتكون واحدة للارسال والاخرى للاستقبال.
تستخدم انظمة Broad band اجهزة خاصة لتقوية الاشارة التماثلية تسمى مقويات . اذا كانت سعة النطاق كبيرة فانه من الممكن استخدام عدة انظمة بث تماثلي مثل الارسال فى شبكات الحاسوب وشبكات التلفاز باستخدام نفس السلك.
هناك 3 انواع رئيسية من الاسلاك هي :
الاسلاك المحورية Coaxial Cable.
2- الاسلاك ذات الازواج المجدولة Twisted Pair.
3- الالياف البصرية Optical Fiber.
وتتمايز الكابلات فيما بينها بعدة مميزات منها :
1-تكلفة الكبل Cable cost.
2- الطول القابل للاستعمال Usable cable length.
3- معدل النقل Transmission rate.
4- المرونة فى التعامل Flexibility.
5- قابلية التداخل Susceptibility interference.
6- الاستعمالات المفضلة Preferred uses.

اساسيات النموذج المرجعى OSI

كما وجدنا سابقا فان النموذج OSI قسم وظائف الشبكات الى 7 طبقات هي على الترتيب :
1- الطبقة الفيزيائية The physical layer.
2-طبقة ربط البيانات The data link layer.
3-طبقة الشبكة The network layer.
4-طبقة النقل The transport layer.
5-طبقة الجلسة The session layer.
6-طبقة التمثيل The presentation layer.
7- طبقة التطبيق The application layer.
كل طبقة تقدم خدمات للطبقات الاعلى منها بينما تستفيد من خدمات الطبقات السفلى منها .فمثلا طبقة ال Network تتصل مع طبقة Transport وتستخدم خدمات الطبقتين Data link وPhysical. الطبقات السفلى مخصصة لنقل البتات من البيانات وتبادلها بين الشبكات المختلفة. اما الطبقات العليا فهي مخصصة لتطبيقات وبرامج المستخدم . اما الطبقة الوسطى فتعمل كواجهة بين الطبقات العليا والسفلى.وبشكل عام كلما ارتفعت الطبقة كلما زاد تعقيد مهامها والعكس بالعكس . يفصل بين كل طبقة واخرى فى ال OSI فاصل يسمى واجهة ربط Interface وهو الذى يمرر البيانات بين الطبقات. كما ان كل طبقة فى الجهاز المرسل تقوم بالاتصال بالطبقة المماثلة لها فى الجهاز المستقبل ، كما تتبادل معها وحدات البيانات الخاصة بهذه الطبقة.وهذا الاتصال لا يكون فعليا بل ظاهريا لو منطقيا . وتتم عملية الاتصال بين جهازين كما يلى:
يتم ادخال البيانات المطلوب ارسالها بواسطة التطبيقات وتنتقل هذه البيانات ويتم ترجمتها بالمرور على كل الطبقات فى الجهاز المرسل ابتداءا بطبقة التطبيقات وانتهاءا بالطبقة الفيزيائية حيث تكون البيانات قد تحولت الى بتات جاهزة للنقل عبر الاسلاك بعد ان تضيف كل طبقة معلومات خاصة الى البيانات التي يرغب الى ارسالها وتسمى هذه العملية التغليف Encapsulation وعند وصولها الى الجهاز المستقبل تمر البيانات بطبقات ال OSI بشكل معكوس ابتداءا بالطبقة الفيزيائية وانتهاءا بطبقة التطبيقات فى عملية تسمى فك التغليف De- Encapsulation وتكون البيانات الناتجة هي ما يراه المستخدم المستقبل على جهازه. ان لكل طبقة من طبقات النموذج OSI بروتوكول واحد او اكثر يعمل عليها ، والبروتوكول هو اللغة التي تستخدمها الحاسبات للاتصال مع بعضها حيث يجب ان تستعمل الحاسبات المتصلة نفس اللغة اي نفس البروتوكول ، وبروتوكول طبقة ما هو المسؤول عن تغليف وفك تغليف البيانات عند مرورها فى هذه الطبقة صعودا وهبوطا ، وبما ان لكل طبقة بروتوكولاتها الخاصة فان المعطيات Data اثناء مرورها من خلال الطبقات تبدو وكانها تمر من خلال مكدس من البروتوكولات Protocol stack، وبشكل عام يتالف  مكدس البروتوكولات على طبقة التطبيق ، النقل ، الشبكة، وربط البيانات.

اساسيات الشبكات 7

رابعا: الشبكات التشابكية Mesh:
هذا النوع من الشبكات قليل الاستخدام بل نادرا ما يتم انشاؤها بشكل عملي ، وذلك بسبب كلفتها العالية والتي تعود الى كثرة التوصيلات المطلوبة .  يكمن سر الوثوقية العالية فى ان انهيار اي كبل سيتبعه عدة طرق احتياطية بديلة ، اذن هذه الشبكات توفر امكانية تفادى الخطا بشكل كبير .تستعمل هذه الشبكات عادة فى الربط بين انواع اخرى من الشبكات المحلية لنحصل على الشبكات
الهجينة.
خامسا : الشبكة الشجرية :Tree:
وهى شكل اخر من الشبكة المسارية حيث توصل  عدة عقد بشكل هرمي وعقدة الجذر يمكن ان تكون مخدم قوى او حاسب مركزي ويسمى الراس ، والشبكات على شكل شجرة مناسبة للمؤسسات والتي يكون فيها رؤساء المكاتب يتواصلون مع مكاتب  اقليمية (بنفس المنطقة) والمكاتب المحلية تتصل مع مكاتب بعيدة وانشاء شبكة بنفس المنطقة . فوائد الشبكة الشجرية هي تسهيل التوسع وتحديد وعزل العقد التي يتم فيها العطل وتعانى ايضا من مشكلة الاعتماد بشكل كبير للشبكة على عقدة الجذر.
ثالثا  : التصنيف حسب الملكية :
1- شبكات عامة General network.
2- شبكات خاصة Special network.
3-شبكات ذات القمة المضافة additional network.
اولا : الشبكات العامة :
وهى شبكة الاتصال ذات المجال الواسع والتي تعود ملكيتها الى شركات حكومية غالبا (واحيانا خاصة) كشبكة الاتصال الهاتفي .
فى الشبكات العامة تعريفة المستخدمين تحدد بمقدار زمن ربط المشتركين مع الشبكة وعرض حزمة المعطيات المرسلة والمستقبلة. وكل من الشبكات العامة والخاصة تستخدم بروتوكولات قياسية.
ثانيا : الشبكات الخاصة:
هذا النوع من الشبكات يتم تصميمه وصيانته واستخدامه من قبل مؤسسة وحيدة . تجهيزات الاتصال المستخدمة فى الشبكات الخاصة يتم شراؤها او استئجارها من شركة الهاتف العامة او من اي شركة خاصة اخرى. الشبكة الخاصة تكون غالية الثمن الى حد كبير وتعطى وثوقية عالية وسرية وامكانية التحكم بسريان المعطيات . المؤسسة التي تنشئ  الشبكة الخاصة عليها ان تصون وتدير الشبكة بشكل عام ومستخدمو الشبكة الخاصة تكون كلفتهم من حيث المهارة والاداء عالية اكثر من الشبكة العامة .
ثالثا:الشبكات ذات القيمة المضافة:
هي شبكة عامة مصممة ومصانة من قبل المالك بواسطة مؤسسة وحيدة والتي تعطى لمؤسسات اخرى والعديد من المشتركين الاخرين حق الارتباط مع تجهيزاته تحت صفة الاجرة او الاستئجار و الميزة الرئيسية للمستخدمين هي القيمة المضافة للشركة الاساسية المالكة والشركة الفرعية التي تمنحهم حق الوصول . وميزتها التوفير فى الزمن والكلفة للشركات الفرعية فى تصميم وصيانة شبكاتهم واغلب المشتركين فى شبكات المناطق الواسعة يستخدمون طريقة القيمة المضافة.
                                                اساسيات النموذج المرجعىOSI
اثناء العقدان الماضيان كان هنالك زيادة كبيرة فى اعداد وحجوم الشبكات ، والعديد من الشبكات بنيت معتمدة على استعمال التطبيقات المختلفة من الاجهزة والبرامج ، ونتيجة لذلك فان كثير من الشبكات كانت غير متوافقة فيما بينها واصبح من الصعب للشبكات ان تستعمل مواصفات مختلفة للاتصال مع بعضها البعض . لمعالجة هذه المشكلة قامت المنظمة العالمية للمقاييس ISO باجراء البحوث الكثيرة على مخططات الشبكات وجدت ISO بانه هناك حاجة لاصدار نموذج شبكة يساعد بناة واختصاصى الشبكات على بناء وتطبيق الشبكات الذى يمكن لها ان تتصل وتعمل سوية ولذا تم اصدارالنموذج المرجعى OSI فى عام 1984 وذلك ضمن وثيقة عرفت بالنموذج المرجعى الاساسى لربط الانظمة المفتوحة (كلمة مفتوحة تعنى الانظمة التى لها الاتصال البينى بالرغم من اختلاف تقنياتها ومعاييرها) والنموذج المشروح فى هذه الوثيقة قسم وظائف شبكات الحاسةب الى 7 طبقات كما يظهر فى الشكل جانبا :
كان المراد لهذه البنية ذات السبع طبقات ان تكون نموذجا علميا وتجاريا جديدا ، لكنه لم يطبق فى شكل منتج تجارى ، وبدلا من ذلك اصبح نموذج OSI يستخدم كاداة ومرجع تعليمى وكما انه يسهل دراسة الشبكات للحاسوب للطلاب ولمحترفى تكنولوجيا المعلومات . ان تقسم الشبكة الى هذه الطبقات السبع يعطينا الفوائد التالية:
1- انقاص التعقيد.
2- توحيد الواجهات.
3-التاكيد على تقنية الوصل البينى بين انواع مختلفة من الشبكات .
4-  تسهيل الهندسة التراكبية .
5- تسريع تطور الشبكات .
6-تبسيط التدريس والتعليم.

اساسيات الشبكات 6

الان سوف نكمل كلامنا عن انواع الشبكات من حيث التصميم الهندسي .
ثانيا :الشبكة Star الشبكة النجمية :
تقوم الشبكات المحلية ذات التصميم من النوع النجمة Star بربط الاجهزة الحاسوبية باسلاك موصلة بمكون مركزي يطلق عليه المحور Hub كما يسمى ايضا المجمع Concentrator واحيانا يسمى النقطة المركزية Wiring Centerاو Central Point،  يمكن ان يكون وسط للارسال كبل مزدوج مجدول او كبل محوري او ليف ضوئي. والاشارات تنتقل من الحاسب المصدر الذى يرغب فى ارسال البيانات الى النقطة المركزية ومنه الى باقي الحواسيب على الشبكة ، نظام التوصيل فى ال Hub يعزل كل سلك من اسلاك الشبكة عن الاخر. وبالتالي اذا توقف جهاز حاسب ما او انقطع السلك الذى يوصله بالمجمع فلن يتاثر الا الحاسب الذى تتوقف او انقطع سلكه بينما الاجهزة الاخرى ستبقى تعمل من خلال الشبكة دون اي مشاكل . ولكن ان توقف المجمع عن العمل فستتوقف الشبكة ككل عن العمل . يعتبر تصميم النجمة Star الاكثر اراحة من بين التصاميم المختلفة للشبكة حيث انه يسمح بتحريك الاجهزة من مكانها واصلاحها وتغيير التوصيلات دون ان تتاثر الشبكة باي من ذلك . ولكن تكلفة هذا النوع من التصاميم تعتبر مرتفعة خاصة فى حالة كبر الشبكة لاننا سنحتاج الى اسلاك كثير والمجمع قد يكون سعره مرتفعا وذلك وفقا لمواصفاته ودرجة تعقيده. وهذه الايام كثير من تصاميم الشبكات تكون عبارة عن تشكيلة من التصاميم مدمجة مع بعض وتكون احد التشكيلات :
1- Star-Bus.
2- Star-Ring.
النوع الاول وهو Star Bus هو عبارة عن جمع لتصميمي الناقل Bus والنجمة Star .وفى هذا النوع المشترك نجد عدة تصاميم نجمة متصلة مع بعضها البعض باستخدام اجزاء من اسلاك الناقل الخطىLinear Bus Segments  . وهنا نجد انه لو تعطل جهاز واحد فى الشبكة لن يؤثر على غيره من الاجهزة وستبقى الشبكة تعمل دون مشاكل . ولكن اذا تعطل احد المجمعات فلن تستطيع الاجهزة الموصلة اليه العمل من خلال الشبكة ، واذا كان هذا المجمع مرتبطا بغيره من المجمعات فان هذا الارتباط سينقطع.
النوع الثاني  Star Ring يربط بين عدة شبكات من تصميم الحلقة Ring باستخدام مجمع.ان بعض فوائد الشبكة النجمية هي :
1- التطبيق السهل.
2-التحكم المتمركز.
3-بروتوكولات الوصول السهلة.
تعانى الشبكة النجمية من مشكلة النقطة المركزية التي قد تسبب تعطل الشبكة فى حال تعطل النقطة المركزية ، وايضا تتطلب كبل طويل لكل جهاز يوصل بالشبكة.
ثالثا : الشبكات الحلقية : Ring network:
فى تصميم الشبكات من النوع الحلقة يتم ربط الاجهزة فى الشبكة بحلقة او دائرة من السلك بدون نهايات توقف. تنتقل الاشارات على مدار الحلقة فى اتجاه واحد وتمر من خلال كل جهاز على الشبكة ، ويقوم كل حاسب على الشبكة بعمل دور مكرر الاشارة حيث ان كل جهاز تمر من خلاله الاشارة يقوم بانعاشها وتقويتها ثم يعيد ارسالها على الشبكة الى الحاسب التالي ، ولكن لان الاشارة تمر على كل جهاز فى الشبكة فان فشل احد الاجهزة او توقف عن العمل فان ذلك سيؤدى الى توقف الشبكة ككل عن العمل . التقنية المستخدمة فى ارسال البيانات على شبكات الحلقة يطلق عليها اسم تمرير الاشارة Token Passing، تيار البيانات المسمى Token ، يتم تمريره من حاسب الى اخر على الشبكة.
عمل تمرير الاشارة Token Passing:
عندما يريد جهاز ما على الشبكة ارسال بيانات ما فان عليه الانتظار حتى يتسلم الاشارة الحرة Free Token تخبره انه قادر على ارسال بياناته على الشبكة ، عندما يتسلم الحاسب الذى يريده ارسال بياناته الاشارة الحرة فانه يضيف اليها بياناته وبالاضافة لذلك يقوم باضافة البريد الالكتروني يحدد الوجهة لارسال هذه البيانات ، اي انه يحدد عنوان الحاسب الذى ترسل اليه البيانات ، ثم يرسل هذه الاشارة حول Token الحلقة. تنتقل هذه الاشارة من جهاز الى اخر حتى تجد الجهاز الذى يتوافق عنوانه مع العنوان المشفر داخل الاشارة وحتى هذه اللحظة فان الاشارة ما تزال غير محررة ، الحاسب المستقبل لهذه الاشارة يقوم بنسخ البيانات الموجودة عليها ثم يعيد ارسالها على الشبكة الى الجهاز الاصلي الذى ارسل هذه الاشارة وذلك بعد ان يضيف عليها رسالة تبين ان البيانات قد تم استلامها بشكل صحيح ، وهكذا تنتقل الاشارة مرة اخرى على الشبكة وتمر على كل الاجهزة حتى تصل الى الحاسب الاصلي الذى ارسل هذه الاشارة ،بعد ان يقوم هذا الحاسب بالتاكد من محتويات هذه الاشارة وانها قد استلمت بشكل صحيح فانه يقوم بازالتها
ويرسل بدلا منها اشارة حرة Free Token يطلقها على الشبكة لتنتقل من جديد الى الحاسب التالي فاذا كان يريد ارسال بيانات ما فانه ياخذ هذه الاشارة الحرة ويضيف اليها بياناته ، وان لم يكن لديه اي بيانات لارسالها فانه سيمرر هذه الاشارة الى الحاسب التالي وهكذا.
كوسيلة لارسال البيانات فان تمرير البيانات  الاشارة Token Passing تعتبر من الوسائل السريعة ، فالاشارة تنتقل من جهاز الى اخر بسرعة مقاربة للضوء ، وبسبب هذه السرعة الفائقة فان اداء الشبكة يكون ممتازا حتى فى وجود عدد كبير من الاجهزة على الشبكة ، كما ان من فوائد الشبكة الحلقية هي
1- قصر كبلها وذلك مناسب لتطبيق الالياف  الضوئية.
2-ومرونته ليتضمن عقد جديدة (توسيع الشبكة).
ولكن تبقى مشكلة مثل ما هو عليه فى شبكات Bus انه عند تطوير الشبكة يجب ايقافها عن العمل اثناء عملية التطوير ،اما مشكلة توقف الشبكة عن العمل بسبب عطل احد الاجهزة فقد تم حلها باستخدام المعيار Token Ring.
حيث انه فى تقنية  Token Ring يتم التاكد من سلامة الحاسوب وجاهزيته قبل ارسال الاشارة اليه وذلك لتفادى انقطاع المسار الحلقي ، ويتم ذلك باستخدام جهاز مركزي يقوم بعمليات التاكد. تم اقتراح ال Token Ring من قبل شركة IBM وتمت الموافقة عليه من قبل IEEE كاحدى معايير شبكة LAN.

اساسيات الشبكات 5

ان الطريقة الثانية لتصنيف شبكات الحواسيب تعتمد على التخطيط الهندسي المستخدم لانشاء هذه الشبكات .تعرف كلمة طبولوجيا هندسي لعقد وتشير العقدة الى مصادر مختلفة او اجهزة اتصالات . اي ان المصطلح تخطيط الشبكة Network Topology يشير الى الكيفية التي يتم بها توصيل الحواسيب والاسلاك والمكونات الاخرى لتكوين الشبكة ، واحيانا يطلق على مصطلح Topologyايضا Physical اوDesign.اعتمادا على هذه الطريقة فى التصنيف فاننا عند اختيار تصميم ما للشبكة دون اخر يؤثر على الامور التالية:
1- نوع المعدات التي تحتاجها الشبكة.
2- امكانيات هذه المعدات.
3-نمو الشبكة فى المستقبل .
4- ادوات ادارة الشبكة.
بناءا على ذلك عند اختيارنا لتصميم الشبكة يجب الاخذ بعين الاعتبار المكونات التالية :
1- نوع الاسلاك التوصيل .
2- نوع بطاقة الشبكة.
3- موصلات خاصة للاسلاك Cable Connectors.
وفيما يلى بعض اصناف الشبكات المعتمدة على التخطيط الهندسي:
1- شبكة الناقل Bus.
2- شبكة نجمية Star.
3-شبكة حلقية Ring.
4- شبكة تشابكية Mesh.
5-شبكة شجرية Tree.
شبكة الناقل المسارى Bus:
تصميم هذه الشبكة من النوع Bus يعتبر الابسط وربما الاكثر شيوعا فى الشبكات المحلية ، يقوم تصميم هذه الشبكة بتوصيل الحواسيب فى صف واحد على طول السلك الواحد (يسمى Segment) ويشار الى هذا النوع ايضا باسم Linear Bus
يسمح المسار فقط لزوج واحد من العقد باتصال فى نفس الوقت هذه الخاصية تحدد العدد الكلى للعقد الموصولة لتشكل شبكة مسارية موثوقة.تعتمد فكرة هذا النوع من التصاميم للشبكات على ثلاثة امور :
1- ارسال الاشارة (Signal).
2- ارتداد الاشارة (Signal Bounce).
3- المنهي او الموقف (The Terminator).
ترسل البيانات على الشبكة على شكل اشارات كهربية Signals الى كل الحواسيب الموصولة بالشبكة ، ويتم قبول المعلومات من قبل الحاسب الذى يتوافق عنوانه مع العنوان المشفر داخل الاشارة الاصلية المرسلة على الشبكة . فى تصميم الشبكة من النوع Bus ، اذا قام جهازي حاسب بارسال بيانات فى نفس الوقت فسيحدث ما يطلق عليه تصادم Collision ، لهذا يجب على كل حاسب انتظار دوره فى ارسال البيانات على الشبكة ، وبالتالي كلما زاد عدد الاجهزة على الشبكة ، كلما طال الوقت الذى عليها انتظاره ليصل دوره فى ارسال البيانات الخاصة به ، وبالتالي زاد بطا الشبكة ، فالعوامل التي تؤثر على اداء الشبكة Busهى:
1- الامكانيات التي تقدمها مكونات اجهزة الحاسب المتصلة بالشبكة(Hardware Capabilities) .
2- عدد اجهزة الحاسب المتصلة بالشبكة .
3- المسافة بين الاجهزة المتصلة بالشبكة.
4- نوعية البرامج المشغلة للشبكة .
5- سرعة نقل البيانات على الشبكة مقاسة بالبت فى الثانية.
عندما نرسل اشارة البيانات على الشبكة فانها تنتقل من بداية السلك الى نهايته ، واذا لم يتم مقاطعة الاشارة فانها ستبقى ترتد جيئة وذهابا على طول السلك ، وستمنع الحواسيب الاخرى من ارسال اشاراتها على الشبكة . لهذا يجب هذه الاشارة بعد وصولها الى عنوانها المطلوب الممثل بالجهاز الذى ارسلت اليه البيانات . لايقاف الاشارة ومنعها من الارتداد ، يستخدم مكون من مكونات الشبكة يسمى منهى Terminator ويتم وضعه عند كل طرف من اطراف السلك ويوصل بكل حاسب متصل بالشبكة. يقوم المنهي Terminator بامتصاص اي اشارة حرة على السلك مما يجعله مفرغا من الاشارات وبالتالي يصبح مستعدا لاستقبال اي اشارات جديدة ، وهكذا يتمكن الحاسب التالي من ارسال البيانات على ناقل الشبكة . يمكن ان تتوقف الشبكة عن العمل لاسباب منها:
1- فى حالة قطع السلك.
2- فى حالة انفصال السلك فى احد اطرافه عن اي من الاجهزة الموصل اليها ويؤدى هذا الى توقف جميع الاجهزة عن الاستفادة من موارد الشبكة.
توقف الشبكة يسمى Network being down.  اذا اردنا توسيع الشبكة وزيادة عدد الاجهزة المتصلة من نوع Bus، علينا بداية تمديد السلك واطالته ولفعل ذلك علينا توصيل السلك الاصلي بالسلك الجديد المضاف لتوسيع الشبكة.لعمل ذلك نحتاج الى المكونات التالية :
1- وصلة ماسورة Barrel Connector.
2- مكرر الاشارات Repeater.
وصلة الماسورة او Barrel Connector تقوم بتوصيل قطعتين من الاسلاك معا لتشكيل سلك طويل .
اذا استخدمت عدد كبير من وصلات الماسورة فان الاشارة على الشبكة ستصبح اضعف وقد تتلاشى قبل وصولها الى الحاسب المطلوب ، لهذا من الافضل استخدام سلك طويل بدلا من اسلاك قصيرة موصولة معا.

اما مكرر الاشارة Repeater فيقوم بانعاش الاشارة وتقويتها ثم يقوم بارسالها من جديد على ناقل الشبكة ، ويعتبر مكرر الاشارة افضل بكثير من استخدام وصلة الماسورة او استخدام سلك طويل لانه يسمح للاشارة بالسفر مسافة اطول دون ان تضعف او تتلاشى لانه يقوم اساسا بتقويتها . فائدة الشبكة المسارية هي مقدرتها على لربط اي عدد من العقد  بدون استخدام جزء كبير صلب كبير ويمكن ان تزال العقد ايضا من المسار بسهولة ومن السهل ايضا صيانة الشبكة المسارية ، لكنها لا تستطيع تخديم سوى عدد قليل نسبيا من الاجهزة ، ويعتبر توسيع الشبكات من نوع ال Bus امر فى غاية السهولة من حيث التركيب وتكلفتها منخفضة. وكننا ستضطر الى ايقاف عمل الشبكة اثناء  قيامنا بالتوسيع.

اساسيات الشبكات 4

ان شبكات الحاسب الالي يمكن ان تصنف الى اصناف مختلفة وذلك وفق معايير لتصنيفها وفيما يلى اكثر المعايير استخداما :
1- حسب الانتشار الجغرافي .
2- حسب الطبولوجيا .
3- حسب الملكية.
اولا : حسب التوسع الجغرافي :
بناءا على التوسع الجغرافي فان الشبكات يمكن ان تصنف الى اصناف:
1- شبكة محلية LAN.
2- شبكة المدن MAN.
3- الشبكات الواسعة WAN.
اولا : الشبكة المحلية LAN:
هي شبكة محلية والتي تتألف من عدة حواسيب او اكثر او اجهزة اتصالات اخرى موصولة على شبكة ضمن منطقة معروفة مسبقا مثل غرفة او بناء . ومثال نموذجي هو شبكة الحاسب فى كلية او جامعة او ما تعرف بشبكات الحرم Campus والتي تتكون من مجموعة من الحواسيب المتصلة مع بعضها ضمن شبكة متواجدة ضمن طابق -مبنى واحد- ابنية متفرقة ، والمستخدمون فى شبكة LAN يمكن ان يتشاركوا فى كلا مصادر الكيان الصلب والمصادر البرمجية القابلة للمشاركة.
كمثال عن مصادر الكيان الصلب : طابعة ليزرية غالية الثمن - الرسام- اجهزة الفاكس - المودم ، على الاغلب فان جميع الشبكات المحلية تستخدم وسط اتصالات وحيد كما انها مقيدة بمساحة محدودة .
يتم استخدام احدى التقنيات الشبكية التالية مع كل المعايير التابعة لها لتشكيل الشبكات المحلية التالية:
1- شبكة بالمعيار Ethernet.
2- شبكة بالمعيار Token ring.
3-شبكة بالمعيار(FDDI (Fiber Distributed Data Mode
4-شبكة بالمعيارGigabit Ethernet.
5-شبكة بالمعيارAsynchronous Transfer MODE)ATM)
شبكة المدينة MAN:
هي شبكة اكبرمن شبكة LAN واسمها المدينة هو بسبب المقدرة على تغطية مساحات اكبر نسبيا من المدينة من عدة عشرات الى حد اعظم يصل الى مئة كيلومتر .
اجزاء الكيان الصلب تختلف قليلا عن اجزاء LAN وكذلك اوساط الارسال التي تستخدم على الاغلب فى شبكة MAN للارسال الفعال للمعلومات .
الشبكة الواسعة WAN:
الشبكة الواسعة WAN هي شبكة حاسب والتي تمتد على مساحة اضافية كبيرة .
وتستخدم وصلات مخصصة لوصل الحواسيب فى اماكن جغرافية بعيدة وواسعة . وشبكة ال WAN تطبق لربط عدد كبير من شبكات ال LAN او ال MAN ولهذا السبب من الممكن مشاهدة عدد كبير من العناصر غير المتجانسة فى الشبكات الواسعة او الاوساط الاتصال المختلفة .وتستخدم وتمتد هذه الشبكة عبر حدود الدول . الحواسيب الموصولة الى شبكة WAN غالبا ما توصل الى الشبكة العامة ويمكن ان توصل ايضا من خلال خطوط مؤجرة .
تستخدم ال WAN على الاكثر من قبل الحكومة او رجال الاعمال بسبب التوظيف الكبير للمال من اجل تطبيقها .
وهنالك ثلاث اصناف للشبكات الواسعة اسمياًهى:
شبكة المؤسسات الكبيرة Enterprise Network:
هي نوع من الاتصال الداخلي لجميع الشبكات المحلية او لمؤسسة وحيدة تسمى الشبكة المؤسسة الكبيرة.
الشبكة الشاملة Global Network:
تتشكل بدمج الشبكات او عدة مؤسسات عبر مساحات واسعة.
شبكة الانترنت Internet Network:
هي شبكة الشبكات للصنف الواسع فى الحقيقة هي اكبر شبكة فى العالم وعناصرها من شبكات LAN,WAN, MAN وملايين الحواسيب المستقلة واوساط نقل مختلفة ولا يوجد سلطة وحيدة تتحكم بالشبكة ، وكن كل سلطة محلية وطنية تتحكم بجزء من الشبكة .
ويبقى الشئ المهم فى تصميم هذه الشبكات وهو شئ ثابت يسمى الراو تر الموجه يشكل نقاط الوصل ما بين الشبكات (LAN& MANS) التي تتشكل منها الفروع حيث ان كل هذه الموجهات تكون المسؤولة عن تعيين الطريق الامثل لمرور المعطيات عبر هذه الفروع. 

اساسيات الشبكات 3

الان سوف نتكلم عن تصنيفات الشبكات للحاسب الالي وتقسيماتها .ان شبكات الحاسب الالي يمكن ان تصنف الى اصناف مختلفة وفق معايير لتصنيفها وفيما يلى مقدمة لهذا الموضوع الهام الشيق ، الشبكة هي نظام مرتبط بشكل معقد من الاجسام او الناس .فالشبكات تحيط بنا كليا ، وهى حتى فى داخلنا .فنظامنا العصبي الخاص وجهاز القلب مع الاوعية الدموية هي شبكات. ولنلاحظ بعض انواع الشبكات فى حياتنا اليومية :
1- شبكات الاتصالات (communications).
2-شبكات النقل (transportation).
3- الشبكات الاجتماعية (social).
4- الشبكات الحيوية(biological).
5- شبكات المرافق العامة ( utilities).
والذى يخصنا فى هذا الموضوع هو شبكات الاتصال الخاصة بالحاسب الالي واختصارا لما سبق فان الشبكة  هي مجموعة من الحواسيب المرتبطة مع بعضها بطريقة ما عبر وسائط مختلفة تتبع فى ذلك معايير مختلفة ، وسنطلق مصطلح شبكة فى هذه الدراسة على شبكات اتصالات الحاسب .
فى ابسط اشكالها تتكون شبكة الحاسب من جهازين كمبيوتر متصلين ببعضهما بواسطة سلك ، ويقومان بتبادل البيانات .
الشبكات فى هذه الايام تسمح بتبادل البيانات وموارد الكمبيوتر ( معلومات، برامج ، اجهزة محيطيه peripheral مثل الطابعة مثلا) وتسمح للمستخدمين بالتواصل مع بعض بشكل فورى .
وان الاهداف من ربط الحواسيب لتشكيل شبكة هي :
1- تخفيض التكاليف الاقتصادية وذلك عبر ما تقدمه شبكة من خدمات تعجز حواسيب مفردة على تقديمها بنفس التكاليف.
2- امكانية الادارة اللامركزية لهذه الحواسيب من اماكن مختلفة وهذه الادارة تشمل ادارة المستخدمين وادارة الموارد الموجودة فى الشبكة.
3-امكانيات اخرى تحققها الشبكة تبعا لنوعها ومكان تواجدها تشمل على السرية والامن واستخدام تطبيقات واحدة فى اماكن مترامية.
بداية لنتخيل وضع الحاسوب بدون وجود شبكة، فى هذه الحالة كيف سنتبادل البيانات ، سنحتاج الى مئات الاقراص المرنة او الليزرية لنقل المعلومات من جهاز الى اخر مما يسبب هدرا كبيرا للوقت والجهد، ومثال اخر اذا كان لدينا طابعة واحدة وعدة حواسيب فى هذه الحال اذا اردنا الطابعة فاما سنقوم بالوقف فى طابور انتظار على الجهاز الموصل بالطابعة ، او سنقوم بنقل الطابعة الى كل مستخدم ليوصلها الى جهازه ليطبع ما يريده وفى كلا الامرين عناءا كبير ، ومن هنا نرى ان تقنية التشبيك قد تطورت لسد الحاجة المتنامية لتبادل المعلومات والموارد بشكل فعال.
فى الشبكات الحديثة من المهم استخدام لغة مشتركة او بروتوكول protocol متوافق عليه لكي تستطيع الاجهزة المختلفة الاتصال مع بعضها البعض وفهم كل منها للاخر. البروتوكول هو مجموعة من المعايير او المقاييس المستخدمة لتبادل المعلومات بين جهازي كمبيوتر . ومع تطور الشبكات اصبح مفهوم الشبكة اوسع بكثير من مجرد ربط الاجهزة مع بعض .
لنلق نظرة على المعالم الشائعة للشبكات الحالية:
1- لكي تشكل شبكة للحواسيب ،تحتاج اي وسط ناقل للبيانات وفى هذه الحالة اما اسلاك او وسط لا سلكي .
2-كما تحتاج هذه الحواسيب الى موائم او اداة ربط adapter، لتقوم بوصل هذه الاجهزة بالاسلاك المكونة للشبكة وتسمى هذه المواءمات بطاقة واجهة الشبكة network interface card.
الحواسيب التي تقدم البيانات او الموارد فى الشبكات الحالية يطلق عليها اسم مزودات servers، بينما يطلق على الحواسيب التي تستفيد من هذه البيانات او الموارد اسم زبائن clients. فى الشبكة من الممكن لجهاز واحد ان يلعب فى نفس الوقت دور الزبون والمزود، فمثلا يستطيع جهاز ما على الشبكة ان يكون مزودا للطابعة وفى نفس الوقت يكون زبونا للحصول على بيانات من مزود اخر .تحتاج الشبكة الى برنامج شبكات مثبت على الاجهزة المتصلة بالشبكة سواء كانت مزودات او زبائن ، وهذا البرنامج اما ان يكون نظام تشغيل شبكات( NOS(network operating system ، او يكون نظام تشغيل يتضمن برنامج لادارة الشبكات مثل windows 2000& windows NT يقوم هذا البرنامج بالتحكم بمكونات الشبكة وصيانة الاتصال بين الزبون والمزود.
فى بداية ظهور الشبكات كانت تتكون من عدد قليل من الاجهزة ربما لا يتجاوز العشرة متصلة مع بعض ، ومتصل معها طابعة هذا النوع من التشبيك اصبح يعرف بشبكة الاتصال النطاق المحلى.

اساسيات الشبكات 2

اذا سوف نكمل كلامنا عن شبكات الند للند وسوف نخصص كلامنا فى هذا الموضوع عن حالات مناسبة لهذه الشبكات:
1- ان يكون عدد الاجهزة فى الشبكة لا يزيد عن عشرة.
2- ان يكون المستخدمون المفترضون لهذه الشبكة متواجدون فى نفس المكان العام الذى توجد فيه هذه الشبكة.
3-ان لا يكون امن الشبكة من الامور ذات الاهمية البالغة لديك.
4-ان لا يكون فى نية هذه المؤسسة التي تريد انشاء الشبكة خطط لتنمية الشبكة وتطويرها فى المستقبل القريب.
اذا ما هي مميزات شبكات الند للند؟
1-من المميزات الرئيسية لشبكات الند للند هو ان تكلفتها محدودة.
2-هذه الشبكات لا تحتاج الى برامج اضافية على نظام التشغيل .
3-لا تحتاج الى اجهزة قوية، لان مهام ادارة الشبكة موزعة على اجهزة الشبكة وليست موكلة الى جهاز مزود بعينه.
4- تثبيت الشبكة واعدادها فى غاية السهولة، فكل ما تحتاجه هو نظام تشبيك بسيط من الاسلاك الموصلة الى بطاقات الشبكة فى كل جهاز كمبيوتر من اجهزة الشبكة.
بعد ان راينا المميزات فلنرى على النقيض الاخر العيوب اذا العيوب
1- تصبح الادارة اللا مركزية للشبكة سببا فى هدر الوقت والجهد وتفقد كفاءتها.
2- يصبح الحفاظ على الامن للشبكة امرا فى غاية الصعوبة.
3- مع زيادة عدد الاجهزة يصبح ايجاد البيانات والاستفادة من الموارد للشبكة امرا مزعجا لمستخدمي الشبكة.
ثانيا : شبكات الزبون \المزود \العميل \الخادم:
شبكات الزبون/المزود والتي تسمى ايضا شبكة قائمة على مزود server-based network هذه الشبكات تكون قائمة على مزود ( المزود قد يكون حاسب شخصي يحتوى على مساحة تخزين كبيرة ومعالج قوى وذاكرة وفيرة ، ومن الممكن ان يكون جهاز مصنوع خصيصا ليكون مزود شبكات وتكون له مواصفات خاصة) مخصص الوظيفة (dedicated) ويكون عمله فقط كمزود ولا يعمل كزبون كما هو الحال فى شبكات الند للند ، وعندما يصبح عدد الاجهزة فى شبكات الزبون / المزود كبيرا يكون من الممكن اضافة مزود اخر، اي ان شبكات الزبون / المزود قد تحتوى على اكثر من مزود واحد عند الضرورة ولكن هذه المزودات لا تعمل ابدا كزبائن ، وفى هذه الحالة تتوزع المهام على المزودات المتوفرة مما يزيد من كفاءة الشبكة.
ولنلق الان نظرة على مميزات شبكات الزبون/ المزود والتي تتفوق فيها على شبكة الند للند:
1- النسخ الاحتياطي للبيانات وفقا لجدول زمنى محدد.
2-حماية البيانات من الفقد او التلف.
3-تدعم الاف المستخدمين.
4-تزيل الحاجة لجعل الزبائن قوية وبالتالي من الممكن ان تكون اجهزة رخيصة بمواصفات متواضعة.
5-فى هذا النوع من الشبكات تكون موارد الشبكة متمركزة فى جهاز واحد هو المزود مما يجعل الوصول الى المعلومة او المورد المطلوب اسهل بكثير مما لو كان موزعا على الاجهزة المختلفة ، مما يجعل ادارة البيانات والتحكم فيها بشكل افضل .
6-يعتبر امن الشبكة من اهم الاسباب لا ستخدام شبكات الزبون / المزود ، نظرا للدرجة العالية من الحماية التي يوفرها المزود من خلال السماح لشخص واحد ( او اكثر عند الحاجة) هو مدير الشبكة بالتحكم فى ادارة الشبكة واصدار سماحيات للمستخدمين للاستفادة من الموارد التي يحتاجونها فقط ويسمح لهم بالقراءة دون الكتابة ان كان هذا الامر ليس من تخصصهم.

اساسيات الشبكات 1

تعرّف الشبكات على أنها وسيلة لربط مجموعة من الحواسيب بهدف استخدام مواردها بشكل مشترك .وتتألف الشبكات عادة من عتاد صلب وعتاد برمجي .عموما ، يؤمن الولوج الى حواسيب الشبكة ، امكانية استخدام مواردها المشتركة مثل الطابعات ، والبريد الالكترونى، والتطبيقات المكتبية او التقنية، والمودمات، والفاكسات، وغيرها.
لقد تطورت بنية الشبكات من مجرد مجموعة من الطرفيات غير الفعالة المرتبطة بالحاسوب المركزي الى مجموعات من الحواسيب الكاملة التي تتعامل فيما بينها باسلوب موحد قياسي.
من اهم مزايا الشبكات:
مشاركة المعطيات :
تسمح عملية مشاركة المعطيات لمجموعة من المستخدمين بتبادل المعلومات بشكل منظم وسريع.فقد تكون هذه المعطيات عبارة عن تقرير مفصل.
مشاركة التطبيقات :
توفر مشاركة التطبيقات استخدام البرمجيات والتطبيقات التي جرى تنصيبها على الخادم من قبل المستخدمين ، الامر الذى يوفر عملية التنصيب للبرامج على كل الحواسيب .كما يستطيع الخادم معرفة المستخدمين الذين يقومون باستخدام برنامج معين ،ومنع دخول مستخدمين اخرين.
مشاركة الاجهزة:
تتيح عمليات مشاركة الاجهزة للمستخدمين امكانية الاستفادة من الطرفيات الموجودة على الشبكة،كالطابعات، والماسحات الضوئية، واجهزة الفاكس ، وغيرها . لذا تستطيع الشركات توفير المال من خلال شراء عدد اقل من التجهيزات .علاوةً على ذلك ، تؤمن الشبكات استخدام الاجهزة ذات الكلفة العالية
الاتصالات:
تسهل الاتصالات على مستخدمي الشبكة العديد من الامور ، وخاصةً من خلال استخدام البريد الالكتروني ، والرسائل الفورية ، مما يجعل الاتصالات بين الموظفين والمستخدمين اسهل واسرع.
التوافقية:
تسهل التوافقية عملية صيانة البرمجيات والتطبيقات . وبنا ان تخزين البرمجيات وتحديثها يجرى مركزياً، فهذا يعنى أن المستخدمين سيمتلكون نفس الادوات،وسيستخدمون نفس البرامج . وبما ان المديرين للنظم المعلوماتية فى الشركة سيعملون على تعديل البرمجيات الموجودة على الخادم فقط، فهذا يعنى أن هذه العملية ستتم مرة واحدة فقط ، وستكون التطبيقات متوفرة لكل مستخدم على الشبكة.
الامن:
يعتبر امن المعلومات على الشبكة امرا فى غاية الاهمية ، اذ يحتاج المستخدم الى حساب خاص للدخول الى الشبكة ، ولا يتم قبول اي دخول الى اي مورد من موارد الشبكة ما لم يدخل المستخدم اسم الحساب وكلمة المرور الخاصة به. يمكن ايضا توزيع صلاحيات دخول الى معلومات او اجهزة معينة على الشبكة ، ومنع المستخدمين غير المؤهلين ، من الدخول الى المعطيات الحساسة. ويمكن أعداد حسابات دخول المشتركين بحيث يضطرهم النظام لتغيير كلمات السر الخاصة بهم دوريا ، كما يمكنه منعهم من الدخول الى بعض الاجهزة فى اوقات محددة.
الدخول الى الانترنت :
بعد توفير البرمجيات والعتاد الخاص ، يمكن للمستخدمين الدخول الى الانترنت اعتبارا من الشبكة الداخلية للشركة.وتعتبر هذه الميزة فى غاية الاهمية ، فهي توفر للمستخدمين مسائل مختلفة للحصول على كم ضخم من المعلومات والمصادر المختلفة ، كالبرمجيات الاضافية ، وبرامج تعريف العتاد.
وسنتعرف الان الى انواع الشبكات من حيث الخدمات والوظائف للحواسيب المستخدمة فى الشبكة سواء كانت محلية او دولية او اقليمية.
اولا: شبكات الند للند peer-to -peer:
المقصود بشبكات الند للند ان الحواسيب فى الشبكة يستطيع كل منها تادية وظائف الزبون والمزود فى نفس الوقت ، وبالتالي فان كل جهاز على الشبكة يستطيع تزويد غيره بالمعلومات وفى نفس الوقت يطلب المعلومات من غيره من الاجهزة المتصلة بالشبكة.
اذا تعريف شبكات الند للند هي :
هي شبكة حاسب محلية LAN مكونة من مجموعة من الاجهزة لها حقوق متساوية ولا تحتوى علة مزود server مخصص بل كل جهاز فى الشبكة ممكن ان يكون مزودا او زبونا اي ان شبكات الند للند من الشبكات الادارة الموزعة.
وهذا النوع من الشبكات يطلق عليه الwork group.
ويمكن فهم مجموعة العمل بانها مجموعة من الاجهزة التي تتعاون فيما بينها لانجاز عمل معين ، وهى عادة تتكون من عدد قليل من الاجهزة لا يتجاوز العشرة ، حيث يستطيع اعضاء مجموعة العمل رؤية البيانات والموارد المخزونة على اي من الاجهزة المتصلة بالشبكة او الاستفادة منها.
تعتبر شبكات الند للند مناسبة لاحتياجات الشبكات الصغيرة التي ينجزها افرادها مهام متشابهة ، ونشاهد هذا النوع من الشبكات فى المكاتب التدريب على استخدام الحاسوب مثلا.

مبادئ الحاسوب

وفى عام 1614تمكن  نبير من حساب جداول اللوغاريتمات ونشرها مما ساعد على اجراء العمليات المعقدة ،ثم استخدمت اللوغاريتمات كاساس على اجراء وعمل المساطر الحسابية slide rule .وفى عام 1623تمكن شيكا رد(استاذ الفلك) من بناء الة يمكنها اجرا عمليات الجمع والطرح والضرب والقسمة،ويعتبر باسكال pascal(عالم فرنسي)وكان عمره 19 سنة وهو اول من صنع الة ميكانيكية فيها نظام التروس والطارة وقد امكنه بناء خمسين الة منها غير انها كانت غالية الثمن .وفى عام 1670تمكن لبنيز من انتاج جهاز يمكنه القيام بالعمليات الحسابية الاربعة واستخراج الجذر التربيعي وكان الجهاز دقيقا ويمكن الاعتماد عليه .وتعتبر هذه الالات -على العموم الاساس فى ميكنة العمليات الحسابية.
وقد تمكن تشارلز توماس (الفرنسي)فى عام 1820من انتاج الة تسمى اريثوميتر (المقياس الحراري)استخدمت فى فرنسا بالاعمال التجارية وتم ادخال عدد من التحسينات عليها.وكان تشارلز باباج اول من فتح الباب لبناء الكمبيوتر الرقمي حيث يعتبر الوالد الاساسي لبنائه.ونظرا لاهمية ما قام به فسنذكر نبذة عنه بسيطة فقد ولد عام 1792فى ديفونشاير(انجلترا)ودرس فى كمبريدج واختير زميلا بالجمعية البريطانية عام 1816.وفى 1828اختير استاذا لكرسي لوكاس فى الرياضة واستمر 11سنة لاجراء بحوث فى هذا المجال دون ان يلقى محاضرة واحدة .وقد خصص حياته كلها لتصميم وبناء حاسبة ميكانيكية .ففى اول القرن التاسع عشر كان هناك عدد كبير من الكتبة الحاسبين يقومون بحساب الجداول الرياضية والاحصائية دون استخدام الالات الحاسبة،وقد قضى باباج اوقات طويلة لمراجعة هذه الجداول ،ونتيجة اقتناعه وعدم اطمئنانه لصحة هذه الارقام فكر فى اختراع الة حاسبة لحساب هذه الجداول ضمانا لعدم حدوث اخطاء حسابية . وقد تمكن من بناء الة يمكنها القيام بعمليات الجمع بطريقة ميكانيكية تستخدم تروسا متصلة تشبه الدراجة او السيارة ،وكان غرضه من استخدام هذه الالة حساب دوال متعددة مثل اللوغاريتمات والدوال المثلثية مستخدما فى ذلك جدول الفروق.وقد تم بناء نموذج صغير لهذه الالة التي سميت الة الفروق قامت باجراء عمليات حسابية حتى ستة ارقام عشرية بفروق للدرجة الثانية وذلك فى عام 1822تطبيقا لبحث باباج الذى قام به للجمعية الفلكية البريطانية العظمى وحصل به على الميدالية الذهبية الاولى ومنحته الحكومة البريطانية منحة قدرها 1700 جنيه انجليزي لبناء الة اكبر تعمل حتى فروق من الدرجة السادسة والعشرين رقم معنوي ،وقد استخدم فى ذلك النظام العشري حيث كانت التروس المستخدمة تتحرك فى زاوية او اكثر من عشر زوايا ،وهذا يخالف النظام الاساسي لبناء الكمبيوتر الذى يستخدم النظام الثنائي .
وقد كان تطور الة الفروق تتم ببطء مما ادى اي سحب الحكومة للمنحة فى عام 1842. الا انه قيام باباج ببناء هذه الالة نبتت لديه فكرة بناء الة تحليلية وهى الة حاسبة لكل الاغراض ويمكن برمجتها لايجاد قيمة كبيرة من المعادلات الجبرية والحسابية .وفى عام 1833 بدا باباج بناء الالة التحليلية (وتعتبر اساس الكمبيوتر ).وكانت تحتوى على طاحونة او وحدة حسابية لاجراء الحسابات الدقيقة فكانت النتائج تظهر فى 50رقم عشري ،وكانت سرعتها عالية (بالنسبة للسرعات المعروفة فى ذلك الوقت ) وكان باباج يامل ان يحصل على حاصل جمع عددين كل منهما 50 رقما فى ثانية واحدة بينما كان يتم ذلك سابقا فى دقيقة .وقد وجد باباج ان هناك حاجة لبرنامج تعليمات يمكن تنفيذه على البيانات حسب ترتيب معين بواسطة وحدة تحكم وذلك لتسهيل العمليات الحسابية .وكان يتم تخزين البرامج والبيانات على بطاقات مثقوبة اخترعها جاك ارد فى 1780لمراقبة العمليات (وذلك قبل اكتشاف هول ريث لها بحوالى 100عام)وكان باباج يهدف لان تكون هذه الالة اوتوماتيكية تماما ويمكنها تادية العمليات الحسابية الاساسية لاية مسالة رياضية ،الا انه لم يتمكن من عمل نموذج لهذه الالة نظرا لتخلف التكنولوجيا وقتئذ ووجود كثير من المشاكل الميكانيكية فى بنائها .
تمثل هذه الفترة المرحلة الثانية لتطوير تشغيل البيانات وتجهيزها ففى عام 1880وجد مكتب التعداد بواشنطن ان بيانات تعداد الولايات المتحدة عام 1880 تحتاج الى تسعة سنوات لتجهيزها وان تعداد 1890 يحتاج الى عشرة سنوات ،وكان هرمان هول ريث قد التحق بهذا المكتب عام 1885 فقام بتطوير النظام المستخدم الى نظام اخر لتسجيل وتشغيل بيانات التعداد باستخدام البطاقات المثقبة ،وتم تجهيزها وتشغيلها بالات تبويب.وكانت البطاقة التي  اعدها هول ريث تحتوى على 45 عمودا بينما تحتوى الان على 80 عمود .  وقد تم استخدام البطاقات المثقبة واستخدام الات التثقيب والمراجعة والتبويب فلا الثلاثينيات وفى نفس الوقت امكن استخدام نفس مجموعة الالات لاجراء بعض العمليات الحسابية البسيطة.
وفى عام 1930 قام قان يفار بوش (mit) باستخدام النماذج النظرية التي اقترحها  ا.م تورنج لبناء الات حاسبة ذات اغراض عامة اولها ديفرنشيال انا لايزر تستخدم لحل نوع معين من المسائل العلمية . واصبح بوش احد كبار العلماء فى هذا المجال فى الولا يات المتحدة اختير مستشارا للرئيس الامريكى روزفلت اثناء الحرب العالمية الثانية.
وبعد ذلك جرت محاولات متعددة لبناء الحاسبات وتم استبدال الاساس الذى بنيت عليه من التروس والطارات الى وحدات كهر ومغناطيسية تشابه تلك التي تستخدم فى تليفونات. وقد قام العلامة فون نومان بهذا التطوير الذى كان كان يعتبر فى ذلك الوقت اكبر العلماء فى الولايات المتحدة الامريكية وكان يؤمن ان الحاسبات يمكن ان تحل كثيرا من المشاكل التي تجعل الكمبيوتر يعمل اوتوماتيكيا بالكامل.

وقد استخدمت أجهزة لمساعدة حساب لآلاف السنين، وربما في البداية في شكل عصا رصيده. وأنتيكيثيرا، التي يعود تاريخها إلى حوالي بداية القرن الأول قبل الميلاد، ويعتبر عموما أن يكون أقرب التناظرية الميكانيكية المعروفة الكمبيوتر، وأقرب آلية مصممة معروفة.  لم الأجهزة الموجهة المقارنة تظهر في أوروبا حتى القرن ال16،  وأنه لم يكن حتى 1645 أن أول آلة حاسبة ميكانيكية قادرة على أداء العمليات الحسابية الأربعة الأساسية وتطويرها.

الحواسيب الإلكترونية، وذلك باستخدام إما التبديلات أو الصمامات، وبدأت تظهر في 1940s في وقت مبكر. كان الكهروميكانيكية زوس Z3، الذي أنجز في عام 1941، أول جهاز كمبيوتر قابل للبرمجة، وفقا للمعايير الحديثة واحدة من الآلات الأولى التي يمكن اعتبارها آلة الحوسبة كاملة. وكان العملاق والذي نشأ خلال الحرب العالمية الثانية إلى فك تشفير الرسائل الألمانية أول كمبيوتر رقمي إلكتروني. على الرغم من أنه كان للبرمجة، لم يكن للأغراض العامة، التي يجري تصميمها لأداء مهمة واحدة فقط. كما أنها تفتقر إلى القدرة على تخزين البرنامج في الذاكرة؛ وأجري البرمجة من استخدام المقابس والمفاتيح لتغيير التمديدات الداخلية. الكمبيوتر الرقمية الالكترونية المخزنة برنامج حديث معترف بها الأول كانت آلة مانشستر الصغيرة النطاق التجريبي (SSEM)، الذي استمر برنامجه الأول في 21 حزيران 1948.

سمحت تطوير الترانزستورات في أواخر 1940s في مختبرات بيل جيل جديد من أجهزة الكمبيوتر إلى أن تصمم مع تقلص إلى حد كبير في استهلاك الطاقة. أول المتاحة تجاريا الكمبيوتر المخزنة البرنامج، وفرانتي مارك الأول، يتضمن 4050 الصمامات، وكان استهلاك الطاقة من 25 كيلووات. وعلى سبيل المقارنة أول حاسوب transistorised، وضعت في جامعة مانشستر والتشغيلية بحلول نوفمبر تشرين الثاني عام 1953، يستهلك 150 واط فقط في صيغته النهائية.
وفى عام 1946 تم بناء كمبيوتر اليكترونى صممه الاستاذين برسبرابكرت ، وجون موشلى يستخدم فى ابحاث الصواريخ زتم تصنيعه فى مدرسة مور للرياضيات. بجامعة بنسلفانيا واستخدم فيه 18000صمام وامكنه اجرا عمليات حسابية بارقام عشرية واستغرق جمع عددين 0.2ميللى ثانية والضرب 3ميللى ثانية ويعرف الجهاز باسم انياك واستخدمت انبوبة اشعة المهبط لاغراض تجارية.وفى عام 1947قام بوث بجامعة بيربك بلندن باستخدام الاسطوانة الممغنطة للتخزين. وفى نفس العام تم اختراع الترانزستور بعامل بيل (بالولايات المتحدة) والذى كان له اثر كبير فى تطوير الكمبيوتر مارك 1 وهو اول كمبيوتر يستخدم انبوبة اشعة المهبط واول كمبيوتر يستخدم تخزين البرامج . وفى نفس العام تم تصنيع اول كمبيوتر خاص يستخدم شركة طيران يستخدم الشريط الممغنط.

اجيال الحاسوب (1964-الى الان)2

بدا الجيل الثالث للحاسب عام 1964م ،فقد صنعت ا.ب.م مجموعة من الحاسبات من طراز ا.ب.م 360 استخدمت فيها الدوائر الالكترونية المتكاملة وهو تطور تكنولوجي كبيرة.تلا ذلك الحاسب المتميزsuper compute6600cdc الذى تسلمته الطاقة الذرية عام 1965م والذى كان ينفذ 3 مليون امر فى الثانية الواحدة اي بزيادة تبلغ 200 ضعف للكمبيوتر المتميز الاول (نورك) الذى استخدم منذ عشر سنوات سابقة .وتم تصنيع عدد اخر من الحاسبات المتميزة فى اوائل السبعينات منها cdc 7600 والياك eliac،وظهر فى نفس الفترة الكمبيوتر الصغير اما ما يعرف بالمينى كمبيوتر mini-computer وهو صغير الحجم وثمنه ارخص ويمكنه تقديم خدمات حسابية متعددة.
وغى عام 1965م اعلنت شركة ديجيتال digital عن ميني كمبيوتر pdp 8 وتم تصنيعه على نطاق واسع وتم استخدام نظام المراقبة والحجز على الطائرات (الخطوط الجوية البريطانية) كما قامت شركات  مار كونى- انجلش اليكتريك -ليو-وبليسي بالاندماج مع اي سي تي لتكوين شركة انترناشونال كمبيوتر (icl) لتكون اكبر شركة تصنيع الكمبيوتر خارج الولايات المتحدة وفى عام 1966م تم استخدام اجهزة القراءة للحروف الضوئية optical charcter reader والتعرف على الحروف الكتابية بحبر مغاطيسى magnetic inkثم استخدمت النهائيات 1969م.
يصنف الكمبيوتر على انه لجيل معين على اساس مكوناته الالكترونية الداخلة فيه،اى فى تركيبه ويعتبر الكمبيوتر الذى ظهر بعد 1970م اخر الجيل الرابع تقدمت وسوف تتقدم باستمرار وبسرعة بحيث اصبحت مكونات الكمبيوتر اصغر وارخص كثيرا وذلك باستخدام نظام التكامل على نطاق واسع .
ولقد كان فى الامكان عمل دوائر الكترونية متكاملة ميكروسكوبية مع وضع الاف منها على قطعة صغيرة جدا من السليكون ونتج عنه الميكروبروسيسور microprocessor .كما نتج عنه ايضا الذاكرة شبه الموصلة semi conductor فاصبح حجم الذاكرة صغير جدا وزادت سرعة العمليات وبالتالى خفضت تكاليف الانتاج.
وفى عام 1971م ظهر اول جهاز ميكروبرسرز (المجهز الصغير ) على شريحة مفردة ، وفى عام 1972م ظهر كمبيوتر للجيب (سنكلير) وتم تصنيع سوبركمبيوتر (cray) عام 1972م .
ومن الممكن الان شراء كمبيوتر ببضعة الاف من الدولارات تعادل فى قوتها الكمبيوتر العملاق فى الخمسينيات وبالرغم من انخفاض اسعار الكمبيوتر الا ان تكلفة كتابة البرامج وصيانتها ونظام التشغيل قد زاد زيادة كبيرة.
ويعتبر السليكون شبه موصل semi conductorممتاز حيث يمكنه توصيل او رفض الكهرباء حسب الطريقة التى تتشكل بها.فيمكن حرمان منطقة دقيقة جدا من الاليكترونيات بينما تعطى منطقة اخرى المزيدمن الالكيترونيات .واذا ما كان هناك منطقة ثالثة تفصل بين المنطقتين فان هذه المناطق الثلاثة تفصل بين المنطقتين فان هذه المناطق الثلاث تعمل كترانزستور .ومن الغريب ان الوف من هذه الترانزستورات يمكن تكوينها على شريحة مفردة ويمكنها القيام بجدارة بعمل وحدة العمليات الحسابية المنطقية ويمكن ايضا تصميمها لتكوين الذاكرة.
بدا الاعداد للجيل الخامس فى اوائل الثمانينات وذلك بمعظم دول العالم الكبرى مثل اليابان والولايات المتحدة الامريكية ومجموعة الدول الاوروبية .
ففى اليابان تم انشاء معهد للجيل الخامس للحاسبات ومان الهدف منه هو التعامل مع الحاسب فى المعالجة الغير عددية وذلك نتيجة لازدياد الحاجة لمثل هذه المعالجة واستخدام الكمبيوتر فى تطبيقات عديدة .
ويعتبر الجيل الخامس تحول كبير عن تصميم الاجيال الربعة السابقة  وهذا يعنى مفهوم جديد لتعامل الكمبيوتر مع الانسان وذلك باختيار انسب الحلول من بين الحلول المتاحة له .
ومن اهم التطبيقات الشائعة الان هى فى مجال الطب والزراعة ومعالجة اللغات الطبيعية ،وقد بدا ظهور نماذج لحاسبات الجيل الخامس فى اوائل التسعينات وتطلب ذلك تطوير انظمة البرامج الملازمة لاجهزة الحاسبات.

اجيال الحاسوب (1951م-1964م) 1

يتجه تطور الحاسوب نحو جعل الحاسب أسرع و أقل ثمنا و قابليتها لتخزين البيانات أكثر وكذلك اداء مهام اكبر واكثر تعقيدا. قبل وجود الحاسبات كان الإنسان يقوم بالعمليات الحسابية بنفسه و قد مر تطور الحاسوب بمراحل كثيرة و تطورات كبيرة حتى أصبح يستخدم في مجالات عدة مثل التعليم الاتصالات و غيرها عام 1835م اخترع باباج أول حاسبة و سميت "الآلة التحليلية" كانت أجزاؤها كثيرة و كان من الصعب بناؤها بدقة و لم تعمل هذه الآلة أبدا.

بدأ عصر الكمبيوتر الحديث عام 1944 م حيث اخترع المهندس "أيكن" أول كمبيوتر حديث كان اسمه "مارك" كان هذا الكمبيوتر كهربائيا ميكانيكيا و ليس إلكترونيا كان يقوم بعدة وظائف مثل تخزين البيانات يطبع المعلومات بالة كهربائية كان حجمه كبير كحجم صالة كبيرة.
فى عام 1951 تم تصنيع يونيفاك(universal automatic computer) وهو اول كمبيوتر صمم للتطبيقات التجارية اى للتعامل مع بيانات رقمية وابجدية،واستخدم هذا الجهاز شريطا ممغنطا للادخال والاخراج،واعتبر هذا الجهاز فتحا جديدا لصناعة الكمبيوتر وتم بناء 48 منه وتم تركيبها.

وفى نفس العام تم بناء كمبيوتر ليو (leo) فى انجلترا واستخدم للتطبيقات التجارية ،وفى نفس العام تم بناء كمبيوتر هويرلوند استخدم فيه الحلقات المغناطيسية.

وفى عام 1952 تم بناء اول كمبيوتر فى الولايات المتحدة الامريكية يقوم بتخزين البرامج وصمم على اساس نظريات فون نويمان وعرف باسم ادفاك. وفى نفس الوقت  اعلنت شركة ا.ب.م عن الكمبيوتر العلمى 701 وفى 650 وقد كانت اكثر اجهزة الجيل الاول نجحا وبذلك اصبحت ا.ب.م فى مقدمة صناعة الكمبيوتر حيث باعت ما يزيد عن 1000 جهاز منه. وفى عام 1955تم تصنيع اول كمبيوتر متميز عرف باسم نورك زكان يقوم بجمععددين فى 15 ميكرو ثانية.
وباستخدام الترانزستور فى تصنيع الكمبيوتر بدا الجيل الثانى،وامكن عن طريق هذا التقدم التكنولوجى بناء حاسبات اصغر حجما واسرع وارخص واكثر دقة كان اولها كمبيوتر ا.ب.م 7090 الذى تم تصنيعه عام 1959م وتلاه 1604 cdc ثم فيلكو 2000وبونيفال لازدك . وقد كانت عملية الجمع تتم على الحاسب ا.ب.م فى حوالى 1/220.000من الثانية.
وفى عام 1960م تم تطوير كبير فى اتصال الوحدات المساعدة فى الحاسب الالى اتصالا مباشرا مثل طابع السطور واجهزة الرسم البيانى ووحدات الشاشات المرئية . وقد كانت وسيلة الاخراج قبل ذلك تتم عن طريق الشريط الورقى او البطاقات المثقبة  والتى كانت تعطى لاجهزة الطباعة لطبع النتائج.