الاتصالات الرقمية والشبكات المحلية البعيدة

Digital Com  and  LAN-Wan

www.tartoos.com

يمكن تعريف اتصالات المعطيات بأنها المعلومات الرقمية من منبعها إلى هدفها . تكون معلومات المنبع الأساسية رقمية وتكون معلومات الهدف رقمية أيضاً على الرغم من أنه يمكن نقل المعلومات تمثيلياً أو رقمياً في الطريق . يمكن أن تكون معلومات المنبع أرقاماً أو أحرفاً مرمزة ثنائياً بشكل نظام ASCII  أو EBCDIC  وقد تكون معلومات تشغيل المعالجات الصفرية أو كلمات تحكم أو عناوين لمستثمرين أو معطيات برامج أو معلومات أو معلومات قاعدة بيانات .

يمكن أن تكون اتصالات المعلومات ببساطة حاسبين شخصيين موصولين ببعض بكبل شبكة خاص أو خط هاتف أو دارة مؤجرة ويمكن أن تكون شبكات الاتصال تحتوي آلاف الطرفيات الموزعة على مساحة جغرافية كبيرة جداً .www.tartoos.com

من أجل فهم مبادئ الشبكات يجب فهم العناصر التي تكون الشبكة وهي على نوعين :

1-      وسائط نقل المعلومات .

2-      العناصر الفعالة .

 وسائط نقل المعلومات

الكبلات النحاسية :www.tartoos.com

تم في البداية استخدام كابلات من النوع المحوري Coaxial التي تؤمن سرعة نقل معلومات 10 Mbps وتستخدم في الشبكات المتسلسلة , وبقيت هذه الكبلات مستخدمة لفترة طويلة حيث أنها تتميز بسهولة التمديد والتركيب ورخص التكاليف ولكن تحتاج إلى صيانة بشكل دائم , ومع تطور الشبكات وظهور الشبكات النجمية ظهرت الكبلات النحاسية المجدولة Twisted Pair التي تؤمن سرعة نقل معلومات كانت في البداية 10Mbps واليوم تصل حتى 1Gbps ولمسافات تصل إلى حوالي 80 متراً .

وتتميز الكبلات النحاسية برخص الثمن , سهولة التركيب , عدم الحاجة إلى مهارات عالية من أجل التركيب ووثوقية عالية بالمقارنة مع الكبلات المحورية .  ويوجد أنواع متعددة من هذه الكبلات :

www.tartoos.com

 كبلات من نوع UTP  :

وهي كبلات تحتوي على أربع أزواج من الكبلات النحاسية المجدولة .

 كبلات من نوع STP  :

وهي كابلات مماثلة للنوع السابق ولكن محاطة بشبكة رقيقة من الأسلاك المعدنية التي تؤمن العزل الكهربائي وتستخدم عند التمديد في أماكن وجود كبلات كهر بائية أو ضجيج عالي .

 كبلات من نوع SSTP :

وهي كبلات من نوع STP تحتوي على مسلك معدني إضافي لتأمين عزل كهربائي أكبر .

كبلات من نوع FTP :

وهي كبلات من نوع UTP تحتوي على كبلات معدنية لتأمين العزل الكهربائي وطبقة رقيقة من مادة تؤمن العزل من الحقول المغناطيسية .

ومع الحاجة إلى الحصول على سرعات عالية جداً لنقل المعلومات بين المدن والدول ولمسافات كبيرة ظهرت الكبلات الضوئية .

الكبلات الضوئية :

لوحظ أن الكبلات النحاسية لا يمكن أن تؤمن سرعات عالية لنقل المعلومات ولمسافات كبيرة جداً بالإضافة إلى تأثير الكبلات بالحقول الكهربائية والمغناطيسية المحيطة بها بدرجات متفاوتة حسب طريقة العزل المستخدمة وهنا كان لا بد من وجود طريقة لنقل المعلومات بحيث تؤمن سرعة عالية لا تتأثر بالظروف المحيطة , وتم اللجوء إلى الإشارة الضوئية التي تحقق المطلوب بدقة حيث أن سرعة الضوء هي أعلى سرعة في الكون ولا تتأثر بالحقول الكهربائية والمغناطيسية , ويوجد أنواع متعددة من الكبلات يمكن أن تصنف بشكل أساسي إلى كبلات تعمل بتقنية ( Multi Mode ) وكبلات تعمل بتقنية ( Single Mode ) حيث تستخدم الأولى للمسافات القريبة نسبياً والثانية للمسافات الكبيرة ويمكن أن تعمل جميع الكبلات الضوئية بسرعات عالية جداً تصل إلى عشرات الجيغابت في الثانية .www.tartoos.com

وتتميز هذه الكبلات بما يلي :www.tartoos.com

·        سرعة نقل معلومات عالية جداً وهنا محدودية السرعة إن وجدت ليست من الكيل الضوئي ولكن من سرعة العنصر الالكتروني الذي يحول الإشارة الكهربائية إلى إشارة ضوئية والعكس .

·        تركيب هذه الكبلات يحتاج إلى مهارة خاصة وأدوات خاصة مرتفعة الثمن نسبياً إلا أنه مع الاستخدام المتزايد للكبلات الضوئية بدأت أسعار هذه الأدوات بالانخفاض بشكل كبير .

·        المسافات التي يمكن أن يعمل بها الكبل الضوئي تتراوح من بضع مئات من الأمتار إلى مئات الكيلو مترات وهذا يعتمد على نوعية الكبل المستخدم ونوعية الإشارة الضوئية ضمن الكبل .

·        لا تتأثر الكبلات الضوئية بأي نوع من الحقول الكهربائية والمغناطيسية المحيطة حيث أن الإشارة الضوئية لا تتأثر بهذه الحقول .

·        تؤمن مستوى عالي من الحماية والسرية حيث أن الإشارة الضوئية لا تولد أي نوع من الحقول الكهربائية والمغناطيسية التي يمكن التقاطها حول الكبل .

 الاتصال اللاسلكي :www.tartoos.com

يمكن استخدام أجهزة اتصال اللاسلكية لنقل المعلومات حيث أن التطورات الحالية في أجهزة الاتصال اللاسلكية تؤمن نقل المعطيات الرقمية بكل أمانة وسرية تامة وسرعة عالية , يوجد أنواع متعددة من طرق الاتصال اللاسلكية أهمها الاتصال عن طريق الأمواج الراديوية , المكروية , الأشعة تحت الحمراء والأشعة الليزرية وكل نوع من هذه الأنواع يؤمن سرعة اتصال مختلفة تتراوح من عشرات الميغابت في الثانية إلى مئات الميغابت في الثانية كما يتم انتقاء طريقة الربط حسب الوضع الجغرافي للمنطقة , وتتميز الاتصالات اللاسلكية بما يلي :www.tartoos.com

·        سهولة التركيب مقارنة بالتجهيزات اللاسلكية التي هي بحاجة إلى أعمال هندسية .

·        زمن تركيب التجهيزات اللاسلكية قليل جداً بالمقارنة بزمن تمديد الكبلات الضوئية .

·        سهولة تنفيذ وصلة لا سلكية بين موقعين بينهما عائق باستخدام محطة وسيطة .

·        عند انتهاء الحاجة إلى هذه التجهيزات يمكن الاستفادة منها بنقلها إلى مكان آخر .

·        الكلفة الإجمالية للحلول اللاسلكية أقل كثيراً بالمقارنة بالحلول السلكية في حالات المسافات البعيدة والخارجية .

·        الابتعاد عن مشاكل الحفر في شوارع المدن المزدحمة .

تؤمن وسيلة اتصال للمواقع المتحركة حيث أن هذه المواقع غير ثابتة ولا يمكن أن تستخدم الكبلات النحاسية أو الضوئية من أجل الربط في مابينها وبين المواقع الرئيسية .www.tartoos.com

·        من أجل سرية المعلومات يوجد في الوقت الحالي خوارزميات قوية جداً من أجل تشفير المعلومات المرسلة بحيث أن فك عملية التشفير والحصول على المعلومات المرسلة عملية صعبة للغاية .

·        تتمتع أجهزة الاتصال اللاسلكية المستخدمة لنقل المعلومات بوجود تقنيات عالية جداً من أجل منع التداخل بين الإشارات اللاسلكية .

العناصر الفعالة :

وهي العناصر أو التجهيزات التي تقوم باستقبال الإشارات الرقمية ومعالجتها لتصل إلى هدفها وهي :www.tartoos.com

مجمعات الشبكة HUB :

وهي عبارة عن عناصر فعالة تركب في أماكن تجمع كبلات الشبكة وتؤمن اتصال بين مجموعة من التجهيزات المراد تأمين اتصال في مابينها ويمكن أن تكون هذه التجهيزات هي حواسب , طابعات , أجهزة فاكس , موجهات , وحدات تخزين ......الخ .www.tartoos.com

يعمل المجمع بسرعة يمكن أن تكون 10Mbps  أو 100Mbps  وهذه السرعة هي مشتركة بين جميع بوابات المجمع أي أن معدل مجموع سرعة المعلومات في أي لحظة على جميع البوابات لا يتجاوز 100Mbps  أو 10Mbps ويعمل المجمع كمقوي إشارة يستقبل المعلومات الواردة الى أي بوابة ويعاود إرسال هذه المعلومات على جميع بواباته عدا البوابة التي وردت منها المعلومات , أي يعمل المجمع في الطبقة الأولى في النظام الشبكي ذو السبع طبقات .www.tartoos.com

يوجد مجمعات تحتوي 5 بوابات ويمكن أن يصل عدد البوابات في المجمع الواحد إلى 24 بوابة أو أكثر بقليل , تستخدم المجمعات في الشبكات الصغيرة ويمكن أن يربط على الأكثر ثلاث مجمعات بحيث نحصل على عدد من البوابات يمكن أن يصل إلى 40 بوابة ولا يجوز تجاوز هذا الرقم في الشبكات المبنية على المجمعات فقط وذلك بسبب مبدأ عمل المجمعات وفي حال الحاجة إلى عدد أكبر من البوابات نستخدم المبدلات .www.tartoos.com

المبدلات المحلية Ithernet Swit :

وهي عبارة عن عناصر فعالة شبيهة إلى درجة كبيرة بالمجمعات من حيث الشكل الخارجي وعدد البوابات ونوعيتها ولكن تختلف عن المجمعات من حيث مبدأ العمل حيث أنها تؤمن سرعات عالية وأداء أفضل بكثير , يمكن أن تعمل المبدلات بسرعة 10Mbps أو 100Mbps  أو 1Gbps ويمكن أن تحتوي على بوابات تعمل بسرعات مختلفة وهذه السرعة هي سرعة كل بوابة على حدى أي ليست مشتركة أو متعلقة بسرعة البوابات الأخرى وهذه الميزة تحسن أداء المبدلة بالمقارنة مع سرعة المجمع , تعمل المبدلة في الطبقة الثانية في النظام الشبكي ( MAC Layer ) وفي هذه الطبقة يوجد العنوان الذي يسمى MAC address وهو عنوان مبيت في بطاقة الشبكة من قبل مصنع البطاقة وهو عنوان مبيت في بطاقة الشبكة من قبل مصنع البطاقة ومنذ لحظة تشغيلها الأولى تعالج جميع المعلومات الواردة إليها بحيث تحصل على جدول يحتوي على عناوين بطاقة الشبكة المرتبطة مع جميع بواباتها وهكذا عند ورود أي رزمة معلومات على أي بوابة فإن المبدلة تقارن عنوان الهدف مع الجدول ثم ترسل هذه المعلومات عبر البوابة المناسبة , في حال عمل أي بوابتين فإن عمل باقي البوابات لا يتأثر , ويمكن أن يصل عدد البوابات في الشبكة التي تحتوي هذا النوع من المبدلات إلى 200 بوابة من الناحية العملية حيث أن تجاوز هذا الرقم ممكن ولكن يحدث بطء كبير في الشبكة وربما تصبح الشبكة غير فعالة عند تجاوز حد معين ونلجأ إلى وضع مبدلات تعمل في الطبقة الثالثة لمعالجة زيادة عدد البوابات عند الحاجة www.tartoos.com

يوجد أنواع متطورة من هذه المبدلات المحلية وهي المبدلات التي تعمل في الطبقة الثالثة ( Layer 3 Switc ) وهذه المبدلات تقوم بعملة التبديل حسب العنوان الموجود في الطبقة الثالثة في النظام الشبكي ( Network Layer ) وهذا العنوان يعتمد على نوع من البروتوكول المستخدم لربط التجهيزات على سبيل المثال عند استخدام بروتوكول TCP/IP يكون  هو العنوان في هذه الطبقة وفي هذه الحالة تقوم المبدلة ببناء جدول يحتوي على IPs للتجهيزات الموصولة مع بواباتها من أجل بناء هذه الجداول يوجد الكثير من بروتوكولات التوجيه ( Routing Protocols )  نذكر منها RIPI , RIP2 , OSPF .

يمكن أن يصل عدد البوابات في الشبكة الواحدة عند استخدام هذا النوع من المبدلات إلى أرقام كبيرة جداً وهذا يعتمد على نوع بروتوكول التوجيه إلى المستخدم .www.tartoos.com

كما يمكن أن تعمل بعض أنواع المبدلات في الطبقة الرابعة إلى الطبقة السابعة من النظام الشبكي www.tartoos.com

( Layer 4 t0 7 Switch ) وهذه المبدلات مرتفعة الثمن نسبياً وتستخدم في تطبيقات خاصة على سبيل المثال في حال وجود مجموعة من المخدمات كل واحد يعمل على تطبيق محدد ونريد لجميع المستخدمين على الشبكة أن يتعاملوا مع هذه المخدمات على أنها مخدم وحيد له عنوان وحيد حيث يمكن تحقيق ذلك بتركيب مبدلة من هذا النوع .

 الموجهات Router :

تستخدم الموجهات في الشبكة الواسعة WAN من أجل الربط بين المواقع المتباعدة , حيث تحتوي الموجهات على مجموعة متنوعة من البوابات يمكن أن تتضمن بوابات من أجل الربط مع الشبكات المحلية www.tartoos.com

( Ethernet Port ) وبوابات من أجل الربط مع الشبكات الواسعة ( WAN Port ) وتدعم الموجهات البروتوكولات المستخدمة في الشبكات الواسعة وهي على سبيل المثال ( PPP , HDLC , X0.25 , FR , ATM )  والبروتوكولات المستخدمة في الشبكات المحلية ( Ethernet , Fast Ethernet ) وهكذا فإن أحد مهام الموجه هو ترميز وفك ترميز المعلومات المتبادلة بين الشبكة المحلية والشبكة الواسعة , بما أن الموجه يربط بين أكثر من شبكتين فإنه يدعم بروتوكولات التوجيه ( RIP2 , OSPF , BGP , EGRP ..) التي تؤمن له إمكانية معالجة المعلومات وتحديد البوابة التي ترسل منها المعلومات حسب عنوان الهدف . يمكن أن تحتوي بعض الموجهات على برمجيات تؤمن الحماية من العابثين ( Firewall ) ويمكن أن تحتوي أيضاً على بعض البرمجيات التي تضيف لها مزايا إضافية حسب الحاجة .www.tartoos.com

والموجهات بشكل عام تحتوي على مجموعة منافذ التوسع يمكن أن يركب عليها بطاقات تحتوي على أنواع متعددة من البوابات التي تدعم الشبكة الواسعة أو المحلية حسب الحاجة .www.tartoos.com

 مخدمات الولوج عن بعد Remote Access Server :

تحتوي هذه المخدمات على أنواع متعددة من البوابات (Analogue Line , ISDN  BRI ,    ISDN PRI,   XDSL….etc)  وتستخدم جميع هذه البوابات من أجل تقديم خدمة الولوج عن بعد للمستخدمين البعيدين وربطهم مع الشبكة وكأنهم موجودون في موقع الشبكة حيث يمكن أن يستفيدوا من جميع الخدمات الموجودة على الشبكة حسب الصلاحيات .إن عملية الدخول عن بعد تحتوي على ثلاث مراحل من اجل تحقيق عملية الاتصال ,الأولى هي عملية التحقق من اسم المستخدم وكلمة السر الخاصة به Authentication  ,المرحلة الثانية التحقق من صلاحياته Authorization   والمرحلة الأخيرة هي تسجيل الكلفة المالية Accounting .  وكما هو الحال في الموجهات تحتوي مخدمات الولوج البعيد على مجموعة من منافذ التوسع يمكن أن يركب عليها أنواع متعددة من البطاقات التي تحتوي على أعداد محددة ومتنوعة من البوابات التي تؤمن الولوج البعيد .