الفصل الأول : شهادة Network Plus (Network Technology and Topolgies and Types)

 الفصل الأول:

 الجزء الأول

العنوان : تكنولوجيا الشبكات وطوبولوجياتها وأنواعها

خذ هذا الفصل:

يعرض هذا الفصل المفاهيم الأساسية عن الشبكات، وذلك قبل ما يتعلق بالمفاهيم والمصطلحات المعقدة من الشبكات مثل الشبكات العصبية، والمستخدمة بصوره العامة في الشبكات، وما يتعلق بها من مفاهيم ومصطلحات سهلة متقدمة على قدر جيد من البيانات الخاصة بشبكات الشبكات. 

 

إن اختبار Network Plus يعتمد على توافر المعلومات الأساسية لديك عن أخطاء الشبكات وصلاحاتها، وبدء تشغيلها حيث يقوم مديروها وتحديثها بتوفير معلومات عن معايير شبكة إيثرنت على سبيل المثال، نوع المستخدم الذي يعمل فيه وما إلى ذلك فقد يواجه صعوبة في الانضمام إلى الإجابات وبالتالي يجب أن تبدأ في الأستعداد للاختبار ومراجعة المفاهيم والمصطلحات الرئيسية الموجودة في هذا الفصل. 

 

طبولوجيا الشبكة السلكية واللاسلكية (Network Topologies: Wired and Wireless): 

 

يتم استخدام مجموعة متنوعة من التخطيطات للشبكة الشخصية والمنطقية وبصفتك مسؤول الشبكة قد تجد نفسك تعمل على تخطيطات أو طبولوجيا الشبكة المختلفى هذه لذلك ل يجب ان تفهم كيف يتم تصميمها لتعمل 

 

في هذا الفصل يستعرض الأعتبارات العامة للشبكة مثل مختلف مختلف المستخدمة في شبكات اليوم والشبكات المحلية (LAN)، وشبكات المنطقة إلى (WAN) وبعضها يريد مهندس الكهرباء والأكترونيات. 

 

يشيير إلى التخطيط المادي للشبكات ويصممون النموذج للشبكة إلى تخطيط النموذج للكابلات الكمبيوتر والشبكة الأخرى ويستمرون في الشبكة إلى الطريقة التي تخطط بها الشبكة للأجهزة التي تستخدمها. 

العديد من الأشخاص الذين يعملون في الشبكات اليوم، والبعض منهم الأكثر شيوعًا، والآخرون: 

• هيكل الحافلة (Bus topology)
• هيكل الحلقة (Ring topology)
• هيكل النجم (Star topology) 
• هيكل الشبكة السلكية (Mesh topology) 
• هيكل الشبكة الهجينة (Hybrid Topology)

طبولوجي الحافلة (BUS Topolgy):

تستخدم البنية التحتية لهيكل الحافلة (Bus Topology) كابل يتم تشبيه بالجذع لربط جميع الاجهزة الكمبيوتر في الشبكة، كما هو موضع في الشكل ، تقوم الأنظمة بالاتصال بهذا الكابل (Cable) بأستخدام موصلات تشبه حرف T وهذا لتجنب أنعكاس الأشارة، يتطلب البنية لهيكل الحافلة ، وأن يتم إنهاء كل طرف من طرفي ، مع أن يتم تأريض أحدهما أيضاً، يرجى ملاحظة أنه لا يلزم وججود محول (Hub) او Switch في هذا التثبيت.

الشكل لهيكل الحافلة Topology

 

الاستخدام الأكثر انتشاراً للباص الخطي (Liner Bus) هو في معيار إيثرنت IEEE 802.3 حاليًا، دعونا نتعمق في استكشاف الهدف والفائدة من هذه الطوبولوجيا.

 

المزايا: 

• مقارنةً بالبنى الأخرى، تعتبر بنية الحافلة منخفضة التكلفة ويسهل تطبيقها.
  
• يتطلب الناقل كابلاً أقل من الآخر.
• لا يستخدم الهيكل أي معدات شبكة متخصصة.  

 العيوب: 

• قد يحدث أنقطاع في الشبكة عند إضافة أجهزة كمبيوتر أو غطاء. 
• بسبب تجميع جميع تكتيكات التفتيش على الشبكة في كبل واحد، فإن فقدان قطاع الكبل يمنع جميع الأنظمة من الوصول إلى الشبكة.
• من الصعب إصلاح الأخطاء.

هيكل الحلقة (Ring Topology):

 

الطبولوجيا الحلقة (Ring Topology)، هي طبولوجيا دائرية منطقية، مما يعني أن البيانات تسافر بشكل دائري من جهاز كمبيوتر إلى آخر على الشبكة، وليست طبولوجية حلقيه (Ring Topology) في الجانب الفعلي، ويوضح الشكل التالي التخطيط المنطقي لطبولوجية الدائرة. يرجى ملاحظة أنه لا حاجة لمحول (Hub) أو مفتاح توصيل (Switch) في هذا التثبيت أيضاً.

     

التصميم النهائي لطوبولجيا الحلقة (Ring Topolgy)

 

في الطبولوجيا الدائرية الفعلية، إذا تعطل جهاز كمبيوتر معين أو تم قطع جزء من الكابل، فإن الإشارة تنقطع بالكامل وتصبح الشبكة غير متاحة، هذا النوع من الانقطاع يمكن أن يحدث عند إضافة أو إزالة أجهزة الكمبيوتر من الشبكة، ما يجعل هذا التصميم غير عملي في بيئات الشبكة التي تشهد تغيرات متكررة.

 

كما أشرنا سابقاً، في حال فشل جهاز واحد ضمن الحلقة، فإن الشبكة بأكملها قد تتوقف عن العمل، ولهذا السبب، يمكن تطوير شبكات الحلقة بتصميم يتحمل الأخطاء، أي أنها تشتمل على حلقات رئيسية وثانوية، وفي حالة فشل الحلقة الرئيسية، تستطيع البيانات استخدام الحلقة الثانوية للوصول إلى وجهته، ومع ذلك، يؤدي إدخال حلقة ثانوية إلى زيادة تكلفة وتعقيد الشبكة.

 

غالباً ما تكون الشبكة الحلقية سلكية في تكوين هيكل (Star Topology)

 

تُوصَّل شبكات الحلقة عادةً بتكوين النجم ، وفي شبكة الحلقة المميزة بالتوكن (Token Ring)، تُعادل وحدة الوصول المتعددة المحطات (MSAU) محورًا أو مفتاحًا على شبكة الإيثرنت (Ethernet)، وتقوم (MSAU) بتدوير الرمز الداخليًا، لإنشاء الحلقة الكاملة، ويتم توصيل منفذ الدخول للحلقة (RI) على كل MSAU بمنفذ الخروج من الحلقة (RO) على MSAU أخرى، ويتم بعد ذلك توصيل آخر MSAU في الحلقة بالأول لاكتمال الحلقة. في التوضيح التالي: المزايا والعيوب طبولوجيا الحلقة (Ring Topology).

المزايا: 

• يُسهَّل تحديد أعطال الكابل، مما يجعل عملية إصلاح المشكلات أسهل.
• شبكات الحلقة (ring topology) سهلة التثبيت إلى حد ما.

 

العيوب: 

• توسيع الشبكة يمكن أن يتسبب في اضطرابات في الشبكة.
• كسر واحد في الكابل يمكن أن يؤدي إلى تعطيل الشبكة بأكملها.

الهيكل النجمي (Star Topology):

في طبولوجية النجم (Star Topology) ، تتصل جميع الكمبيوترات والأجهزة الشبكية الأخرى بجهاز مركزي يُسمى (Hub) أو (Switch)، ولهذا السبب تُسمى أحيانًا شبكة النجم المركزية، ويتطلب كل جهاز متصل كابلًا واحدًا يتصل (Hub) أو (Switch) مما يخلق اتصالًا نقطيًا بين الجهاز والمحول أو المفتاح.

باستخدام كابل منفصل للاتصال (Hub) أو الـ (Switch)، يمكن توسيع الشبكة دون تعطيل. ولا يتسبب انقطاع أي كابل فردي في فشل الشبكة بأكملها. يُظهر الشكل التالي طبولوجية النجم.

 

    

         

Star Topology

طبولوجية النجم هي التصميم الشبكي الأكثر استخدامًا في الوقت الحالي، ولكنها ليست بدون عيوب، نظرًا لأن جميع الأجهزة تتصل (Hub) أو (Switch) مركزي، فإن ذلك يخلق نقطة فشل واحدة للشبكة، إذا فشل Switch أو Hub، فإن أي جهاز متصل به لن يتمكن من الوصول إلى الشبكة،  وبسبب عدد الكابلات المطلوبة وحاجة الأجهزة الشبكية، فإن تكلفة شبكة النجم غالبًا ما تكون أعلى من طبولوجيات أخرى، يلخص التوضيح التالي مزايا وعيوب طبولوجية النجم (Star Topology).

 

نصيحة أختبار :

من بين طبولوجيات الشبكة المُناقشة في هذا الفصل، طبولوجية النجم (Star Topology) هي الأسهل للتوسع من حيث عدد الأجهزة المتصلة بالشبكة.

 

المزايا: 

• يتم توسيع الشبكات الهيكل النجم بسهولة دون  أنقطاع الشبكة.
• يؤثر فشل الكبل على مستخدم واحد فقط. 
• من السهل أكتشاف الأخطاء واصلاحها وتنفيذها.

 

العيوب: 

• هذه الطبولوجيا تتطلب مزيدًا من الكابلات مقارنة بمعظم الطبولوجيات الأخرى.
• جهاز الاتصال المركزي يسمح بنقطة فشل واحدة.
• تتطلب معدات شبكية إضافية لإنشاء تخطيط الشبكة.

الهيكل الشبكة السلكية (Mesh Topology):

طبولوجية الشبكة المتشابكة بالأسلاك (mesh topology incorporates) تتضمن تصميم شبكي فريد حيث يتصل كل جهاز على الشبكة بكل الأجهزة الأخرى، مما يخلق اتصالًا نقطيًا (Point-to-Point) بين كل جهاز على الشبكة، ونظرًا لأن ذلك غالبًا ما يتم على نحو مادي، ويُستخدم في بعض الأحيان مصطلح "شبكة متشابكة بالأسلاك" أو "طبولوجية الشبكة المتشابكة بالأسلاك". يهدف تصميم الشبكة المتشابكة إلى توفير مستوى عالٍ من الاحتياطية، إذا فشل كابل الشبكة واحد، فإن البيانات تجد دائمًا مسارًا بديلًا للوصول إلى وجهتها؛ ويمكن لكل عقدة أن تعمل كموجه.

يمكن أن يكون تمديد الأسلاك لشبكة متشابكة معقدًا، كما هو موضح في الشكل التالي، وعلاوة على ذلك، يمكن أن تكون تكاليف الأسلاك المرتبطة بطبولوجية الشبكة المتشابكة مرتفعة، ويمكن أن يكون حل مشكلة كابل فاشل صعبًا، ونتيجة لذلك، فإن طبولوجية الشبكة المتشابكة ليست الخيار الأول للعديد من الشبكات السلكية ولكنها أكثر شعبية مع الخوادم (Servers) و الموجهات(Routers).

   ملحوظة أختبار: 

بفضل الاتصالات الزائدة، توفر طبولوجية الشبكة المتشابكة تحملًا للأعطال أفضل من طبولوجيات أخرى.

 

 

المزايا

• توفر الشبكة المتشابكة مسارات متكررة بين طبولوجيات الشبكة المحلية.
• يمكن توسيع الشبكة دون تعطيل المستخدمين الحاليين.

العيوب:

• تتطلب كمية أكبر من الكابل مقارنة بالطبولوجيات الأخرى.
• التنفيذ معقد. 
  

هيكل الشبكة الهجينة (Hybrid Topology):

تتمثل إحدى الاختلافات على (mesh topology) الحقيقية في الشبكة الهجينة أو الشبكة الهجينة المتوازية (hybrid topology)، إنه ينشئ اتصال شبكة نقطة إلى نقطة (point-to-point) متكرر بين أجهزة الشبكة المحددة فقط (مثل الخوادم)، يُلاحظ الشبكة الهجينة المتوازية (hybrid topology) بشكل أكبر في تنفيذات الشبكة الواسعة (WAN) ولكن يمكن استخدامها في أي شبكة.

طريقة أخرى لوصف درجة تنفيذ الشبكة المتوازية (mesh network) هي عن طريق تصنيفها إما كجزئية أو كاملة، إذا كانت شبكة متوازية (mesh network) حقيقية مع اتصالات بين كل جهاز، يمكن تصنيفها بأنها شبكة متوازية كاملة، وإذا كانت أقل من ذلك - كأي نوع من الشبكة الهجينة (hybrid topology)- يُطلق عليها اسم شبكة متوازية جزئية.

العديد من الهياكل المكتشفة في بيئات الشبكات الكبيرة هي هجينة من الهياكل المادية، مثال على هيكل هجين (hybrid) هو نجم الحافلة (star and bus) - وهو مزيج من هيكل النجم (star topology) وهيكل الحافلة (Bus topology) . يوضح الشكل التالي كيف يمكن أن يبدو. هذا في تنفيذ الشبكة.

Hybrid Topolgy

ملاحظة: 

معنى آخر: يمكن أن يُشير مصطلح توبولوجيا هجينة أيضًا إلى مزيج بين الشبكات اللاسلكية والسلكية. ومع ذلك، في امتحان شهادة Network+، فإن مصطلح "هجين" على الأرجح يشير إلى مزيج من الشبكات الفيزيائية.

جلب اللاسلكية إلى طوبولوجيا (Bringing Wireless to a Topology):

عند تمديد الكابلات من مكتب إلى آخر، يمكنك بسهولة النظر إلى التخطيط ومعرفة ما إذا كانت التوبولوجيا عبارة عن شبكة نجمية (star topology)، أو متوازية (mesh topology)، أو حافلة (bus topology)، أو حلقية (ring topology)، أو هجينة (hybird)، ومع ذلك، عندما تكون الأسلاك غير موجودة، فقد لا يكون واضحًا على الفور ما الذي يتم تنفيذه. تُنفذ الشبكات اللاسلكية عادة باستخدام إحدى ثلاثة توبولوجيات لاسلكية:

• التوبولوجيا اللاسلكية للبنية التحتية أو المُدارة (managed).
• التوبولوجيا اللاسلكية (ad hoc) غير المدارة أو التوبولوجيا (wireless topology).
  
• التوبولوجيا اللاسلكية الشبكية (mesh wireless topology).
  

 

توضح الأقسام التالية هذه الثلاثة توبولوجيات لاسلكية بمزيد من التفصيل.

 

 

البنية التحتية، أو الطوبولوجيا اللاسلكية المُدارة (The infrastructure, or managed, wireless topology):

توبولوجيا الشبكة اللاسلكية (wireless topology) للبنية التحتية عادة ما تُستخدم لتمديد الشبكة المحلية (wired lan) المربوطة بالأسلاك لتشمل الأجهزة اللاسلكية، وتتواصل الأجهزة اللاسلكية مع الشبكة المحلية (lan network) المربوطة بالأسلاك من خلال نقطة قاعدة تُعرف باسم نقطة الوصول (AP) أو نقطة الوصول اللاسلكية، وتشكل نقطة الوصول جسرًا بين الشبكة اللاسلكية والشبكة المحلية المربوطة بالأسلاك، وتمر جميع عمليات الإرسال بين محطات العمل اللاسلكية، أو بين نظام وعميل الشبكة المحلية المربوط بالأسلاك، عبر نقطة الوصول، ولا تتحرك نقاط الوصول ويجب أن تظل متصلة بالشبكة المحلية المربوطة بالأسلاك؛ لذا، تصبح جزءًا من بنية الشبكة المحلية المربوطة بالأسلاك (وبالتالي يأتي الاسم)، وفي الشبكات اللاسلكية للبنية التحتية، قد توجد عدة نقاط وصول توفر تغطية لاسلكية لمنطقة كبيرة أو نقطة وصول واحدة فقط لمنطقة صغيرة، مثل منزل واحد أو مبنى صغير.

ملاحظة مهمة: 

 لاحظ على الرغم من أننا نسميها نقطة وصول لا سلكية إلا أنها يشار إليها AP ، أثناء دراستك للأمتحان أعلم جيداً يمكن تسميته إما AP أو WAP عادةً باسم ، ولجعل الأمور مبربكة فإن WAP هو أيضاً أختصار لـ (Wireless application protocol).

طبولوجيا لا سلكية مخصصة (Ad Hoc Wireless Topology):

في توبولوجيا الشبكة اللاسلكية (ad hoc topology)، تتواصل الأجهزة مباشرة بينها دون استخدام نقطة وصول (AP) ،يُستخدم هذا التصميم الشبكي من نظير إلى نظير (peer-to-peer) بشكل شائع لربط عدد صغير من الحواسيب أو الأجهزة اللاسلكية، على سبيل المثال، يُمكن إعداد شبكة لاسلكية (ad hoc) مؤقتًا بين أجهزة الكمبيوتر المحمولة في قاعة مؤتمرات أو لربط الأنظمة في منزل بدلاً من استخدام حلول موصلة بالأسلاك، ويوفر تصميم الشبكة اللاسلكية (ad hoc) طريقة سريعة لمشاركة الملفات والموارد بين عدد قليل من الأنظمة، وربط الأجهزة المحمولة معًا أو مع طابعة باستخدام تقنية البلوتوث هو مثال على شبكة (ad hoc).

يوضح الشكل التالي شبكة لاسلكية (ad hoc)، ويوضح الشكل الذي يليه شبكة لاسلكية للبنية التحتية باستخدام نقطة وصول.

     Ad hoc wireless topology   

نصيحة:

لا يستخدم تصميم الشبكة المخصص HOC ، تتصل جميع الأجهزة اللاسلكية ببعضها البعض مباشرةً. 

 

 

ملاحظة:

في شبكة لاسكلية للبنية التحتية تستخدم الأجهزة نقطة الوصول لاسلكية للأتصال بالشبكة.

 

Infrastructure wireless topology

طبولوجيا الشبكة اللاسلكية (Wireless Mesh Topology):

كما ناقشنا سابقاً ، تعد الشبكات السلكية  مكلفة بسبب الكابلات المطلوبة لربط جميع أنظمة الكمبيوتر ، ومن الواضع أن الشبكات المتداخلة اللاسلكية (Wireless mesh networks) لا تحتاج الى كابلات تعمل بين الأنظمة، مما يؤدي يجعلها لا سلكية 

شبكات (mesh) شائعة إلى حد ما في عالم الشبكات ، في الشبكة المتداخلة اللاسلكية ، كم هو الحال مع الشبكة السلكية ، ترتبط كل عقدة شبكة بالعقد الأخرى على الشبكة ، في الشبكة السلكية، تبدأً الأشارة اللاسلكية من محطة وصول (Access Point) مصتلة بشبكة سلكية ، تعمل الشبكة اللاسلكية على توسيع مسافة الإرسال عن طريق نقل الأشارة من كمبيوتر الى أخر ، على عكس الشبكة السلكية حيث أن المطلوب مجموعة معقدة ومكلفة من الكابلات المادية لإنشاء شبكة، وتنفيذ الشبكة اللاسلكية غير مكلف ، في الشكل التالي طبولوجيا الشبكة اللاسلكية. 

ملاحظة:

 يتم إنشاء شبكة متداخلة لاسلكية من خخلال أتصال نقاط الوصول اللاسلكية المثبتة في المطقة المحلية ، لكل مستخدم شبكة وتعتمد إشارات البيانات في شبكة لاسلكية على جميع العقد الأشارات ويمكن تحديد الشبكات اللاسلكية من خلال إشارات التوصيل بين كل عقدة.

 

A wireless mesh topology

 

 تتمتع الشبكة اللاسلكية (mesh) بالعديد من المزيا الرئيسية نظراً لأن الشبكة اللاسلكية متصلة ببعضها البعض مع عقدة واحدة  أو أكثر على الشبكة ويمكن أن تنتقل البيانات في المسارات متعددة الوصول إلى وجهتها وعند إضافة عقدة جديدة فإنها توفر مسارات جديدة فإنها توفر مسارات جديدة للعقد الأخرى مما يؤدي بدوره إلى تسين أداء الشبكة وتقليل الأزدحام وتشمل مزايا الشبكة اللاسلكية ما يلي.

 

ألاصلاح الذتي (Self-healin):

 

تعرف الشبكات اللاسلكية بأسم لأصلاح الذاتي والذي يشير الى قدرة الشبكات على التكيف مع فشل الشبكة وحتى الوظيفة في حالة نقل عقدة مع موقع إلى أخر ،الأصلاح الذاتي في بيئ شبكة لاسلكية ممكن بسبب التوصيلات المترابطة وبسبب وسائط اللاسلكية. 

 

 

قابل تتطوير (scalable): 

 

الشبكات اللاسلكية قابلة للتطوير بدرجة كبيره بأستخدام اللاسليكي يمكنك إضافة أنظمة جديدة الى الشبكة دون الحاجة الى كبلات (cable) باهظة الثمن.

 

 

مصداقية (Reliability):

من بيع جميع هياكل الشبكات توفر شبكة الأمتداد أكبر قدر من الموثوقية ، ويضمن عدد المسارات المكرر للبيانات للسفر الى أن تصل البيانات الى وجهتها.

 

التكلفة (Cost):

تتمثل إحدى العيوب الشبكة السلكية في التلكفة المرتبطة بتشغيل الكابلات وتكاليف الدعم لهذه الشبكة المعقدة ، اما بالنسبة الى الشبكات اللاسلكية ذاتيه التكوين بشكل أساسي وأيضاً ليس لها متطلبات كابلات لذلك يمكن إضافة الأنظمة وإزالتها ونقلها بتكلفة قليلة أو تعطيل الشبكة.

▅ النهاية:

وهنا قد أنتهى الجزء الأول من الفصل الأول ، من بداية المنهج مازال أمامنا طريق طويل ، عليك بالتدقيق في كلمعلومة فهي مفيده في دراستك ، يجب ان تتأكد ان هه دراسة هذا يعني الورقة القل

معك وأنت تقرأ كل فصل ، وكل جزء ، أتمنى لكم قراءة ممتعة.