ملخص مادة تراسل البيانات بالشبكات

ملخص لمادة تراسل البيانات بالشبكات

مقدمة عن الشبكات

مميزات الانظمة الموزعة

 الشفافية Transparency جميع الأجهزة تبدو كجهاز واحد

 التماسك الوظيفي : Cohesiveness : الأوامر تنفذ اتوماتيكيا دون تدخل المستخدم أين تخزن وكيف

مميزات الشبكات

 يجب ان يدخل المستخدم الي جهاز معين

 يجب ان يبين المستخدم اين سينفذ برنامجه وعلى أي جهاز

 يجب على المستخدم ان يبين اين سيخزن ملفا ما

 على المستخدم اعداد جهازه وادارته

أهداف الشبكات

 المشاركة في المعدات

 المشاركة في البرمجيات

 الاقتصاد في النفقات

 امكانية التوسع

 مركزية ادارة الشبكة

 مشاريع جماعية

تصنيف ربط وحدات المعالجة

 Parallel computers :تعمل جميع المعاجات على تنفيذ برنامج واحد

 Multiprocessor : تنفذ عدة مهمات في آن واحد

1- المتعددة المتماسكة :التواصل من خلال ذاكرة
2- المتعددة غير المتماسكة : لكل معالج ذاكرة مستقله

 : Computer Networks

 LANs: تكون الاجهزة موزعة على مستوى بناية أو عدة أبنية

 MANS : تكون الاجهزة موزعة على مستوى مدينة

 WANs : تكون الاجهزة موزعى على مستوى قطر او قارة

تطبيقات الشبكة

 الوصول وتنفيذ البرامج عن بعد

 الاتصال بقواعد البيانات عن بعد

 الاتصال تليفونيا عبر الشبكة

 البريد الالكتروني

 الإعلان عبر الشبكة

 أتمتة المكاتب

مكونات الشبكة

 تتكون الشبكة من مجموعة من الحواسيب مرتبطة بنظام معين يسمى Host وترتبط هذه الحواسيب ببعضها بواسطة شبكة تسمى Subnet

 وفي الشبكات العريضة WANs فان Subnet تتكون من اسلاك الارسال والسنترالات والتى تنقل المعلومات بين Hosts

 لسنترالات تسمى ARPANETومعالجات الرسائل الوسيطة IMPs (Interface message processors)

تصميم الشبكات

 هناك طريقتان لتصميم الشبكات

1- التوصيل نقطة نقطة Point To Point

 تربط الكوابل والخطوط التليفونية بين جهازي IMPs بطريقة مباشرة أو غير مباشرة عن طريق عدة IMPs
 في الطريقة الغير مباشرة يتم تخزين الحزم Packets المرسلة في IMP الوسيط وتسمى ايضا خزن ثم ارسل Store and forward

2- قنوات البث Broadcast

 كل الأجهزة تتصل فيما بينها بواسطة قناة اتصال واحدة مشتركة واي حزمة ترسل من أي جهاز فانها تصل الي جميع الأجهزة
 وتحتوي الحزمة على عنوان المرسل اليه ليستقبلها صاحب العنوان ويمكن الاسال الي مجموعة من الاجهزة Multicasting
 وقد يحدث تصادم في طبقات البث ناتج عن وجود أكثر من محطة ترسل في نفس الوقت
 هناك استراتيجيتان لتوزيع القناة بين المحطات
 ثابتة : Static فترة محددة لكل قناه دوريا
 متغيرة : Dynamic
 بطريقة مركزية عن طريق جهاز تحكم مركزي
 بطريقة غير مركزية وبهذه الطريقة ستقرر كل محطة بنفسها أن ترسل أم لا وهذا سيؤدي الي التصادم

أنواع الشبكات

 الشبكة المحلية : Local Area Network (LANs)

شبكة مملوكة لمؤسسة او جامعة موزعة ضمن بناية واحدة وتستخدم للمشاركة في الملفات والمصادر مثل الطابعات. وتتميز الشبكات المحلية عن غيرها في ثلاث صفات

 الحجم الصغير

 تقنية الارسال

 استخدام عدة Topologies في التشبيك

 شبكة المدن Metropolitan Area Networks (MANs)

وتعتبر شبكة المدن أكبر من شبكة LANs حيث تربط مجموعة فروع الشركة المنتشرة عبر المدينة وقد تستخدم لنقل البيانات والصوت والارسال التلفزيوني وتحتوي على كابل واحد اوكابلين دون سنترالات للتحويل

 الشبكة العريضة : Wide Area Networks (WANs)

 وتتكون من عدد كبير من الاجهزة المتصله ببعضها والتي قد تمتد عبر دوله أو عدة دول . وتتكون من Subnet مع مجموعة من IMPs أو ما يسمى Routers ومجموعة من الكوابل

 وقد ترتبط بشكل مباشر أو غير مباشر وقد يكون الارسال بالبث Broadcasting ايضا.

 الشبكة اللاسلكية Wireless Networks

وقد ظهرت الحاجة الي الشبكات اللاسلكية بعد ان انتشر استخدام الاجهزة المحموله
وتعتبر أقل سرعة من الشبكات السلكية

 شبكة الانترنت Internetworks

 بعد ان انتشرت الشبكات المختلفة والتي تختلف عن بعضها بالبرمجيات والمعدات او كليهما . ازداد التفكير في ربط هذه الشبكات في شبكة واحد بواسطة المعابر Gateways لتستطيع الترجمة بين الشبكات المختلفة

 ومن الشائع في هذه الشبكات توصيل مجموعة شبكات محلية بواسطة الشبكة العريضة WAN والشبكة العريضة لا تفرق عن Subnet الا ان Subnet لا تحتوي على Hosts بل على مسيرات Routers فقط أما WAN فانها تحتوي على Hosts و Routers

 مجموعة الشبكات LAN & WANs تسمى Internetworks او internet

 الانترنت Internet فتبدأ بالحرف الكبير

هيكليه الشبكات Networks Architectures

 تسلسل البروتوكول لتسهيل تصميم الشبكة فان برمجياتها تبنى مجزأة Modular وتنظم على هيئة طبقات الواحدة فوق الأخرى مما يقلل من تعقيدها ويتم تقديم الخدمة من الطبقة السفلى الي الطبقة التى تعلوها عبر نقطة الاتصال Interface

 هيكلية الشبكة تتكون من مجموعة الطبقات ومجموعة البروتوكولات ولها المواصفات التالية :
 عدد الطبقات
 اسماء الطبقات
 محتوى كل طبقة
 وظيفة كل طبقة
 البروتوكولات

كل طبقة تتحادث مع الطبقة المقابله ولكن ليس مباشرة بل عن طريق الطبقة التي اسفلها حسب اعراف البروتوكول

الاعتبارات التي يجب الاخذ بها لتصميم طبقات الشبكات

 كل طبقة تبدأ وتنهي الاتصال
 على كل طبقة معرفة الي من سترسل الردود ومع من ستبدأ الاتصال
 معرفة امكانية الخطوط اذا كانت اتجاه واحد او اتجاهين
 التحكم في الاخطاء
 طرق ترتيب الرسائل الكبيرة بعد تقطيعها
 تنظيم تدفق البيانات وخاصة اذا كان هناك مرسل سريع ومستقبل بطئ
 كلفة استخدام القناة
 اختيار تقنية الطريق المناسب اذا كان هناك أكثر من طريق

نظام التوصيل المفتوح Open Systems Interconnection OSI

 اقترحت منظمة المقاييس الدوليه ISO نظام OSI ليتم توصيل الانظمة المختلفة ببعضها
 يتكون نظام OSI من سبع طبقات وهي من الاسفل الي الاعلى
 الطبقة الفيزيائية Physical Layer
 طبقة وصل البيانات Data Link Layer
 طبقة الشبكة Network Layer
 طبقة النقل Transport Layer
 طبقة الجلسة Session Layer
 طبقة العرض Presentation Layer
 طبقة التطبيقات Application Layer

خدمة الاتصال المباشر والغير مباشر

 الاتصال المباشر : يجب اولا بناء اتصال ثم استخدامه ثم تقطيعه على التوالي ويقوم المستقبل بالاستقبال من الطرف الآخر وبهذا فان المواد المرسله تصل مرتبه حسب ارسالها

 الاتصال غير المباشر :والمرسل يعد رساله وعليها عنوان المرسل اليه وتجد الرساله طرقها من مكان الي آخر الي ان تصل الي هدفها . ويمكن ان تصل الرسائل بدون ترتيب أي الرساله الثانية قبل الاولى وقد لاتصل الرساله وقد نحتاج الي رساله عرفان بالوصول Acknowledgment

الطبقة الفيزيائية : Physical Layer

وظائفها :

 ترسل البتتات فقط على شكل جهد كهربائي بالفولت
 معرفة ان كان الاسال في الاتجاهين ام لا
 تتحكم ببدء الاتصال وانتهائه

طبقة ربط البيانات Data Link Layer

وظائفها :

 استقبال البتات وتحويلها الي سلسلة من المعلومات الخالية من الاخطاء
 تجميع البيانات في اطارات Frame متسلسلة وارسال عرفان بالوصول Acknowledgment
 التعرف على حدود الاطار حتى ترسل البيانات فقط دون الاطار
 اعادة ارسال الاطار في حالة حدوث خطأ أثناء الارسال
 تنظيم الارسال في حالة مرسل سريع ومستقبل بطئ

طبقة الشبكة Network Layer

وظائفها:

 تحديد مسارات الحزم من المرسل وحتى المرسل اليه
 تحديد طريقة الوصول Iterface بين IMPs و Host
 التحكم في الاختناق Congestion Control
 التاكد من وصول الرسائل او الحزم الصحيحة
 عد الحزم لأصدار فاتورة التكلفة
 حل مشكلة العناويين التي قد تختلف من شبكة لأخرى
 حل مشكلة حجم الحزمة
 حل مشكلة اختلاف البرتوكول
 القدرة على توصيل اجهزة مختلفة والاتصال بشبكات مختلفة Heterogeneous Interconnection

طبقة النقل Transport Layer

طبقة النقل تكون في Host أما الطبقات الثلاث السابقة تكون ضمن IMPs

وظائفها :

 تقطيع البيانات الي وحدات صغيرة وتمريرها الي طبقة الشبكة
 تعمل على تجميع عدة اتصالات ونقلها على خط واحد Multiplexing
 توفر نقطة اتصال نقطة الى نقطة Point To Point الخالية من الاخطاء
 بدأ وانهاء الاتصال بالتسمية By Naming
 تنظيم الارسال حتى لا يغرق المرسل السريع بالمستقبل البطيئ

طبقة الجلسة Session Layer

تعتبر هذه الطبقة صلة الوصل بين المستخدم والشبكة User Interface

وظائفها :

 السماح للمستخدم للدخول عن بعد
 اعادة الاتصال في حالة انقطاع الاتصال
 ادارة التوكن Token Management حيث لا يسمح للاطراف المختلفة ان تصدر بعض الاوامر في نفس الوقت
 التزامن Synchronization : وخاصة عند حدوث خلل طارئ لاعادة الاسال من النقطة التي انتهي عندها الاسال

طبقة العرض Presentation Layer

تهتم هذه الطبقة بتركيب المعلومات المرسلة ومعناها فهي معنية بأمور التشفير ورص المعلومات واعادة هيكلتها

وظائفها :

 رص هيكلية البيانات وتشفيرها واعادتها
 ترميز البيانات Data Encoding
 التحويل من رموز الي رموز ASCII TO EBCDIC

طبقة التطبيقات Application Layer

تعتبر هذه الطبقة هي الخدمة المقدمة للمستخدم ومن الامثله على التطبيقات
 ارسال الملفات وذلك قد يحتاج الي تحويلات خاصة
 عدم تطابق الطرفيات فهذه الطبقة تحتوي على بروتوكولات للتوفيق بينها
 تجزئة المسائل الي مسائل صغيرة
 السماح او عدم السماح للمسائل بالدخول واستقبالها والرد عليها.

Multimedia: The Layers of the OSI Model
OSI Network Communication

نظام TCP/IP

 هذا النظام موجود قبل نظام OSI واستخدم في شبكة ARPANET ومثيلاتها كما استخدم الاتصال عبر الاقمار الصناعية وموجات الراديو ثم تطور لربط مجموعة من الشبكات

طبقات TCP/IP مقارنة مع طبقات OSI

طبقات نظام TCP/IP

 طبقة الانترنت Internet Layer

قاد المصممين الي استخدام التراسل بالحزم Packet-Switching مبنيا على نظام الاتصال غير المباشر ، ووظيفة هذه الطبقة ان تسمح للجهاز Host لايداع الحزمة في أي شبكة ليصل الي الهدف ، وقد تصل الحزمة غير مرتبة وعلى الطبقة الأعلى ان تعيد ترتيبها
وهذا الي حد كبير يشبه نظام TCP/IP نظام OSI

 طبقة النقل Transport Layer

وتعلو هذه الطبقةطبقة الانترنت وتسمح لكينونات مستقلة للتحادث بين المصدر والهدف وتحتوي على نوعين من الروتوكولات

 Transmission Control Protocol- TCP الاتصال المباشر المعتمد والذي ينقل البيانات دون اخطاء
 User Datagram Protocol – UDP الاتصال الغير المباشر الغير معتمد ويستخدم في التطبيقات التي لا تحتاج الي تسلسل او التحكم في سريان المعلومات حيث يكون المهم السرعة دون الوثوقية
بروتوكولات وشبكات TCP/IP

 طبقة التطبيقات Application Layer

وقد حذفت طبقة الانعقاد session وطبقة العرض Presentation حيث لم يكن يتصور لوزومهما
وتستخدم هذه الطبقة مجموعة من التطبيقات منها

Telnet: لتسمح بالدخول الي الجهاز عن بعد
File Transfer Protocol – FTP : لنقل الملفات
Simple Mail Transfer Protocol –SMTP : للبريد الالكتروني
Domain Name Sarver – DNS : لربط اسم الجهاز بعنوانه على الشبكة
Hyper Text Transfer Protocol –HTTP: للبحث في الانترنت

مقارنة بين نظامي TCP/IP و OSI

 يتشابه النظامان في مبدأ العمل ووظائف الطبقات الي حد كبير الا ان هناك نقط متباينة بينهما
 البروتوكولات في نظام OSI مخفية لان النظام بني قبل البروتوكولات
 في نظام TCP/IP وجدت البروتوكولات اولا ومن ثم جاء النظام ليوصفها
 لم يفرق نظام TCP/IPبين الخدمة والبينية والبروتوكول
 نظام OSI يستخدم الاتصال المباشر والغير مباشر في طبقة الشبكة والمباشر في طبقة النقل
 نظام TCP/IP يستخدم الاتصال غير المباشر في طبقة الشبكة ويستخدم المباشر والغير مباشر في طبقة النقل
 عدم انتشار نظام OSI جاء لعدم ظهوره في الوقت المناسب

Multimedia: Network Communication Using the TCP/IP Protocol Suite

أمثلة على الشبكات

 شبكة النوفل Novell Network :

ظهرت مع انتشار الحواسيب الشخصية وقد بنيت قبل نظام OSI لذلك فهي تشبه نظام TCP/IP لحد ما
الشكل يبين طبقات شبكة نوفل

 شبكة الانترنت Internet Network

جاءت بعد شبكة ARPANET في توصيل عدد من الشبكات باستخدام TCP/IP ثم تطور استخدامها وزاد عدد مستخدميها ونعني بها مجموعة من الاجهزة مرتبطة تعمل بنظام TCP/IP وكل جهاز له عنوان خاص به IP

 تطبيقات الانترنت:
 البريد الالكتروني
 الاخبار
 الدخول على الاجهزة عن بعد Remote Login
 نقل الملفات File Transfer
 التصفح WWW

أمثلة على خدمات الاتصال

 تقدم شركة الاتصالات خدمة التوصيل لعملائها عبر الشبكة العامة Public Network ومن أمثلتها

Switched Multimegabit Data Service SMDS

 صممت في بداية التسعينيات لربط مجموعة شبكات محلية بهدف نقل البيانات بين فر ع الشركة بسرعة عالية، وذلك باستخدام خطوط مستأجرة Leased Line
 تبقى الخطوط معطلة وقتاً مؤقتا
 السرعة القياسية هي 45Mbps
 تقدم خدمة الاتصال الغير مباشر
 تقدمة خدمة البث Broadcast
 تقدم خدمة فلترة العناوين القادمة والصادرة

شبكة X.25

 تعتبر أٌقدم الشبكات أنتجت في بداية السبعينات لتقدم خدمة نقل الحزم
 الطبقة الفيزيائية X.21 تختص بالتوفيق بين جهاز Host والشبكة عمليا والكترونيا
 تستخدم الاتصال الرقمي بدلا من المستمر
 طبقة ربط البيانات تتعامل مع الاخطاء بين المستخدم والشبكة
 طبقة الشبكة تختص بالعناوين والتحكم وتأكيد الوصول
 سرعتها بطيئة تصل الي 64 Kbps
 تستخدم طريقة النقل غير المباشر

مرحٌل الاطار Frame Relay

 بعد التطور التكنولوجي تطلب الأمر وجود طريقة سريعة لنقل البيانات ، واستخدم بروتوكول بسيط اعتمد على سرعة الجهاز لا على الشبكة
 يمكن ان يكون الخط الوهمي بين نقطتين أو بين نقطة تمثل المصدر وأكثر من نقطة للمقاصد.
 الفرق بين الخط الوهمي Virtual Leased Line والخط الحقيقي Leased Line كون الخط الحقيقي يمكن أن يرسل طول اليوم أما الخط الوهمي فيرسل على شكل دفعات لذلك كلفته أقل
 من خصائصه
سريع – كلفة أقل – لا يوفر العرفان بالوصول

شبكة ISDN العريضة ATM

 ان جميع الشبكات السابقة تعاني من مشكلة تعدد الشبكات والحل يكمن في توفير شبكة واحدة تكاملية ذات قدرة عالية على نقل المعلومات من فيديو ومكالمات هاتفيه وغيرها وتم البدء بذلك تحت اسم Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN)
 التكنولوجيا التي تجعل ذلك ممكنا وجود Asynchronous Transfer Mode (ATM) والتي يمكن من خلالها نقل المعلومات بحجم ثابت يسمى Cell خلية وقد اختير نظام Cell Switching للاسباب التالية

 المرونة

 السهولة : حيث ان digital switching اسرع من multiplexing

 التوزيع التلفزيوني والبث الإذاعي

 تعمل ATM بالاتصال المباشر لذلك الخلايا تصل مرتبة

 شبكة ATM سرعتها المتوقعة 155Mbps وقد تصل الي 622Mbps

 تتكون شبكة ATM من ثلاث طبقات

 الطبقة الفيزيائية

 طبقة ATM

 طبقة التكييف Adaptation Layer

مشكورة يا رائعة وابدعتي

هلا عيوني

ملخص لمادة تراسل البيانات بالشبكات

مقدمة عن الشبكات

مميزات الانظمة الموزعة