أنواع الشبكات

الشبكات المحلية Local Area Network

تدعى غالباً LAN وهي شبكات ذات ملكية خاصة عموماً وتغطي بناء واحداً أو تجمعاً صغيراً من الأبينة لا تتجاوز أبعادها عدة كيلو مترات . وهي تستخدم غالباًً لربط مجموعة الحواسيب الشخصية ومحطات العمل في مكاتب شركة أو مصنع لتمكينها من المشاركة بالمصادر " كالطابعات " وتبادل المعلومات فيما بينها .

وتتميز الشبكات المحلية عن غيرها بالخصائص التالي :
1 حجمها .
2 تقنية النقل .
3 بنيتها الطوبولوجية (مخطط توصيلها) .

وتكون الشبكات المحلية عادة ذات حجم محدود مما يعني أن زمن النقل عبرها محدود ومعروف مسبقاً , مما يسمح باستعمال تصاميم لا يمكن استخدامها في حالات أخرى كما أنها تجعل إدارة الشبكة أبطأ . وغالباً ما تستعمل الشبكات المحلية LAN تكنولوجيا نقل تعتمد على كابل واحد تربط اليه جميع الأجهزة . وتعمل الشبكات المحلية التقليدية بسرعات 10Mbps و 100Mbps . ويكون التأخير فيها صغيراً من رتبة (10 usec) ولها معدل أخطاء منخفض , ويمكن أن تعمل الشبكات المحلية الحديثة على سرعات قد تصل الى عدة مئات من Mbps .

هناك عدة أنواع من التوضعات الشبكية (مخططات التوصيل) Topology التي يمكن استخدامها في شبكات البث العام المحلية في شبكة الممر العام أو الرئيسي " كابل خطي " يكون هناك جهاز واحد في لحظة ما هو السيد وهو المسموح له بالبث والإرسال على الشبكة وتمنع بقية الأجهزة من الإرسال خلال هذا الوقت , وهنا تظهر الحاجة لطريقة تساعد في حل التعارض عندما يحاول جهازان الإرسال في نفس اللحظة . ويمكن أن تكون طريقة حل النزاع هذه من النوع المركزي أو الموزع وطريقة أو تقنية IEEE802.3 المعروفة باسم Ethernet. وهي طريقة غير مركزية تعمل على الشبكات ذات الممر المشترك وبسرعات 10/100Mbps .

وتستطيع الأجهزة التي تعمل على شبكة Ethernet أن تقوم بالبث في أي لحظة تريدها فإذا حدث تعارض (تصادم) بين جهازين قاما بالإرسال في نفس اللحظة فإن كل منهما يقوم بالانتظار لفترة عشوائية قبل أن يكرر / يعاود الإرسال . نوع آخر من أنظمة البث العام هو الحلقة , حيث يتم إرسال كل بت عبر الحلقة بشكل مستقل ودون انتظار اكتمال الإطار الذي ينتمي اليه , وعادة مايقطع البت المرسل الحلقة بزمن يساوي تقريباً الوقت اللازم لإرسال عدة بتات وغالباً قبل اكتمال إرسال كامل الرزمة التي ينتمي اليها .

ومثل باقي نظم البث العام , هناك حاجة لوسيلة تحكم لفض التعارضات الناتجة عن المحاولات المتزامنة لدخول الشبكة من قبل محطات العمل . وتعتبر IEEE802.5 والمدعوة IBM token ring إحدى اشهر الطرق المستعملة على الشبكات الحلقية والتي تعمل بسرعات 4/16 Mbps . كا يمكن تقسيم شبكات البث العام الى شبكات ساكنة (static) ومرنة (dynamic) وذلك حسب توضع قناة النقل وطريقة تقسيمها .

يعتبر التقسيم الى شرائح زمنية للقناة نوع شائع في الشبكات الساكنة حيث تقوم خوارزمية بالمرور بشكل دوري وعبر فترات زمنية ثابتة على كل الزبائن للتخديم وهنا تستطيع المحطة أن ترسل فقط عندما يأتي دورها ولفترة محدودة بالشريحة الزمنية وهذه الطريقة تسبب ضياع جزء من سعة القناة عندما يأتي دورها ولفترة محدودة بالشريحة الزمنية وهذه الطريقة تسبب ضياع جزء من سعة القناة عندما يأتي دور أحد الأجهزة ولا يكون لديها شيء للإرسال مما يعني ضياع شريحته الزمنية دون استعمال لذلك فإن معظم الأنظمة حالياً تميل لتقسيم القناة بشكل مرن وديناميكي .

وطريقة التقسيم الديناميكي للقناة يمكن أن تكون مركزية أو غير مركزية ففي الطريقة المركزية هناك مؤشر رئيسي يدعى وحدة فك التعارض المركزية وهي التي تحدد من هو التالي بالدور وهي تقوم بقبول طلبات البث وترتيبها حسب أفضليات تحددها خوارزميات مسبقة التصميم .

أما في الطريقة اللامركزية فعلى كل محطة أن تقرر بنفسها فيما إذا كان من المناسب ان ترسل أم لا وقد يخطر في البال أن هذه الطريقة ستؤدي الى تعارضات لا محالة ولكن في الواقع هذا غير صحيح .

وهناك نوع آخر من شبكات LANs والتي يتم بناؤها باستخدام تقنية الوصل لنقطة وفيها يتم استخدام خطوط خاصة لربط أجهزة معينة مع أجهزة أخرى معينة مسبقاً أيضاً إن هذه الشبكات في الواقع هي شبكات عريضة WAN ولكنها مصغرة.

الشبكات المتوسطة Metropolitan Area Network

إن الشبكات المتوسطة MAN (وتجمع MANS وليس MEN) هي نسخة مكبرة من LAN وغالباً ما تستخدم نفس مخطط التوصيل ويمكنها أن تغطي مجموعة مكاتب متجاورة أو حتى موزعة ضمن مدينة واحدة كما يمكن أن تكون خاصة أو ذات ملكية عامة ويمكن لشبكات MAN أن تدعم نقل المعطيات والصوت ويكنها أن تستعمل شبكة التلفزيون الكابلي في المدينة ولا تحوي شبكة MAN أي أجهزة تبديل كما أنها يمكن أن تتألف من كابل رئيسي واحد أو كابلين .

إن حقيقة عدم وجود عناصر تحويل في الشبكة يساعد كثيراً في تبسيط تصميمها . إن السبب الأساسي الذي يجعلنا نضع هذه الشبكة في فئة مستقلة بذاتها هو أنه تم إنشاء معيار خاص بها يدعى IEEE802.6 أو الممر المضاعف ذو خط الانتظار الموزع DQDB ( ( Distributed Queue Dual Bus

وتتألف DQDB من ممري وحيدي الاتجاه ويتم وصل كل الأجهزة اليهما وكل ممر له نهاية رأسية وهو جهاز يقوم بتهيئة عملية النقل وتعبر المعلومات المتوجهة الى حاسوب يقع على يمين المصدر الممر العلوي , بينما يستعمل الممر السفلي للرزم المتوجهة الى حاسوب على يسار المصدر .

السمة الرئيسية لشبكة MAN وهو وجود وسط للبث العام , في حالة 802.6 هو كابلين يتم وصل كل الأجهزة عليهما وهذا ما يبسط التصميم مقارنة مع باقي أنواع الشبكات .

الشبكات الواسعة Wide Area Network

تمتد الشبكات الواسعة WAN لتغطي منطقة جغرافية واسعة قد تكون بلداً كاملاً أو حتى قارة . وتحوي مجموعة من الأجهزة تعمل عليها مجموعة من التطبيقات والبرامج المختلفة وسوف نتبع التقليد هنا وندعو هذه الأجهزة بأجهزة المضيف (Hosts) وأحياناً تدعى بالنظام الطرفي end system وخاصة في أدبيات الشبكات ويتم وصل هذه الأجهزة الى الشبكة الواسعة عبر شبكة اتصال فرعية (communication subnet) ومهمة هذه الشبكات الفرعية هي نقل الرسائل من مضيف الى آخر تماماً كما في النظام الهاتفي الذي ينقل الكلمات من المتحدث الى المستمع . وبفصل مفهوم الاتصال الحقيقي " الشبكة الفرعية " عن مفهوم التطبيق أو الزبون المضيف (host) فإن تصميم الشبكة الكلي يمكن تبسيطه بشكل كبير .

في معظم الشبكات الواسعة WAN , تتألف الشبكة الفرعية subnet من مكونين منفصلين : خطوط النقل وعناصر التبديل , حيث تقوم خطوط النقل (وتدعى أيضاً الدارات circuits أو الأقنية channels أو مكاتب الاتصال البعيد trunks) بتحريك البتات بين الأجهزة المتصلة .

بينما تكون عناصر التبديل عبارة عن حواسب مختلفة مخصصة لوصل خطوط النقل , وعندما تصل المعطيات الى خط دخل فإن ع*** التحويل يختار خط خرج لبث المعطيات القادمة عليه . ولسوء الحظ لا يوجد معيار موحد لتسمية هذه الأجهزة فهي تدعى احياناً عقد تحويل الرزم packet switching nodes أو الأنظمة الوسيطة intermediate systems أو مبدلات تحويل المعطيات data switching exchanges بالإضافة الى تسميات أخرى عديدة .

وسوف نطلق على هذه الأجهزة الاسم العام (الموجهات) Router بالرغم من أنه ليس هناك إجماع على هذه التسمية في أوساط العاملين في مجال الشبكات .

في شبكات WAN يوجد العديد من الكابلات أو الخطوط الهاتفية كل منها يصل بين زوج من الموجهات router فإذا أراد موجهان غير متصلين الاتصال مباشرة فعليهما أن يفعلا ذلك بشكل غير مباشر عبر موجهات أخرى فإذا تم إرسال رزمة من موجه الى آخر مروراً بموجه وسيط أو أكثر فإن الرزمة سوف تستقبل في كل موجه وسيط يتم تخزينها حتى يصبح خط الخرج الذي يجب أن ترسل عليه حراً وعندها يتم إرسالها الى الموجه التالي والشبكة الفرعية التي تستخدم هذا المبدأ تدعى نقطة لنقطة خزن ووجه point-to-point store-and-forward وتقريباً جميع الشبكات الواسعة WAN (عدا تلك التي تستخدم الأقمار الصنعية فيها شبكات خزن وأرسل فرعية) . وعندما تستخدم شبكات نقطة لنقطة الجزئية , فإن طبولوجية وصل الموجهات مع بعضها تصبح عاملاً هاماً في التصميم .

الشبكات اللاسلكية Wireless Networks

إن الحواسب المتنقلة كالحواسب الدفترية والمساعدات الرقمية الشخصية PDAS personal digital assistants هي أكثر قطاعات صناعة الحواسب نمواً في الوقت الحاضر , ومعظم أصحاب هذه الأجهزة لديهم حواسب شخصية في مكاتبهم مرتبطة على شبكات LAN أو WAN ويريدون الاتصال معها وهم بعيدون عنها . وبما أن طريقة الوصل السلكي مستحيلة في هذه الحالة إن الاهتمام يتوجه نحو الشبكات اللاسلكية . إن الاتصالات اللاسلكية الرقمية ليست فكرة جديدة , ففي عام 1901 قام الفيزيائي الايطالي G.Marconi بإقامة اتصال لاسلكي باستخدام شيفرة مورس من سطح باخرة الى الشاطىء المقابل (وتتألف شيفرة مورس من تتابع النقاط والشرطات وهي ترميز ثنائي على كل حال) . وتقدم أنظمة الاتصال الرقمية اللاسلكية الحديثة اداء افضل . ولكن تبقى الفكرة الأساسية المستخدمة هي نفسها .

هناك العديد من الاستخدامات للشبكات اللاسلكية , والمكتب المحمول هو أهمها وأكثرها شيوعاً , حيث يرغب المستخدمون المسافرون بتلقي وإرسال مكالماتهم باستخدام تجهيزاتهم الالكترونية المحمولة وباستلام الفاكسات أو بريدهم الالكتروني , أو قراءة ملفاتهم عن بعد أو الولوج الى مصادر أخرى من المعلومات ويجب أن يكونوا قادرين على فعل ذلك من أي مكان على الأرض أو البحر أو الجو .

إن الشبكات اللاسلكية ذات منفعة عظيمة لكل هؤلاء بالإضافة لفائدتها في تأمين اتصال فرق الإنقاذ في حالات الكوارث كالحرائق والزلازل والفيضانات , وخاصة عندما يكون النظام الهاتفي قد دمر تماماً .

وأخيراً فإن الشبكات مهمة للاستخدامات العسكرية فإذا كان عليك أن تخوض حرباً في مكان ما على الأرض فإن استخدام الشبكات المحلية في تلك المنطقة ليست فكرة جيدة وإنما عليك أن تجلب معك شبكتك الخاصة . بالرغم من أن الشبكات اللاسلكية مرتبطة غالباً مع الحواسب النقالة فهما ليسا متطابقين تماماً فإن الحواسب المحمولة تكون أحياناً موصولة سلكياً , فمثلاً عندما يقوم شخص مسافر بوصل حاسوبه المحمول مع الشبكة عبر وصلة هاتفية في الفندق الذي يقيم به حالياً فإنه يحقق عملية الحساب المتنقل Mobility ولكن بدون استعمال الشبكة اللاسلكية .

أشكال من الشبكات اللاسلكية والحوسبة النقالة .

ومن ناحية أخرى فإن بعض الحواسب التي تعمل بالاتصال اللاسلكي لا تكون محمولة , وأوضح مثال هنا هو شركة موجودة في بناء قديم لا يحوي شبكة سلكية فيه كما أن تركيب مثل هذه الشبكات غير ممكن بسبب قدم البناء , وهنا سوف تقوم الشركة باستخدام الاتصال اللاسلكي بين أجهزة الحواسيب فيها ولكي تنشىء شبكة محلية وسيكون هذا الحل أسهل وأقل كلفة من مد شبكة سلكية في البناء . وبالرغم من أن الشبكات اللاسلكية سهلة التركيب حيث لا يحتاج الأمر إلا لبعض الهوائيات ومعدات الإرسال والاستقبال , فإنها تعاني من بعض المساوىء منها :

- لا تتجاوز سرعة النقل فيها 12-Mbps وهي أبطأ من الشبكات المحلية السلكية .
- معدل الأخطاء مرتفع نسبياً .
- يمكن أن يحصل تداخل بين الحواسيب القريبة من بعضها والتي تقوم بالإرسال .

وتأتي الشبكات اللاسلكية بعدة أشكال , فبعض الجامعات قامت بوضع هوائيات إرسال على أبنيتها لتمكين الطلاب من ااتصال مع مكتبة الجامعة مثلاً واستعراض الكتب وهم جالسون على مقاعد حديقة الجامعة , أو في ظل الأشجار ويضعون حواسيبهم المحمولة في أحضانهم , هنا تقوم الحواسيب بالاتصال مباشرة مع الشبكة المحلية اللاسلكية بالشكل الرقمي . إمكانيةأخرى هي استعمال الهاتف الخليوي مع مودم تشابهي .

ومن الممكن أخيراً أن تكون الشبكة هي مزيج من الأجهزة السلكية واللاسلكية الموصولة مع بعضها , مثلاً يوجد طائرة فيها أشخاص يحملون هواتف متصلة مع مودمات مركبة في مقاعد الطائرة يمكنهم استخدامها للاتصال مع مكاتبهم على الأرض , وهنا تكون المكالمات مستقلة عن بعضها البعض.