الشبكات المحلية

Local Area Network (LAN)

هي أبسط أنواع الشبكات. الكمبيوترات في هذه الشبكة تكون دائما متصلة من خلال كابل خاص. وأحد أهم أنواع هذه الكابلات هو ما يسمى بالإثيرنت. ومع أن هذه الكابلات تسمح باتصالات سريعة بين الأجهزة الموجودة على شبكة المنطقة المحلية، وكذلك تسمح بكمية معتبرة من المعلومات أن ترسل، فإن طاقتها ليست غير محدودة. ومن الناحية العملية فإنه من النادر أن تحوي هذه الشبكات على أكثر من عدة مئات من الكمبيوتررات المتصلة مع بعضها ضمن بناية أو مجموعه بنايات متجاورة ، ونادرا ما تمتد تلك الشبكة إلى أكثر من بضع بنايات متجاورة. تتصل هذه الأجهزة بواسطة كابل خاص قد يكون سلك متحد المحور Coaxial أو السلك المزدوج المفتول أو اللولبي Twisted Pair … الخ.

توجد شبكات المناطق المحلية في بيئات ذات صبغة تجارية وغير تجارية. وتعتبر مفيدة في كليهما. وفي كلتا الحالتين، فإن الشبكة في الأساس تحتوي على بضع عشرات من الكمبيوترات، ومجموعة من الأجهزة العاملة على الشبكة مثل طابعة أو طابعتين وكذلك ماسح رسوم، وقد يكون هناك أجهزة اضافية أخرى للحفظ المساند. كما أنه في بعض الحالات يمكن للشبكة أن تحتوي أجهزة لا يتعدى عددها عن جهازي كمبيوتر أو ثلاثة متصلة مع بعضها داخل غرفة. وقد تكون عدة مئات ضمن شركة كبيرة أو جامعة.

الكمبيوتر المتصل بهذه الشبكه بإمكانه الوصول للمصادر الأخرى من المعلومات المتواجدة على أي كمبيوتر آخر كالبرامج والملفات… كما وتتشارك هذه الكمبيوترات في الأجهزة المتصلة معها مثل أجهزه الفاكس والطابعات والمودم … وهذه من الأسباب الأولى لتكوين الشبكه.

يمكن لشبكة المنطقة المحلية أن تقوم بتأدية أعمال مختلفة. ففيها يمكن أن يتم إرسال المعلومات من جهاز لآخر بدون الحاجة لنقل تلك المعلومات من أحد الأجهزة إلى على قرص لين لتشغيلة على جهاز آخر. كما أن المشتغلين على أجهزة الشبكة يمكنهم أن يتشاركوا في الأجهزة الأخرى العاملة على الشبكة كالطابعات. كما أنه لا يوجد كمبيوتر واحد يتحكم في تشغيل تلك الشبكة، لأن كل كمبيوتر موجود عليها يتشارك في تشغيلها. كما أن مستعملي الأجهزة يمكنهم ارسال رسائل وبريد الكتروني لأي مستعمل آخر على هذه الشبكة في خلال جزء من الثانية، وتكون تلك الرسائل جاهزة عند المرسل اليه بمجرد قيامه بتشغيل جهازه.

وبسبب الفائدة الكبيرة التي تعود على الشركات، فلقد اهتمت الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم بإدخال أنظمة شبكات الكمبيوتر لديها، ولهذا السبب فقد اهتمت الشركات الصانعة بهذا الأمر، وأصبح كثير منها ينتج خطوطا متكاملة من هذه المنتجات التي وجهتها لاستخدام تلك الشركات الصغيرة والمتوسطة وفروع الشركات الكبيرة.

إذا أردت تصميم شبكة محلية فإن ما يتحكم بذلك فيها هو حاجة عملك إن مفتاح اختيار أفضل المعدات هو فهم حاجة العمل تماما، وامكانية توسع ذلك مستقبلا، وبالتالي شراء المعدات التي يمكن لها أن تتلائم مع ذلك التوسع.

الشبكات الصغيرة منها الشبكات البسيطة، وذلك لسهولة اعدادها، وقد لا تحتاج الا لأقل من ساعة كي تقوم بعمل شبكة من هذا النوع. وهي اقتصادية لأن معداتها رخيصة. كل ما تحتاجه هو أجهزة الكمبيوتر وبرنامج التشغيل ويندوز 98 ومعدات الربط المكونة من موزع وبطاقة بينية ايثيرنت وكابلات للتوصيل بين الأجهزة..هذا كل ما في الأمر.

يمكن للشبكة أن تكون صغيرة لدرجة أنها تتكون من عدد 2 من أجهزة الكمبيوتر. وفي هذه الحالات لا تكون هناك حاجة للمركزية في العمل أو إلى جهاز خدمة مركزي. وقد تكون الشبكة كبيرة الحجم وتحتوي على عشرات أو مئات الأجهزة. وعلى العموم فإن شبكات المنطقة المحلية تتكون من أربعة مكونات أساسية:

1) أجهزة الخدمة: وهي أجهزة كمبيوتر تقوم بتنظيم ادارة الشبكة ومركزية المعلومات وأمنها. يقوم بالعمل على هذه الأجهزة أشخاص لهم الصلاحية بذلك.

2) أجهزة محطات العمل: وهي أجهزة يقوم مستعملي الكمبيوتر في الشبكة بأداء عملهم عليها.

3) نظام تشغيل الشبكة: وهو نظام تشغيل صمم خصيصا لذلك، حيث يقوم بإرسال واستقبال المعلومات خلال الشبكة.

4) أدوات وبرامج الربط: وهي وسائل مكونة من معدات مع برامجها، صممت لتقوم بتسهيل تنقل المعلومات.

هناك مكونات غير أساسية تربط مع الشبكة وتختلف حسب الحاجة إليها مثل الطابعات والناسخات والفاكس وماسحات الرسوم الخ.

في الشبكات المحلية الكبيرة الحجم، فإنه يكون من المعقول توفر كمبيوتر مخصص لإدارة الشبكة ، بما في ذلك الأجهزة الملحقة المتصلة بها كالطابعات وماسحات الرسوم وغيرها. ويمكن في هذه الحالة أن نطلق على الكمبيوتر بأنه كمبيوتر ملفات الخدمة File Server أو Server فقط. كما يمكن أن نطلق على أي من بقية أجهزة الكمبيوتر بأنه الزبون، وبالتالي فإنه بمقارنة كمبيوتر الخدمة مع الكمبيوتر الزبون، فإنه يجب أن يكون كمبيوتر الخدمة أقوى وأسرع وذو طاقة تخزين كبيرة نسبيا. بالإضافة إلى حاجته لبرامج خاصة. كما يمكن أن يكون هو الوحيد المتصل مع شبكة الإنترنت.

شبكة النظير للنظير Peer to Peer

الشبكة المحلية في أبسط صورها تعمل بمبدأ النظير مقابل النظير Peer to Peer، وهي إكثر طرق عمل الشبكات شيوعا. شبكة النظير للنظير عبارة عن مجموعة من أجهزة الكمبيوتر متصلة مع بعضها عبر شبكة إثيرنت. إن جميع الكمبيوترات وبالتالي مستعمليها يتشاركون في جميع أجهزة تشغيل الأقراص والطابعات وأي جهاز آخر. ولا يوجد كمبيوتر معين موظف لتشغيل شبكة المنطقة المحلية. إن كل مستعمل يمكن أن يضبط الدرجة المسموح بها لدخول الآخرين إلى جهازه. ودرجة الضبط هذه تعتمد على البرامج التي تستعمل لتشغيل الشبكة المصممة بطريقة النظير مقابل النظير. إن كل مستعمل يمكن أن يحد من السماح لمستعملين آخرين محددين للدخول إليه، أو أن يضع قيودا على مستعملين آخرين للسماح لهم بالقراءة فقط ولكن بدون أن يكون بإمكانهم عمل أي تغير أو مسح لملفات معينة. كما يمكن أن يخفي بعض الملفات عن الآخرين وذلك إذا تطلب الأمر السرية الكاملة.

أجهزة الكمبيوتر في شبكة النظير مقابل النظير يحتوي كل منها على بطاقة الاتصال بالشبكة، وتتصل مع بعضها عبر كابل من نوع 10Base-2 أو ما يسمى الإثيرنت الرفيعThin Ethernet . ومن أهم مزايا هذه الطريقة هو انخفاض تكاليف التأسيس، وذلك بسبب أن الكابل المستعمل ومقاسه هو من نوع 50 ohm co-axial، والذي عادة يكون ما يكون رخيص الثمن. يمكن لجهاز الكمبيوتر من أن يتصل مباشرة بهذا الكابل مستخدما الوصلة ذات شكل حرف T .

ونظرا لأن الإثيرنت الرفيع Thin Ethernet له حدوده، فإنه بدأ بفقدان الاهتمام به بالتدريج. كما أن الكابل المستعمل نوع co-axial له عيبه، فإذا ما تعطل من أي مكان على طول اتصالات الأجهزة ببعضها فإن جميع اتصالات بينها ستختفي. كذلك فإن من الصعب تحديد مكان العطل فورا أو بسهولة، بالإضافة إلى أن الحد الأقصى للاتصالات بين الأجهزة هو 185 مترا وهذه يمكن أن لا يزيد عدد الأجهزة المركبة عليها عن 30 جهاز عمل.

تختلف هذه الشبكه عن نظام الكمبيوتر الرئيس Mainframe المتصل بأجهزة عمل (كمبيوترات)، لأن العاملين على أجهزة العمل في شبكة النظير للنظير يمكنهم أن يتشاركوا في المعلومات والبرامج التي تم تركيبها على أي كمبيوتر آخر موجود على الشبكة. وكذلك فإن جميع أجهزة الكمبيوتر تحتوي على إمكانية معالجه أو تخزين المعلومات. إن أجهزة الشبكه المحلية عبارة عن أجهزة نظيرة لبعضها البعض. وأن أي مستخدم لأي جهاز كمبيوتر على هذه الشبكه له الحرية أن يقرر من وتحت أي ظروف يستطيع أي مستخدم لجهاز آخر أن يصل إلي الملفات الموجودة في كمبيوتره. فإذا كان هناك في هذه الشبكه جهاز مركزي فيطلق عليه في هذه الحالة مقدم خدمه الملفات File Server، ويحتوي هذا الجهاز في هذه الحالة مصادر البرمجيات الخاصة بالتطبيقات المختلفة Applications وقاعدة المعلومات Data Base وذلك لاستعمال الجميع.

عند اتصال كمبيوترين "محطتي عمل" بالشبكة المحلية في نفس الوقت فإن مشكله تقنية Contention تترتب على ذلك وقد تم حل هذه المشكلة باستخدام نظام "بروتوكول" Protocol يسمى النظام الوسيط لمدخل التحكم Medium Access Control (MAC) Protocol وسميت أول طريقه ناجحة هذا البروتوكول باسم ايثيرنيت Ethernet .
من ميزات هذه الطريقة هو عدم حاجتها إلى جهاز الخدمة المركزي كي يقوم بالعمل ليكون بمثابة جهاز خدمة للشبكة، وبالتالي لا يوجد بها تحكم مركزي. كذلك لا تكون هناك حاجة لشراء برامج أضافية أخرى. وبدلا من ذلك فإن كل محطة عمل يكون لها تقريبا نفس امكانات أي محطة أخرى في الشبكة.

أما مساوئها فهو ضعف أمكاناتها. إن أي كمبيوتر يقوم أي كمبيوتر آخر بمشاركته في مصادره (المعلومات المخزنة به)، فإن هذا الكمبيوتر يكون أبطأ في العمل منه لو عمل منفردا. كما أن أي كمبيوتر يتشارك مع آخر في الطابعة، فإنه سيقوم بتعطيل أعمال طباعة أرسلت بأجهزة كمبيوتر أخرى. فإذا كنت تعمل على كمبيوتر عملا مكثفا ومطلوبا بسرعة فإنك ستتوقف بسبب عمل الطابعة حتى تنتهي.

الإيثيرنت

طريقة شائعة لربط أجهزة الكمبيوتر ببعضها في شبكة عمل من خلال استعمال
الأسلاك المحوريةcoaxil cable أو أنواع من نوعيات خاصة من الأسلاك المزدوجة الملفوفةtwisted pair .

أصبحت هذه الطريقة معترف بها كطريقة قياسية من تقنيات شبكة المنطقة المحلية LAN، وأخذت رقم IEEE 802.3. وكان في الأصل قد أوجدتها شركة زيروكس في أوائل 1970، وقامت بعد ذلك زيروكس Xerox وديك DEC وأنتيل Intel بتطويرها. وهو يوصل أجهزة الكمبيوتر ويرسل المعلومات بينها. إن هذه المعلومات يتم ترتيبها بشكل حزم ليتم إرسالها من خلال الأسلاك . ويعتبر الإثيرنيت الآن أكثر تكنولوجيا الشبكات المعروفة خاصة بالنسبة للشبكات الصغيرة والمتوسطة الحجم.

يعتبر الإيثرنت أكثر البروتوكولات شيوعا في اتصالات شبكة المنطقة المحلية. وفي جوهره فإنه يقوم بتجزءة المعلومات التي يتضمنها الملف المراد إرساله إلى أجزاء رقمية صغيرة تسمى رزم Packets . كما تتضمن هذه الرزم عنوان الكمبيوتر المرسلة منه وعنوان الكمبيوتر المرسلة إليه. يستخدم الإيثرنت هذه الرزم الرقمية حيث يقوم بإرسالها على دفعات واحدة بعد الأخرى. وهذه الرزم يمكن أن تحتوي على أي نوع من المعلومات الرقمية.

كل كمبيوتر يستعمل هذا البروتوكول يجب أن يحتوي على لوحة الكترونية خاصة " بطاقة "، حيث تعمل على وصل الكمبيوتر بخطوط الشبكة وتجعله متفاعلا معها، وتسمى هذه البطاقة (NIC) أي Ethernet Network Interface Card. بداخل كل بطاقة يوجد رمز مميز وفريد خاص بها، وهذا الرمز يكون موجودا "مطمورا" في رقاقة الكترونية صغيرة Microchip داخل هذه البطاقة. إن الكمبيوتر الذي تكون هذه البطاقة أو اللوحة الإلكترونية مركبة به، يستعمل هذا الرمز كعنوان له. وهذا العنوان يستعمله بروتوكول الإثيرنت ليتعرف على كل واحد من أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة. وهذا يسمح لكل رزمة الكترونية يتم ارسالها من جهاز إلى آخر بأن تحتوي على العنوان المرسلة منه، وأن تصل فقط للعنوان المرسل إليه.

إن كل كمبيوتر على الشبكة يقوم بالتصنت على جميع الرزم المارة من خلال الشبكة، ولكنه لا يستطيع أن يستجيب إلا إلى الرزم التي تحمل عنوانه. وعندما يقوم كمبيوتر ما بوضع الرزم بالشبكة لإرسالها، فإنها تبث إلى جميع أجهزة الكمبيوتر الأخرى على الشبكة. ولكن الكمبيوتر الذي يستجيب لها ويستطيع أن يدعي بأن تلك الرزم تخصه هو الكمبيوتر الممتلك للعنوان المرسل إليه الذي تحمله تلك الرزم، وبالتالي يسمح لهذا الكمبيوتر بالحصول على المعلومات التي تتضمنها تلك الرزم.

الواقع أن رزمة واحدة فقط في الوقت الواحد يسمح لها بالدخول للشبكة، ولكن بسبب أن السرعة التي تعمل بها تلك العملية تكون عالية جدا، لذا نجد أن وصول الرزمة يكون في جزء متناهي الصغر من الثانية، وهذا يسمح للرزمة الثانية بالوصول للشبكة بشكل فوري ومتتالي. كما يتضمن بروتوكول الإثيرنت الأسلوب الخاص بتفادي إرسال رزم المعلومات من جهازي كمبيوتر في نفس الوقت، فإذا حاول NIC بث رزمة داخل الشبكة، فإنه يقوم أولا بتفحص الشبكة ليرى ما إذا كانت هناك رزم يتم إرسالها إلى ومن الأجهزة الأخرى. فإذا كانت هناك رزم فإنه يكون مجبرا على الانتظار (مدة أجزاء متناهية الصغر من الثانية) وذلك قبل أن يبدأ البث. ويبقى كذلك حتى يجد البروتوكول فراغا يمكن استخدامه في عملية الإرسال.

اكثر أنظمة الإثيرنت الشائعة الاستعمال الآن هي المسماة 10BASE-T. ويمكن أن يتداول حوالي10,000,000 بت كل ثانية ( 10 Mbits/second). ويمكن أن يستعمل معة أي نوع من أجهزة الكمبيوتر. ولأن أجهزة الكمبيوتر المسماة محطات العمل يمكن أن تتواجد على نفس الكابل فإن واحدا منها قادرا على العمل في الوقت الواحد. ولهذا فإنه توضع مفاتيح خاصة بالحركة، وكذلك تم إيجاد الإثيرنت الأسرع.

هناك الإثيرنت السريع Fast Ethernet أو 100BASE-T وهو يزود الشبكة بسرعة تصل إلى 100 ميجابت في الثانية، ويستخدم أساسا ليكون العمود الفقري backbone لنظام شبكة المنطقة المحلية، ويقوم بدعم عمل كمبيوترات محطات العمل التي تعمل على الشبكة وكذلك أنظمة 10BASE-T المتصلة به.

كما أن هناك أنظمة إثيرنت أقوي وأسرع وتسمى Gigabit Ethernet، وهذه الأخيرة تعطي درجة أعلى من الأعمدة الفقرية للشبكات والتي يمكن أن تصل إلى سرعة 1000 ميجابت في الثانية أي واحد جيجابت أو بليون بت في الثانية.

يمكن لأجهزة الكمبيوتر على الشبكات أن تتصل بالإنترنت من خلال وصلات الإثيرنت.

سمي بهذا الاسم لسبب غريب وهو أن العلماء منذ ما يقارب المائة عام الماضية كانوا يعتقدون أن الفراغات بين النجوم والكواكب أي الفضاء الكوني يحتوي على مادة لا ترى تسمى أثير Ether. ولقد ثبت أن هذه النظرية خاطئة وواهية للدرجة أن الكثير اصبح يصف أي ظاهرة غير مفهومة بالأثير ولأن الإثيرنت عند البعض كان أمرا مثيرا أطلق هذا الاسم على هذه التكنولوجيا

بطاقة الاتصال مع الشبكة
The Network Interface Card (NIC)

هي لوحة الكترونية يتم تثبيتها داخل الكمبيوتر المراد له أن يكون متصلا مع شبكة المنطقة المحلية (الإثيرنت). حيث تعمل هذه اللوحة كأداة تستطيع تمكين الكمبيوتر من أن يتفاهم مع أجهزة الكمبيوتر الأخرى المتصلة مع بعضها بتوصيلات خاصة والمكونة للشبكة. يطلق على تلك اللوحة ايضا وصف "أداة المهايئة والربط مع الشبكة" أو LAN Adapter حيث تعمل كواسطة تربط بين الكمبيوتر وتوصيلات الشبكة. ولهذا فإن هذه اللوحة تقوم بخدمة جهتين. فمن الاتجاه لداخل الكمبيوتر فإن اللوحة تقوم بتحريك المعلومات إلى ومن الذاكرة RAM ، أما بالنسبة للاتجاه لخارج الكمبيوتر فإن اللوحة تتحكم في جريان المعلومات من وإلى نظام توصيلات الشبكة.

لهذه البطاقة مدخل خاص يتلائم من ناحية تقنية مع مواصفات الاشارات الالكترونية القياسية المستخدمة في توصيلات الشبكة، وكذلك يتلائم مع نوعية طرق الإدخال الموجودة في طرف الكابل.

وبالنظر لاختلاف امكانية سرعة تحرك المعلومات في كل من الكمبيوتر وتوصيلات الشبكة، فإن من مهام طاقة الاتصال NIC أن تقوم بتخفيف سرعة المعلومات، وذلك لأن الكمبيوتر بطبيعته أسرع من الشبكة نفسها. كما أن عليها أن تقوم بتغيير شكل المعلومات من أسلوب جريان متواز عريض يأتي في ثمانية بت 8 bit في الوقت الواحد ( وهي قيمة بايت واحد يمكنها تكوين حرفا أو رقما أو غيره)، إلى أسلوب جريان ضيق يتحرك بشكل بت bit واحدة في الوقت الواحد سواء في عملية دخولة أو خروجه من وإلى الشبكة.

والواقع أن هناك أنواع مختلفة كثيرة من بطاقات الاتصال NIC بالشبكة ، ونخص هنا شبكات المنطقة المحلية (الإثيرنت)، ولكن هذه البطاقات جميعا تقوم بنفس العمل الذي ذكرناه سابقا وهو توفير أداة مهايئة وربط للقيام بعمل الوسيط بين الشبكة وبين جهاز الكمبيوتر. ولكن عند الرغبة في اختيار بطاقة من بين الأنواع العديدة من البطاقات ، فإن علينا أولا أن نتفهم الفروق بين تلك الأنواع العديدة، والذي يقع في أمرين رئيسيين:

1) نوع التوصيلة المؤدية للشبكة. لأن هناك عموما نوعين من التوصيلات الخاصة بشبكة االمنطقة المحلية مثل طرق التوصيل بكابلات Coax وTwisted Pair ولذا فإنه عند اختيار اللوحة، فإنه يجب تحديد نوع وطريقة التوصيلات.

2) نوع اللوحة الأم في الكمبيوتر. هذه اللوحة في الواقع يمكنها أن تحدد نوع بطاقة الاتصال بالشبكة. فاللوحة الأم تحتوي على المعالج المركزي ، وهذا المعالج هو الذي يتفاهم مع كل المكونات الداخلية للكمبيوتر من خلال اتصاله معها. وبالإضافة للمكونات الداخلية التي يتصل معها فهو أيضا يتصل مع المكونات الخارجية، والتي من ضمنها بطاقة الاتصال، وذلك عن طريق توصيلات ناقلة للمعلومات Bus تصل إلى مداخل خاصة يتم تثبيتت البطاقة بها.

هناك تطورات حدثت في هندسة اللوحة الأم، وخاصة بالنسبة للمداخل التي يتم تثبيت أي لوحة خارجية بها. ولذا فإن هندسة اللوحة الأم يحدد نوع بطاقة الاتصال التي يجب أن تستعملها. تسمى المداخل هذه باسم الشقوف Slot.

ومع التحسينات التي طرأت على التكنولوجيا الخاصة بمكونات الكمبيوتر وخاصة المعالج، فإن أنواع جديدة من التوصيلات الداخلية الناقلة للمعلومات من وإلى المعالج قد تم تطويرها ومنها:

ISA و VLB و PCI وهي أنظمة خاصة بأجهزة الكمبيوتر الشخصية، وكذلك PCMCIA الخاص بأجهزة الكمبيوتر المحمولة. ولهذا فإن من المهم معرفة نوع الشقوف "المداخل" الخاصة بجهازك وذلك لتحديد نوع بطاقة الاتصال بالشبكة.