انواع الشبكات

انواع الشبكات
الشبكات لها أربع أنواع مشهورة هي :
1. الشبكات المحلية LANs
2. شبكات إقليمية MANs
3. شبكات المناطق الواسعة WANs
4. الإنترنت
وكل نوع من هذه الأنواع له ميزة خاصة ولا يصلح أن يحل نوع مكان آخر فشبكة LAN المحلية تتقيد بمكان واحد مثل بناية أو بنايات متجاورة وتتميز برخص وتوفر المعدات الازمة لها شبكات MAN الإقليمية صممت لنقل البيانات عبر مناطق جغرافية شاسعة ولاكنها ما تزال تقع تحت مسمى المحلية وهي تصلح لربط مدينة او مدينتين متجاورة ويستخدم في ربط هذا النوع من الشبكات الألياف البصرية او الوسائل الرقمية فهذه التقنية تقدم سرعات فائقة و شبكات MAN يمكن أن تحتوي على عدد من شبكات LANs وتتميز بالسرعة و الفاعلية ومن عيوبها مكلفة وصيانتها صعبة .
اما شبكات المناطق الواسعة WANs فهي تغطي مساحات كبيرة جدا مثل ربط الدول مع بعضها البعض ومن مميزات هذه النوع انها تربط الاف الأجهزة و تنقل كمية كبيرة من البينات لا تنقل إلا بها ومن عيوبها تحتاج إلى برامج وأجهزة غالية جدا وصعوبة تشغيلها وصيانتها .
الإنترنت شبكة الشبكات صممت هذه الشبكة أساسا لأغراض عسكرية بحته أيام الحرب الباردة وظهرت في ذلك الوقت شبكة Arpanet ونمت هذه الشبكة وأصبحت نظام متكامل وبعد ذلك وفي عام 1990 تخلت الحكومة الامريكية عن الشبكة واعطي حق الإدارة إلى مؤسسة العلوم الوطنية NSF وفي عام 1991 تخلت المؤسسة عن الشبكة لصالح الشركات التجارية وبذلك فتح الباب امام أضخم عمل وبناء صممه الإنسان حيث توسعت وإنتشرت وضمت في داخلها كل انواع الشبكات LAN / MAN / WAN وهي سائرة ولا يمكن ان يتنبأ كيف ستكون
تصميم الشبكات
تصميم الشبكة يطلق على الشكل الذي سيكون عليه توصيل الحواسيب مع بعضها البعض وتندرج هذه الاشكال تحت ثلاث مسميات رئسية وهي شبكة الناقل العمومي Network Pus و الشبكة الحلقية Network Ring و الشبكة النجمية Network Star
Network Pus
هي شبكة الناقل الخطي وبنيتها أسهل وأبسط بنية فهي تتألف من كابل وحيد على الشبكة تتصل به كل الأجهزة ويستطيع أي جهاز أن يرسل إلى أي عقدة وتنتقل هذه الرسالة إلى كافة العقد الموجودة على الشبكة ولكن لا يستطيع قرائتها إلا المرسله له ويكون المرسل في هذه الحظة هو المسيطر على الشبكة حتى ينتهي من عملية الإرسال ولمنع التضارب الذي قد ينتج من محاولة إرسال عددة أجهزة في وقت واحد تستخدم الشبكة نوعا من التقنية المستخدمة في شبكات الإثرنت وهي تقنية تعرف بي الوصول المتعدد بتحسس الحامل مع كشف التصادم CSMA/CD والتعريف البسيط لها هو أنه إذا اراد احد الأجهزة أن يرسل رسالة فهو أولا يتحسس الكبل فإذا وجده مشغول ينتظر حتى ينتهي ... ولكن ماذا يحدث إذا أرسل جهازين في نفس الحظه يسقط كلا الاثنين لمدة عشوائية من الزمن ثم إعادة المحاولة ومن المحاسن في شبكة الناقل الخطي أنها سهلة التركيب ورخيصة ومن السلبيات صعوبة تحدد المشكلة على الشبكة كما يؤثر عدد العقد الموجودة على الشبكة على سرعة الأداء













Network Ring
هي شبكة تكون على الشكل الدائري على الأقل من الناحية النظرية حيث تنتقل الإشارات من عقدة إلى أخرى في إتجاه واحد فقط وتتصل كل عقدة مع عقدتين بشكل مباشر عقدة ترسل لها وعقدة تسبقبل منها وهي تشارك بشكل فعال في إرسال أي رسالة عبر الشبكة وفي بعض الحالات تقوم بتقوية الإشارة قبل تمريرها إلى العقدة التالية وهي في هذه الحالة عكس شبكة الناقل الخطي .... وتعتمد الشبكة الحلقية من أجل تجنب التضارب على طريقة تدعى تمرير العلامة وهي ببساطه يوجد علامة تدور في الشبكة وعند رغبة احد العقد بالإرسال ينتظر حتي يمسك بالعلامة ثم يعدل فيها لتكون مشغولة ويرسلها مع الإشارة فبذلك لا يستطيع أي شخص الإرسال في تلك الحظة حتي يتم الإنتهاء من الإرسال ومن محاسن هذا النوع انه أيضا سهل التركيب ورخيص و من سلبياته أنه عند حدوث مشكلة يصعب التحديد وإذا انقطع الكبل تتوقف الشبكة بشكل كامل






Network Star
يعتبر هذا النوع من أفضل الانواع وهو يتميز بوجد موزع مركزي Hup يجتمع فيه الكيابل الخاصة بالاجهزة وممكن أن يكون هذا الموزع فعالا من خلال قيامه بتقوية الإشارات الماره إليه ويمكن كذلك أن يتم توصيل عدد من المجمعات المركزية في الشبكة الواحده ومن اهم حسنات هذا النوع من الشبكات أنه يسهل إضافة أو عزل العقد منه وسهولة تحدد المشكلة اذا حدثت وعزل أي جزء من الشبكة لا يؤثر على باقي الأجزاء .













كيف تنتقل رزم البيانات من خلال الشبكة
سنتعرف الان على كيفية مرور البيانات من جهاز إلى أخر وهي تشبه الخطوط السريعة بين المدن يوجد سيارات صغيرة وسيارات كبيرة ومن المفترض أن الجميع يستخدم الخط بدون عوائق و الشبكة تستخدم الكبل الرئسي و الكيابل الفرعية بنفس الاسلوب مع إختلاف بسيط وهو .. أي بيانات او رزم تقسم إلى أجزاء صغيرة و ترسل على دفعات متتالية و الحكمة في ذلك لضمان وصول اكبر عدد من الدفعات بشكل سليم وإذا حدث خطاء ما ولم يصل دفعه ما يقوم الجهاز المرسل بإرسال هذه الدفعة فقط وليس كامل البيانات و السبب الثاني قد يكون أحد المستخدمين يريد أن يرسل كمية كبيرة من البيانات و لنفترض 100 M فمن المؤكد أنه سيحجز كامل خطوط الشبكة من أجله و التقسيم يكون موكن من ثلاث أجزاء كما في المثال
Header
Data Trailer

Header
هو الجزء الذي يكون به عنوان المرسل وعنوان المستقبل وبه أيضا معلومات تحكم و توقيت لضمان وصول الرزمة بشكل صحيح .
Data
ويحتوي هذا الجزء على قطعة البيانات المجزءه من البيانات الكلية ويعتمد حجم الجزء المرسل على نوع الشبكة .
Trailer
هذا الجزء مهم جدا لانه يحتوي على معادله رياضية وضعها المرسل فإذا وصلت هذه المعادلة كما هي ذلك يعني أن البيانات الموجودة في قسم Data هي أيضا سليمة تسمى هذه العملية CRC .
قد نتساءل كيف تتم هذه العملية المعقدة مع كمية كبيرة من البيانات في الشبكات الضخمة يتم كل ذلك في كروت الشبكة الموجودة على كل الاجهزة إذ تقوم هذه الكروت بتحويل الإرسال المتوازي القادم من الجهاز المرسل إلى إرسال تسلسلي بمعنى بت خلفه بت وهكذا و الكرت الموجود في جهاز المستقبل يحول هذا الإرسال التسلسلي إلى إرسال متوازي مرة أخرى حتى يتم فهمه من الكمبيوتر و هي التي تقوم بعنونة الرزم بالعنوان المطلوب وهي التي تنقل الرزم إلى الشبكة وتنظم حجم وسرعة الإرسال و الكرت في الجهة المقابله يحول كل ذلك ويقوم بعزل معلومات العنونة و المعادلة الرياضية لتصفي البيانات الحقيقية فقط .
طبولوجيات الشبكات
يبين الشكل التالي أهم طرق ربط محطات العمل أو الحواسيب مع بعضها البعض :


الشكل 1 : طبولوجيات الشبكات
فالربط الممري يقضي بتنافس جميع المحطات على وسيط النقل مما يسمح لمحطة وحيدة بالإرسال في لحظة معينة وإذا تعطلت محطة ما أو وصلة ما فيمكن أن يتوقف عمل الشبكة بأكملها. تستخدم هذه التقنية في معايير إيثرنت التقليدية التي تستخدم الكبلات المحورية (10base2, 10Base5). أما الطريقة النجمية فتسمح بربط المحطات إلى موزع مركزي يسمح بعزل أي محطة في حال تعطلها مما يؤدي إلى تحسين الوثوقية. تستخدم هذه الطريقة في معايير إيثرنت التي تستخدم الأزواج المجدولة 10Base-T. الطريقة الأخيرة تستوجب ربط المحطـات بشكل حلقي وانقطاع أي وصلة قد يؤدي إلى توقف الشبكة. تستخدم شبكات الحلقة ذات السماحية token ring و FDDI بأنواعها هذه الطريقة .
إيثرنت وتطورها
المبدأ العام لإيثرنت :
• وسيط مشترك لنقل المعطيات Shared Medium
• تنتشر الإشارات في كلا الاتجاهين
• كل محطة تستقبل نسخة عن كل رسالة منتشرة على الوسيط
• تتم المشاركة على الوسيط باستخدام بروتوكول CSMA/CD[4]

يبين الجدول 2 التطور من إيثرنت التقليدية إلى إيثرنت السريعة والغيغا بت إيثرنت :
Giga-bit Ethernet Fast Ethernet Ethernet الخصائص
1 Gbps 100 Mbps 10 Mbps السرعة
802.3z 802.3 802.3 معيار IEEE
CSMA/CD CSMA/CD CSMS/CD بروتوكول التحكم بالوسيط
نجمية نجمية ممرية أو نجمية طبولوجية
بصرية، UTP5 UTP, STP[5], بصرية محورية، UTP، بصرية الكبلات
Cat 5 Cat 3,4,5 Cat 3,4,5 صنف UTP[6]

100 m 100 m 100 m مسافة أعظمية لكبل UTP
210 m 210 m 500 m قطر الشبكة الأعظمي UTP
الجدول 2 : مقارنة بين الأنواع الثلاثة لإيثرنت

نلاحظ من الجدول السابق أن الإصدارات السريعة من شبكات إيثرنت حافظت على غالبية أنواع الكبلات وعلى بنية الإطار المستخدم وكذلك بروتوكول التحكم بالوسيط مما يسمح بالمحافظة على التطبيقات والتجهيزات الموجودة لدى وضع حلول هجينة من تقنيات إيثرنت أو الانتقال الكلي إلى الحلول السريعة. فلا يوجد داعٍ لتمديد كبلات جديدة أو حتى تغيير بطاقات الشبكة الموجودة مسبقاً وهذا ما يبرر كون 80% من شبكات العالم تستخدم تقانة إيثرنت .
أما بالنسبة لسيئات هذه التقانة فتعود إلى مبدأ التنافس و الولوج المتعدد إلى وسيط النقل مما يفرض زمن استجابة غير محدد للتطبيقات وبالتالي عدم التوافقية مع التطبيقات الحساسة للزمن مثل الاجتماعات المرئية وتطبيقات الوسائط المتعددة بشكل عام