شبكات الكمبيوتر: الدليل الشامل لفهم أساسياتها وأنواعها واستخداماتها
تخيل عالماً حيث تتواصل الأجهزة، وتتدفق المعلومات بحرية، وتتشارك المعرفة بلا حدود. هذا هو عالم الشبكات، شبكة عنكبوتية ضخمة تربط بين أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية، وتُمكننا من التواصل والتفاعل بطرق لم تكن ممكنة من قبل.
في هذا العالم، لم تعد المسافات عائقًا، فالبيانات تنتقل بسرعة الضوء، وتُتيح لنا الشبكات التواصل مع العائلة والأصدقاء في أي مكان في العالم. كما تُتيح لنا الوصول إلى المعلومات والترفيه والخدمات المختلفة بضغطة زر.
ولكن ما هي الشبكات؟ وكيف تعمل؟ وما هي أنواعها وفوائدها؟
في هذا المقال، سوف نأخذكم في رحلة عبر بوابة الاتصال، ونستكشف معًا عالم الشبكات بكل ما فيه من أسرار وإمكانيات هائلة.
سنبدأ بشرح مفهوم الشبكات وأنواعها المختلفة، ثم سننتقل إلى الحديث عن مكونات الشبكة الأساسية، وكيفية عملها.
كما سنناقش فوائد استخدام الشبكات في مختلف المجالات، من التعليم إلى الأعمال إلى الترفيه.
وأخيرًا، سنقدم لكم بعض النصائح لإنشاء شبكة خاصة بكم، والاستفادة من إمكانياتها الهائلة.
هل أنت مستعد للانطلاق في هذه الرحلة؟
انضموا إلينا، واكتشفوا عالم الشبكات المذهل!
ما هي شبكة الكمبيوتر؟
شبكة الكمبيوتر هي نظام يربط جهازين أو أكثر من أجهزة الكمبيوتر لنقل المعلومات ومشاركتها. تشمل أجهزة الحوسبة كل شيء بدءًا من الهاتف المحمول وحتى الخادم. يتم توصيل هذه الأجهزة باستخدام أسلاك مادية مثل الألياف الضوئية، ولكنها يمكن أن تكون لاسلكية أيضًا.
تم إنشاء أول شبكة عمل، تسمى ARPANET، في أواخر الستينيات وتم تمويلها من قبل وزارة الدفاع الأمريكية. اعتاد الباحثون الحكوميون على تبادل المعلومات في وقت كانت فيه أجهزة الكمبيوتر كبيرة الحجم ويصعب نقلها.
لقد قطعنا شوطًا طويلًا اليوم من هذا النوع الأساسي من الشبكات. يدور عالم اليوم حول الإنترنت، وهي شبكة من الشبكات التي تربط مليارات الأجهزة في جميع أنحاء العالم. تستخدم المؤسسات بجميع أحجامها الشبكات لتوصيل أجهزة موظفيها والموارد المشتركة مثل الطابعات.
مثال على شبكة الكمبيوتر بشكل عام هو أنظمة مراقبة حركة المرور في المدن الحضرية. تقوم هذه الأنظمة بتنبيه المسؤولين والمستجيبين للطوارئ بمعلومات حول تدفق حركة المرور والحوادث.
مثال أبسط هو استخدام برامج التعاون مثل Google Drive لمشاركة المستندات مع الزملاء الذين يعملون عن بعد.
في كل مرة نتواصل فيها عبر مكالمة فيديو، أو نبث الأفلام، أو نشارك الملفات، أو ندردش مع الرسائل الفورية، أو مجرد الوصول إلى شيء ما على الإنترنت، تكون هناك شبكة كمبيوتر تعمل.
شبكات الكمبيوتر هي فرع من علوم الكمبيوتر الذي يتعامل مع التفكير والهندسة المعمارية والإبداع والصيانة والأمن لشبكات الكمبيوتر. إنه مزيج من علوم الكمبيوتر وهندسة الكمبيوتر والاتصالات.
المكونات الرئيسية لشبكة الكمبيوتر
من منظور أوسع، يتم بناء شبكة الكمبيوتر من كتلتين أساسيتين:
- العقد أو أجهزة الشبكة
- والروابط.
تربط الروابط عقدتين أو أكثر مع بعضها البعض. يتم تحديد الطريقة التي تحمل بها هذه الروابط المعلومات بواسطة بروتوكولات الاتصال. غالبًا ما تسمى نقاط نهاية الاتصال، أي أجهزة الأصل والوجهة، بالمنافذ.
1. أجهزة الشبكة
أجهزة الشبكة أو العقد هي أجهزة حاسوبية يجب ربطها بالشبكة. تتضمن بعض أجهزة الشبكة ما يلي:
- أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة وأجهزة المستهلك الأخرى : هذه هي الأجهزة النهائية التي يصل إليها المستخدمون بشكل مباشر ومتكرر. على سبيل المثال، يتم إنشاء بريد إلكتروني من تطبيق البريد الموجود على جهاز كمبيوتر محمول أو هاتف محمول.
- الخوادم : هذه هي خوادم التطبيقات أو خوادم التخزين حيث تتم العمليات الحسابية وتخزين البيانات الرئيسية. جميع طلبات المهام أو البيانات المحددة تصل إلى الخوادم.
- أجهزة التوجيه : التوجيه هو عملية تحديد مسار الشبكة التي تمر من خلالها حزم البيانات. أجهزة التوجيه هي الأجهزة التي تقوم بإعادة توجيه هذه الحزم بين الشبكات للوصول في النهاية إلى الوجهة. يضيفون الكفاءة إلى الشبكات الكبيرة.
- المفاتيح : تعتبر أجهزة إعادة الإرسال بالنسبة للشبكات بمثابة المحولات بالنسبة لشبكات الكهرباء، فهي أجهزة إلكترونية تستقبل إشارات الشبكة وتقوم بتنظيفها أو تقويتها. المحاور عبارة عن أجهزة إعادة إرسال بها منافذ متعددة. يقومون بتمرير البيانات إلى أي منافذ متاحة. تعد الجسور محاور أكثر ذكاءً حيث تقوم فقط بتمرير البيانات إلى المنفذ الوجهة. المفتاح هو جسر متعدد المنافذ. يمكن توصيل كابلات بيانات متعددة بمحولات لتمكين الاتصال بأجهزة شبكة متعددة.
البوابات : هي أجهزة تعمل بمثابة “بوابات” بين شبكتين مختلفتين. يمكن أن تكون جدران الحماية أو أجهزة التوجيه أو الخوادم.
2. الروابط
الروابط هي وسائط النقل والتي يمكن أن تكون من نوعين:
- سلكية : تتضمن أمثلة التقنيات السلكية المستخدمة في الشبكات الكابلات المحورية وخطوط الهاتف والكابلات المزدوجة الملتوية والألياف الضوئية. تحمل الألياف الضوئية نبضات من الضوء لتمثيل البيانات.
- لاسلكي : يمكن أيضًا إنشاء اتصالات الشبكة من خلال الراديو أو الإشارات الكهرومغناطيسية الأخرى. يسمى هذا النوع من الإرسال “لاسلكيًا”. تشمل الأمثلة الأكثر شيوعًا للوصلات اللاسلكية أقمار الاتصالات،الشبكات الخلوية
، وانتشار الراديو والتكنولوجيا أطياف. تستخدم الشبكات المحلية اللاسلكية تقنية الطيف لإنشاء اتصالات داخل منطقة صغيرة.
3. بروتوكولات الاتصال
بروتوكول الاتصال عبارة عن مجموعة من القواعد التي تتبعها جميع العقد المشاركة في نقل المعلومات. تتضمن بعض البروتوكولات الشائعة مجموعة بروتوكولات الإنترنت (TCP/IP)، وIEEE 802، وEthernet، والشبكة المحلية اللاسلكية، والمعايير الخلوية. TCP/IP هو نموذج مفاهيمي يعمل على توحيد الاتصالات في شبكة حديثة. يقترح أربع طبقات وظيفية لروابط الاتصال هذه:
- طبقة الوصول إلى الشبكة : تحدد هذه الطبقة كيفية نقل البيانات فعليًا. ويتضمن كيفية إرسال الأجهزة لبتات البيانات عبر الأسلاك أو الألياف المادية.
طبقة الإنترنت : هذه الطبقة مسؤولة عن تعبئة البيانات في حزم مفهومة والسماح بإرسالها واستقبالها. - طبقة النقل : تمكن هذه الطبقة الأجهزة من الحفاظ على المحادثة من خلال التأكد من أن الاتصال صالح ومستقر.
- طبقة التطبيق : تحدد هذه الطبقة كيف يمكن للتطبيقات عالية المستوى الوصول إلى الشبكة لبدء نقل البيانات.
تعتمد معظم بنية الإنترنت الحديثة على نموذج TCP/IP، على الرغم من أنه لا تزال هناك تأثيرات قوية لنموذج التوصيل البيني للأنظمة المفتوحة (OSI) المشابه ولكن ذو الطبقات السبع.
IEEE802 هي مجموعة من معايير IEEE التي تتعامل مع شبكات المنطقة المحلية (LAN) وشبكات المناطق الحضرية (MAN). تعد الشبكة المحلية اللاسلكية (Wireless LAN) العضو الأكثر شهرة في عائلة IEEE 802 وتُعرف على نطاق واسع باسم WLAN أو Wi-Fis.
4. الدفاع عن الشبكة
في حين أن العقد والروابط والبروتوكولات تشكل أساس الشبكة، فإن الشبكة الحديثة لا يمكن أن توجد بدون دفاعاتها.
يعد الأمان أمرًا بالغ الأهمية عند إنشاء كميات غير مسبوقة من البيانات ونقلها ومعالجتها عبر الشبكات. تتضمن بعض الأمثلة على أدوات الدفاع عن الشبكة:
- جدار الحماية
- وأنظمة كشف التسلل (IDS)
- وأنظمة منع التسلل (IPS)
- والتحكم في الوصول إلى الشبكة (NAC)
- ومرشحات المحتوى
- والخوادم الوكيلة
- وأجهزة مكافحة DDoS
- وموازنات التحميل.
أنواع شبكات الكمبيوتر
يمكن تصنيف شبكات الكمبيوتر بناءً على عدة معايير، مثل وسط الإرسال، وحجم الشبكة، والطوبولوجيا، والغرض التنظيمي.
بناءً على النطاق الجغرافي، فإن الأنواع المختلفة للشبكات هي:
- الشبكات النانوية : تتيح هذه الشبكات الاتصال بين أجهزة الاستشعار والمحركات الصغيرة.
- شبكة المنطقة الشخصية (PAN) : تشير PAN إلى شبكة يستخدمها شخص واحد فقط لتوصيل أجهزة متعددة، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة بالماسحات الضوئية، وما إلى ذلك.
- الشبكة المحلية (LAN) : الشبكة المنطقة المحلية
يربط الأجهزة داخل منطقة جغرافية محدودة، مثل المدارس أو المستشفيات أو مباني المكاتب. - شبكة منطقة التخزين (SAN) : شبكة SAN هي شبكة مخصصة تسهل تخزين البيانات على مستوى الكتلة. يتم استخدام هذا في أجهزة التخزين مثل صفائف الأقراص ومكتبات الأشرطة.
- شبكة منطقة الحرم الجامعي (CAN) : شبكات منطقة الحرم الجامعي عبارة عن مجموعة من الشبكات المحلية المترابطة. يتم استخدامها من قبل كيانات أكبر مثل الجامعات والحكومات.
- شبكة المنطقة الحضرية (MAN) : MAN عبارة عن شبكة كمبيوتر كبيرة تمتد عبر المدينة.
- الشبكة الواسعة (WAN) : على نطاق واسع تغطي مناطق أكبر مثل المدن الكبيرة والولايات وحتى البلدان.
- الشبكة الخاصة بالمؤسسة (EPN): الشبكة الخاصة بالمؤسسة هي شبكة واحدة تستخدمها مؤسسة كبيرة لتوصيل مواقع مكاتبها المتعددة.
- الشبكة الافتراضية الخاصة (VPN) : VPN عبارة عن شبكة خاصة متراكبة ممتدة فوق شبكة عامة.
- الشبكة السحابية : من الناحية الفنية، الشبكة السحابية هي شبكة WAN يتم تسليم بنيتها التحتية عبر الخدمات السحابية.
بناءً على الهدف التنظيمي، يمكن تصنيف الشبكات على النحو التالي:
- الإنترانت : الإنترانت عبارة عن مجموعة من الشبكات التي تتم صيانتها والتحكم فيها بواسطة كيان واحد. وهي عمومًا أكثر أنواع الشبكات أمانًا، ولا يمكن الوصول إليها إلا بواسطة المستخدمين المصرح لهم. عادةً ما توجد شبكة الإنترانت خلف جهاز التوجيه في شبكة المنطقة المحلية.
- الإنترنت : الإنترنت (أو الشبكة البينية) عبارة عن مجموعة من الشبكات المتعددة المتصلة بواسطة أجهزة التوجيه والمكونة من طبقات بواسطة برامج الشبكات. هذا نظام عالمي يربط بين الحكومات والباحثين والشركات والجمهور وشبكات الكمبيوتر الفردية.
- الإكسترانت : الإكسترانت تشبه الإنترانت ولكن مع اتصالات بشبكات خارجية معينة. يتم استخدامه بشكل عام لمشاركة الموارد مع الشركاء أو العملاء أو الموظفين البعيدين.
- دارك نت : darknet هي شبكة متراكبة تعمل على الإنترنت ولا يمكن الوصول إليها إلا عن طريق برامج متخصصة. ويستخدم بروتوكولات اتصال فريدة ومخصصة.
الأهداف الرئيسية لإنشاء ونشر شبكة الكمبيوتر
لا توجد صناعة – التعليم، أو البيع بالتجزئة، أو التمويل، أو التكنولوجيا، أو الحكومة، أو الرعاية الصحية – يمكنها البقاء على قيد الحياة دون شبكات كمبيوتر جيدة التصميم. كلما كانت المنظمة أكبر، كلما أصبحت الشبكة أكثر تعقيدًا. قبل تولي المهمة الشاقة المتمثلة في إنشاء شبكة كمبيوتر ونشرها.
إليك بعض الأهداف الأساسية التي يجب أخذها في الاعتبار:
1. تقاسم الموارد
تنتشر المؤسسات اليوم في جميع أنحاء العالم، حيث تتم مشاركة الأصول المهمة عبر الأقسام والمناطق الجغرافية والمناطق الزمنية. لم يعد العملاء ملزمين بالموقع.
تتيح الشبكة إمكانية الوصول إلى البيانات والأجهزة لكل مستخدم ذي صلة. وهذا يساعد أيضًا في معالجة البيانات بين الإدارات. على سبيل المثال، يقوم فريق التسويق بتحليل بيانات العملاء ودورات تطوير المنتج لتمكين اتخاذ القرارات التنفيذية على المستوى الأعلى.
2. توافر الموارد والموثوقية
تضمن الشبكة عدم وجود الموارد في صوامع يتعذر الوصول إليها وإتاحتها من نقاط متعددة. تأتي الموثوقية العالية من حقيقة وجود سلطات توريد مختلفة عادةً. يجب أن تكون الموارد الهامة استعيدت عبر أجهزة متعددة بحيث يمكن الوصول إليها في حالة وقوع حوادث مثل انقطاع الأجهزة.
3. إدارة الأداء
يزداد عبء العمل على الشركة مع نموها. عند إضافة معالج واحد أو أكثر إلى الشبكة، يؤدي ذلك إلى تحسين الأداء العام للنظام واستيعاب هذا النمو. يمكن أن يؤدي حفظ البيانات في قواعد بيانات جيدة التصميم إلى تحسين أوقات البحث والجلب بشكل كبير.
4. توفير التكاليف
تعد أجهزة الكمبيوتر استثمارًا مكلفًا، ومن المنطقي إضافة معالجات في نقاط استراتيجية في النظام. وهذا لا يؤدي إلى تحسين الأداء فحسب، بل يوفر المال أيضًا.
نظرًا لأنها تمكن الموظفين من الوصول إلى المعلومات في ثوانٍ، توفر الشبكات وقت التشغيل وبالتالي التكاليف. تعني الإدارة المركزية للشبكة أيضًا الحاجة إلى استثمارات أقل لدعم تكنولوجيا المعلومات.
5. زيادة سعة التخزين
تعد أجهزة التخزين المتصلة بالشبكة بمثابة نعمة للموظفين الذين يعملون بكميات كبيرة من البيانات. على سبيل المثال، كل عضو في فريق علوم البيانات
لا تحتاج إلى مخازن بيانات فردية بسبب العدد الهائل من السجلات التي تقوم بمعالجتها.
تنجز المستودعات المركزية المهمة بطريقة أكثر كفاءة. مع رؤية الشركات لمستويات قياسية من تدفق بيانات العملاء إلى أنظمتها، أصبحت القدرة على زيادة سعة التخزين أمرًا ضروريًا في عالم اليوم.
6. تبسيط التعاون والتواصل
للشبكات تأثير كبير على الأداء اليومي للشركة. يمكن للموظفين مشاركة الملفات وعرض عمل بعضهم البعض ومزامنة التقويمات الخاصة بهم وتبادل الأفكار بشكل أكثر فعالية.
تعمل كل مؤسسة حديثة على أنظمة المراسلة الداخلية مثل Slack من أجل التدفق غير المحدود للمعلومات والمحادثات. ومع ذلك، لا تزال رسائل البريد الإلكتروني هي الوسيلة الرسمية للتواصل مع العملاء والشركاء والموردين.
7. الحد من الأخطاء
تعمل الشبكات على تقليل الأخطاء من خلال ضمان حصول جميع الأطراف المعنية على المعلومات من مصدر واحد، حتى لو كانوا يشاهدونها من مواقع مختلفة. توفر البيانات الاحتياطية الاتساق والاستمرارية. يمكن إتاحة الإصدارات القياسية من أدلة العملاء والموظفين لعدد كبير من الأشخاص دون الكثير من المتاعب.
8. الوصول الآمن عن بعد
تعمل شبكات الكمبيوتر على تعزيز المرونة، وهو أمر مهم في الأوقات المضطربة كما هو الحال الآن عندما تجتاح الكوارث الطبيعية والأوبئة العالم. تضمن الشبكة الآمنة حصول المستخدمين على طريقة آمنة للوصول إلى البيانات الحساسة والعمل عليها، حتى عندما يكونون بعيدًا عن مقر الشركة.
حتى أن الأجهزة المحمولة المسجلة على الشبكة تعمل على تمكين ذلك طبقات متعددة من المصادقة لضمان عدم تمكن أي جهات فاعلة سيئة من الوصول إلى النظام.
وفي الختام:
تعمل الشبكة الناجحة على تحسين الإنتاجية والأمان والابتكار بأقل التكاليف العامة. ولا يأتي ذلك إلا من خلال التصميم والتنفيذ القويين مع صورة واضحة لاحتياجات العمل.
في حين أن إنشاء الشبكة قد يبدو وكأنه مسعى تقني بحت، إلا أنه يتطلب مدخلات تجارية، خاصة في المراحل الأولى. تتضمن إدارة الشبكة أيضًا سير عمل متطور ونموًا وتحولًا باستخدام التقنيات المتطورة.
اقرأ أيضًا:
التشفير ودوره في حماية بيانات الشركات
الشبكة الخاصة الافتراضية vpn وآلية التشفير الخاصة بها!