دورة دراسية مجانية شاملة في شبكات الكمبيوتر للمبتدئين .

[هانى الساحر]

   

الحلقة الدراسية السابعة عشر:

مبادئ إرسال الإشارة ​

سنتناول في هذا الدرس إن شاء الله البنود التالية:
1- وصف للمبادئ الأساسية لإرسال الإشارة.
2- الإختلافات بين وسط الإرسال السلكي و اللاسلكي.
3- سرد للعوامل التي يجب أخذها بعين الإعتبار عند اختيار وسط الإرسال.

قبل أن يتمكن جهازا كمبيوتر من الإتصال معا لابد من توفر شرطين :

1- أن تتم ترجمة البيانات الى إشارات يمكن نقلها بين الجهازين.

2- يجب أن يتوفر للجهازين قناة يستطيعان من خلالها إرسال و إستقبال الإشارات.

الممر أو القناة التي تحمل الإشارات تسمى وسط الإرسال transmission medium .

تستطيع أجهزة الكمبيوتر استخدام الأنواع التالية من الإشارات للإتصال فيما بينها:

1- electrical pulses أو النبضات الكهربائية.

2- radio waves أو موجات الراديو.

3- microwaves أو موجات الميكرو ويف.

4- infrared light أو الأشعة تحت الحمراء.

هناك خاصية واحدة تجمع بين هذه الإشارات المختلفة و هي أنها كلها تعتبر موجات كهرومغناطيسية electromagnetic (EM) waves.

و يتم استخدام هذه الموجات لنقل البيانات لأنها تتمتع بالمميزات التالية:

1- من الممكن تعديلها و التحكم بها باستخدام أشباه الموصلات semiconductor.

2- تستطيع تمثيل كلا الإشارات التماثلية analog و الرقمية digital.

الإشارات التماثلية هي إشارات مستمرة تتمثل فيها المعلومات كمقادير فيزيائية من الإشارات الكهربية و مثال عليها التيار الكهربائي و الموجات الصوتية.

أما الإشارات الرقمية فهي إشارات منفصلة discrete و تستخدم قيمتين فقط هي صفر أو واحد لتمثيل الإشارة الأصلية.

الموجات الكهرومغناطيسية تضم أنواع عديدة من الموجات تتراوح بين أشعة جاما من ناحية وبين موجات الراديو الطويلة من ناحية أخرى.

هذا المدى الكبير من الموجات الكهرومغناطيسية يطلق عليه اسم الطيف الكهرومغناطيسي EM spectrum.

جزء محدود فقط من هذا الطيف يستخدم لنقل البيانات.

يتم تحديد موقع موجة كهرومغناطيسية ما على الطيف بمعرفة طولها الموجي wavelength و ترددها frequency و طاقتها energy.

يتناسب التردد و الطول الموجي تناسبا عكسيا فكلما زاد التردد قل الطول الموجي و العكس صحيح.

بينما تتناسب الطاقة مع التردد تناسبا طرديا فكلما زاد أحدهما زاد الآخر.

الموجات التي تقع في أعلى الطيف يكون ترددها مرتفعا وطاقتها عالية و طولها الموجي صغير، بينما الموجات التي تقع في أسفل الطيف فيكون ترددها و طاقتها منخفضة أما طولها الموجي فكبير.

تحدد طاقة و تردد و طول الموجة الخصائص الفيزيائية للموجة، و هذه الخصائص بدورها تحدد قدرة الموجة على حمل البيانات.

كلما ترتفع الى أعلى في الطيف فإن التردد يزداد ، و للتردد علاقة مباشرة بالقدرة على حمل البيانات ، فكلما ازداد التردد فإن الموجات الكهرومغناطيسية تصبح قادرة على حمل بيانات أكثر.

أما الطول الموجي فإنه يقل مع الإرتفاع الى أعلى في الطيف، لهذا فإن الموجات في أسفل الطيف لها أكبر طول موجي مثل الموجات الطويلة الراديوية.

يؤثر الطول الموجي على قدرة الإشارات على اختراق الجدران و الأجسام غير الشفافة.

كما أن الطول الموجي يؤثر على قدرة الإشارات على الإنحناء و الدوران حول العقبات و الزوايا.

و بشكل عام فكلما زاد الطول الموجي زادت قدرة الإشارة على اختراق الأسطح غير الشفافة و الدوران حول الزوايا.

أما الموجات ذات التردد العالية فإنها بشكل عام غير قادرة على الإنحناء حول الزوايا ، هذه الخاصية تسمى line-of-sight أو مرمى البصر .

لهذا فالموجات ذات التردد العالي مثل موجات الميكرو ويف لا تستطيع الإنتقال إلا في خطوط مستقيمة.

إذا افترضنا أن جميع العوامل ثابتة فإنه بزيادة الطاقة تزداد قوة و وضوح الإشارة ، و لهذا فإن موجات الميكرو ويف تتميز بنقاوة و وضوح وكثافة الإشارة.

أما الموجات ذات الطاقة المنخفضة مثل موجات الراديو فإنها أقل مقاومة للتداخل من قبل موجات أخرى نظرا لضعفها و قلة وضوحها.

تعتبر الموجات عالية الطاقة ذات تأثير سلبي على صحة الإنسان ، و لهذا فإن أشعة جاما لا تستخدم في نقل البيانات نظرا لخطورتها على الصحة.

تعتبر الأنواع المختلفة من وسائط الإرسال مناسبة لأجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي.

تقع وسائط الإرسال تحت فئتين رئيسيتين هما :

1- وسائط سلكية.

2- وسائط لاسلكية.

الوسائط السلكية تكون إما أسلاك معدنية أو ألياف و توصل الكهرباء و الضوء على التوالي.

أما الإرسال اللاسلكي فيستخدم الغلاف الجوي كوسط إرسال لنقل الإشارة.

تتضمن الوسائط اللاسلكية :

1- موجات الراديو.

2- موجات الميكرو ويف.

3- الأشعة تحت الحمراء.

تستخدم الوسائط السلكية عادة في الشبكات المحلية الصغيرة أما في الشبكات الواسعة فتستخدم مجموعة من الوسائط السلكية و اللاسلكية.

كما من الممكن استخدام الوسائط اللاسلكية لتحقيق الإتصال بين الكمبيوترات المحمولة و الشبكات المحلية.

قبل أن تحدد وسط الإرسال الأنسب لشبكتك عليك الإجابة على هذه الأسئلة:

1- ما هو مقدار ثقل أو ازدحام حركة المرور المتوقع على الشبكة؟

2- ما هي المسافة التي على وسط الإتصال تغطيتها أو الوصول أليها؟

3- ما هي الإحتياجات الأمنية للشبكة؟

4- ما هي الميزانية المخصصة لوسط الإتصال؟

الإعتبارات التي تؤثر على سعر و أداء وسط الإرسال تتضمن:

1- سهولة الإعداد و التركيب.

2- مدى سعة نطاق البث.

3- التوهين أو ضعف الإشارة attenuation.

4- المناعة من التداخل الكهرومغناطيسي immunity from electromagnetic interference.

بشكل عام فإن تكلفة وسط الإرسال ترتفع مع ارتفاع سرعته و ونقاوته و تحسن مستوى أمنه.

يعبر عن مدى الترددات المقاسة بالهيرتز hertz (HZ) و التي يستطيع وسط الإرسال فيزيائيا إستيعابها بسعة نطاق البث bandwidth.

وهي تعرف بالفرق بين أعلى الترددات و أخفضها و التي يستطيع وسط الإرسال حملها.

هذه السعة قد تتفاوت وفقا للمسافة و تقنية بث الإشارة المستخدمة.

يعرف التوهين attenuation بأنه قابلية الموجات الكهرومغناطيسية للضعف و التلاشي خلال الإرسال.

خلال مرور الموجات الكهرومغناطيسية في وسط الإرسال يتعرض جزء من طاقتها للإمتصاص و البعثرة بسبب الخواص الفيزيائية للوسط.

يجب الإنتباه لهذا الأمر خاصة عند التخطيط لإستخدام وسط ما من المفروض أن يغطي مساحة شاسعة.

لا تستطيع أغلب وسائط الإرسال عزل الموجات الكهرومغناطيسية عن التداخل مع موجات خارجية.

يحدث التداخل الكهرومغناطيسي EMI (electromagnetic interference) عندما تقوم موجات كهرومغناطيسية غير مرغوب بها بالتأثير على الإشارة المنقولة عبر وسط الإرسال.

كما أنه من السهل إعتراض الموجات الكهرومغناطيسية و التصنت عليها و هذا أمر خطير إذا كانت شبكتك تحتوي على معلومات حساسة.


ملخص الدرس:

تستخدم الموجات الكهرومغناطيسية لنقل البيانات على شبكات الكمبيوتر.

هناك نوعان من وسائط الإرسال: سلكية و لا سلكية.

الإعتبارات التي تؤثر في اختيارك لوسط الإرسال تتضمن: التكلفة، سهولة التركيب، سعة النطاق، التوهين و المناعة من التداخل الكهرومغناطيسي.

-----------------------

 

 

[هانى الساحر]

   

الحلقة الدراسية الثامنة عشر:

أنواع وخصائص أسلاك الشبكات. ​

سنتناول في هذا الدرس إن شاء الله البنود التالية:
1- سرد لأنواع الوسائط السلكية و الطرق المستخدمة في إرسال الإشارات.
2- وصف للسلك المحوري.
3- وصف للأسلاك الملتوية المحمية و غير المحمية.
4- سرد لمميزات و عيوب أسلاك الألياف البصرية.
5- وصف لنظام تشبيك IBM.

هناك ثلاث أنواع رئيسية من الأسلاك هي:

1- الأسلاك المحورية Coaxial Cable.

2- الأسلاك الملتوية Twisted Pair.

3- الألياف البصرية Fiber Optic.

هناك طريقتان لإرسال الإشارة عبر السلك هما:

1- إرسال النطاق الأساسي band.

2- إرسال النطاق الواسع Broadband.

أنظمة النطاق الأساسي band تستخدم الإرسال الرقمي للإشارة بواسطة تردد واحد فقط، حيث أن الإشارة الرقمية تستخدم كامل سعة نطاق البث Bandwidth.

تعتبر شبكات إثرنت أوضح مثال على استخدام إرسال band.

باستخدام هذه التقنية في البث يستطيع أي جهاز على الشبكة إرسال الإشارات في اتجاهين bidirectional، وبعض الأجهزة تستطيع إرسال و استقبال الإشارة في نفس الوقت.

إذا كان طول السلك كبيرا هناك احتمال لحصول توهين attenuation للإشارة المرسلة مما يسبب صعوبة في التعرف على محتواها، لهذا تستخدم شبكات band مكررات إشارة Repeaters و التي تتسلم الإشارة و تقويها ثم تعيد إرسالها.

أما أنظمة النطاق الواسع Broadband فتستخدم الإرسال التماثلي للإشارة Analog مع مدى أوسع من الترددات، مما يسمح لأكثر من إشارة أن تستخدم نفس السلك في نفس الوقت.

كما أن تدفق الإشارات في أنظمة Broadband يتم في اتجاه واحد فقط unidirectional و لكن لحل هذه المشكلة تستخدم الطريقتين التاليتين :

1- استخدام سلك ثنائي dual-cable فيكون كل جهاز موصل بسلكين واحد للإرسال و الآخر للإستقبال.

2- استخدام سلك واحد مع تقسيم سعة النطاق الى قسمين midsplit ، بحيث يتوفر قناتين و كل قناة تستخدم تردد مختلف ، وتكون واحدة للإرسال و الأخرى للإستقبال.

تستخدم أنظمة Broadband أجهزة خاصة لتقوية الإشارة التماثلية تسمى مقويات أو amplifiers.

إذا كانت سعة النطاق كبيرة فإنه من الممكن استخدام عدة أنظمة بث تماثلي مثل الإرسال الشبكي الكمبيوتري و شبكات التلفاز Cable TV باستخدام نفس السلك.


تتكون الأسلاك المحورية في أبسط صورها من التالي:

1- محور من النحاس الصلب محاط بمادة عازلة.

2- ضفائر معدنية للحماية.
3- غطاء خارجي مصنوع من المطاط أو البلاستيك أو التفلون Teflon.

تقوم الضفائر المعدنية بحماية المحور من تأثير التداخل الكهرومغناطيسي EMI و الإشارات التي تتسرب من الأسلاك المجاورة أو ما يسمى Crosstalk .

إضافة لذلك تستخدم بعض الأسلاك المحورية طبقة أو طبقتين من القصدير كحماية إضافية.

هناك نوعان من الأسلاك المحورية:

1- السلك المحوري الرقيق Thin.

2- السلك المحوري الثخين Thick.

النوع الأول هو سلك مرن رقيق يصل قطره الى 0.6 سم و يستخدم عادة في شبكات 102 و يوصل مباشرة الى بطاقة الشبكة.

أما النوع الثاني فهو سلك ثخين متصلب و غير مرن و يصل قطره الى 1.2 سم و يستخدم عادة في شبكات 105 و لأنه أثخن من النوع الأول فإنه يستطيع الوصول الى مسافات أبعد دون توهين للإشارة ، فبينما لا يصل السلك الأول لأكثر من 185 متر يصل السلك الثخين الى 500 متر.

هناك مواصفات كهربائية خاصة للأسلاك المحورية تتضمن :

1- 50 أوم (أوم هي وحدة قياس مقاومة السلك للتيار المتردد) RG-8 و RG-11 (للسلك الثخين).

2- 50 أوم RG-58 للسلك الرقيق.

3- 75 أوم RG-59 و يستخدم لسلك التلفاز.

4- 93 أوم RG-62 و تستخدم لمواصفات شبكات ARCnet.

تستخدم الأسلاك المحورية مشابك أو وصلات خاصة لوصل الأسلاك معا و وشبك الأجهزة 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 الأسلاك المحورية الى صنفين وفقا لتركيب غلافها الخارجي و طبيعة المكان الذي ستركب فيه و هذان الصنفان هما:

1- polyvinyl chloride (PVC).

2- plenum.

النوع الأول PVC مرن و ممكن استخدامه في الأماكن المفتوحة أو المعرضة لتهوية جيدة ، ولكن نظرا لأنه قد تنبعث منه روائح سامة في حالة حدوث حريق فإن هذا النوع من غير المحبذ استخدامه في الأماكن المغلقة أو سيئة التهوية.

أما النوع الثاني plenum فهو مصنوع من مواد مضادة للحريق ، وهي تسمى بهذا الإسم نسبة للمكان الذي تركب فيه plenum و هو الفراغ الذي يفصل بين السقف و أرضية الطابق الذي فوقه و تكون مخصصة لتدوير الهواء البارد أو الدافئ عبر البناية ، وهذه الأماكن تكون حساسة جدا في حالة حدوث حرائق فلو افترضنا أن الأسلاك الممدة هناك غير مضادة للحريق فإن الغازات السامة ستنتشر عبر البناية.

يعتبر plenum أقل مرونة و أكثر تكلفة من PVC.

تستتخدم الأسلاك المحورية عادة للأمور التالية:

1- نقل الصوت والصورة و البيانات.

2- إيصال البيانات لمسافات أبعد مما تستطيعه الأسلاك الملتوية.

3- توفر أمن معقول للبيانات.

تتكون الأسلاك الملتوية في أبسط صورها من زوج من أسلاك نحاسية معزولة و ملتفة حول بعضها البعض.

يعمل هذا الإلتفاف على تقليل تأثير التداخل الكهرومغناطيسي شيئا ما.

تنقسم الأسلاك الملتوية الى نوعين هما:

1- Unshielded أو غير المحمية.

2- Shielded محمية.

يتكون النوع الأول Unshielded twisted pair (UTP) من أسلاك ملتوية داخل غطاء بلاستيكي بسيط، و يستخدم هذا النوع في شبكات 10T.

قامت جمعية الصناعات الإلكترونية و جمعية صناعات الإتصال The Electronic Industries Association and the Telecommunications Industries Association (EIA/TIA) بتقسيم UTP الى خمس فئات وفقا للغاية من استخدامها :

1- Category 1 الفئة الأولى و تستخدم لنقل الصوت فقط و لا تستطيع نقل البيانات.

2- Category 2 الفئة الثانية و تستخدم لنقل البيانات بسرعة 4 ميجابت في الثانية.

3- Category 3 الفئة الثالثة و تستخدم لنقل البيانات بسرعة 10 ميجابت في الثانية.

4- Category 4 الفئة الرابعة و تستخدم لنقل البيانات بسرعة 16ميجابت في الثانية.

5- Category 5 الفئة الخامسة و تستخدم لنقل البيانات بسرعة 100 ميجابت في الثانية.

تعتبر UTP عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي و تداخل الإشارات المجاورة ، ولحل هذه المشكلة تستخدم الحماية Shielding ، و من هنا ظهرت الأسلاك الملتوية المحمية Shielded-twisted pair (STP) و التي هي عبارة عن زوج من الأسلاك الملتوية محمية بطبقة من القصدير ثم بغلاف بلاستيكي خارجي.

و تتفوق STP على UTP في أمرين:

1- أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي.

2- تستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد.

3- في بعض الظروف توفر سرعات بث أكبر.

تستخدم الأسلاك الملتوية TP عادة في الحالات التالية:

1- ميزانية محدودة للشبكة.

2- هناك حاجة لتوفير سهولة و بساطة في التركيب.

تتكون أسلاك الألياف البصرية من إسطوانة رقيقة جدا من الزجاج أو البلاستيك بسمك الشعرة تسمى الصميم Core و يكسى هذا الصميم بطبقة من الزجاج تكون مصممة لعكس الضوء عليه، وتغطى من ثم بطبقة مقواة Kevlar و التي بدورها تكون محمية بغطاء خارجي من البلاستيك.
و حيث أن كل Core لا يستطيع نقل الضوء أو الإشارة إلا في اتجاه واحد فقط فإنه لا بد من استخدام سلكين من الألياف البصرية واحد للإرسال و الثاني للإستقبال.

توفر أسلاك الألياف البصرية المزايا التالية:

1- منيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي و التداخل من الأسلاك المجاورة.

2- معدلات التوهين منخفضة جدا.

3- سرعة إرسال بيانات مرتفعة جدا بدأت ب 100 ميجابت في الثانية و قد وصلت حاليا الى 200000 ميجابت في الثانية.

4- في الألياف البصرية يتم تحويل البيانات الرقمية الى نبضات من الضوء، و حيث أنه لا يمر بهذه الألياف أي إشارات كهربية فإن مستوى الأمن الذي تقدمه ضد التنصت يكون مرتفعا.

أما العيب الرئيسي لهذه الأسلاك فهو نابع من طبيعتها ، فتركيب هذه الأسلاك و صيانتها أمر غاية في الصعوبة فأي كسر أو انحناء سيؤدي الى عطبها .

تعتبر الألياف البصرية ذات الصميم المصنوع من البلاستيك أسهل تركيبا و أقل عرضة للكسر ، ولكنها لا تستطيع حمل نبضات الضوء مسافات شاسعة كتلك المزودة بصميم زجاجي.

و الألياف البصرية بشكل عام تكلفتها مرتفعة كثيرا قياسا بالأسلاك النحاسية.

من غير المحبذ استخدام الألياف البصرية في الحالات التالية:

1- ميزانية محدودة.

2- عدم توفر الخبرة الكافية لتركيبها.

تقوم شركة IBM بوضع معايير خاصة لشبكاتها و في عام 1984قدمت نظاما معياريا لتعريف كل من:

1- مشابك الأسلاك.

2- لوحات الواجهة Face Plates.

3- لوحات التوزيع Distribution Panels.

4- أنواع الأسلاك.

تعتبر المشابك التي تستخدمها IBM فريدة من نوعها فهي ليست مشابك ذكرية و لا أنثوية بل هجينة و تسمى hermaphroditi .
و نظرا لشكلها المميز فإنها تحتاج الى لوحات واجهة مميزة.
أما المعايير التي تستخدمها IBM لتوصيف أسلاكها فهي تتوافق مع المعيار الذي وضعته شركة American Wire Gauge (AWG) .

الأنواع الرئيسية للأسلاك المستخدمة في شبكات IBM هي:

1- Type 1 - STP for computers.

2- Type 2 - voice and data STP.

3- Type 3 - voice and data UTP.

4- Type 5 - fiber optic cable.

5- Type 6 - dual-shielded UTP.

6- Type 8 - STP for use under carpets.

7- Type 9 – plenum.


ملخص الدرس:

هناك ثلاث أنواع رئيسية من الأسلاك هي المحورية و الملتوية و الألياف البصرية.

وسائل الإرسال تنقسم الى band و Broadband.

تنقسم الأسلاك المحورية الى رقيقة و ثخينة.

تنقسم الأسلاك الملتوية الى محمية و غير محمية.

توفر الألياف البصرية سرعات كبيرة و لكن تركيبها صعب.

تقدم IBM معايير خاصة لشبكاتها.

--------------------------------------------

 

 

[هانى الساحر]

   

الحلقة الدراسية التاسعة عشر :

الشبكات اللاسلكية. ​

سنتناول إن شاء الله في هذا الدرس البنود التالية:

1- وصف للخصائص الرئيسية للشبكات المحلية اللاسلكية.
2- سرد لمميزات و عيوب الراديو أحادي التردد كوسط إرسال لاسلكي.
3- شرح لطريقة استخدام راديو الطيف الإنتشاري أو متعدد التردد في الشبكات اللاسلكية.
4- سرد لمميزات و عيوب موجات الأشعة تحت الحمراء كوسط أرسال لاسلكي.

توفر الأسلاك خيارات فعالة لتبادل البيانات و الموارد عبر الشبكات ، و لكن الأسلاك كوسط إرسال لا يخلو من العيوب.

يعتبر العيب الأساسي للأسلاك هو عدم مرونتها ، فإن الأسلاك إذا مدت و ركبت يصبح من الصعب نسبيا إعادة تركيبها في مكان آخر دون بذل جهد و مضايقة للمستخدمين ، كما أنها لا توفر اتصالا للمستخدمين كثيري التنقل.

بدأت الشبكات المحلية اللاسلكية Wireless LAN تشكل خيارا فعالا للتشبيك في الآونة الأخيرة ، و السبب في ذلك يتلخص في :

1- التطورات المتلاحقة في التقنيات و المنتجات اللاسلكية.

2- الإنخفاض المتواصل في الأسعار ، نظرا للتنافس المتزايد بين المصنعين.

3- الطلب المتزايد على هذه الشبكات بسبب الحرية الكبيرة التي توفرها للمستخدمين في التنقل دون أن يؤثر ذلك على عملهم.

يمكن تشبيه الشبكات اللاسلكية بشبكات الهاتف المحمول فالمستخدم يستطيع التنقل الى أي مكان يحلو له و يبقى مع ذلك متصلا بشبكته ما دام يقع في المدى الذي تغطيه الشبكة.

قد يكون مصطلح لاسلكي مضلل نوعا ما فأغلب الشبكات لا تكون لاسلكية تماما ، ففي أغلب الأحيان تكون هذه الشبكات عبارة عن خليط من الأجهزة الموصلة بأسلاك و أجهزة أخرى موصلة لاسلكيا، هذا النوع من الشبكات يطلق عليها شبكات هجينة Hybrid.

تستطيع المكونات اللاسلكية أداء المهام التالية:

1- توفير اتصالات مؤقتة لشبكات سلكية في حال فشل هذه الأسلاك بتوفير الإتصال المطلوب لأي سبب كان.

2- المساعدة في عمل نسخة احتياطية من البيانات على شبكة سلكية الى جهاز متصل لاسلكيا.

3- توفير درجة من الحرية في التنقل لبعض المستخدمين في شبكة سلكية.

تعتبر الشبكات اللاسلكية مفيدة في الحالات التالية:

1- توفير إتصالات في الأماكن المزدحمة.

2- توفير إتصالات للمستخدمين كثيري التنقل.

3- بناء شبكات في الأماكن المعزولة التي يصعب توصيلها بأسلاك.

محطة العمل اللاسلكية تبدو و تعمل بشكل مشابه للمحطات السلكية و الإختلاف الوحيد يتمثل في وسط الإرسال المستخدم.

كل جهاز في الشبكات اللاسلكية يحتوي على بطاقة شبكة لاسلكية مع مرسل مستقبل Transceiver لاسلكي.

يقوم Transceiver بإذاعة و استقبال الإشارات من و إلى أجهزة الكمبيوتر المحيطة به.

أما في الشبكات الهجينة فإن Transceiver يسمح للأجهزة اللاسلكية بالإتصال مع الأجهزة المكونة للشبكة السلكية.

هناك ثلاث تقنيات أساسية تستخدم في إرسال البيانات في الشبكات اللاسلكية المحلية:

1- موجات الراديو أحادية التردد single-frequency radio و تسمى أحيانا موجات الراديو عالية التردد ضيقة النطاق Narrow-Band High-Frequency Radio.

2- موجات راديو الطيف الإنتشاري spread-spectrum radio.

3- موجات الأشعة تحت الحمراء infrared.

يعمل الإتصال الراديوي في شبكات الكمبيوتر بشكل مشابه لما هو عليه في شبكات الإذاعة ، فالجهاز المرسل يقوم بإرسال إشاراته باستخدام تردد معين و يقوم الجهاز المستقبل بضبط تردده ليتوافق مع تردد الجهاز المرسل لكي يتمكن من استقبال الإشارات.

الإختلاف الوحيد بين شبكات الكمبيوتر الراديوية و شبكات الإذاعة هو أن الشبكات الراديوية تقوم بإرسال البيانات و ليس الرسائل الصوتية كما في شبكات الإذاعة.

يعمل Transceiver أحادي التردد كما يظهر من اسمه باستخدام تردد واحد فقط.

تستطيع أنظمة الراديو أحادي التردد single-frequency radio العمل باستخدام أي تردد ينتمي الى مدى الترددات الراديوية Radio Frequency (RF) Range، و بشكل عام تستخدم شبكات الكمبيوتر المدى العالي من طيف الترددات الراديوية و التي تقاس بالجيجاهيرتز GHz(10^9 Hz) ، وذلك لأنها توفر معدلات إرسال أعلى للبيانات.

بشكل عام فإن أنظمة الإرسال الراديوي سهلة التركيب و الإعداد ، و لكن استخدام أنظمة عالية الطاقة لتغطية مساحات كبيرة يعتبر أكثر تعقيدا لأنها تستخدم أجهزة عالية الجهد و تحتاج الى صيانة مستمرة و أيدي عاملة خبيرة.

الإعداد السيئ لأجهزة التردد الأحادي قد يؤدي الى:

1- إشارات مزيفة.

2- إستخدام ضعيف لقوة الإرسال.

3- معدلات إرسال بيانات منخفض.

يعتمد التوهين في الإشارات الراديوية على تردد و قوة الإشارة المرسلة، فكلما ارتفع التردد و قوة الإشارة كلما أصبح التوهين أضعف.

و حيث أن أجهزة الراديو ذات التردد الأحادي رخيصة الثمن تعمل باستخدام تردد منخفض و قوة محدودة فإنها عادة تعاني من معدلات توهين عالية، و لهذا فإنها لا تستطيع تغطية مساحة كبيرة و لا تستطيع المرور خلال الأجسام الكثيفة و المصمتة.

بشكل عام تعتبر أجهزة الراديو أحادي التردد أقل تكلفة من غيرها من الوسائط اللاسلكية و تعمل بترددات أكثر انخفاضا و لا تتجاوز قوة الإشارة أكثر من وات واحد.

تتراوح سرعة نقل البيانات في الشبكات الراديوية أحادية التردد بين 1 ميجابت في الثانية و 10 ميجابت في الثانية.

تعتبر إشارات الراديو أحادي التردد عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي و خاصة في مدى التردد المنخفض و الذي يتداخل مع موجات أجهزة المستهلكين مثل أجهزة فتح أبواب مرآب السيارات.

إعتراض الإشارات و التجسس عليها في هذه الأنظمة أمر غاية في السهولة إذا عرف تردد الإرسال.

أما شبكات راديو الطيف الإنتشاري أو متعدد التردد spread-spectrum radio فهي تعتبر التقنية الأكثر استخداما في الشبكات اللاسلكية، و قد طورت هذه التقنية أول مرة من قبل الجيش الأمريكي خلال الحرب العالمية الثانية لمنع عمليات التجسس على الإرسال الراديوي.

تستخدم شبكات راديو الطيف الإنتشاري عدة ترددات معا لنقل الإشارة مما يقلل من المشاكل المتعلقة بالإرسال أحادي التردد.

هناك تقنيتان أساسيتان تستخدمان في شبكات راديو الطيف الإنتشاري هما:

1- التتابع المباشر Direct Sequence Modulation.

2- القفزات الترددية Frequency Hopping.

تعتبر تقنية التتابع المباشر أكثر استخداما من التقنية الأخرى.

تقوم تقنية التتابع المباشر بإرسال بياناتها المشفرة عبر مجموعة من ترددات الراديو في نفس الوقت و تقوم أيضا بإضافة بتات من البيانات المزورة التي ليس لها أي فائدة سوى تضليل الأجهزة المستقبلة غير المرخص لها باستقبال هذه البيانات ، يطلق على هذه البتات المزورة اسم chips.

يعرف الجهاز المرخص له بالإستقبال مسبقا الترددات التي ستحتوي على بيانات صالحة فيقوم بجمع هذه البيانات و استبعاد الإشارات غير الصالحة.

أما في تقنية القفزات الترددية Frequency Hopping فإن الإشارات تنتقل بسرعة من تردد الى آخر ، و يكون هناك تفاهم مسبق بين الجهاز المرسل والجهاز المستقبل على استخدام نموذج معين في تنظيم القفزات بين الترددات المختلفة و الفترات الزمنية التي تفصل بين كل قفزة و أخرى.

يتبع كل مصنع أو منتج نموذجه الخاص في الخوارزمية المتبعة في القفزات الترددية التي يستخدمها الجهازين المرسل و المستقبل.

تعتبر سعة نطاق البث في تقنية القفزات الترددية أكبر منها في تقنية التتابع المباشر و ذلك نتيجة لأن كل الترددات في النطاق تكون متاحة للإستخدام من قبل تقنية القفزات الترددية بعكس تقنية التتابع المباشر التي تستخدم مجموعة من الترددات و لكن ليس كلها.

تعتبر أنظمة الطيف الإنتشاري معتدلة التكلفة نسبيا و ذلك وفقا للأجهزة المستخدمة.

تتراوح سرعة نقل البيانات في هذا النظام ما بين 2 و 6 ميجابت في الثانية و لكن مع استخدام طاقة أكبر و نطاق أعلى من التردد من الممكن الحصول على سرعات أكبر بكثير.

و لكن نظرا لإستخدام طاقة منخفضة للإرسال في الشبكات متواضعة التكاليف فإنها تكون عرضة للتوهين، أما بالنسبة للتداخل الكهرومغناطيسي فنلاحظ أن نظام راديو الطيف الإنتشاري يعتبر أكثر مناعة ضد هذا التداخل من الأنظمة الأخرى ، و ممكن توضيح ذلك بأن الإشارات يتم بثها عبر ترددات مختلفة و بالتالي فإن أي تداخل قد يتم مع أحد هذه الترددات دون غيرها مما لا يؤثر على الإشارة ككل و التي تكون موزعة على ترددات مختلفة مع ملاحظة أنه مع زيادة معدل نقل البيانات عبر الترددات المختلفة يزداد معدل التداخل نظرا لزيادة معدل استخدام الترددات المعرضة للتداخل في وقت معين.

اعتراض إشارات راديو الطيف الإنتشاري ممكن و لكن التجسس على هذه الإشارات فشبه مستحيل و خاصة أن المتجسس لا يعرف الترددات المختلفة المستخدمة في الإرسال و لا يعرف التفريق بين البيانات الصالحة أو الطالحة.

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 أيضا.

ترسل البيانات باستخدام ديود باث 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 نظرا لمداها و ثباتها المحدود فإنها تستخدم عادة في الشبكات المحلية الصغيرة.

يتراوح المدى الترددي الذي تعمل فيه الأشعة تحت الحمراء ما بين 100 جيجاهرتز و 300 تيراهرتز.

نظريا تستطيع الأشعة تحت الحمراء توفير سرعات إرسال عالية و لكن عمليا 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 الى نقطة Point to Point.

2- إرسال منتشر أو إذاعي Broadcast.

3- الإرسال العاكس Reflective.

تتطلب تقنية نقطة الى نقطة خطا مباشرا 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 الإتصال .
و مثال على هذه التقنية هو جهاز التحكم بالتلفاز.و نظرا للحاجة الى التصويب الدقيق للأجهزة فإن تركيب هذه الأنظمة فيه صعوبة.

تتراوح سرعة نقل البيانات باستخدام هذه التقنية بين بضع كيلوبتات في الثانية و قد تصل الى 16 ميجابت 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 اامنتشر أحيانا شبكات الأشعة تحت الحمراء المبعثرة Scatter Infrared Networks.

واحدا يستطيع الإتصال مع أكثر من جهاز في وقت واحد و هذا الأمر يعتبر ميزة من ناحية و عيب من ناحية أخرى حيث أنه يسمح لإعتراض الإشارة و التجسس عليها.

و نجد أن سرعة نقل البيانات في هذه التقنية أقل منها في التقنية السابقة فهي لا تتجاوز 1 ميجابت في الثانية و مرشحة للزيادة في المستقبل، ولكن في المقابل فإن إعدادها أسرع و أسهل و أكثر مرونة، و هي أيضا تتأثر سلبا 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 Transceiver يقوم بإعادة أرسال الإشارة الى الجهاز المطلوب.
ملخص الدرس :

توفر الشبكات اللاسلكية فوائد كثيرة و هي تنقسم الى ثلاث أنواع :الراديو أحادي التردد و راديو الطيف الإنتشاري و الأشعة تحت الحمراء.

تعمل شبكات الراديو أحادي التردد باستخدام تردد واحد بينما تستخدم شبكات راديو الطيف الإنتشاري مجموعة من الترددات و هي تنقسم الى نوعين : التتابع المباشر و القفزات الترددية.

تنقسم شبكات الأشعة تحت الحمراء الى قسمين : نقطة الى نقطة و الإرسال الإنتشاري و العاكس.


----------------------

 

 

[هانى الساحر]

   

الحلقة الدراسية العشرون:

الشبكات المحلية الموسعة ​

سنتناول في هذا الدرس إن شاء الله البنود التالية:
1- وصف لجسور الشبكات المحلية اللاسلكية الإعتيادية و طويلة المدى.
2- شرح لمبادئ المحاسبة المحمولة.
3- وصف لكيفية اتصال الكمبيوتر المحمول بالشبكة المحلية.
4- وصف للوصول و التحكم عن بعد.
5- وصف للبروتوكولات المستخدمة في الوصول و التحكم عن بعد.

من الممكن توسيع الشبكات المحلية LAN باستخدام أي من الطرق التالية:

1- إتصالات لاسلكية بشبكات محلية أخرى.

2- وسائل المحاسبة المحمولة.

3- الوصول أو التحكم عن بعد Remote Access.

لنلق نظرة في البداية على الإتصالات اللاسلكية:

لتحقيق إتصال لاسلكي بين الشبكات المحلية يستخدم جهاز يسمى جسر الشبكات المحلية اللاسلكي Wireless LAN Bridge ، و الذي يستطيع و وفقا للظروف المناخية ربط شبكتين محليتين تبعدان عن بعضهما مسافة قد تصل الى 4.8 كيلومتر.

تستخدم هذه الجسور أحد وسائط الإرسال اللاسلكية التالية:

1- موجات راديو الطيف الإنتشاري Spread Spectrum Radio.

2- الأشعة تحت الحمراء Infrared.

إذا أردت الربط بين شبكات محلية تبعد عن بعضها أكثر من 4.8كم يمكن استخدام جسر لاسلكي طويل المدى Long Range Wireless Bridge و هو يستخدم موجات راديو الطيف الإنتشاري لتحقيق اتصال لاسلكي بين شبكتين محليتين تبعدان عن بعضهما مسافة قد تصل الى 40 كيلومتر.

تعتبر مكونات الجسور اللاسلكية الإعتيادية و طويلة المدى مرتفعة التكلفة، و لكنها تعتبر على كل حال أرخص من تمديد الأسلاك أو الألياف البصرية بين الشبكات المحلية البعيدة عن بعضها البعض.

يحتاج مستخدمو الكمبيوتر المحمول الى مجموعة من الخدمات تتضمن:

1- الحصول على ملفات ضرورية من شبكات مؤسساتهم.

2- الوصول الى الإنترنت.

3- إرسال رسائل البريد الإلكتروني.

و لتوفير هذه الخدمات قامت IT Industry بتطوير تقنية جديدة تسمى المحاسبة المحمولة Mobile Computing.

لكي تتمكن من استخدام هذه التقنيات المحمولة فإنك ستحتاج الى بطاقة شبكة خاصة تركب في جهازك المحمول.

و قد أصبحت مواصفات الجمعية الدولية لبطاقة ذاكرة الكمبيوتر الشخصي Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) هي المقياس المستخدم لبطاقات الشبكة أو البطاقات الأخرى المستخدمة في الكمبيوتر المحمول.

هناك أنواع عديدة لبطاقات شبكة PCMCIA و تتضمن:

1- ISDN Adapter.

2- Fax Modem.

3- Ethernet and Fast Ethernet Cards.

يعتبر حجم بطاقة الشبكة مماثلا لحجم بطاقة الإئتمان و تركب بسهولة في شق خاص في الكمبيوتر المحمول.

لتتصل بشبكتك عن بعد باستخدام كمبيوترك المحمول فإنك ستحتاج الى استخدام شبكة الهاتف السلكية أو أحد الوسائط اللاسلكية.

في حالة استخدام شبكة الهاتف السلكية ستحتاج الى فاكس مودم أو موائم ISDN، أما إذا كان الإتصال لاسلكيا فقد تستخدم تقنية الراديو أو تقنية الخلوي Cellular، و في هذه الحالة ستستخدم Antenna صغير يقوم بالإتصال مع أبراج الراديو القريبة و بعدها تقوم الأقمار الصناعية التي تدور في مدار قريب بالتقاط الإشارات من أبراج الراديو المحلية و تقوم ببثها الى الوجهة المطلوبة، و في بعض الحالات تقوم الأقمار الصناعية بالتقاط الإشارات من الجهاز المحمول مباشرة دون الحاجة الى تدخل أبراج الراديو و تقوم ببثها الى وجهتها.

لنلق نظرة الآن الى كيفية إرسال و إستقبال إشارات الكمبيوتر المحمول اللاسلكية.

تستخدم الإشارات اللاسلكية الأنظمة التالية:

1- إتصالات الحزم الراديوية Packet-Radio Communication.

2- الشبكات الخلوية Cellular Networks.

3-أنظمة الميكرو ويف Microwave Systems.

يقوم النظام الأول Packet-Radio Communication بتقسيم الإرسال الى حزم شبيهة بالحزم في الشبكات المحلية.

تضمن هذه الحزم الأقسام التالية:

1- عنوان المرسل.

2- عنوان المستقبل.

3- معلومات تصحيح الأخطاء Error-Correction Information.

4- البيانات المرسلة.

ثم تلتقط هذه الحزم من قبل الأقمار الصناعية التي تعيد بثها مرة أخرى ، و يستطيع أي جهاز يمتلك المعدات المطلوبة استلام هذه الحزم و ذلك طبعا إذا تطابق عنوانه مع عنوان المستقبل في الحزمة.

معدل نقل البيانات باستخدام هذا النظام يتراوح بين 4 و 19.2 كيلو بت في الثانية.

يمكن استخدام الشبكات الخلوية لنقل البيانات لاسلكيا باستعمال تقنية حزم البيانات الرقمية الخلوية Cellular Digital Packet Data (CDPD) و فيها يتم أيضا تقسيم البيانات الى حزم صغيرة ترسل عبر الشبكة الخلوية بين المكالمات الصوتية عندما يكون النظام غير مشغول.

تصل سرعة نقل البيانات باستخدام هذا النظام الى 9.8 كيلوبت في الثانية (و في الشبكات الحديثة تكون السرعة أكبر)و هي تعاني من نوع من التأخر delay يتراوح بين 1 الى 5 ثواني.

أما الإتصال اللاسلكي باستخدام موجات الميكروويف فإنه يشترط توجيه مباشر لكلي الجهازين المرسل و المستقبل أحدهما نحو الآخر دون وجود عائق بينهما.

تعتبر موجات الميكروويف الوسيلة المثلى لربط بنايتين معا بوضع مستقبل Receiver على سطح كل عمارة بدلا من مد الأسلاك تحت الأرض.كما أنها مفيدة في حالة توفير الإتصال عبر المساحات الواسعة و المفتوحة مثل الأجسام المائية أو الصحاري.

يتكون نظام الميكروويف من :

1- جهازي Transceiver واحد لإرسال الإشارة و الأخر لإستقبالها.

2- طبقين لاقطين للإشارة يوجه كل منها نحو الآخر و يوضعان في مكان مرتفع مثل قمة برج أو سطح عمارة عالية.

يمكن تعريف الوصول عن بعد Remote Access بأنها خدمة تسمح بالوصول أو الإنضمام الى شبكة محلية LAN باستخدام خطوط الهاتف عبر مزود اتصالات Communications Server.

بعض برامج خدمات الوصول عن بعد مثل Novell NetWare’s Remote Console Utility تسمح للكمبيوتر المتصل عن بعد بالتحكم بعمليات المعالجة على الأجهزة على الشبكة.

يعمل مزود الوصول عن بعد كمدخل يفصل بين الزبون البعيد و الشبكة كما يسمح بنقل البيانات بين الشبكة و الزبون حتى و لو كانت البروتوكولات المستخدمة بينهما مختلفة.

و في هذا النظام يلعب المودم في الجهاز البعيد نفس دور بطاقة الشبكة مع فارق السرعة فالمودم أبطأ بكثير من بطاقة الشبكة.

يعتبر الوصول عن بعد مفيدا في الحالات التالية:

1- الحاجة لدخول الشبكة و الحصول على بعض البيانات أثناء السفر أو الوجود بعيدا عن الشبكة.

2- الإستخدام المؤقت أو المتقطع لموارد الشبكة.

بشكل عام تستخدم أنظمة الوصول عن بعد أحد البروتوكولين التاليين لتحقيق الإتصال:

1- بروتوكول الإنترنت الخطي المتسلسل Serial Line Internet Protocol (SLIP).

2- بروتوكول نقطة الى نقطة Point-to-Point Protocol (PPP).

بروتوكول SLIP هو مقياس يستخدم لعنونة الإتصالات باستخدام بروتوكول TCP/IP عبر خطوط متسلسلة (لمزيد من المعلومات أرجو إنتظار درس خاص بالبروتوكولات) و هو يسمح للمستخدم عن بعد بالوصول الى شبكة الإنترنت من خلال شبكته المحلية.

تم تصميم بروتوكول PPP ليكون تطويرا للبروتوكول السابق SLIP ، فحيث أن بروتوكول SLIP يستخدم فقط في الإتصالات الداعمة لبروتوكول TCP/IP ،فإن برتوكول PPP يستطيع التعامل مع الشبكات متعددة البروتوكولات.

الآن يعتبر بروتوكول PPP هو الخيار المفضل للوصول عن بعد نظرا لسرعته و موثوقيته.

تستخدم أنظمة تشغيل الشبكات مقياسين أساسين لتحقيق نوع من التفاهم بين الكمبيوتر وخطوط الهاتف ، هذين المقياسان هما:

1- TAPI.

2- UniModem.

تم تطوير المقياس TAPI من قبل شركة إنتل و ميكروسوفت و مجموعة من كبار شركات الإتصال والكمبيوتر و البرامج.

يدعم المقياس TAPI الخدمات التالية:

1- اتصال مباشر لشبكة الهاتف.

2- الطلب التلقائي لرقم الهاتف المحدد Automatic Phone Dialing.

3- إرسال البيانات عبر خطوط الهاتف.

4-الوصول الى البيانات على الكمبيوتر.

5- البريد الصوتي Voice-mail.

6- التعرف على رقم المتصل Caller Identification.

7- التحكم بالكمبيوتر عن بعد.

يسمح المقياس TAPI لمطوري البرامج و التطبيقات بإعداد تطبيقات شبكية مستقلة ، فكل ما على المطور فعله هو أن يكون برنامجه متفاعلا و متوافقا مع المقياس TAPI.

يتفاعل TAPI مع شبكة الهاتف من خلال ما يسمى طبقة مزود الخدمة Service Provider Layer و هذه الطبقة تعرف بإسم UniModem.

يقوم UniModem بعمليات التبديل بين خدمات البيانات و الفاكس و الصوت، وهو يقوم أيضا تلقائيا بإصدار أوامر الإتصال و الإجابة على المتصل و إعداد المودم ليتفاهم مع الخط الهاتفي.


ملخص الدرس:

تستخدم الجسور اللاسلكية لربط الشبكات المحلية لاسلكيا.

تستخدم الأجهزة المحمولة لتحقيق الإتصال اللاسلكي أنظمة الراديو و الشبكات الخلوية و موجات الميكروويف.

تستخدم أنظمة الوصول عن بعد برتوكول SLIP أو PPP، كما تستخدم المقياسين TAPI و UniModem للتفاهم مع خطوط الهاتف.


----------------------------------------

 

 

[هانى الساحر]

   

الجزء الثالث
من الحلقة الحادية والعشرين الى الثلاثين​

الحلقة الدراسية الواحدة و العشرون:

حزم البيانات ​

سنتناول في هذا الدرس إن شاء الله البنود التالية:
1- تعريف الحزمة Packet.
2- شرح لتركيب الحزمة.
3- شرح لطريقة إنشاء الحزمة و كيفية إرسالها على الشبكة.

في أغلب المؤسسات يقوم مستخدمو الشبكة باستعمالها لتبادل الملفات و البرامج و التي غالبا ما تحتوي على كثير من البيانات ، و إرسال هذه الكميات الكبيرة من البيانات دفعة واحدة كفيل بإرهاق الشبكة و ربما إزهاق روحها و يجعل إكتشاف الأخطاء و إصلاحها أمرا غاية في الصعوبة.

لتفادي هذه المشاكل أو تقليلها فإنه يتم تقسيم البيانات الى أجزاء صغيرة يتم إرسالها على الشبكة دون إرهاقها.

هذه الأجزاء الصغيرة من البيانات يطلق عليها اسم حزم Packets أو أطر Frames .

تعتبر الحزم هي الوحدات الأساسية للإتصالات على الشبكة.

من مميزات تقسيم البيانات الى حزم صغيرة هو أنه حتى في حالة رغبة جهاز ما بإرسال بيانات كثيرة على الشبكة فلن يؤدي ذلك الى إرغام باقي الأجهزة على الإنتظار طويلا حتى ينتهي الجهاز الأول من إرسال بياناته الكثيرة ، بل يتم التناوب على إرسال الحزم.

قبل إرسال البيانات يتم تقسيمها الى حزم من قبل الجهاز المرسل ، و عند الجهاز المستقبل فإن الحزم يتم التقاطها و إعادة تجميعها في ترتيب معين للحصول على البيانات الأساسية.

نظام تشغيل الشبكات في الجهاز المرسل هو المسئول عن تقسيم البيانات الى حزم ، كما أنه يضيف معلومات تحكم خاصة الى كل حزمة يرسلها ، و تسهل معلومات التحكم هذه تحقيق الأمور التالية :

1- إرسال البيانات الأصلية على شكل أجزاء صغيرة.

2- إعادة تجميع البيانات في الترتيب المناسب في الكمبيوتر المستقبل.

3- تفحص البيانات بعد تجميعها و التأكد من خلوها من أي أخطاء.

تحتوي الحزم على أنواع مختلفة من البيانات و التي تشمل:

1- معلومات.

2- بيانات تحكم Control Data.

3- شيفرة التحكم بعملية النقل Session Control Codes.

يشمل مفهوم المعلومات : الرسائل و الملفات.

تتكون بيانات التحكم من معلومات توقيت و توجيه تستخدم لتوجيه البيانات الى وجهتها المناسبة.

أما شيفرة التحكم بعملية النقل فتتضمن شيفرة لتصحيح الأخطاء Error Correction Codes و هذه الشيفرة هي التي تحدد الحاجة الى إعادة إرسال البيانات من عدمه نظرا لوجود أو الخلو من أخطاء .

تعتمد البنية الأساسية للحزمة على البروتوكول المستخدم بين الأجهزة المتصلة فيما بينها.

و لكن بشكل عام فإن هناك أمورا مشتركة بين مختلف الحزم و تتضمن :

1- عنوان الكمبيوتر المرسل Source Address.

2- البيانات المرسلة.

3- عنوان الكمبيوتر المستقبل Destination Address.

كما أن كل حزمة يجب أن تحتوي على معلومات توفر الأمور التالية:

1- إعطاء تعليمات لمكونات الشبكة لتبيان كيفية تمرير البيانات.

2- إخبار الجهاز المستلم بكيفية التقاط الحزم و إعادة تجميعها لتكوين البيانات الأصلية.

3- تفحص البيانات و التأكد من خلوها من الأخطاء.

كل مكونات الحزمة توزع على أقسام ثلاث:

1- الرأس The Header.

2- البيانات The Data.

3- الذيل The Tailer.

يتكون الرأس من :

1- إشارة تنبيه تبين أن الحزمة يتم إرسالها.

2- عنوان المرسل.

3- عنوان المستقبل.

4- ساعة توقيت.

يتكون قسم البيانات من المعلومات التي يتم إرسالها و التي يتراوح مقدارها بين 512 بايت و 4 كيلوبايت.

المحتوى الأساسي لقسم الذيل يعتمد كثيرا على البروتوكول المستخدم في الإرسال و هو عادة يحتوي على مكون للتحقق من وجود أخطاء يسمى Cyclical Redundancy Check (CRC) .

CRC هو عبارة عن رقم يتم توليده باستخدام حسابات رياضية محددة يتم تحميله على الحزمة من قبل الكمبيوتر المرسل، عندما تصل الحزمة الى وجهتها يتم إعادة إجراء هذه الحسابات ، فإذا كانت نتيجة هذه الحسابات عند الكمبيوتر المرسل مطابقة لنتيجة الحسابات عند الكمبيوتر المستقبل فهذا يعني أن البيانات قد تم إرسالها بدون أخطاء ، فإذا اختلفت نتيجة هذه الحسابات فهذا يعني أن البيانات لم تصل سليمة و لابد من إعادة إرسالها.

معظم الحزم على الشبكة تكون موجهة الى كمبيوتر محدد.

ترى بطاقة الشبكة كل الحزم التي تمر على السلك الموصل إليها و لكنها تقاطع الإرسال فقط إذا كانت الحزمة معنونة إليها.

من الممكن أيضا أن تكون الحزمة معنونة إلى أكثر من جهاز في وقت واحد و في هذه الحالة فإن هذا العنوان يسمى عنوان إنتشاري النوع Broadcast Type Address.

عندما تكون الشبكات كبيرة فإن الحزم قد تكون مضطرة للإنتقال عبر مجموعة من الموجهات قبل أن تصل الى وجهتها.

مكونات الإتصال و التبديل تكون هي المسئولة عن اختيار الموجه الأنسب وفقا لمعلومات العنونة في الحزمة المرسلة لإيصالها للوجهة المطلوبة.

هناك مهمتان أساسيتان تعملان على تأكيد وصول الحزم الى وجهتها المطلوبة، هاتان المهمتان هما :

1- توجيه الحزمة Packet Forwarding.

2- فلترة الحزمة Packet Filtering.

يقصد بتوجيه الحزمة :نقل الحزم بين المكونات المختلفة للحزمة، فبقراءة المعلومات في رأس الحزمة يتم توجيه الحزمة الى مكون الشبكة الأنسب والذي يقوم بدوره بإيصال الحزمة الى وجهتها مستخدما أقصر الطرق.

أما فلترة الحزمة فهي القرار الذي يتخذه الكمبيوتر بالتقاط الحزمة أو تركها تتابع طريقها و يتم ذلك باختبار عنوان المستقبل في الحزمة فإن كان مطابقا لعنوان الكمبيوتر الذي مرت عليه الحزمة فإنه يقوم بإلتقاطها و نسخ محتواها، و إلا فإنه يقوم ببساطة بإهمالها.


ملخص الدرس :

يتم تقسيم البيانات الى حزم صغيرة قبل إرسالها عبر الشبكة.

تتكون الحزمة عادة من ثلاث أقسام: الرأس و البيانات و الذيل.

يمكن إرسال الحزمة الى كمبيوتر واحد أو عدة كمبيوترات مرة واحدة.

-----------------------