ما هي شبكات الكمبيوتر؟ مفاهيم أساسية.

وصف

شبكة الكمبيوتر - نظام اتصال بين جهازي كمبيوتر أو أكثر. بالمعنى الأوسع، شبكة الكمبيوتر هي نظام اتصالات عبر كابل أو وسيط لاسلكي، وأجهزة كمبيوتر ذات أغراض وظيفية مختلفة ومعدات الشبكة.

يمكن استخدام الظواهر الفيزيائية المختلفة لنقل المعلومات، كقاعدة عامة - أنواع مختلفة من الإشارات الكهربائية أو الإشعاع الكهرومغناطيسي.

يمكن أن تكون وسائط النقل في شبكات الكمبيوتر عبارة عن كابلات هاتف وكابلات شبكة خاصة: الكابلات المحورية، والأزواج الملتوية، وكابلات الألياف الضوئية، وموجات الراديو، والإشارات الضوئية.

فهم الطبقات والبروتوكولات

بروتوكول الشبكة - مجموعة قواعد التفاعل بين أجهزة الكمبيوتر. تحدد البروتوكولات التنسيق والمزامنة والتسلسل والتحكم في الأخطاء. بدون هذه القواعد، لن يتمكن الكمبيوتر من رؤية المعنى في تدفق البتات المدخلة.

OSI (Open System Interconnection) نموذج - يتضمن مجموعة من البروتوكولات التي تحدد وتوحيد عملية نقل البيانات. يقسم النموذج هذه العملية إلى 7 مجموعات تسمى الطبقات.

طبقات الشبكة:

• Application layer (برنامج) - يضمن التفاعل بين البرامج التي تعمل على الكمبيوتر والشبكة.
• Presentation layer (التقديمية) - يقوم بتحويل التعليمات البرمجية وتغيير تنسيق البيانات (ترجمة بناء الجملة). وهو مترجم شبكي يتحقق من أن البيانات بالشكل الصحيح للتطبيق الذي سيستقبلها.
• Session layer (الدورة) - يقرر متى يتم تمكين أو تعطيل الاتصال بين جهازي كمبيوتر.
• Transport layer (ينقل) - يتحقق من إرسال البيانات واستلامها بنجاح في العقدتين النهائيتين. إذا تم إرسال البيانات بشكل غير صحيح، تكون هذه الطبقة مسؤولة عن إعادة إرسال البيانات.
• Network layer (شبكة) - إنشاء وصيانة وقطع الاتصالات المنطقية والمادية بين العديد من الشبكات الوسيطة. مسؤول عن ترجمة (تحويل) العناوين المنطقية أو الأسماء إلى عناوين فعلية. ينفذ وظائف توجيه الشبكة والتحكم في التدفق من خلال واجهة شبكة الكمبيوتر.
• Data-Link - يتعامل مع النقل المادي، والتأطير (تجميع البيانات في كتلة واحدة)، والتحكم في التدفق، والتحكم في الأخطاء أثناء عملية نقل بيانات واحدة.
• Physical layer (بدني) - يوفر واجهة كهربائية أو ميكانيكية لكابل الشبكة. تمنح هذه الطبقة طبقة ارتباط البيانات القدرة على نقل دفق من بتات البيانات بين نظامين متفاعلين. ينقل أجزاء من البيانات المراد نقلها.

فهم نموذج وبروتوكولات TCP/IP

مجموعات معممة من طبقات الشبكة:

• Application layer (برنامج) - يوفر برامج لاستكشاف أخطاء الشبكة ونقل الملفات والتحكم عن بعد ونشاط الإنترنت. كما أنه يدعم واجهات برمجة التطبيقات (Application Programming Interfaces)، التي تسمح للبرامج المكتوبة لأنظمة تشغيل معينة بالوصول إلى الشبكة.
• Transport layer (ينقل) - يوفر خدمات التحكم في التدفق والتحكم في الأخطاء والمصادقة للإنترنت. بمثابة واجهة لتطبيقات الشبكة.
• Internet layer (إنترنت) - يوفر عنونة منطقية مستقلة عن الأجهزة بحيث يمكن نقل البيانات بين الشبكات الفرعية ذات البنى المادية المختلفة. يوفر التوجيه لتقليل حركة المرور ويدعم توصيل الشبكة. ربط العناوين الفعلية (المستخدمة في طبقة الوصول إلى الشبكة) بالعناوين المنطقية.
• Network Access layer (الوصول إلى الشبكة) - يوفر واجهة مع الشبكة المادية. يقوم بتنسيق البيانات لنقلها وعناوين بيانات الشبكة الفرعية بناءً على عناوين الأجهزة الفعلية. يوفر التحكم في الأخطاء للبيانات المنقولة عبر شبكة فعلية.

فهم بروتوكولات وأجهزة الطبقة المادية

المستوى الجسدي يحدد الخصائص الكهربائية والوقتية وغيرها من خصائص الشبكات التي يتم من خلالها نقل أجزاء من المعلومات في شكل إشارات كهربائية. يتم تحديد أداء قنوات نقل البيانات (عرض النطاق الترددي ووقت التأخير ومعدل الخطأ) من خلال الخصائص المختلفة للناقلات المادية.

فهم بروتوكولات طبقة البرمجيات (HTTP, FTP, Telnet)

طبقة البرمجيات موجود أعلى مجموعة بروتوكولات TCP/IP. يتواصل مع الطبقات السفلية عبر منافذ TCP أو UDP.

فهم HTTP و WWW

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) يستخدم للتواصل بين المتصفح وخادم الويب. يدعم NTTR نقل مستندات HTML. لإنشاء اتصال، يتم استخدام بروتوكول النقل TCP.

NTTR مسؤول عما يلي:

• يؤسس اتصال بين المتصفح والخادم
• تحديد المعلمات للجلسة
• يوفر النقل المنظم لمحتوى HTML
• إغلاق الاتصال بالخادم
• بعد إنشاء اتصال TCP، يستخدم المتصفح أمر HTTP GET لاسترداد صفحة الويب من الخادم.

UDP (User Datagram Protocol) - بروتوكول في مكدس TCP/IP، والذي، على عكس بروتوكول TCP، يعمل دون إنشاء اتصال. تبادل الرسائل دون تأكيد وضمان التسليم. عند استخدام بروتوكول UDP، يتم تعيين مسؤولية معالجة الأخطاء وإعادة إرسال البيانات إلى طبقة البروتوكول أعلاه. فعال للخوادم التي ترسل استجابات صغيرة لعدد كبير من العملاء.

أدوات لتتبع وحل المشاكل (ICMP, ping, traceroute)

Ping - أداة تختبر الاتصال بالشبكة.

Traceroute - أداة مساعدة لتتبع مسار مخطط البيانات (الرسالة) بين الشبكات.

ICMP (Internet Control Message Protocol) - بروتوكول شبكة يستخدم لنقل رسائل حول الأخطاء التي حدثت أثناء نقل البيانات. يعتمد تشغيل المرافق على هذا البروتوكول ping و traceroute .

نموذج خادم العميل

خدمة الزبائن - بنية شبكة يتم فيها تقسيم المهمة أو حمل الشبكة بين مقدمي الخدمة (الخوادم) والعملاء (العملاء).

المقابس وعناوين IP والمنافذ

مقبس الشبكة - نقطة الاتصال التجريدية النهائية في شبكة الكمبيوتر.

مقبس API - واجهة برمجية للتحكم في مآخذ الشبكة واستخدامها.

عنوان المقبس - مزيج من عنوان IP ورقم المنفذ.

استخدام خوادم بروكسي

مخدم بروكسي - خادم (كمبيوتر أو برنامج) يسمح لك بتنفيذ طلبات غير مباشرة (وأحيانًا وكيل) لخدمات الشبكة. يتم استخدامه للوصول إلى أجهزة الكمبيوتر من الشبكة المحلية إلى الإنترنت، والتخزين المؤقت للبيانات، وضغط البيانات، وحماية الشبكة المحلية من الوصول الخارجي، وتقييد الوصول إلى الإنترنت والتحكم في حركة المرور، للوصول المجهول.

خدمات نقل الملفات: FTP, TFTP

FTP (File Transfer Protocol) - الأداة المساعدة للعميل/الخادم والبروتوكول المستخدم لنقل الملفات بين جهازي كمبيوتر في شبكة TCP/IP. يمكن أيضًا إنشاء الدلائل وحذفها وعرض محتويات الدلائل.

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - أداة مساعدة للعميل/الخادم وبروتوكول يعتمد على UDP ويستخدم لعمليات نقل الملفات البسيطة.

خدمات تحويل الأسماء: DNS, whois

DNS (Domain Name System) - نظام لتسمية الموارد في شبكات TCP/IP.

WHOIS - بروتوكول/خدمة الشبكة (المعتمدة على بروتوكول TCP) التي تتيح تحديد مالك اسم المجال/عنوان IP.

خدمات الوصول عن بعد: Telnet, SSH, rdesktop, VNC

Telnet - مجموعة من المكونات التي توفر الوصول الطرفي إلى جهاز كمبيوتر بعيد. تتطلب جلسة Telnet عميل Telnet وخادم Telnet. Telnet هو أيضًا بروتوكول، وهو نظام من القواعد التي تحدد التفاعل بين خادم Telnet والعميل.