بسم الله الرحمن الرحيم
اللهم علّمنا ما ينفعنا وانفعنا بما علمتنا وزدنا علمًا
اللهم اجعل عملنا خالصًا لوجهك الكريم ولا تجعل لأحدٍ فيه سواك شيئًا يارب العالمين
اللهم علّمنا ما ينفعنا وانفعنا بما علمتنا وزدنا علمًا
اللهم اجعل عملنا خالصًا لوجهك الكريم ولا تجعل لأحدٍ فيه سواك شيئًا يارب العالمين
نبدأ بمشيئة الله شرح الدرس الأوّل من الفصل الاول الذي هو بعنوان شبكات الحاسوب والانترنت || ما هو الانترنت؟ || الوصف التفصيلي لمكونات الانترنت.
لو سألنا سؤال لمختلف الناس ما هو الانترنت ؟
فكّر للحظةٍ بإجابة وفّكر بالاجابات التي قد تسمعها من الناس!
...
>> ستختلف الاجابات حتمًا حسب الشخص واختصاصه، فمنهم من يرى ان الانترنت هي التطبيقات التي يتصل عبرها بالعالم كـ تطبيقات السوشال ميديا او محركات البحث وغيرها.
ولربما منهم من يقول أن الانترنت هو جهاز الراوتر والكيبلز الموصله له/ به !
ولربما تسمع اجابات غريبة عجيبة دعنا منها الان.
في الحقيقة هناك طريقتين للاجابة على هذا السؤال، أولًا، يمكننا أن نَصِف الانترنت بالمكونات الاساسية للأجهزة التي تشكل الانترنت. ثانيًا، يمكننا وصف الانترنت من حيث البنية التحتية للشبكات والخدمات التي تقدمها.
لنتطرّق الان الى الوصف التفصيلي لمكونات الانترنت، انظر الشكل 1.1 :
>> إن الانترنت عبارة عن شبكة حواسيب تربط مليارات الأجهزة عبر العالم
منذ وقت ليس ببعيد كانت اجهزة الحوسبة تقتصر على أجهزة الحواسيب المكتبية ومحطات عمل لينكس وما يسمى بالخوادم ثم تزايد حتى اصبح يشمل أجهزة الحواسيب المحمولة(laptops), وأجهزة الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية (tablets), وأجهزة التلفزيون وغيرها الكثير من اجهزة انترنت الاشياء (IOT) التي تشمل على :
- الأجهزة المنزلية الذكية: مثل الثلاجات والغسالات والمصابيح الذكية.
- الأجهزة القابلة للارتداء: مثل الساعات والسماعات الذكية.
- الأجهزة الطبية: مثل أجهزة مراقبة صحة القلب وأجهزة قياس ضغط الدم.
- الأجهزة الصناعية: مثل أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم في العمليات.
في الواقع بدأ مصطلح شبكة الحاسوب أن يكون قديمًا بعض الشي، نظرًا لوجود العديد من الاشياء الغير تقليدية التي تم توصيلها بالانترنت، في عالم الانترنت كلٌّ من هذه الأجهزة أطلق عليها اسم المستخدم النهائي(end user) او المضيف (host).
يعود اختلاف نسب هذه التقديرات الى اختلاف تعريف "الجهاز المتصل بالإنترنت" ، فضلاً عن صعوبة قياس عدد الأجهزة المتصلة بالإنترنت في جميع أنحاء العالم.
وبغض النظر عن التقدير الدقيق، من الواضح لنا أن عدد الأجهزة المتصلة بالإنترنت سينمو بشكل كبير في السنوات القادمة.
ويُشير هذا النمو إلى أن إنترنت الأشياء (IOT) سيكون له تأثير كبير على حياتنا في السنوات القادمة من الطريقة التي نعيش فيها إلى الطريقة التي نعمل بها وحتى التي نأكل بها.
لو عدنا الى الشكل 1.1 نلاحظ أنه يتم توصيل الانظمة النهائية كالهواتف واجهزة الحواسيب المكتبية والمحمولة معًا بواسطة شبكة من روابط الاتصال (Network of communication links) واجهزة مختلفة من مفاتيح تبديل الحُزم (packet switches) قد تكون Routers أو Switches سنتطرق اليها لاحقًا.
تتكون روابط الاتصال (communication links) من أنواع مختلفة من الوسائط المادية بما في ذلك :
الكيبلات المحورية (Coaxial cables)
الاسلاك النحاسية (Copper wires)
الألياف الضوئية (Optical fiber)
كُلٌ من هذه الروابط ينقل البيانات بمعدلات (Transmission rates) مختلفة مُقاسة بال bits/second ، ويتم تقسيم البيانات المراد ارسالها من قبل الجهاز المرسل الى أجزاء (Segments) ومن ثم اضافة بيانات أخرى تسمى بالـ (Header) الى كل جزء من هذه البيانات كما يوضح الشكل:
هذه البيانات معًا (segment + header) تسمى في مصطلحات شبكات الحاسوب بـالحزمة (packet)
ثم بعد ذلك يتم ارسال هذه الحزم عبر الشبكة الى الجهاز المستقبل/نظام الوجهة النهائية (destination end system) وعندها يتم اعادة تجميع (reassembled) الحزم المتناثرة واعادتها الى شكلها الاصلي قبل التقسيم واضافة الهيدر لها.
كما تحدثنا في المقدمة أنه يتم توصيل الانظمة النهائية كالهواتف واجهزة الحواسيب المكتبية والمحمولة معًا بواسطة شبكة من روابط الاتصال (Network of communication links) واجهزة مختلفة من مفاتيح تبديل الحُزم (packet switches)
اذًا فالان دور مفاتيح تبديل الحُزم بأخد الpacket التي وصلت أحد مداخلها ثم ارسالها من منافذ اخارجها
تخيل شكل الدُّوار في المدينة الحيوية كيف تصل له من طريق وتعبر من خلاله طريق آخر
وبالرغم من اختلاف اشكال توصيل الpacket switches لكن النوعين الاشهر في الانترنت اليوم هما الموجهات (Routers) و مبدّلات طبقة الربط (link-layer switches)
كلا هذان النوعين يقوموا بارسال/توجيه البيانات المراد ارسالها الى وجهاتهم النهائية.
وكما نحن عندما نريد السفر من دولة الى اخرى نبدأ بالسير في طرق فرعية عبر السيارة توصلنا الى المطار الذي يقع في المدينة الرئيسية ومنها ننتقل الى الدولة الاخرى عبر طيارة.
كذلك سير البيانات فانها تسلك مسارات بدائية/داخلية تسمى مسارات شبكة الوصول (access networks) تَستخدِم فيها مبدّلات طبقة الربط (Link-layer switches) لتصل الى الشبكة الأساسية ثم الى ان تدخل قلب الشبكة (network core) تستخدم الراوترز لتنتقل من شبكة الى أخرى.
فإنه لا يصح الربط بين شبكتين باستخدام switch او غيره من الاجهزة المستخدمة في داخل الشبكة كما لا ينفع السفر عبر سيارة
* اعتبروا بدنا نسافر من قارة لقارة
هذه الصورة توضح انه حتى تتصل بالانترنت العالمي مثل WWW عليك ان تنتقل الى الـ Core Network ومنها عبر الـ Routers تتصل بشبكات العالم.
ويعرف تسلسل روابط الاتصال (أي من node الى node ) التي تجتازها الحزمة (packet) بأنه مسار (Route-Path) عبر الشبكة.
قمنا للآن بوصف المكونات الاساسية لشبكة الانترنت لكن عليَّ اخباركم بأن الانترنت ليس كذلك فحسب (( :
الانترنت هو شبكة لشبكات متعددة.
حيث تتصل الانظمة النهائية بالانترنت من خلال شبكة تسمى مزود خدمات الانترنت (ISP)
وكل مزود خدمة لدية امكانيات محددة طبقًا لما رخصته له الدولة العامل بها
فعلى سبيل المثال شركات تزويد خدمات الانترنت في الاردن Umnieh و Orange و Zain
وكذلك في مصر شركات Vodafone و WE و Orange
هذه الشركات لديهما امكانية ربط خطوط الانترنت بوسائل تكنولوجية متنوعة قد تكون عبر شبكة خطوط الهواتف الارضية أو ابراج الاتصال الخاصة بشبكة الهاتف المحمول.
هناك ايضا شركات تستخدم الاقمار الصناعية لربط الانترنت من خلال القمر الصناعي ويطلق على هذه النوعية internet satellite. هذا النوع من الإنترنت مفيد بشكل خاص في المناطق النائية أو الريفية التي تفتقر الى البنى التحتية التقليدية للإنترنت (مثل الكيبلات الأرضية أو الألياف الضوئية)
نستكمل موضوعنا عن ISP.
تتنوع هذه الشركات حسب الخدمة التي تقدمها الى :
1. مزودو خدمات الإنترنت السكنية (Residential ISPs) هي الشركات التي تقدم الانترنت للمنازل عبر اتصال واسع النطاق (Broadband Access) ويكون باستخدام الكابل (Cable Modem) أو خطوط الهواتف الرقمية (DSL).
2. مزودو خدمات الإنترنت للشركات (Corporate ISPs) هذه الشركات تقدم خدمات الإنترنت للشركات والمكاتب الكبيرة، غالبًا ما تعتمد على الاتصال المحلي عالي السرعة (High-speed LAN Access) تتميز هذه الخدمات بأنها توفر اتصالات أسرع وأكثر موثوقية لتلبية احتياجات الأعمال.
3.مزودو خدمات الإنترنت في الجامعات (University ISPs) شركات تقدم خدمات انترنت (WI-FI) مجاني داخل بيئة الجامعة.
4.مزودو خدمات الإنترنت في الأماكن العامة (Public WiFi ISPs) الشركات التي توفر الإنترنت في الأماكن العامة مثل المطارات، الفنادق، والمقاهي.
5.مزودو خدمات الإنترنت عبر البيانات الخلوية (Cellular Data ISPs) شركات توفر الإنترنت من خلال شبكات الهاتف يعبَّر عنه بالاتصال اللاسلكي عبر الهاتف المحمول (Mobile Wireless Access)، مما يمكّن الأجهزة مثل الهواتف الذكية من الاتصال بالإنترنت أثناء التنقل من خلال البيانات الخلوية مثل (3G, 4G, 5G).
يوجد نوع آخر من أنواع الاتصال بالإنترنت وهو اتصال مقدمي المحتوى بالإنترنت:
مزودو الخدمة أيضًا يوفرون الاتصال بالإنترنت لمقدمي المحتوى، مثل مواقع الويب أو خوادم الفيديو (مثل يوتيوب أو نتفليكس)، مما يتيح للمستخدمين الوصول إلى هذه المواقع مباشرة عبر الإنترنت.
>> عليك إدراك أن كل مزود خدمة إنترنت(ISP) هو في حد ذاته شبكة تتكون من مفاتيح تحويل (packet switches) وروابط اتصال (communication links).
تحدّثنا ان الانترنت هو شبكة ضخمة تربط مليارات الاجهزة المختلفة ببعضها البعض ونحتاج الى ISPs للاتصال بالانترنت مثل Zain بالاردن و Vodafone بمصر .
هذه الـ (ISPs) شركات محلية توفّر الانترنت للافراد والشركات عبر الكيبل او الفايبر او خدمات الهاتف المحمول وتسمى Lower-tier ISPs
أما لو اردنا ربط zain الاردن مع vodafone مصر وغيرها من ISPs دول العالم، هنا نحن نتكلم عن شركات الـ Upper-tier ISPs التي توفر بنية تحتيه واسعة وعالية السرعة عبر روابط الالياف الضوئية (Fiber optic) وراوترات سريعة مثل شركات Level 3 Communications, AT&T, NTT, Sprint.
أما عن كيفية عملهم سويًا فيتم توصيل ال Lower-tier ISPs مع Upper-tier ISPs فمثلًا لو كنت في الاردن وكنت تستخدم الانترنت من Zain فإن البيانات التي ترسلها وتستقبلها قد تمر عبر شبكات AT&T قبل الوصول إلى الخوادم الخاصة بالمحتوى الذي طلبته وكذلك الحال ان ارسلت ايميل من بلدك مصر عبر شبكة فودافون الى شخص في اليابان قد تمر البيانات عبر شبكات دولية مثل AT&T أو NTT Communications قبل الوصول إلى خوادم البريد الإلكتروني .
لكن يراودنا سؤال الان وهو كيف يتم التنسيق بين كل مكونات الانترنت لتعمل معًا ؟
الأنظمة النهائية سواء المرسل أو المستقبل (كمبيوترات وهواتف)، والمفاتيح الشبكية (Routers, switches) وباقي أجزاء الإنترنت كلها تعمل معًا عن طريق ما يسمى بالبروتوكولات.
نبسطها بمثال الدكتور والطلاب في المحاضرة، قد يأتي الدكتور في المحاضرة الاولى قبل ان يبدأ ويقول: من قواعد محاضرتي أن التأخير عن المحاضرة غير مسموح والهاتف يمنع استخدامه اثناء الدرس واذا اراد احدكم المداخلة او الاجابة فليرفع يده، هذه قوانيني وعليكم الالتزام بها ومن لا يريد الالتزام فليغادر من الان !
-القوانين التي وضعها الدكتور- هنا هي البروتوكولات
-ومن لا يريد الالتزام فليغادر من الان- هذه تُعنى بأن لا اتصال ولا تواصل بين اي جهازين لا تحكمهم بروتوكولات تدير عملية تواصلهم.
ان شاء الله لنا سنتكلم لاحقًا عن البروتوكولات ونتوسع بعلمها، هذه فقط اشارة صغيرة لها لاستكمال فهم عمل ال(ISPs).
نُكمل ..
إن جميع شبكات الـ(ISPs) تستخدم بروتوكول لتبادل البيانات يسمى بروتوكول الإنترنت (IP) ، وهو البروتوكول الذي يحدد كيفية إرسال واستقبال البيانات عبر الشبكة العالمية.
ولضمان أن تصل البيانات إلى الوجهة الصحيحة، كل شبكة ISP، سواء كانت Lower-tier ISPs أو Upper-tier ISPs، تتبع معايير ثابتة (بروتوكولات) في تنظيم الأسماء والعناوين.
ولابدَّ لنا أن نتكلم عن أهم البروتوكولات في الانترنت وهما بروتوكول التحكم في النقل (TCP) و بروتوكول الانترنت (IP)
بروتوكول التحكم في النقل (TCP) هو بروتوكول يضمن وصول البيانات بشكل صحيح وكامل إلى الوجهة، وإذا كان هناك خطأ في نقل البيانات، يقوم TCP باكتشاف هذا الخطأ وتصحيحه من خلال إعادة إرسال البيانات.
بروتوكول الإنترنت (IP) هو من يحدد كيفية تقسيم البيانات إلى حزم صغيرة (Packets) وشكل (format) هذه الحزم التي يتم إرسالها عبر الشبكة، كما أنه من يحدد عناوين الأجهزة على الشبكة لضمان وصول البيانات إلى الوجهة الصحيحة.
وغيرها الكثير من البروتوكولات تعمل معًا لتدير عمل الانترنت
تُعرف جميعها باسم بروتوكول TCP/IP وهو البروتوكول الذي يقوم عليه الانترنت.
لكن من الذي وضع هذه البروتوكولات ويقوم بتطويرها ؟
هناك منظمة مسؤولة عن وضع البروتوكولات معروفة بـ(IETF) وهي اختصار لـ Internet Engineering Task Force -فريق عمل هندسة الإنترنت- تعمل على تطوير معايير الانترنت وتكتبها ثم تنشرها كوثائق خاصة معروفة بإسم طلبات التعليقات (RFCs) Request for Comments وتجد فيها شرح آلية عمل كل بروتوكول بالتفصيل مثل TCP, IP, UDP, HTTP, SMTP... الخ.
فمثلًا إذا أردت فهم كيفية عمل البريد الإلكتروني عبر الإنترنت، يمكنك الرجوع إلى RFC الخاص ببروتوكول SMTP .
دعنا نذهب الى الموقع RFC Editor ونرى ذلك بأنفسنا
ثم افتح صيغة الملف التي تريدها، فلنفتح ملف الـ pdf ..
هكذا نكون قد حصلنا على شرح تفصيلي لكل آلية عمل بروتوكول SMTP .
وهناك هيئات أخرى تحدد معايير لبعض مكونات الشبكة.
مثل، IEEE 802 وهي لجنة تحدد معايير الشبكات المحلية مثل إيثرنت و WiFi، فعند الاتصال بالإنترنت عبر شبكة WiFi في منزلك، فإن جهازك يستخدم معايير IEEE 802.11 للاتصال بالشبكة اللاسلكية.
وهكذا نكون انتهينا بحمد الله من درسنا الاول في تعريب وشرح كتاب شبكات الحاسوب، ونسأل الله أن يتقبل منا
نلقاكم في الدرس الثاني ان شاء الله لنا، كونوا بالقرب.
نتقبل استفساراتكم وتعليقاتكم.
إن أحسنت فمن الله وإن اسأت فمن نفسي والشيطان
الحمد لله رب العالمين
وصلاةُ الله ربي كلما ... طلع الشمس نهارًا وأفَل
للذي حاز العُلى من هاشمٍ ... أحمد المختارِ من ساد الأُوَل
وعلى آلٍ وصحبٍ سادةٍ ... ليس فيهم عاجزٌ الا بَطل
التعديل الأخير بواسطة المشرف:
