متنوع

أساسيات شبكات البيانات

أساسيات شبكات البيانات


تمس تقنية شبكات البيانات وشبكات البيانات كل مجال من مجالات الحياة الحديثة سواء بشكل مباشر أو غير مباشر.

تُستخدم شبكات البيانات لشبكات المنطقة المحلية داخل المكاتب والشركات ؛ تُستخدم الشبكات لأنظمة الكمبيوتر المنزلية وتتضمن عادةً شبكة Wi-Fi لتمكين توصيل مجموعة من الأجهزة ؛ يتم استخدامها لتطبيقات الاتصالات السلكية واللاسلكية التي توفر الاتصال للاتصالات الأرضية والمتنقلة ؛ . ويتم استخدامها في كل مجالات الحياة تقريبًا.

على الرغم من اختلاف شبكات البيانات المختلفة المستخدمة في السيناريوهات المختلفة ، إلا أن هناك بعض الأساسيات الشائعة في صناعة شبكات البيانات. يتم تمرير البيانات من نقطة إلى أخرى ، والمفاهيم الأساسية هي نفسها مهما كان التطبيق.

ليست اللبنات الأساسية فقط هي نفسها ، على الرغم من أن المقياس قد يكون مختلفًا ، ولكن العديد من المشكلات نفسها تطرح نفسها في الشبكات الكبيرة والصغيرة - يعتبر أمن الشبكات مجرد مثال واحد.

نظرًا لأن شبكات البيانات مهمة جدًا ، فإن التكنولوجيا تتحرك إلى الأمام طوال الوقت. يتم تطوير تقنيات جديدة وتتحسن الأجهزة دائمًا وتتقدم جوانب مثل أمان الشبكة ومراقبة الشبكة أيضًا إلى الأمام لضمان وجود بيئة آمنة وفعالة داخل الشبكة.

مزايا استخدام الشبكات

نظرًا لأن شبكات البيانات أصبحت شائعة الآن ، فغالبًا ما يتم اعتبار مزاياها أمرًا مفروغًا منه. هناك العديد من المزايا لإنشاء شبكة بيانات:

  • الموارد المشتركة: أحد الجوانب المهمة جدًا لاستخدام شبكات البيانات هو حقيقة أنه يمكن مشاركة الموارد. في الأصل ، إذا كانت الطابعة بحاجة إلى المشاركة ، على سبيل المثال ، فسيتعين فصلها عن جهاز كمبيوتر وتوصيلها بآخر. في الوقت الحاضر ، تتم مشاركة العديد من الموارد بما في ذلك الطابعات والتخزين وحتى الوصول إلى الإنترنت والتي ستحتاج إلى جدار حماية جيد.
  • الاتصالات: عند الاتصال عبر شبكة بيانات ، يصبح الاتصال أسهل كثيرًا. من الممكن إرسال رسائل بريد إلكتروني داخليًا وخارجيًا ، ويمكن نقل الملفات بسهولة بالغة ، وهناك العديد من الطرق الأخرى التي يكون من خلالها ربط أجهزة الكمبيوتر عبر الشبكة مفيدًا. بدون شبكة ، كان من الضروري أن تمشي قرصًا مرنًا فعليًا إلى الموقع الذي كان يلزم فيه الملف (لم يتم اختراع شرائح ذاكرة فلاش في ذلك الوقت)
  • العمل التعاوني: باستخدام شبكة البيانات ، من الممكن التعاون في العمل على مستند واحد
  • الوصول إلى البرامج المخزنة مركزيًا غالبًا ما يكون من الضروري أن يكون لديك نسخة واحدة من البرامج المخزنة على مورد مركزي يمكن الوصول إليها عند الحاجة. عندما يلزم استخدام ترخيص ، يمكن تخصيصه من مورد مركزي إلى مستخدم معين.
  • الوصول إلى قاعدة بيانات مركزية: تمتلك العديد من شركات المبيعات والمؤسسات الأخرى قاعدة بيانات مركزية يمكن الوصول إليها من قبل مندوبي المبيعات عبر الهاتف حسب الحاجة. لكونه مصدرًا مركزيًا ، يمكن الوصول إليه من قبل أي من الأشخاص المعنيين.

تعتمد مزايا شبكات البيانات بشكل أساسي على أشكال مختلفة من الاتصالات والموارد المشتركة. هذه تجعل مبررات استخدام الشبكات مقنعة للغاية.

دارة التبديل وحزم البيانات المحولة

هناك طريقتان رئيسيتان يمكن من خلالهما إرسال الإشارات ، وفي هذه الحالة ، البيانات عبر الشبكة:

  • الدائرة الكهربية: كانت بيانات تبديل الدائرة هي الطريقة الأولى التي يتم بها إرسال البيانات عبر الشبكات. باستخدام هذا المفهوم ، عندما يلزم إرسال البيانات أو حتى الإشارة التناظرية من نقطة إلى أخرى ، سيتم تحويل السلك بشكل فعال إلى مكانه وإرسال البيانات عبر هذه الدائرة. سواء كانت الدائرة نشطة ، أو ما إذا كانت هناك فترة هادئة ، فإن هذه الدائرة ستخصص لنقل معين. نظرًا لأن البيانات يتم إرسالها عادةً على شكل رشقات ، فهذا يعني قضاء قدر كبير من الوقت عندما لا تكون هناك بيانات تمر عبر الدائرة.
  • تحولت الحزمة: تعمل حزم تبديل البيانات عن طريق وضع البيانات في حزم محددة من البيانات ، عادةً مع عناوين مضافة للمصدر والوجهة بالإضافة إلى بعض النفقات العامة الأخرى. على الرغم من أنه يجب إرسال المزيد من البيانات ، فإن حقيقة أن استخدام الخط أكبر بكثير ، يعني أن هناك تحسنًا كبيرًا في استخدام الخط. عندما يتمكن عدد كبير من المستخدمين جميعًا من مشاركة نفس المورد ، تكون هناك حاجة إلى بنية تحتية أقل بكثير وهذا ينعكس في تكاليف أقل بكثير - يجلب الفوائد لمشغلي الشبكات والمستخدمين على حد سواء.

عناوين الانترنت بروتوكول

أحد العناصر الرئيسية لتكنولوجيا شبكات الكمبيوتر هذه الأيام هو استخدام عناوين IP. تحدد هذه العناوين وجهة حزمة البيانات وكذلك مصدرها. من خلال معرفة هذه العناوين ، تكون الشبكة قادرة على توجيه البيانات بشكل صحيح.

عناوين IP أو بروتوكول الإنترنت عالمية عبر الإنترنت ، وتوفر العناوين اللازمة لإعادة توجيه البيانات عبر الشبكة إلى الوجهات المطلوبة.

يتم تضمين عناوين IP في رأس الحزمة ، كما يتم تحديد بنية حزمة البيانات ضمن معايير IP.

في البداية تم استخدام نسخة من بروتوكول الإنترنت تعرف باسم IPv4. كان هذا يحتوي على عناوين IP المألوفة التي تتكون من مجموعة من أربعة أرقام بين 1 و 254 ، مفصولة بنقاط. نظرًا لأن عدد عناوين IP بدأ في التقصير ، تم تقديم إصدار جديد من IP يُعرف باسم IPv6 ، من بين مزايا أخرى عددًا كبيرًا من عناوين IP الإضافية.

محاور الشبكة والمحولات والموجهات

تم إنشاء شبكات الكمبيوتر الأولى فقط عن طريق توصيل أجهزة الكمبيوتر معًا. ولكن مع نمو شبكات البيانات وتقنية الشبكات ، لا يمكن ربط أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض فقط. يجب توجيه البيانات عبر مجموعة متنوعة من المسارات بين عدد كبير من نقاط النهاية المختلفة.

لتحقيق ذلك ، يتم استخدام كيانات الشبكة التي تسمى الموزعات والمحولات وأجهزة التوجيه ..

تختلف المحاور والمحولات والموجهات المستخدمة في شبكات البيانات ، وعلى الرغم من أن المصطلحات تُستخدم غالبًا (بشكل غير صحيح) لوصف أي من هذه الكيانات ، إلا أنها في الواقع مختلفة تمامًا:

  • محور الشبكة: محور الشبكة هو أبسط عناصر الشبكة الرئيسية. يقوم محور الشبكة بتمرير جميع البيانات التي يتم تلقيها على منفذ واحد لجميع المنافذ الأخرى. غالبًا ما تستخدم المحاور كنقطة اتصال مشتركة. ومع ذلك ، فإن العيب هو أنه نظرًا لإرسال جميع البيانات إلى جميع المنافذ ، يمكن أن يحدث الازدحام. وبالتالي فهي لا تستخدم على نطاق واسع هذه الأيام.
  • مبدل الشبكة: تعد محولات الشبكة أكثر ذكاءً من المحاور ويتم استخدامها على نطاق واسع داخل الشبكات الكبيرة. تعمل محولات الشبكة على تصفية وإعادة توجيه البيانات التي تقدم البيانات لإعادة توجيهها إلى المنفذ المطلوب فقط.
  • موجه الشبكة: الموجهات هي أكثر أشكال عقد الشبكة ذكاءً والمستخدمة لتوصيل البيانات. جهاز التوجيه لديه ذكاء أكثر بكثير من التبديل. يقوم بإعادة توجيه حزم البيانات بين الشبكات ، غالبًا من جهاز توجيه إلى التالي حتى يصل إلى وجهته. عندما تصل حزمة بيانات من شبكة واحدة ، يقرأ جهاز التوجيه معلومات العنوان لتحديد الوجهة النهائية. باستخدام المعلومات الموجودة في جدول التوجيه أو سياسة التوجيه ، فإنه يوجه الحزمة إلى الشبكة التالية.

    غالبًا ما تحتوي أجهزة التوجيه أيضًا على قدرة إضافية كبيرة من حيث معرفة مكان إعادة توجيه حزم البيانات ومن حيث ترجمة العناوين ، إلخ.

ملاحظة حول المحولات والمحاور لأجهزة توجيه Ethernet:

تعد أجهزة التوجيه والمحولات والمحاور من Ethernet عناصر أساسية لشبكات بيانات الكمبيوتر ، مما يتيح إدارة البيانات وإعادة توجيهها حسب الحاجة. تختلف أجهزة التوجيه والمفاتيح والمحاور ولها قدرات مختلفة. على الرغم من استخدامها بشكل أكثر شيوعًا مع Ethernet ، إلا أنها متوفرة أيضًا على نطاق واسع ، خاصةً للشبكات الكبيرة ذات الواجهات الأخرى أيضًا.

اقرأ المزيد عن محولات ومحاور موجهات إيثرنت

فئات شبكة البيانات

غالبًا ما يكون من المفيد قياس مقياس الكمبيوتر أو شبكة البيانات. أ

  • شبكة المنطقة المحلية ، LAN: كما يشير الاسم ، يمتد هذا النوع من الشبكات على مساحة صغيرة نسبيًا. تم اقتراح أنه قد يصل عرضه إلى 2 كم بحد أقصى. غالبًا ما يتم استخدامه لنشاط تجاري واحد حيث لن يربط أجهزة الكمبيوتر معًا فحسب ، بل يوفر موارد مشتركة مثل الطابعات والتخزين وربما بعض الجوانب الأخرى بالإضافة إلى الارتباط بالإنترنت ووجود جدار حماية مشترك.
  • شبكة منطقة العاصمة ، MAN: لقد تم إهمال اسم شبكة منطقة العاصمة قليلاً لأنها ليست شبكة محلية ولا شبكة واسعة ، وليس لها تعريف واضح. ومع ذلك ، فقد اقترح في بعض الدوائر أنه قد يتراوح عرضه بين 2 و 50 كم.

    المصطلحات مفيدة بشكل أساسي للإشارة إلى شبكة نمت إلى ما بعد شبكة المنطقة المحلية وتتطلب موارد إضافية وتخطيطًا لصيانتها. للحفاظ على سرعة الاتصال بين العقد ، يجب استخدام وصلات الألياف البصرية. ستكون هذه التحسينات وغيرها من التحسينات مطلوبة للحفاظ على الأداء للحجم الأكبر.

  • شبكة واسعة النطاق ، WAN: لا تزال مصطلحات الشبكة الواسعة مستخدمة على نطاق واسع وقد اقترح بن أن هذا النوع من الشبكات من المحتمل أن يكون قطرها أكثر من 50 كم. لن تحتوي شبكة المنطقة الواسعة على الكثير من الموارد المتصلة بها فحسب ، بل ستحتاج أيضًا إلى اتصالات سريعة وأن تكون مخططة جيدًا.

من المحتمل أن يكون مصطلح شبكة المنطقة المحلية هو الأكثر استخدامًا لأنه ربما يكون أفضل تعريف. سيكون لدى معظم الشركات شبكة محلية على موقع واحد.

هندسة الشبكات

إن الطريقة التي يتم بها تصميم وتنفيذ شبكة البيانات لها تأثير كبير على أدائها. على الرغم من أنه قد يبدو أنه يمكن إضافة أجهزة التوجيه والمحولات كما هو مطلوب ، إلا أن هذه ليست الطريقة المثلى لبناء شبكة فعالة.

غالبًا مع شبكات الكمبيوتر الخاصة بالشركة ، تتم إضافة مناطق إضافية ويمكن استيعاب ذلك بسهولة نسبيًا ، فمن الأفضل دائمًا تخطيط بنية الشبكة للحصول على الأداء الأمثل.

تطورات شبكة البيانات

مع زيادة متطلبات شبكات البيانات الكبيرة مع زيادة الكفاءة والموثوقية والمرونة التي تحتاج إلى زيادة دائمًا. تم إدخال تقنيات جديدة لتلبية الاحتياجات.

  • الشبكات المعرفة بالبرمجيات ، SDN: يُطلق على إحدى التقنيات الرئيسية المستخدمة لتحسين أداء شبكات البيانات ، الشبكات المعرفة بالبرمجيات. باستخدام هذه التقنية ، يتم فصل وظائف التحكم في الشبكة وإعادة التوجيه ، مما يتيح إعادة تكوين الشبكة بسهولة أكبر لتلبية احتياجات اللحظة. إذا تم إجراء مراقبة الشبكة وعرضت النتائج ، فيمكن إعادة التشكيل بمعرفة كاملة بأداء الشبكة.
  • وظائف الشبكة الافتراضية ، NFV: إلى جانب العديد من المجالات الأخرى التي تستخدم المعالجة ، من الممكن استخدام مجموعة من أجهزة المعالجة القياسية عبر الشبكة ويمكن تهيئتها لتوفير الوظيفة المطلوبة. مع تغير الاستخدام ، يمكن إعادة تكوين هذا لتوفير وظيفة مختلفة إذا لزم الأمر. بهذه الطريقة ، يمكن لشبكة البيانات الاستجابة لاحتياجات الدقيقة بسهولة وفعالية أكبر.

شبكة الرصد

يمكن أن تكون شبكات البيانات الكبيرة عناصر معقدة للغاية. قد يكون من الصعب التنبؤ بكيفية عملها ، وحتى معرفة وجود مشكلة. في كثير من الأحيان إذا فشلت عقدة أو عنصر آخر ، فسيقوم النظام تلقائيًا بتوجيه البيانات عبر مسار آخر.

على الرغم من أن هذا المستوى من الأتمتة جيد ، إلا أنه ليس من السهل دائمًا اكتشافه عند وجود مشكلة ، على الرغم من أن زمن الوصول (وقت انتقال البيانات) سيزداد ومن المحتمل أن تكون هناك اختناقات في البيانات.

للتغلب على هذه المشكلات ، تحتوي شبكة البيانات الكبيرة عادةً على أجهزة مراقبة شبكة متطورة. عادة ما يتم تضمين شاشات الشبكة هذه في النظام. ونتيجة لذلك ، فإن مراقبي الشبكة هذه قادرين على النظر في تشغيل الشبكة واكتشاف المشكلات واكتشاف الطرق التي يمكن من خلالها إعادة تكوين الشبكة لتحسين تشغيلها.

بالنسبة لشبكات البيانات الكبيرة ، يعد وجود أجهزة مراقبة الشبكة أمرًا ضروريًا للغاية لضمان التشغيل الموثوق للشبكة.

أمن الشبكة

نظرًا لأن استخدام تكنولوجيا الكمبيوتر يدخل المزيد من مجالات الحياة وتزداد أهميتها ، تزداد المخاطر أيضًا. نظرًا لأن المتسللين أصبحوا أكثر حيلة من أي وقت مضى ، فإن موضوع أمان الشبكة يمثل مصدر قلق كبير.

هناك عدة جوانب لأمن الشبكة من أمن شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية إلى جوانب مختلفة من أمن شبكة الكمبيوتر.

يعتبر أمن شبكات الكمبيوتر ذا أهمية خاصة لأي شخص يقوم بتشغيل أي شكل من أشكال شبكات الكمبيوتر ، سواء كان ذلك لنظام كمبيوتر منزلي أو لمؤسسة صغيرة أو كبيرة.

سواء أحببنا ذلك أم لا ، فإن شبكات الكمبيوتر تؤثر على جميع مناحي حياتنا ، من شبكات الاتصالات التي نستخدمها ، إلى شبكات الكمبيوتر المنزلية ، إلى شبكات البيانات الكبيرة الأخرى التي تستخدمها الشركات عندما نحتاج إلى شراء شيء ما. شبكات البيانات موجودة في جميع مناحي الحياة وعلى الرغم من استخدامها لأغراض مختلفة قليلاً ، إلا أن العديد من الأساسيات هي نفسها تمامًا.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: Introduction to Networking. Network Fundamentals Part 1 (ديسمبر 2021).