نور الحكمة
طاقم الإشراف العام
- رقم العضوية :
- 1879
- البلد/ المدينة :
- التفكير الراقي
- العَمَــــــــــلْ :
- المساعدة لجميع الناس
- المُسَــاهَمَـاتْ :
- 9346
- نقاط التميز :
- 11190
- التَـــسْجِيلْ :
- 26/09/2010
كــــارت الشــبـــكة NetworkAdapter Card
لكي يتمكن جهاز الكمبيوتر من الاتصال بالشبكة لابد له من كارت شبكة Adapter Card Network والذى يطلق عليه أيضاً الأسماء التالية:
· Network Interface Card (NIC)
· LAN Card
· LAN Interface Card
· LAN Adapter
ويعتبر كارت الشبكة هو الواجهة التي تصل بين جهاز الكمبيوتر و سلك الشبكة، وبدونه لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الاتصال فيما بينها من خلال الشبكة.
ويركب كارت الشبكة في شق توسع فارغExpansion Slot في جهاز الكمبيوتر، ثم يتم وصل سلك الشبكة إلى الكارت ليصبح الكمبيوتر متصلاً فعلياً بالشبكة من الناحية المادية ويبقى الإعداد البرمجي للشبكة. ويتلخص دور كارت الشبكة فى الأمور التالية:
· تحضير البيانات لبثها على الشبكة.
· إرسال البيانات على الشبكة.
· التحكم فى تدفق البيانات بين الكمبيوتر ووسط الإرسال.
· ترجمة الإشارات الكهربية من سلك الشبكة إلى Bytes يفهمها معالج الكمبيوتر، وعندما تريد إرسال بيانات فإنها تترجم إشارات الكمبيوتر الرقمية إلى نبضات كهربية يستطيع سلك الشبكة حملها.
ويمتلك كل كارت شبكة عنوان شبكة فريداً، وهذا العنوان تحدده لجنة IEEE (وهو اختصار لـ Institute of Electrical and Electronic Engineers)، وهذه اللجنة تخصص مجموعة من العناوين لكل مصنع من مصنعي كروت الشبكة. هذا العنوان يكون مكوناً من 48 Bit ويكون مخزناً داخل ذاكرة القراءة ROM فقط في كل كارت شبكة، ويحتوي أول 24 Bit على تعريف للمصنع بينما تحتوي الـ 24Bit الأخرى على الرقم المتسلسل للكارت. ويقوم الكارت بنشر عنوانها على الشبكة، مما يسمح للأجهزة بالتخاطب فيما بينها وتوجيه البيانات إلى وجهتها الصحيحة.
كما يحتوي كارت الشبكة على كل من أجزاء مادية Hardware وأجزاء برمجية Firmware Software، ويكون الجزء البرمجي مخزناً داخل ذاكرة ROM ويكون مسئولاً عن توجيه وتنفيذ المهام الموكلة بالكارت. ثم تنتقل البيانات في الكمبيوتر في ممرات كهربية تسمى نواقل Buses كما بالشكل
كل ناقل يتكون من عدة ممرات موضوعة جنباً إلى جنب، وباستخدام هذه الممرات من الممكن نقل كمية كبيرة من البيانات على ناقل واحد في نفس الوقت، وفي أجهزة الكمبيوتر القديمة كانت نواقل البيانات قادرة على نقل 8 Bit من البيانات في الوقت الواحد ثم تطورت إلى 16 Bit ثم إلى 32 Bit .. وأخيراً وصلت بعض الشركات لإنشاء نواقل 64 Bit أي أنها تستطيع نقل 64 Bit في المرة الواحدة. ولأن الناقل قادر على نقل أجزاء عديدة من البيانات في نفس الوقت نقول أن البيانات تنتقل بشكل متوازي Parallel ، وكلما كان الناقل أوسع كان معدل نقل البيانات أسرع .
كما يستطيع سلك الشبكة حمل Bit واحد من البيانات في المرة الواحدة فيما يطلق عليه البث المتسلسل + Transmission، كما أن البيانات تنتقل في اتجاه واحد على السلك. وكارت الشبكة هو المسئول عن تحويل البيانات من السريان بشكل متواز على ناقل البيانات إلى السريان بشكل متسلسل على سلك الشبكة والذي يقوم بهذه المهمة في كارت الشبكة هو الراسل / المستقبل Transceiver كما هو موضح بالشكل
يقوم كارت الشبكة بتنظيم عملية بث البيانات على الشبكة وذلك بالقيام بالآتى:
· نقل البيانات من الكمبيوتر إلى الكارت.
· تخزين البيانات مؤقتا على الكارت تمهيدا لبثها إلى السلك.
· إجراء تفاهم على شروط نقل البيانات بين الكارت المرسل والكارت المستقبل.
· التحكم فى تدفق البيانات على الشبكة.
ويقوم كارت الشبكة بإرسال إشارة إلى الكمبيوتر طالباً منه بيانات معينة ثم يقوم ناقل البيانات في الكمبيوتر بنقل البيانات المطلوبة من ذاكرة الكمبيوتر إلى الكارت. وغالباً ما تكون سرعة نقل البيانات من الناقل إلى الكارت أكبر من سرعة نقل البيانات من الكارت إلى السلك، لهذا فإن جزءاً من هذه البيانات يجب تخزينه مؤقتاً على ذاكرةRAM على الكارت إلى أن يتمكن الكارت من بثها إلى السلك، هذه التقنية تسمى Buffering. وهناك أمر آخر يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار عند تبادل البيانات، وهو التوافق بين كروت الشبكة المتصلة معاً، فإذا كانت إحدى الكروت قديمة والكارت الآخر جديداً وأسرع من القديم، فإنهما لكي يتملكنا من الاتصال معاً عليهما الاتفاق على سرعة واحدة تكون هي سرعة الكارت الأبطأ. ولكي يتم التوافق بين كروت الشبكة المتصلة معاً، فإن كل كارت يطلق إشارة إلى باقي الكروت معلناً عن بارمتراته لكي يتم تعديله بما يتوافق مع غيره من الكروت. والقضايا التي يجب أن تتفق عليها الكروت لكي يتم الاتصال بينها هي:
· الحجم الأقصى لمجموعات البيانات التي سيتم إرسالها.
· مقدار البيانات التي سيتم إرسالها قبل الحصول على تأكيد لوصولها.
· فترة الزمن التي تفصل بين إرسال حزم البيانات.
· فترة الزمن التي يجب انتظارها قبل الحصول على تأكيد وصول البيانات.
· مقدار البيانات الذى يستطيع كل كارت استقبالها قبل أن تفيض Overflow.
· سرعة نقل البيانات.
وبمجرد الاتفاق على القضايا السابقة تبدأ عملية تبادل البيانات بين الكروت. ويقوم كارت الشبكة بعدد من مهام التحكم تشمل:
· مراقبة وسط الاتصال.
· طلب حزم البيانات والتعرف عليها بالتأكد من أن عنوان الوجهة الموجود في الحزمة هو نفسه عنوان الكارت التي ستتسلم الحزمة.
· اكتشاف الأخطاء وحلها.
تركيب وإعداد كارت الشبكة
يعتبر كارت الشبكة من أهم مكونات شبكات الكمبيوتر، لأنه الواجهة بين ناقل البيانات الداخلي للكمبيوتر الشخصي وسلك الشبكة. ويتكون الكارت من جانبين مهمين، أحدهما يتصل بناقل البيانات في الكمبيوتر والآخر يتصل بسلك الشبكة. وناقل البيانات هو المسئول عن نقل البيانات بين المعالج والذاكرة. ولكي يعمل الكارت كما يجب، فلا بد أن يكون متوافقاً مع نوعية ناقل البيانات في الكمبيوتر. في بيئة عمل الأجهزة الشخصية.
هناك أربعة أنواع لتصميم ناقل البيانات:
1- ISA
2- MCA
3- EISA
4- PCI
· التصميم الأول Industry Standard Architecture (ISA) هو النوع القياسي الذي كان يستخدم في أجهزة IBM PC XT, AT والأجهزة المتوافقة معها. وتستخدم ISA كروت وناقل سعة 8 Bitأو 16 Bitوتنقل البيانات بسرعة 8 ميجابت في الثانية.
· التصميم (Micro Channel Architecture (MCA طورته IBM عام 1988 ويستخدم ناقل سعة 16 Bitأو 32 Bitوهذا التصميم غير متوافق مع التصميم السابق بمعنى أن الكروت المتوافقة مع أحد التصميمين تكون غير متوافقة مع التصميم الآخر.
· تصميم (Extended Industry Standard Architecture (EISA تم تقديمه عام 1988 من قبل ثماني شركات كبيرة من ضمنها شركات Compaq ، HP و NEC. هذا التصميم يستخدم ناقل بيانات سعة 32 Bit وسرعة نقل بيانات تصل إلى 33 ميجابت في الثانية وهي متوافقة مع التصميم ISA.
· التصميم الأخير (Peripheral Component Interconnect (PCI تم تطويره من قبل شركة Intel عام 1992، وهي سعة 32 Bit وتصل سرعة نقل البيانات إلى 132 ميجابت في الثانية. ويعتبر هذا التصميم الأسرع والأكثر تطوراً ومرونة، وهي تحقق أغلب الاحتياجات لتحقيق وظيفة Plug and Play أو ركب وشغل وهي عبارة عن مجموعة من المواصفات تسمح بالإعداد التلقائي للأجهزة والكروت بمجرد تركيبها وذلك دون أي تدخل من المستخدم، ولتحقيق ذلك لابد من توفير الأمور التالية:
i. يجب أن يكون Basic Input-Output System (BIOS) في الكمبيوتر متوافقاً مع مواصفات Plug and Play.
ii. يجب أن يكون نظام التشغيل متوافقاً أيضاً مع Plug and Play مثل Windows 95 وما بعده.
iii. أن يكون الكارت أو الجهاز متوافقاً مع Plug and Play.
يجب أن تعلم عزيزى القارئ أن التركيب الفعلي للكارت في الكمبيوتر يجب أن يتم بحذر، فالكهرباء الساكنة مثلاً قد تُتلف الرقائق الدقيقة على الكارت، لهذا يجب التأكد من تفريغ أي شحنات ساكنة في جسمك قبل أن تبدأ بتركيب الكارت عن طريق الآتى:
أولا ً: أزل سلك الكمبيوتر من مقبس الكهرباء.
ثانياً : أمسك بالغطاء المعدني الخارجي للكمبيوتر بيديك الإثنتين لتفريغ أي شحنات كهربية في جسمك ثم قم بإزالة الغطاء.
ثالثا ً: أزل كارت الشبكة من الكيس البلاستيكي العازل Antistatic Plastic Bag.
رابعاً : ركب الكارت بحذر في أي شق توسع فارغ متوافق معه، وتأكد من أن حافته قد دخلت بشكل محكم في الشق.
خامسا ً: أحكم ربط المسمار الذي يشبك الكارت إلى مؤخرة الجهاز.
سادساً : أعد الغطاء وأغلق الجهاز ثم أعد توصيل سلك الكمبيوتر إلى مقبس الكهرباء.
الآن وبعد تركيب الكارت وتوصيله بسلك الشبكة، هناك أمور يجب إعدادها وخاصة إذا كان الكارت أو نظام التشغيل لا يدعمان مواصفات Plug and Play . . وهذه الأمور هي:
· Interrupt .. والمقاطعة.
· Base I/O Port Address عنوان منفذ المدخل/المخرج.
· DMA Channel قناة الوصول المباشر للذاكرة.
· Base Memory Address عنوان الذاكرة الرئيسية.
· Transceiver المرسل- المستقبل.
وInterrupt المقاطعة عبارة عن إشارة توجهها الأجهزة إلى المعالج تخبره بها أنها تحتاج أن يقوم بمعالجة بياناتها، وعندها يتوقف المعالج عن القيام بمهامه مؤقتاً إلى أن يتم معالجة المقاطعة ثم يعود لمعالجة وظائف أخرى. وخطوط طلب المعالجة أو Interrupt Request (IRQ) Lines تكون مدمجة في الكمبيوتر ومرقمة. ولهذا يطلق عليها أحياناً مستويات Levels ، وكل جهاز يجب ان يستخدم خط طلب مقاطعة مختلفاً عن الآخر.
خطوط طلب المقاطعة تتوزع كالتالي:
· 2 أو 9 وتكون مخصصة لـ EGA/VGA.
· 4 وتكون مخصصة لـ COM1, COM3.
· 6 وتكون مخصصة لمتحكم القرص المرن Floppy Disk Controller.
· 7 وتكون مخصصة للمنفذ المتوازي Parallel Port.
· 8 وتكون مخصصة لساعة الوقت الحقيقي Real -Time Clock .
· 12 وتكون مخصصة للماوس.
· 13 وتكون مخصصة للمعالج الرياضي Math Coprocessor.
· 14وتكون مخصصة لمتحكم القرص الصلب.
وهذه الأرقام تشير إلى أولوية المعالجة بحيث إذا تلقى المعالج طلبي مقاطعة من جهازين مختلفين ولكل منهما رقم مختلف فسيقوم بخدمة الجهاز ذي الأولوية ويكون هو صاحب رقم طلب المقاطعة الأصغر. في أغلب الأحوال يستخدم كارت الشبكة خط طلب المقاطعة رقم IRQ3 أو IRQ5، فإذا كان كلاهما مشغولاً فمن الممكن استخدام أي خط مقاطعة فارغ. أما Base Input Output I/O Port فهو الذي يقوم بتحديد قناة يتم تدفق المعلومات من خلالها بين أجزاء الكمبيوتر ومعالجه. هذا المنفذ Port يظهر للمعالج كعنوان مكتوب بالنظام الست عشري Hexadecimal format، و كل جهاز يجب أن يكون له رقم منفذ Base I/O Port مختلف عن الآخر. والأرقام التالية تستخدم غالباً لكارت الشبكة:
· 300to 30F
· 310 to 31F
و على كل، فأي رقم منفذ فارغ من الممكن استعماله للكارت. أما (Direct Memory Access (DMA فهي قناة تنقل البيانات بين أي جهاز مثل كارت الشبكة مثلاً وذاكرة الكمبيوتر ، وهذا الأمر يتم دون أي تدخل من المعالج. ولا يستطيع جهازان استخدام نفس القناة، لهذا يجب تخصيص قناة منفصلة للكارت.
تمثل Base Memory Address موقعاً محدداً في ذاكرة الكمبيوتر RAM، وبالنسبة لكارت الشبكة فإنه يستخدم هذا الموقع للتخزين المؤقت للبيانات المرسلة والمستقبلة، ويكون عنوان هذا الموقع المستخدم من قبل كارت الشبكة هو D8000 وأحياناً يكتب D800، ومن الممكن استخدام أي موقع غير مستخدم من قبل جهاز آخر، وبعض الكروت تسمح لك بتحديد مقدار الذاكرة المستخدم. وقد يحتوى كارت الشبكة على أحد الأنواع التالية من Transceiver، وأحياناً أكثر من نوع:
· On-Board BNC.
· RJ-45 On-Board.
· On-Board AUI
فإذا كان على الكارت أكثر من نوع وبالتالي يدعم أكثر من نوع من الأسلاك فإنه يسمى Combo Card، ولتحديد النوع الذي سيتم استخدامه يجب اختياره من خلال استعمال Jumpers والتي توجد في الأنواع الأقدم من الكروت. أما الأنواع الأحدث التي تدعم مواصفات ركب وشغل فتتم تلقائياً. ومن الممكن وصفJumpers كمشابك صغيرة تقوم بربط دبوسين معاً لتحدد الدائرة الكهربية التي على الكارت استخدامها كما بالشكل
وأحياناً تتوفر بالإضافة إلى Jumpers مجموعة صغيرة من المفاتيح تسمى In-Line Package (DIP Dual) تستخدم للتحكم بإعدادات الكارت كما بالشكل
إعداد كارت الشبكة في Windows NT غير المتوافق مع مواصفات Plug And Play
بعد تركيب الكارت وإعادة تشغيل الجهاز قم بالآتى:
1- افتح لوحة التحكم (Control Panel) وانقر مرتين على أيقونة Network كما بالشكل
2- سيظهر لك مربع الحوار Networks انقر علامة التبويب Adapters كما بالشكل
3- انقر الزر ADD كما بالشكل
4- اختر اسم الكارت المتوفر لديك كما بالشكل
- إذا لم يكن الاسم متوفراً اضغط على Have Disk، و إلا فاضغط على OK.
6- بعدها ستظهر لك نافذة أخرى لتحدد فيها الأمور التالية وفقا لنوع بطاقتك:
· I/O Port Address.
· Interrupt Number.
· Transceiver Type.
7- اضغط OK كما بالشكل
8- ستظهر نافذة لتحدد فيها نوع ناقل البيانات لديك الموصل إليه الكارت هل هوISA أوPCI أو غير ذلك ورقم هذا الناقل المركب عليه الكارت في الجهاز لديك كما بالشكل
9- اضغط OK، وبعدها سيطلب منك إدخال القرص المضغوط للـ Windows NT لنسخ بعض الملفات اللازمة لتثبيت مشغلات الكارت التي لديك.
10- لكي يعمل كارت الشبكة فإنه يحتاج إلى بروتوكول، عند تنصيب الكارت ستجد البروتوكول NetBEUI، ولإضافة بروتوكولات أخرى مثل TCP/IP والذي تحتاجه بالتأكيد إن رغبت بالاتصال بالإنترنت.
11- اذهب إلى Protocols واضغط على Add واختر البروتوكول اللازم كما بالشكل
12- بعد الانتهاء اضغط على Close وأعد تشغيل الجهاز عندما يطلب منك.
لنفترض أنك بعد إعادة تشغيل الجهاز لم يعمل الكارت لديك، سنفترض أن المشكلة سببها التعارض Conflict في طلب المقاطعة بمعنى أن لديك جهازاً آخر بالإضافة إلى كارت الشبكة مشتركان في نفس رقم طلب المقاطعة IRQ، إذاً أولاً كيف نتحقق من ذلك ؟
1- اذهب إلى البرنامج Windows NT Diagnostics كما بالشكل
2- انقر علامة التبويب Resources، وهناك ستجد جهازين لهما نفس رقم طلب المقاطعة كما بالشكل
3- لحل المشكلة يجب العودة إلى لوحة التحكم إلى Network ثم إلى Adapters ومن ثم يجب النقر مرتين على اسم كارت الشبكة ثم تغيير رقم طلب المقاطعة إلى رقم غير مشغول كما بالشكل
4- لا تنس تغيير إعدادات طلب المقاطعة من DIP إن وجدت في نفس الكارت وبهذا تحل المشكلة كما بالشكل
العوامل المؤثرة في عمل كارت الشبكة
بما أن كارت الشبكة يتحكم بتدفق البيانات بين الكمبيوتر وسلك الشبكة، فإن له تأثيراً كبيراً على أداء الشبكة، فإذا كان الكارت بطيئاً فسيؤدي إلى بطء عام في الشبكة، وهذا الأمر يكون واضحاً خاصة في شبكات من تصميم الناقل، فهناك لا يستطيع أي أحد استخدام الشبكة ما لم يكن السلك حراً من أي إشارة، وبالتالي إذا كان الكارت بطيئاً فإن الشبكة ككل سيكون عليها الانتظار طويلاً إلى أن ينهي الكارت عمله.
العوامل المؤثرة على سرعة كارت الشبكة
· الأسلوب المستخدم في نقل البيانات.
· المشغلات البرمجية المستخدمة Driver Software.
· سعة ناقل البيانات في الكمبيوتر.
· قوة المعالج الموجود على الكارت.
· مقدار ذاكرة التخزين المؤقت على الكارت.
ومن العوامل المهمة في التأثير على سرعة الكارت هو الأسلوب المستخدم في تبادل البيانات بين الكمبيوتر والكارت. وهناك أربع طرق لتبادل البيانات بين الكمبيوتر و كارت الشبكة سنسردها من الأبطأ إلى الأسرع كم يلى:
· المدخل/المخرج المبرمج Programmed I/O.
· ذاكرة الكارت المشتركة Shared Adapter Memory.
· الوصول المباشر للذاكرة Direct Memory Access (DMA).
· التحكم بالناقل Bus Mastering.
في تقنية Programmed I/O، يقوم معالج خاص على الكارت بالتحكم بجزء من ذاكرة الكمبيوتر. ويقوم معالج الكارت بالاتصال بمعالج الكمبيوتر من خلال عنوان مدخل/مخرج I/O Address الموجود في الجزء المحدد من الذاكرة الذي يتم التحكم به من قبل معالج الكارت. ثم يتم تبادل البيانات بين المعالجين بسرعة وذلك بالقراءة والكتابة على نفس الجزء من الذاكرة كما بالشكل
وميزة الطريقة السابقة بالنسبة للطرق الأخرى هو استخدام جزء ضئيل من الذاكرة. أما عيبها فيتمثل في ضرورة تدخل معالج الكمبيوتر في عملية نقل البيانات مما يزيد العبء عليه ويقلل من السرعة الإجمالية للمعالجة.
أما في تقنية Shared Adapter Memory، فإن كارت الشبكة يكون مختوياً على ذاكرة RAM تشارك الكمبيوتر فيها، بحيث يتمكن معالج الكمبيوتر من الوصول المباشر إلى هذه الذاكرة على الكارت ويقوم بنقل البيانات بالسرعة الكاملة مما يقلل من التأخير في نقل البيانات، ويتعامل المعالج مع هذه الذاكرة وكأنها جزء فعلي من ذاكرة الكمبيوتر كما بالشكل
أما الكروت التي تستخدم تقنيةDirect Memory Access فإنها تقوم بنقل البيانات مباشرة من ذاكرة الكمبيوتر إلى الذاكرة المؤقتة على الكارت، وهي تمر بمرحلتين:
الأولى: تنتقل البيانات من ذاكرة النظام إلى متحكم الوصول المباشر للذاكرة DMA Controller، مهمة هذا المتحكم هي نقل البيانات بين ذاكرة النظام وأي جهاز آخر دون تدخل المعالج في عملية النقل.
الثانية: تنتقل البيانات من المتحكم إلى كارت الشبكة كما بالشكل
الكروت التي تستخدم هذه التقنية تستغني عن المعالج في عملية النقل مما يزيد من سرعة نقل البيانات، ويزيل العبء عن المعالج للتفرغ للقيام بمهام أخرى.
أما التقنية الأخيرة Bus Mastering والتي تسمى أيضاً Parallel Tasking وفيها يقوم كارت الشبكة بالتحكم المؤقت بناقل بيانات الكمبيوتر بدون أي تدخل من المعالج ، ويقوم بتبادل البيانات مباشرة بين ذاكرة النظام والكارت كما بالشكل
وهذا يسرع عمل الكمبيوتر نظراً لتفرغ المعالج ومتحكم DMA، وبشكل عام فإن هذه التقنية تحسن أداء الشبكة بشكل ملحوظ. فالكروت التي تستخدم هذه التقنية يتحسن أداؤها بنسبة تتراوح بين 20 إلى 70 % بالمقارنة مع الكروت التي تستخدم التقنيات الأخرى، ولكن تكلفتها تكون أكبر. أما الكروت من النوع EISA، MCA و PCI فكلها تعتمد تقنية Bus Mastering.
مشغل كارت الشبكة أوNetwork Card Driver هو عبارة عن برنامج يحمل على كل كمبيوتر يحتوي على كارت شبكة، ويقوم بالتحكم بمهام الكارت وتوجيهه للعمل بالشكل الأمثل، واختيار المشغل المناسب وإعداده بشكل جيد له تأثير كبير على سرعة وأداء الكارت. ويعبر عن سعة ناقل البيانات، بعدد الـ Bits من البيانات التي يستطيع الناقل حملها في المرة الواحدة، كلما زادت سعة الناقل كلما زادت كمية البيانات التي من الممكن نقلها في المرة الواحدة. لهذا فناقل البيانات سعة 32 Bit يستطيع نقل البيانات بشكل أسرع من ناقل البيانات سعة 16 Bit. وبزيادة سرعة الناقل تزداد سرعة نقل الكارت للبيانات على الشبكة، ولكن الكارت يجب أن يقوم بمعالجة هذه البيانات ثم نقلها إلى السلك فإذا كانت سرعة الناقل أكبر من سرعة معالجة الكارت للبيانات فسيصبح الكارت في هذه الحالة مسبباً لمشكلة تسمى عنق الزجاجة، ولحل مثل هذه المشكلة يستخدم الكارت:
· ذاكرة احتياطية RAM Buffer مركبة على الكارت لتخزين البيانات مؤقتاً قبل إرسالها وكلما زاد حجم هذه الذاكرة كلما زادت سرعة نقل الكارت للبيانات إلى السلك.
· معالج خاص مركب على الكارت يمثل عقلها المدبر والمسئول عن القيام بالمهام الموكلة إليها، وكلما كان هذا المعالج أقوى وأكثر تطوراً كلما تحسن أداء الكارت.
وهناك نوعان رئيسيان من المعالجات المستخدمة في كارت الشبكة:
· معالجات RISC.
· معالجات CISC.
معالجات RISC هي اختصار لـ Reduced Instruction Set Computing أو محاسبة مجموعة التعليمات المبسطة، وتقوم فكرة هذه المعالجات على فعالية وسرعة معالجة مجموعات صغيرة وبسيطة من التعليمات. بينما معالجات CISC هي اختصار لـ Complex Instruction Set Computing أو محاسبة مجموعة التعليمات المعقدة ،وهذه المعالجات تكون قادرة على معالجة التعليمات المعقدة وبالتالي تستطيع القيام بمهام شديدة التعقيد والصعوبة، ولكن نظراً لتعقيد تصميمها فإنها من الممكن أن تكون بطيئة.
بشكل عام، فإن معالجات RISC تعتبر أسرع من معالجات CISC في تشغيل التعليمات البسيطة، وحيث أن التعليمات أو الأوامر التي تحتاج كارت الشبكة لتنفيذها هي أوامر بسيطة نسبياً فإن الكروت التي تستخدم معالجات RISC تكون أسرع من تلك التي تستخدم معالجات CISC. إذا كانت شبكتك أو بعض أجزاء منها بحاجة إلى احتياجات خاصة، فإنك باختيارك للكارت المناسب تستطيع تحقيق هذه الاحتياجات، فبعض أجهزة الكمبيوتر مثلاً تحتاج إلى كروت غالية الثمن بينما لا يحتاج غيرها إلا إلى أرخص الكروت. نعرف مثلاً أن المزودات تتعامل مع كميات كبيرة من البيانات، ونعرف أيضاً أنه إذا كان المزود بطيئاً فإن الشبكة ككل ستصبح بطيئة، لهذا فإنه يصبح من الضروري استخدام كروت شبكة متطورة في المزود لتستطيع تحمل العبء الكبير الذي سيلقى على عاتقها. بينما من الممكن استخدام كروت أقل تكلفة لمحطات العمل Workstation التي لا تولد كميات كبيرة من البيانات وتبثها على الشبكة. وتعتبر الشبكات المحلية اللاسلكية Wireless LAN، نوعاً خاصاً من الشبكات، و لإنشاء شبكة محلية لاسلكية لابد لك من استخدام كروت شبكة لاسلكية. وتستخدم كروت الشبكة اللاسلكية لأمرين:
· لإنشاء شبكة محلية لاسلكية كاملة.
· لإضافة محطة لاسلكية لشبكة محلية سلكية.
كما يعمل كارت الشبكة اللاسلكية بشكل مشابه لعمل كارت الشبكة السلكية والاختلافات الرئيسية بينهما هي:
1- وسط الإرسال المستخدم للبث.
2- المكون المسئول عن عملية البث ويسمى المجمع اللاسلكي Concentrator Wireless وهو يقوم بنفس مهام المكون المسمى Transceiver في الكروت السلكية، ويستطيع المجمع اللاسلكي التعامل مع أنواع مختلفة من وسائط الإرسال تشمل:
· موجات الراديو Radio Waves.
· موجات المايكروويف Microwaves.
· موجات الأشعة تحت الحمراء Infrared.
يقوم بعض مديري الشبكات بإزالة أي محركات أقراص لينة كانت أو صلبة أو حتى مضغوطة من أجهزة المستخدمين ،ويكون الهدف من ذلك:
· زيادة أمن الشبكة وحماية البيانات من الفيروسات.
· تقليل التكلفة الإجمالية للشبكة.
· سهولة الإدارة والتحكم بالأجهزة على الشبكة.
ولكن تبرز مشكلة عند استخدام الأجهزة منزوعة الأقراص تتمثل في كيفية تشغيل هذه الأجهزة وكيف ستنضم إلى الشبكة بدون وجود قرص صلب وبالتالي أين سيخزن برنامج بدء التشغيل؟ لحل هذه المشكلة تستخدم كروت شبكة مخزن عليها برنامج صغير يشغل الجهاز ويسمح له بالانضمام إلى الشبكة، هذه الكروت تكون مزودة بذاكرة تسمى Remote-Boot PROM يخزن عليها برنامج بدأ التشغيل.
مبادئ إرسال الإشارة
قبل أن يتمكن جهازا كمبيوتر من الاتصال معاً لابد من توفر شرطين:
1- أن تتم ترجمة البيانات إلى إشارات يمكن نقلها بين الجهازين.
2- يجب أن يتوفر للجهازين قناة يستطيعان من خلالها إرسال واستقبال الإشارات.
الممر أو القناة التي تحمل الإشارات تسمى وسط الإرسال Transmission Medium. وتستطيع أجهزة الكمبيوتر استخدام الأنواع التالية من الإشارات للاتصال فيما بينها:
· Electrical Pulses النبضات الكهربائية.
· Radio Waves موجات الراديو.
· Microwaves موجات الميكروويف.
· Infrared Light الأشعة تحت الحمراء.
هناك خاصية واحدة تجمع بين هذه الإشارات المختلفة وهي أنها كلها تعتبر موجات كهرومغناطيسية Electromagnetic (EM) Wave. ويتم استخدام هذه الموجات لنقل البيانات لأنها تتمتع بالمميزات التالية:
1- من الممكن تعديلها والتحكم بها باستخدام أشباه الموصلات Semiconductor.
2- تستطيع تمثيل كل من الإشارات التماثلية Analog والرقمية Digital.
الإشارات التماثلية هي إشارات مستمرة تتمثل فيها المعلومات كمقادير فيزيائية من الإشارات الكهربية ومثال عليها التيار الكهربائي والموجات الصوتية. أما الإشارات الرقمية فهي إشارات منفصلة Discrete وتستخدم قيمتين فقط هي صفر أو واحد لتمثيل الإشارة الأصلية. أما الموجات الكهرومغناطيسية فتضم أنواعاً عديدة من الموجات تتراوح بين أشعة جاما من ناحية وبين موجات الراديو الطويلة من ناحية أخرى. هذا المدى الكبير من الموجات الكهرومغناطيسية يطلق عليه اسم الطيف الكهرومغناطيسي EM Spectrum. ويستخدم جزء محدود فقط من هذا الطيف لنقل البيانات. ويتم تحديد موقع موجة كهرومغناطيسية ما على الطيف بمعرفة طولها الموجي Wavelength وترددها Frequency وطاقتها Energy.
يتناسب التردد و الطول الموجي تناسباً عكسياً فكلما زاد التردد قل الطول الموجي والعكس صحيح. بينما تتناسب الطاقة مع التردد تناسباً طردياً فكلما زاد أحدهما زاد الآخر. والموجات التي تقع في أعلى الطيف يكون ترددها مرتفعاً وطاقتها عالية وطولها الموجي صغيراً، بينما الموجات التي تقع في أسفل الطيف فيكون ترددها وطاقتها منخفضة أما طولها الموجي فكبير.
تحدد طاقة وتردد وطول الموجة الخصائص الفيزيائية للموجة، وهذه الخصائص بدورها تحدد قدرة الموجة على حمل البيانات. كلما ترتفع إلى أعلى في الطيف فإن التردد يزداد، وللتردد علاقة مباشرة بالقدرة على حمل البيانات، فكلما ازداد التردد فإن الموجات الكهرومغناطيسية تصبح قادرة على حمل بيانات أكثر. أما الطول الموجي فإنه يقل مع الارتفاع إلى أعلى في الطيف، لهذا فإن الموجات في أسفل الطيف لها أكبر طول موجي مثل موجات الراديو الطويلة.
ويؤثر الطول الموجي على قدرة الإشارات على اختراق الجدران والأجسام غير الشفافة. كما أن الطول الموجي يؤثر على قدرة الإشارات على الانحناء والدوران حول العقبات والزوايا. وبشكل عام فكلما زاد الطول الموجي زادت قدرة الإشارة على اختراق الأسطح غير الشفافة والدوران حول الزوايا.
أما الموجات ذات التردد العالية فإنها بشكل عام غير قادرة على الانحناء حول الزوايا، وهذه الخاصية تسمى Line-Of-Sightأو مرمى البصر. لذا فالموجات ذات التردد العالي مثل موجات الميكروويف لا تستطيع الانتقال إلا في خطوط مستقيمة. إذا افترضنا أن جميع العوامل ثابتة فإنه بزيادة الطاقة تزداد قوة ووضوح الإشارة، ولهذا فإن موجات الميكروويف تتميز بنقاوة ووضوح وكثافة الإشارة.
أما الموجات ذات الطاقة المنخفضة مثل موجات الراديو فإنها أقل مقاومة للتداخل من قبل موجات أخرى نظراً لضعفها وقلة وضوحها. وتعتبر الموجات عالية الطاقة ذات تأثير سلبي على صحة الإنسان، ولهذا فإن أشعة جاما لا تستخدم في نقل البيانات نظراً لخطورتها على الصحة. وتعتبر الأنواع المختلفة من وسائط الإرسال مناسبة لأجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي. وتقع وسائط الإرسال تحت فئتين رئيسيتين هما :
· وسائط سلكية.
· وسائط لاسلكية.
الوسائط السلكية تكون إما أسلاكاً معدنية أو أليافاً وتوصل الكهرباء والضوء على التوالي. أما الإرسال اللاسلكي فيستخدم الغلاف الجوي كوسط إرسال لنقل الإشارة. وتتضمن الوسائط اللاسلكية:
· موجات الراديو.
· موجات الميكروويف.
· الأشعة تحت الحمراء.
تستخدم الوسائط السلكية عادة في الشبكات المحلية الصغيرة أما في الشبكات الواسعة فتستخدم مجموعة من الوسائط السلكية واللاسلكية. كما من الممكن استخدام الوسائط اللاسلكية لتحقيق الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر المحمولة والشبكات المحلية. وقبل أن تحدد وسط الإرسال الأنسب لشبكتك عليك الإجابة على هذه الأسئلة:
· ما هو مقدار ثقل أو ازدحام حركة المرور المتوقع على الشبكة؟
· ما هي المسافة التي على وسط الاتصال تغطيتها أو الوصول أليها؟
· ما هي الاحتياجات الأمنية للشبكة؟
· ما هي الميزانية المخصصة لوسط الاتصال؟
الاعتبارات التي تؤثر على سعر وأداء وسط الإرسال تتضمن:
1- سهولة الإعداد والتركيب.
2- مدى سعة نطاق البث.
3- ضعف الإشارة Attenuation.
4- المناعة من التداخل
الكهرومغناطيسي Immunity From Electromagnetic Interference.
وبشكل عام، فإن تكلفة وسط الإرسال ترتفع مع ارتفاع سرعته ونقاوته وتحسن مستوى أمنه. ويعبر عن مدى الترددات المقاسة بالهيرتز (Hertz (HZ والتي يستطيع وسط الإرسال فيزيائيا استيعابها بسعة نطاق البث Bandwidth. وهي تعرف بالفرق بين أعلى الترددات وأخفضها والتي يستطيع وسط الإرسال حملها. هذه السعة قد تتفاوت وفقاً للمسافة وتقنية بث الإشارة المستخدمة.
ويعرف ضعف الإشارة Attenuation بأنه قابلية الموجات الكهرومغناطيسية للضعف والتلاشي خلال الإرسال. خلال مرور الموجات الكهرومغناطيسية في وسط الإرسال يتعرض جزء من طاقتها للامتصاص والبعثرة بسبب الخواص الفيزيائية للوسط. ويجب الانتباه لهذا الأمر خاصة عند التخطيط لاستخدام وسط ما من المفروض أن يغطي مساحة شاسعة. ولا تستطيع أغلب وسائط الإرسال عزل الموجات الكهرومغناطيسية عن التداخل مع موجات خارجية. أما التداخل الكهرومغناطيسي EMI (Electromagnetic Interference) فيحدث عندما تقوم موجات كهرومغناطيسية غير مرغوب فيها بالتأثير على الإشارة المنقولة عبر وسط الإرسال. كما أنه من السهل اعتراض الموجات الكهرومغناطيسية والتنصت عليها وهذا أمر خطير إذا كانت شبكتك تحتوي على معلومات حساسة.
الكابلات المستخدمة فى الشبكات
أنواع وخصائص أسلاك الشبكات
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأسلاك هي:
1- الأسلاك المحورية Coaxial Cable.
2- الأسلاك الملتوية Twisted Pair.
3- الألياف البصرية Fiber Optic.
وهناك طريقتان لإرسال الإشارة عبر السلك هما:
· النطاق الأساسي Baseband.
· النطاق الواسع Broadband.
أنظمة النطاق الأساسي Baseband الإرسال الرقمي للإشارة بواسطة تردد واحد فقط، حيث أن الإشارة الرقمية تستخدم كامل سعة نطاق البث Bandwidth. وتعتبر شبكات Ethernet أوضح مثال على استخدام إرسال Baseband. باستخدام هذه التقنية في البث. ويستطيع أي جهاز على الشبكة إرسال الإشارات في اتجاهين Bidirectional، وبعض الأجهزة تستطيع إرسال واستقبال الإشارة في نفس الوقت.
إذا كان طول السلك كبيراً، فهناك احتمال لحصول تضعيف Attenuation للإشارة المرسلة مما يسبب صعوبة في التعرف على محتواها، لهذا تستخدم شبكات Baseband مكررات إشارة Repeaters والتي تتسلم الإشارة وتقويها ثم تعيد إرسالها.
أما أنظمة النطاق الواسع Broadband فتستخدم الإرسال التماثلي للإشارة Analog مع مدى أوسع من الترددات، مما يسمح لأكثر من إشارة أن تستخدم نفس السلك في نفس الوقت. كما أن تدفق الإشارات في أنظمة Broadband يتم في اتجاه واحد فقط Unidirectional ولكن لحل هذه المشكلة تستخدم الطريقتان التاليتان:
· استخدام سلك ثنائي Dual-Cable فيكون كل جهاز موصل بسلكين، أحدهما للإرسال والآخر للاستقبال.
· استخدام سلك واحد مع تقسيم سعة النطاق إلى قسمين Midsplit، بحيث يتوفر قناتان تستخدم كل منها تردداً مختلفاً، وتكون واحدة للإرسال والأخرى للاستقبال كما بالشكل
تستخدم أنظمة Broadband أجهزة خاصة لتقوية الإشارة التماثلية تسمى مقويات Amplifiers. إذا كانت سعة النطاق كبيرة فيمكن استخدام عدة أنظمة بث تماثلي مثل الإرسال الشبكي الكمبيوتري وشبكات التلفزيون Cable TV باستخدام نفس السلك كما بالشكل
وتتكون الأسلاك المحورية في أبسط صورها من :-
1- محور من النحاس الصلب محاط بمادة عازلة كما بالشكل
2- ضفائر معدنية للحماية كما بالشكل
3- غطاء خارجي مصنوع من المطاط أو البلاستيك أو التفلون Teflon كما بالشكل
تقوم الضفائر المعدنية بحماية المحور من تأثير التداخل الكهرومغناطيسي EMI والإشارات التي تتسرب من الأسلاك المجاورة أو ما يسمى Crosstalk. إضافة لذلك تستخدم بعض الأسلاك المحورية طبقة أو طبقتين من القصدير كحماية إضافية. وهناك نوعان من الأسلاك المحورية:
· الرقيق Thin.
· الثخين Thick.
النوع الأول هو سلك مرن رقيق يصل قطره إلى 0.6 سم ويستخدم عادة في شبكات 10Base2 ويوصل مباشرة إلى كارت الشبكة.
أما النوع الثاني فهو سلك ثخين متصلب وغير مرن ويصل قطره إلى 1.2 سم ويستخدم عادة في شبكات 10Base5 و لأنه أثخن من النوع الأول فإنه يستطيع الوصول إلى مسافات أبعد دون تضعيف للإشارة، فبينما لا يصل السلك الأول لأكثر من 185 متراً يصل السلك الثخين إلى 500 متر. وهناك مواصفات كهربائية خاصة للأسلاك المحورية تتضمن الآتى:
· 50 أوم (أوم هي وحدة قياس مقاومة السلك للتيار المتردد) RG-11 و RG-8 للسلك الثخين).
· 50 أوم RG-58 للسلك الرقيق.
· 75 أوم RG-59 و يستخدم لسلك التلفزيون.
· 93 أوم RG-62 و تستخدم لمواصفات شبكات Arcnet.
تستخدم الأسلاك المحورية مشابك أو وصلات خاصة لوصل الأسلاك معاً, وشبك الأجهزة معها، تسمى هذه المشابك BNC) British Naval Connectors)، تتضمن عائلة مشابك BNC المكونات التالية:
· BNC Cable Connector.
· BNC T Connector.
· BNC Barrel Connector.
· BNC Terminator.
تصنف الأسلاك المحورية إلى صنفين وفقاً لتركيب غلافها الخارجي وطبيعة المكان الذي ستركب فيه وهذان الصنفان هما:
· Polyvinyl Chloride (PVC).
· Plenum.
النوع الأول PVC مرن وممكن استخدامه في الأماكن المفتوحة أو المعرضة لتهوية جيدة، ولكن نظراً لأنه قد تنبعث منه روائح سامة في حالة حدوث حريق فمن غير المحبذ استخدامه في الأماكن المغلقة أو سيئة التهوية.
أما النوع الثاني Plenum فهو مصنوع من مواد مضادة للحريق، وهي تسمى بهذا الإسم نسبة للمكان الذي تركب فيه Plenum وهو الفراغ الذي يفصل بين السقف وأرضية الطابق الذي فوقه وتكون مخصصة لتدوير الهواء البارد أو الدافئ عبر البناية، وهذه الأماكن تكون حساسة جداً في حالة حدوث حرائق فلو افترضنا أن الأسلاك غير مضادة للحريق فإن الغازات السامة ستنتشر عبر البناية كما بالشكلين
أو أن تكون الأسلاك Shielded محمية كما بالشكل
يتكون النوع الأول Unshielded Twisted Pair (UTP) من أسلاك ملتوية داخل غطاء بلاستيكي بسيط، ويستخدم هذا النوع في شبكات Baset. قامت جمعية الصناعات الإلكترونية وجمعية صناعات الاتصال بتقسيم UTPإلى خمس فئات وفقاً للغاية من استخدامها:
الفئة الأولى وتستخدم لنقل الصوت فقط ولا تستطيع نقل البيانات.
الفئة الثانية Category 2 وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 4 ميجابت في الثانية.
الفئة الثالثة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 10 ميجابت في الثانية.
الفئة الرابعة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 16 ميجابت في الثانية.
الفئة الخامسة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 100 ميجابت في الثانية.
وتعتبر UTP عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي وتداخل الإشارات المجاورة، ولحل هذه المشكلة تستخدم الحماية Shielding، ومن هنا ظهرت الأسلاك الملتوية المحمية (Shielded-Twisted Pair (STP والتي هي عبارة عن زوج من الأسلاك الملتوية محمية بطبقة من القصدير ثم بغلاف بلاستيكي خارجي. وتتفوق STP على UTP في للأمور التالية:
· أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي.
· تستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد.
· في بعض الظروف توفر سرعات بث أكبر.
وتستخدم الأسلاك الملتوية TP عادة في الحالات التالية:
· ميزانية محدودة للشبكة.
· هناك حاجة لتوفير سهولة و بساطة في التركيب.
تتكون أسلاك الألياف البصرية من اسطوانة رقيقة جداً من الزجاج أو البلاستيك بسمك الشعرة تسمى الصميم Core يتم كساؤها الصميم بطبقة من الزجاج تكون مصممة لعكس الضوء عليه، وتغطى هى الأخرى بطبقة مقواه Kevlar تكون محمية بغطاء خارجي من البلاستيك كما بالشكل
وحيث أن كل Core لا يستطيع نقل الضوء أو الإشارة إلا في اتجاه واحد فقط فإنه لا بد من استخدام سلكين من الألياف البصرية واحد للإرسال والآخر للاستقبال. وتوفر أسلاك الألياف البصرية المزايا التالية:
· منيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي والتداخل من الأسلاك المجاورة.
· معدلات التضعيف منخفضة جداً.
· سرعة إرسال بيانات مرتفعة جداً بدأت بـ 100 ميجابت في الثانية ووصلت حالياً إلى 200 ألف ميجابت في الثانية.
· في الألياف البصرية يتم تحويل البيانات الرقمية إلى نبضات من الضوء، وحيث أنه لا يمر بهذه الألياف أي إشارات كهربية فإن مستوى الأمن الذي تقدمه ضد التنصت يكون مرتفعاً.
أما العيب الرئيسي لهذه الأسلاك يرجع إلى أن تركيبها وصيانتها أمر غاية في الصعوبة فأي كسر أو انحناء سيؤدي إلى عطبها. وتعتبر الألياف البصرية ذات الصميم المصنوع من البلاستيك أسهل تركيباً وأقل عرضة للكسر، ولكنها لا تستطيع حمل نبضات الضوء مسافات شاسعة كتلك المزودة بصمام زجاجي. والألياف البصرية بشكل عام تكلفتها مرتفعة كثيراً قياسا بالأسلاك النحاسية. ومن غير المحبذ استخدام الألياف البصرية في الحالات التالية:
· ميزانية محدودة.
· عدم توفر الخبرة الكافية لتركيبها.
وتقوم شركة IBM بوضع معايير خاصة لشبكاتها حيث قدمت فى عام 1984 نظاماً معيارياً لتعريف كل من:
· مشابك الأسلاك.
· لوحات الواجهة Face Plates.
· لوحات التوزيع Distribution Panels.
· أنواع الأسلاك.
تعتبر المشابك التي تستخدمها IBM فريدة من نوعها فهي ليست مشابك ذكرية ولا أنثوية بل هجينة وتسمى Hermaphrodite كما بالشكل
ونظراً لشكلها المميز فإنها تحتاج إلى لوحات واجهة مميزة كما بالشكل
أما المعايير التي تستخدمها IBM لتوصيف أسلاكها فهي تتوافق مع المعيار الذي وضعته شركة American (Wire Gauge AWG).
والأنواع الرئيسية للأسلاك المستخدمة في شبكات IBM هي:
Type 1 - STP For Computers
Type 2 - Voice And Data STP
Type 3 - Voice And Data UTP
Type 5 - Fiber Optic Cable
Type 6 - Dual-Shielded UTP
Type 8 - STP For Use Under Carpets
Type 9 - Plenum
الشبكات اللاسلكية
توفر الأسلاك خيارات فعالة لتبادل البيانات والموارد عبر الشبكات، ولكن الأسلاك كوسط إرسال لا يخلو من العيوب، التى أهمها عدم مرونتها، لأنها إذا مدت وركبت يصبح من الصعب نسبياً إعادة تركيبها في مكان آخر دون بذل جهد ومضايقة للمستخدمين، كما أنها لا توفر اتصالاً للمستخدمين كثيري التنقل.
بدأت الشبكات المحلية اللاسلكية Wireless LAN تشكل خياراً فعالاً للتشبيك في الآونة الأخيرة، والسبب في ذلك يتلخص في:
1- التطورات المتلاحقة في التقنيات والمنتجات اللاسلكية.
2- الانخفاض المتواصل في الأسعار، نظراً للتنافس المتزايد بين المصنعين.
3- الطلب المتزايد على هذه الشبكات بسبب الحرية الكبيرة التي توفرها للمستخدمين في التنقل دون أن يؤثر ذلك على عملهم.
ويمكن تشبيه الشبكات اللاسلكية بشبكات الهاتف المحمول، فالمستخدم يستطيع التنقل إلى أي مكان يحلو له ويبقى مع ذلك متصلاً بشبكته ما دام يقع في المدى الذي تغطيه الشبكة. قد يكون مصطلح لاسلكي مضلل نوعاً ما فأغلب الشبكات لا تكون لاسلكية تماماً، ففي أغلب الأحيان تكون هذه الشبكات عبارة عن خليط من الأجهزة الموصلة بأسلاك وأجهزة أخرى موصلة لاسلكياً، هذا النوع من الشبكات يطلق عليها شبكات هجينة Hybrid. تستطيع المكونات اللاسلكية أداء المهام التالية:
· توفير اتصالات مؤقتة لشبكات سلكية في حال فشل هذه الأسلاك بتوفير الاتصال المطلوب لأي سبب كان.
· المساعدة في عمل نسخة احتياطية من البيانات على شبكة سلكية إلى جهاز متصل لاسلكياً.
· توفير درجة من الحرية في التنقل لبعض المستخدمين في شبكة سلكية.
وتعتبر الشبكات اللاسلكية مفيدة في الحالات التالية:
· توفير اتصالات في الأماكن المزدحمة.
· توفير اتصالات للمستخدمين كثيري التنقل.
· بناء شبكات في الأماكن المعزولة التي يصعب توصيلها بأسلاك.
محطة العمل اللاسلكية : وتعمل بشكل مشابه للمحطات السلكية والاختلاف الوحيد يتمثل في وسط الإرسال المستخدم. كل جهاز في الشبكات اللاسلكية يحتوي على كارت شبكة لاسلكية مع مرسل مستقبل Transceiver لاسلكي. ويقوم Transceiver بإذاعة واستقبال الإشارات من وإلى أجهزة الكمبيوتر المحيطة به. أما في الشبكات الهجينة فإن Transceiver يسمح للأجهزة اللاسلكية بالاتصال مع الأجهزة المكونة للشبكة السلكية. وهناك ثلاث تقنيات أساسية تستخدم في إرسال البيانات في الشبكات اللاسلكية المحلية:
· موجات الراديو أحادية التردد Single-Frequency Radio وتسمى أحياناً موجات الراديو عالية التردد ضيقة النطاق Narrow-Band High-Frequency Radio.
· موجات راديو الطيف الإنتشاري Spread-Spectrum Radio.
· موجات الأشعة تحت الحمراء Infrared.
يعمل الاتصال بموجات الراديو في شبكات الكمبيوتر بشكل مشابه لما هو عليه في شبكات الإذاعة، فالجهاز المرسل يقوم بإرسال إشاراته باستخدام تردد معين ويقوم الجهاز المستقبل بضبط تردده ليتوافق مع تردد الجهاز المرسل لكي يتمكن من استقبال الإشارات. الاختلاف الوحيد بين شبكات كمبيوتر الراديو وشبكات الإذاعة هو أن الشبكات بموجات الراديو تقوم بإرسال البيانات وليس الرسائل الصوتية كما في شبكات الإذاعة. ويعمل Transceiver أحادي التردد كما يظهر من اسمه باستخدام تردد واحد فقط.
تستطيع أنظمة الراديو أحادي التردد Single-Frequency Radio العمل باستخدام أي تردد ينتمي إلى مدى ترددات الراديو Radio Frequency Range (RF)، وبشكل عام تستخدم شبكات الكمبيوتر المدى العالي من طيف ترددات الراديو والتي تقاس بالجيجاهيرتز (GHz(10^9 Hz، وذلك لأنها توفر معدلات إرسال أعلى للبيانات.
وبشكل عام، فإن أنظمة إرسال الراديو سهلة التركيب والإعداد، ولكن استخدام أنظمة عالية الطاقة لتغطية مساحات كبيرة يعتبر أكثر تعقيداً لأنها تستخدم أجهزة عالية الجهد وتحتاج إلى صيانة مستمرة وأيدي عاملة خبيرة. وتذكر أن الإعداد السيئ لأجهزة التردد الأحادي قد يؤدي إلى:
· إشارات مزيفة.
· استخدام ضعيف لقوة الإرسال.
· معدلات إرسال بيانات منخفض.
يعتمد التضعيف في إشارات الراديو على تردد وقوة الإشارة المرسلة، فكلما ارتفع التردد وقوة الإشارة كلما أصبح التضعيف أقل. وحيث أن أجهزة الراديو ذات التردد الأحادي رخيصة الثمن تعمل باستخدام تردد منخفض وقوة محدودة فإنها عادة تعاني من معدلات تضعيف عالية، ولهذا فإنها لا تستطيع تغطية مساحة كبيرة ولا تستطيع المرور خلال الأجسام الكثيفة والمصمتة. وبشكل عام تعتبر أجهزة الراديو أحادي التردد أقل تكلفة من غيرها من الوسائط اللاسلكية وتعمل بترددات أكثر انخفاضا ولا تتجاوز قوة الإشارة أكثر من وات واحد. وتتراوح سرعة نقل البيانات في شبكات الراديو أحادية التردد بين 1 ميجابت في الثانية و 10 ميجابت في الثانية.
تعتبر إشارات الراديو أحادي التردد عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي وخاصة في مدى التردد المنخفض والذي يتداخل مع موجات أجهزة المستهلكين مثل أجهزة فتح أبواب مرآب السيارات. إن اعتراض الإشارات والتجسس عليها في هذه الأنظمة أمر غاية في السهولة إذا عرف تردد الإرسال. أما شبكات راديو الطيف الإنتشاري أو متعدد التردد Spread-Spectrum Radio فهي تعتبر التقنية الأكثر استخداماً في الشبكات اللاسلكية، وقد طورت هذه التقنية أول مرة من قبل الجيش الأمريكي خلال الحرب العالمية الثانية لمنع عمليات التجسس على إرسال الراديو.
تستخدم شبكات راديو الطيف الإنتشاري عدة ترددات معاً لنقل الإشارة مما يقلل من المشاكل المتعلقة بالإرسال أحادي التردد. وهناك تقنيتان أساسيتان تستخدمان في شبكات راديو الطيف الإنتشاري هما:
· التتابع المباشر Direct Sequence Modulation.
· القفزات الترددية Frequency Hopping.
تعتبر تقنية التتابع المباشر أكثر استخداما من التقنية الأخرى. بياناتها المشفرة عبر مجموعة من ترددات الراديو في نفس الوقت وتقوم أيضاً بإضافة Bits من البيانات المزورة التي ليس لها أي فائدة سوى تضليل الأجهزة المستقبلة غير المرخص لها باستقبال هذه البيانات، ويطلق على هذه الـ Bits المزورة اسم Chips.
ويعرف الجهاز المرخص له بالاستقبال مسبقاً الترددات التي ستحتوي على بيانات صالحة فيقوم بجمع هذه البيانات واستبعاد الإشارات غير الصالحة. أما في تقنية القفزات الترددية Frequency Hopping فإن الإشارات تنتقل بسرعة من تردد إلى آخر، ويكون هناك تفاهم مسبق بين الجهاز المرسل والجهاز المستقبل على استخدام نموذج معين في تنظيم القفزات بين الترددات المختلفة والفترات الزمنية التي تفصل بين كل قفزة وأخرى.
يتبع كل مصنع أو منتج نموذجه الخاص في الخوارزمية المتبعة في القفزات الترددية التي يستخدمها الجهاز أن المرسل والمستقبل. وتعتبر سعة نطاق البث في تقنية القفزات الترددية أكبر منها في تقنية التتابع المباشر وذلك نتيجة لأن كل الترددات في النطاق تكون متاحة للاستخدام من قبل تقنية القفزات الترددية بعكس تقنية التتابع المباشر التي تستخدم مجموعة من الترددات و
لكي يتمكن جهاز الكمبيوتر من الاتصال بالشبكة لابد له من كارت شبكة Adapter Card Network والذى يطلق عليه أيضاً الأسماء التالية:
· Network Interface Card (NIC)
· LAN Card
· LAN Interface Card
· LAN Adapter
ويعتبر كارت الشبكة هو الواجهة التي تصل بين جهاز الكمبيوتر و سلك الشبكة، وبدونه لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الاتصال فيما بينها من خلال الشبكة.
ويركب كارت الشبكة في شق توسع فارغExpansion Slot في جهاز الكمبيوتر، ثم يتم وصل سلك الشبكة إلى الكارت ليصبح الكمبيوتر متصلاً فعلياً بالشبكة من الناحية المادية ويبقى الإعداد البرمجي للشبكة. ويتلخص دور كارت الشبكة فى الأمور التالية:
· تحضير البيانات لبثها على الشبكة.
· إرسال البيانات على الشبكة.
· التحكم فى تدفق البيانات بين الكمبيوتر ووسط الإرسال.
· ترجمة الإشارات الكهربية من سلك الشبكة إلى Bytes يفهمها معالج الكمبيوتر، وعندما تريد إرسال بيانات فإنها تترجم إشارات الكمبيوتر الرقمية إلى نبضات كهربية يستطيع سلك الشبكة حملها.
ويمتلك كل كارت شبكة عنوان شبكة فريداً، وهذا العنوان تحدده لجنة IEEE (وهو اختصار لـ Institute of Electrical and Electronic Engineers)، وهذه اللجنة تخصص مجموعة من العناوين لكل مصنع من مصنعي كروت الشبكة. هذا العنوان يكون مكوناً من 48 Bit ويكون مخزناً داخل ذاكرة القراءة ROM فقط في كل كارت شبكة، ويحتوي أول 24 Bit على تعريف للمصنع بينما تحتوي الـ 24Bit الأخرى على الرقم المتسلسل للكارت. ويقوم الكارت بنشر عنوانها على الشبكة، مما يسمح للأجهزة بالتخاطب فيما بينها وتوجيه البيانات إلى وجهتها الصحيحة.
كما يحتوي كارت الشبكة على كل من أجزاء مادية Hardware وأجزاء برمجية Firmware Software، ويكون الجزء البرمجي مخزناً داخل ذاكرة ROM ويكون مسئولاً عن توجيه وتنفيذ المهام الموكلة بالكارت. ثم تنتقل البيانات في الكمبيوتر في ممرات كهربية تسمى نواقل Buses كما بالشكل
كل ناقل يتكون من عدة ممرات موضوعة جنباً إلى جنب، وباستخدام هذه الممرات من الممكن نقل كمية كبيرة من البيانات على ناقل واحد في نفس الوقت، وفي أجهزة الكمبيوتر القديمة كانت نواقل البيانات قادرة على نقل 8 Bit من البيانات في الوقت الواحد ثم تطورت إلى 16 Bit ثم إلى 32 Bit .. وأخيراً وصلت بعض الشركات لإنشاء نواقل 64 Bit أي أنها تستطيع نقل 64 Bit في المرة الواحدة. ولأن الناقل قادر على نقل أجزاء عديدة من البيانات في نفس الوقت نقول أن البيانات تنتقل بشكل متوازي Parallel ، وكلما كان الناقل أوسع كان معدل نقل البيانات أسرع .
كما يستطيع سلك الشبكة حمل Bit واحد من البيانات في المرة الواحدة فيما يطلق عليه البث المتسلسل + Transmission، كما أن البيانات تنتقل في اتجاه واحد على السلك. وكارت الشبكة هو المسئول عن تحويل البيانات من السريان بشكل متواز على ناقل البيانات إلى السريان بشكل متسلسل على سلك الشبكة والذي يقوم بهذه المهمة في كارت الشبكة هو الراسل / المستقبل Transceiver كما هو موضح بالشكل
يقوم كارت الشبكة بتنظيم عملية بث البيانات على الشبكة وذلك بالقيام بالآتى:
· نقل البيانات من الكمبيوتر إلى الكارت.
· تخزين البيانات مؤقتا على الكارت تمهيدا لبثها إلى السلك.
· إجراء تفاهم على شروط نقل البيانات بين الكارت المرسل والكارت المستقبل.
· التحكم فى تدفق البيانات على الشبكة.
ويقوم كارت الشبكة بإرسال إشارة إلى الكمبيوتر طالباً منه بيانات معينة ثم يقوم ناقل البيانات في الكمبيوتر بنقل البيانات المطلوبة من ذاكرة الكمبيوتر إلى الكارت. وغالباً ما تكون سرعة نقل البيانات من الناقل إلى الكارت أكبر من سرعة نقل البيانات من الكارت إلى السلك، لهذا فإن جزءاً من هذه البيانات يجب تخزينه مؤقتاً على ذاكرةRAM على الكارت إلى أن يتمكن الكارت من بثها إلى السلك، هذه التقنية تسمى Buffering. وهناك أمر آخر يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار عند تبادل البيانات، وهو التوافق بين كروت الشبكة المتصلة معاً، فإذا كانت إحدى الكروت قديمة والكارت الآخر جديداً وأسرع من القديم، فإنهما لكي يتملكنا من الاتصال معاً عليهما الاتفاق على سرعة واحدة تكون هي سرعة الكارت الأبطأ. ولكي يتم التوافق بين كروت الشبكة المتصلة معاً، فإن كل كارت يطلق إشارة إلى باقي الكروت معلناً عن بارمتراته لكي يتم تعديله بما يتوافق مع غيره من الكروت. والقضايا التي يجب أن تتفق عليها الكروت لكي يتم الاتصال بينها هي:
· الحجم الأقصى لمجموعات البيانات التي سيتم إرسالها.
· مقدار البيانات التي سيتم إرسالها قبل الحصول على تأكيد لوصولها.
· فترة الزمن التي تفصل بين إرسال حزم البيانات.
· فترة الزمن التي يجب انتظارها قبل الحصول على تأكيد وصول البيانات.
· مقدار البيانات الذى يستطيع كل كارت استقبالها قبل أن تفيض Overflow.
· سرعة نقل البيانات.
وبمجرد الاتفاق على القضايا السابقة تبدأ عملية تبادل البيانات بين الكروت. ويقوم كارت الشبكة بعدد من مهام التحكم تشمل:
· مراقبة وسط الاتصال.
· طلب حزم البيانات والتعرف عليها بالتأكد من أن عنوان الوجهة الموجود في الحزمة هو نفسه عنوان الكارت التي ستتسلم الحزمة.
· اكتشاف الأخطاء وحلها.
تركيب وإعداد كارت الشبكة
يعتبر كارت الشبكة من أهم مكونات شبكات الكمبيوتر، لأنه الواجهة بين ناقل البيانات الداخلي للكمبيوتر الشخصي وسلك الشبكة. ويتكون الكارت من جانبين مهمين، أحدهما يتصل بناقل البيانات في الكمبيوتر والآخر يتصل بسلك الشبكة. وناقل البيانات هو المسئول عن نقل البيانات بين المعالج والذاكرة. ولكي يعمل الكارت كما يجب، فلا بد أن يكون متوافقاً مع نوعية ناقل البيانات في الكمبيوتر. في بيئة عمل الأجهزة الشخصية.
هناك أربعة أنواع لتصميم ناقل البيانات:
1- ISA
2- MCA
3- EISA
4- PCI
· التصميم الأول Industry Standard Architecture (ISA) هو النوع القياسي الذي كان يستخدم في أجهزة IBM PC XT, AT والأجهزة المتوافقة معها. وتستخدم ISA كروت وناقل سعة 8 Bitأو 16 Bitوتنقل البيانات بسرعة 8 ميجابت في الثانية.
· التصميم (Micro Channel Architecture (MCA طورته IBM عام 1988 ويستخدم ناقل سعة 16 Bitأو 32 Bitوهذا التصميم غير متوافق مع التصميم السابق بمعنى أن الكروت المتوافقة مع أحد التصميمين تكون غير متوافقة مع التصميم الآخر.
· تصميم (Extended Industry Standard Architecture (EISA تم تقديمه عام 1988 من قبل ثماني شركات كبيرة من ضمنها شركات Compaq ، HP و NEC. هذا التصميم يستخدم ناقل بيانات سعة 32 Bit وسرعة نقل بيانات تصل إلى 33 ميجابت في الثانية وهي متوافقة مع التصميم ISA.
· التصميم الأخير (Peripheral Component Interconnect (PCI تم تطويره من قبل شركة Intel عام 1992، وهي سعة 32 Bit وتصل سرعة نقل البيانات إلى 132 ميجابت في الثانية. ويعتبر هذا التصميم الأسرع والأكثر تطوراً ومرونة، وهي تحقق أغلب الاحتياجات لتحقيق وظيفة Plug and Play أو ركب وشغل وهي عبارة عن مجموعة من المواصفات تسمح بالإعداد التلقائي للأجهزة والكروت بمجرد تركيبها وذلك دون أي تدخل من المستخدم، ولتحقيق ذلك لابد من توفير الأمور التالية:
i. يجب أن يكون Basic Input-Output System (BIOS) في الكمبيوتر متوافقاً مع مواصفات Plug and Play.
ii. يجب أن يكون نظام التشغيل متوافقاً أيضاً مع Plug and Play مثل Windows 95 وما بعده.
iii. أن يكون الكارت أو الجهاز متوافقاً مع Plug and Play.
يجب أن تعلم عزيزى القارئ أن التركيب الفعلي للكارت في الكمبيوتر يجب أن يتم بحذر، فالكهرباء الساكنة مثلاً قد تُتلف الرقائق الدقيقة على الكارت، لهذا يجب التأكد من تفريغ أي شحنات ساكنة في جسمك قبل أن تبدأ بتركيب الكارت عن طريق الآتى:
أولا ً: أزل سلك الكمبيوتر من مقبس الكهرباء.
ثانياً : أمسك بالغطاء المعدني الخارجي للكمبيوتر بيديك الإثنتين لتفريغ أي شحنات كهربية في جسمك ثم قم بإزالة الغطاء.
ثالثا ً: أزل كارت الشبكة من الكيس البلاستيكي العازل Antistatic Plastic Bag.
رابعاً : ركب الكارت بحذر في أي شق توسع فارغ متوافق معه، وتأكد من أن حافته قد دخلت بشكل محكم في الشق.
خامسا ً: أحكم ربط المسمار الذي يشبك الكارت إلى مؤخرة الجهاز.
سادساً : أعد الغطاء وأغلق الجهاز ثم أعد توصيل سلك الكمبيوتر إلى مقبس الكهرباء.
الآن وبعد تركيب الكارت وتوصيله بسلك الشبكة، هناك أمور يجب إعدادها وخاصة إذا كان الكارت أو نظام التشغيل لا يدعمان مواصفات Plug and Play . . وهذه الأمور هي:
· Interrupt .. والمقاطعة.
· Base I/O Port Address عنوان منفذ المدخل/المخرج.
· DMA Channel قناة الوصول المباشر للذاكرة.
· Base Memory Address عنوان الذاكرة الرئيسية.
· Transceiver المرسل- المستقبل.
وInterrupt المقاطعة عبارة عن إشارة توجهها الأجهزة إلى المعالج تخبره بها أنها تحتاج أن يقوم بمعالجة بياناتها، وعندها يتوقف المعالج عن القيام بمهامه مؤقتاً إلى أن يتم معالجة المقاطعة ثم يعود لمعالجة وظائف أخرى. وخطوط طلب المعالجة أو Interrupt Request (IRQ) Lines تكون مدمجة في الكمبيوتر ومرقمة. ولهذا يطلق عليها أحياناً مستويات Levels ، وكل جهاز يجب ان يستخدم خط طلب مقاطعة مختلفاً عن الآخر.
خطوط طلب المقاطعة تتوزع كالتالي:
· 2 أو 9 وتكون مخصصة لـ EGA/VGA.
· 4 وتكون مخصصة لـ COM1, COM3.
· 6 وتكون مخصصة لمتحكم القرص المرن Floppy Disk Controller.
· 7 وتكون مخصصة للمنفذ المتوازي Parallel Port.
· 8 وتكون مخصصة لساعة الوقت الحقيقي Real -Time Clock .
· 12 وتكون مخصصة للماوس.
· 13 وتكون مخصصة للمعالج الرياضي Math Coprocessor.
· 14وتكون مخصصة لمتحكم القرص الصلب.
وهذه الأرقام تشير إلى أولوية المعالجة بحيث إذا تلقى المعالج طلبي مقاطعة من جهازين مختلفين ولكل منهما رقم مختلف فسيقوم بخدمة الجهاز ذي الأولوية ويكون هو صاحب رقم طلب المقاطعة الأصغر. في أغلب الأحوال يستخدم كارت الشبكة خط طلب المقاطعة رقم IRQ3 أو IRQ5، فإذا كان كلاهما مشغولاً فمن الممكن استخدام أي خط مقاطعة فارغ. أما Base Input Output I/O Port فهو الذي يقوم بتحديد قناة يتم تدفق المعلومات من خلالها بين أجزاء الكمبيوتر ومعالجه. هذا المنفذ Port يظهر للمعالج كعنوان مكتوب بالنظام الست عشري Hexadecimal format، و كل جهاز يجب أن يكون له رقم منفذ Base I/O Port مختلف عن الآخر. والأرقام التالية تستخدم غالباً لكارت الشبكة:
· 300to 30F
· 310 to 31F
و على كل، فأي رقم منفذ فارغ من الممكن استعماله للكارت. أما (Direct Memory Access (DMA فهي قناة تنقل البيانات بين أي جهاز مثل كارت الشبكة مثلاً وذاكرة الكمبيوتر ، وهذا الأمر يتم دون أي تدخل من المعالج. ولا يستطيع جهازان استخدام نفس القناة، لهذا يجب تخصيص قناة منفصلة للكارت.
تمثل Base Memory Address موقعاً محدداً في ذاكرة الكمبيوتر RAM، وبالنسبة لكارت الشبكة فإنه يستخدم هذا الموقع للتخزين المؤقت للبيانات المرسلة والمستقبلة، ويكون عنوان هذا الموقع المستخدم من قبل كارت الشبكة هو D8000 وأحياناً يكتب D800، ومن الممكن استخدام أي موقع غير مستخدم من قبل جهاز آخر، وبعض الكروت تسمح لك بتحديد مقدار الذاكرة المستخدم. وقد يحتوى كارت الشبكة على أحد الأنواع التالية من Transceiver، وأحياناً أكثر من نوع:
· On-Board BNC.
· RJ-45 On-Board.
· On-Board AUI
فإذا كان على الكارت أكثر من نوع وبالتالي يدعم أكثر من نوع من الأسلاك فإنه يسمى Combo Card، ولتحديد النوع الذي سيتم استخدامه يجب اختياره من خلال استعمال Jumpers والتي توجد في الأنواع الأقدم من الكروت. أما الأنواع الأحدث التي تدعم مواصفات ركب وشغل فتتم تلقائياً. ومن الممكن وصفJumpers كمشابك صغيرة تقوم بربط دبوسين معاً لتحدد الدائرة الكهربية التي على الكارت استخدامها كما بالشكل
وأحياناً تتوفر بالإضافة إلى Jumpers مجموعة صغيرة من المفاتيح تسمى In-Line Package (DIP Dual) تستخدم للتحكم بإعدادات الكارت كما بالشكل
إعداد كارت الشبكة في Windows NT غير المتوافق مع مواصفات Plug And Play
بعد تركيب الكارت وإعادة تشغيل الجهاز قم بالآتى:
1- افتح لوحة التحكم (Control Panel) وانقر مرتين على أيقونة Network كما بالشكل
2- سيظهر لك مربع الحوار Networks انقر علامة التبويب Adapters كما بالشكل
3- انقر الزر ADD كما بالشكل
4- اختر اسم الكارت المتوفر لديك كما بالشكل
- إذا لم يكن الاسم متوفراً اضغط على Have Disk، و إلا فاضغط على OK.
6- بعدها ستظهر لك نافذة أخرى لتحدد فيها الأمور التالية وفقا لنوع بطاقتك:
· I/O Port Address.
· Interrupt Number.
· Transceiver Type.
7- اضغط OK كما بالشكل
8- ستظهر نافذة لتحدد فيها نوع ناقل البيانات لديك الموصل إليه الكارت هل هوISA أوPCI أو غير ذلك ورقم هذا الناقل المركب عليه الكارت في الجهاز لديك كما بالشكل
9- اضغط OK، وبعدها سيطلب منك إدخال القرص المضغوط للـ Windows NT لنسخ بعض الملفات اللازمة لتثبيت مشغلات الكارت التي لديك.
10- لكي يعمل كارت الشبكة فإنه يحتاج إلى بروتوكول، عند تنصيب الكارت ستجد البروتوكول NetBEUI، ولإضافة بروتوكولات أخرى مثل TCP/IP والذي تحتاجه بالتأكيد إن رغبت بالاتصال بالإنترنت.
11- اذهب إلى Protocols واضغط على Add واختر البروتوكول اللازم كما بالشكل
12- بعد الانتهاء اضغط على Close وأعد تشغيل الجهاز عندما يطلب منك.
لنفترض أنك بعد إعادة تشغيل الجهاز لم يعمل الكارت لديك، سنفترض أن المشكلة سببها التعارض Conflict في طلب المقاطعة بمعنى أن لديك جهازاً آخر بالإضافة إلى كارت الشبكة مشتركان في نفس رقم طلب المقاطعة IRQ، إذاً أولاً كيف نتحقق من ذلك ؟
1- اذهب إلى البرنامج Windows NT Diagnostics كما بالشكل
2- انقر علامة التبويب Resources، وهناك ستجد جهازين لهما نفس رقم طلب المقاطعة كما بالشكل
3- لحل المشكلة يجب العودة إلى لوحة التحكم إلى Network ثم إلى Adapters ومن ثم يجب النقر مرتين على اسم كارت الشبكة ثم تغيير رقم طلب المقاطعة إلى رقم غير مشغول كما بالشكل
4- لا تنس تغيير إعدادات طلب المقاطعة من DIP إن وجدت في نفس الكارت وبهذا تحل المشكلة كما بالشكل
العوامل المؤثرة في عمل كارت الشبكة
بما أن كارت الشبكة يتحكم بتدفق البيانات بين الكمبيوتر وسلك الشبكة، فإن له تأثيراً كبيراً على أداء الشبكة، فإذا كان الكارت بطيئاً فسيؤدي إلى بطء عام في الشبكة، وهذا الأمر يكون واضحاً خاصة في شبكات من تصميم الناقل، فهناك لا يستطيع أي أحد استخدام الشبكة ما لم يكن السلك حراً من أي إشارة، وبالتالي إذا كان الكارت بطيئاً فإن الشبكة ككل سيكون عليها الانتظار طويلاً إلى أن ينهي الكارت عمله.
العوامل المؤثرة على سرعة كارت الشبكة
· الأسلوب المستخدم في نقل البيانات.
· المشغلات البرمجية المستخدمة Driver Software.
· سعة ناقل البيانات في الكمبيوتر.
· قوة المعالج الموجود على الكارت.
· مقدار ذاكرة التخزين المؤقت على الكارت.
ومن العوامل المهمة في التأثير على سرعة الكارت هو الأسلوب المستخدم في تبادل البيانات بين الكمبيوتر والكارت. وهناك أربع طرق لتبادل البيانات بين الكمبيوتر و كارت الشبكة سنسردها من الأبطأ إلى الأسرع كم يلى:
· المدخل/المخرج المبرمج Programmed I/O.
· ذاكرة الكارت المشتركة Shared Adapter Memory.
· الوصول المباشر للذاكرة Direct Memory Access (DMA).
· التحكم بالناقل Bus Mastering.
في تقنية Programmed I/O، يقوم معالج خاص على الكارت بالتحكم بجزء من ذاكرة الكمبيوتر. ويقوم معالج الكارت بالاتصال بمعالج الكمبيوتر من خلال عنوان مدخل/مخرج I/O Address الموجود في الجزء المحدد من الذاكرة الذي يتم التحكم به من قبل معالج الكارت. ثم يتم تبادل البيانات بين المعالجين بسرعة وذلك بالقراءة والكتابة على نفس الجزء من الذاكرة كما بالشكل
وميزة الطريقة السابقة بالنسبة للطرق الأخرى هو استخدام جزء ضئيل من الذاكرة. أما عيبها فيتمثل في ضرورة تدخل معالج الكمبيوتر في عملية نقل البيانات مما يزيد العبء عليه ويقلل من السرعة الإجمالية للمعالجة.
أما في تقنية Shared Adapter Memory، فإن كارت الشبكة يكون مختوياً على ذاكرة RAM تشارك الكمبيوتر فيها، بحيث يتمكن معالج الكمبيوتر من الوصول المباشر إلى هذه الذاكرة على الكارت ويقوم بنقل البيانات بالسرعة الكاملة مما يقلل من التأخير في نقل البيانات، ويتعامل المعالج مع هذه الذاكرة وكأنها جزء فعلي من ذاكرة الكمبيوتر كما بالشكل
أما الكروت التي تستخدم تقنيةDirect Memory Access فإنها تقوم بنقل البيانات مباشرة من ذاكرة الكمبيوتر إلى الذاكرة المؤقتة على الكارت، وهي تمر بمرحلتين:
الأولى: تنتقل البيانات من ذاكرة النظام إلى متحكم الوصول المباشر للذاكرة DMA Controller، مهمة هذا المتحكم هي نقل البيانات بين ذاكرة النظام وأي جهاز آخر دون تدخل المعالج في عملية النقل.
الثانية: تنتقل البيانات من المتحكم إلى كارت الشبكة كما بالشكل
الكروت التي تستخدم هذه التقنية تستغني عن المعالج في عملية النقل مما يزيد من سرعة نقل البيانات، ويزيل العبء عن المعالج للتفرغ للقيام بمهام أخرى.
أما التقنية الأخيرة Bus Mastering والتي تسمى أيضاً Parallel Tasking وفيها يقوم كارت الشبكة بالتحكم المؤقت بناقل بيانات الكمبيوتر بدون أي تدخل من المعالج ، ويقوم بتبادل البيانات مباشرة بين ذاكرة النظام والكارت كما بالشكل
وهذا يسرع عمل الكمبيوتر نظراً لتفرغ المعالج ومتحكم DMA، وبشكل عام فإن هذه التقنية تحسن أداء الشبكة بشكل ملحوظ. فالكروت التي تستخدم هذه التقنية يتحسن أداؤها بنسبة تتراوح بين 20 إلى 70 % بالمقارنة مع الكروت التي تستخدم التقنيات الأخرى، ولكن تكلفتها تكون أكبر. أما الكروت من النوع EISA، MCA و PCI فكلها تعتمد تقنية Bus Mastering.
مشغل كارت الشبكة أوNetwork Card Driver هو عبارة عن برنامج يحمل على كل كمبيوتر يحتوي على كارت شبكة، ويقوم بالتحكم بمهام الكارت وتوجيهه للعمل بالشكل الأمثل، واختيار المشغل المناسب وإعداده بشكل جيد له تأثير كبير على سرعة وأداء الكارت. ويعبر عن سعة ناقل البيانات، بعدد الـ Bits من البيانات التي يستطيع الناقل حملها في المرة الواحدة، كلما زادت سعة الناقل كلما زادت كمية البيانات التي من الممكن نقلها في المرة الواحدة. لهذا فناقل البيانات سعة 32 Bit يستطيع نقل البيانات بشكل أسرع من ناقل البيانات سعة 16 Bit. وبزيادة سرعة الناقل تزداد سرعة نقل الكارت للبيانات على الشبكة، ولكن الكارت يجب أن يقوم بمعالجة هذه البيانات ثم نقلها إلى السلك فإذا كانت سرعة الناقل أكبر من سرعة معالجة الكارت للبيانات فسيصبح الكارت في هذه الحالة مسبباً لمشكلة تسمى عنق الزجاجة، ولحل مثل هذه المشكلة يستخدم الكارت:
· ذاكرة احتياطية RAM Buffer مركبة على الكارت لتخزين البيانات مؤقتاً قبل إرسالها وكلما زاد حجم هذه الذاكرة كلما زادت سرعة نقل الكارت للبيانات إلى السلك.
· معالج خاص مركب على الكارت يمثل عقلها المدبر والمسئول عن القيام بالمهام الموكلة إليها، وكلما كان هذا المعالج أقوى وأكثر تطوراً كلما تحسن أداء الكارت.
وهناك نوعان رئيسيان من المعالجات المستخدمة في كارت الشبكة:
· معالجات RISC.
· معالجات CISC.
معالجات RISC هي اختصار لـ Reduced Instruction Set Computing أو محاسبة مجموعة التعليمات المبسطة، وتقوم فكرة هذه المعالجات على فعالية وسرعة معالجة مجموعات صغيرة وبسيطة من التعليمات. بينما معالجات CISC هي اختصار لـ Complex Instruction Set Computing أو محاسبة مجموعة التعليمات المعقدة ،وهذه المعالجات تكون قادرة على معالجة التعليمات المعقدة وبالتالي تستطيع القيام بمهام شديدة التعقيد والصعوبة، ولكن نظراً لتعقيد تصميمها فإنها من الممكن أن تكون بطيئة.
بشكل عام، فإن معالجات RISC تعتبر أسرع من معالجات CISC في تشغيل التعليمات البسيطة، وحيث أن التعليمات أو الأوامر التي تحتاج كارت الشبكة لتنفيذها هي أوامر بسيطة نسبياً فإن الكروت التي تستخدم معالجات RISC تكون أسرع من تلك التي تستخدم معالجات CISC. إذا كانت شبكتك أو بعض أجزاء منها بحاجة إلى احتياجات خاصة، فإنك باختيارك للكارت المناسب تستطيع تحقيق هذه الاحتياجات، فبعض أجهزة الكمبيوتر مثلاً تحتاج إلى كروت غالية الثمن بينما لا يحتاج غيرها إلا إلى أرخص الكروت. نعرف مثلاً أن المزودات تتعامل مع كميات كبيرة من البيانات، ونعرف أيضاً أنه إذا كان المزود بطيئاً فإن الشبكة ككل ستصبح بطيئة، لهذا فإنه يصبح من الضروري استخدام كروت شبكة متطورة في المزود لتستطيع تحمل العبء الكبير الذي سيلقى على عاتقها. بينما من الممكن استخدام كروت أقل تكلفة لمحطات العمل Workstation التي لا تولد كميات كبيرة من البيانات وتبثها على الشبكة. وتعتبر الشبكات المحلية اللاسلكية Wireless LAN، نوعاً خاصاً من الشبكات، و لإنشاء شبكة محلية لاسلكية لابد لك من استخدام كروت شبكة لاسلكية. وتستخدم كروت الشبكة اللاسلكية لأمرين:
· لإنشاء شبكة محلية لاسلكية كاملة.
· لإضافة محطة لاسلكية لشبكة محلية سلكية.
كما يعمل كارت الشبكة اللاسلكية بشكل مشابه لعمل كارت الشبكة السلكية والاختلافات الرئيسية بينهما هي:
1- وسط الإرسال المستخدم للبث.
2- المكون المسئول عن عملية البث ويسمى المجمع اللاسلكي Concentrator Wireless وهو يقوم بنفس مهام المكون المسمى Transceiver في الكروت السلكية، ويستطيع المجمع اللاسلكي التعامل مع أنواع مختلفة من وسائط الإرسال تشمل:
· موجات الراديو Radio Waves.
· موجات المايكروويف Microwaves.
· موجات الأشعة تحت الحمراء Infrared.
يقوم بعض مديري الشبكات بإزالة أي محركات أقراص لينة كانت أو صلبة أو حتى مضغوطة من أجهزة المستخدمين ،ويكون الهدف من ذلك:
· زيادة أمن الشبكة وحماية البيانات من الفيروسات.
· تقليل التكلفة الإجمالية للشبكة.
· سهولة الإدارة والتحكم بالأجهزة على الشبكة.
ولكن تبرز مشكلة عند استخدام الأجهزة منزوعة الأقراص تتمثل في كيفية تشغيل هذه الأجهزة وكيف ستنضم إلى الشبكة بدون وجود قرص صلب وبالتالي أين سيخزن برنامج بدء التشغيل؟ لحل هذه المشكلة تستخدم كروت شبكة مخزن عليها برنامج صغير يشغل الجهاز ويسمح له بالانضمام إلى الشبكة، هذه الكروت تكون مزودة بذاكرة تسمى Remote-Boot PROM يخزن عليها برنامج بدأ التشغيل.
مبادئ إرسال الإشارة
قبل أن يتمكن جهازا كمبيوتر من الاتصال معاً لابد من توفر شرطين:
1- أن تتم ترجمة البيانات إلى إشارات يمكن نقلها بين الجهازين.
2- يجب أن يتوفر للجهازين قناة يستطيعان من خلالها إرسال واستقبال الإشارات.
الممر أو القناة التي تحمل الإشارات تسمى وسط الإرسال Transmission Medium. وتستطيع أجهزة الكمبيوتر استخدام الأنواع التالية من الإشارات للاتصال فيما بينها:
· Electrical Pulses النبضات الكهربائية.
· Radio Waves موجات الراديو.
· Microwaves موجات الميكروويف.
· Infrared Light الأشعة تحت الحمراء.
هناك خاصية واحدة تجمع بين هذه الإشارات المختلفة وهي أنها كلها تعتبر موجات كهرومغناطيسية Electromagnetic (EM) Wave. ويتم استخدام هذه الموجات لنقل البيانات لأنها تتمتع بالمميزات التالية:
1- من الممكن تعديلها والتحكم بها باستخدام أشباه الموصلات Semiconductor.
2- تستطيع تمثيل كل من الإشارات التماثلية Analog والرقمية Digital.
الإشارات التماثلية هي إشارات مستمرة تتمثل فيها المعلومات كمقادير فيزيائية من الإشارات الكهربية ومثال عليها التيار الكهربائي والموجات الصوتية. أما الإشارات الرقمية فهي إشارات منفصلة Discrete وتستخدم قيمتين فقط هي صفر أو واحد لتمثيل الإشارة الأصلية. أما الموجات الكهرومغناطيسية فتضم أنواعاً عديدة من الموجات تتراوح بين أشعة جاما من ناحية وبين موجات الراديو الطويلة من ناحية أخرى. هذا المدى الكبير من الموجات الكهرومغناطيسية يطلق عليه اسم الطيف الكهرومغناطيسي EM Spectrum. ويستخدم جزء محدود فقط من هذا الطيف لنقل البيانات. ويتم تحديد موقع موجة كهرومغناطيسية ما على الطيف بمعرفة طولها الموجي Wavelength وترددها Frequency وطاقتها Energy.
يتناسب التردد و الطول الموجي تناسباً عكسياً فكلما زاد التردد قل الطول الموجي والعكس صحيح. بينما تتناسب الطاقة مع التردد تناسباً طردياً فكلما زاد أحدهما زاد الآخر. والموجات التي تقع في أعلى الطيف يكون ترددها مرتفعاً وطاقتها عالية وطولها الموجي صغيراً، بينما الموجات التي تقع في أسفل الطيف فيكون ترددها وطاقتها منخفضة أما طولها الموجي فكبير.
تحدد طاقة وتردد وطول الموجة الخصائص الفيزيائية للموجة، وهذه الخصائص بدورها تحدد قدرة الموجة على حمل البيانات. كلما ترتفع إلى أعلى في الطيف فإن التردد يزداد، وللتردد علاقة مباشرة بالقدرة على حمل البيانات، فكلما ازداد التردد فإن الموجات الكهرومغناطيسية تصبح قادرة على حمل بيانات أكثر. أما الطول الموجي فإنه يقل مع الارتفاع إلى أعلى في الطيف، لهذا فإن الموجات في أسفل الطيف لها أكبر طول موجي مثل موجات الراديو الطويلة.
ويؤثر الطول الموجي على قدرة الإشارات على اختراق الجدران والأجسام غير الشفافة. كما أن الطول الموجي يؤثر على قدرة الإشارات على الانحناء والدوران حول العقبات والزوايا. وبشكل عام فكلما زاد الطول الموجي زادت قدرة الإشارة على اختراق الأسطح غير الشفافة والدوران حول الزوايا.
أما الموجات ذات التردد العالية فإنها بشكل عام غير قادرة على الانحناء حول الزوايا، وهذه الخاصية تسمى Line-Of-Sightأو مرمى البصر. لذا فالموجات ذات التردد العالي مثل موجات الميكروويف لا تستطيع الانتقال إلا في خطوط مستقيمة. إذا افترضنا أن جميع العوامل ثابتة فإنه بزيادة الطاقة تزداد قوة ووضوح الإشارة، ولهذا فإن موجات الميكروويف تتميز بنقاوة ووضوح وكثافة الإشارة.
أما الموجات ذات الطاقة المنخفضة مثل موجات الراديو فإنها أقل مقاومة للتداخل من قبل موجات أخرى نظراً لضعفها وقلة وضوحها. وتعتبر الموجات عالية الطاقة ذات تأثير سلبي على صحة الإنسان، ولهذا فإن أشعة جاما لا تستخدم في نقل البيانات نظراً لخطورتها على الصحة. وتعتبر الأنواع المختلفة من وسائط الإرسال مناسبة لأجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي. وتقع وسائط الإرسال تحت فئتين رئيسيتين هما :
· وسائط سلكية.
· وسائط لاسلكية.
الوسائط السلكية تكون إما أسلاكاً معدنية أو أليافاً وتوصل الكهرباء والضوء على التوالي. أما الإرسال اللاسلكي فيستخدم الغلاف الجوي كوسط إرسال لنقل الإشارة. وتتضمن الوسائط اللاسلكية:
· موجات الراديو.
· موجات الميكروويف.
· الأشعة تحت الحمراء.
تستخدم الوسائط السلكية عادة في الشبكات المحلية الصغيرة أما في الشبكات الواسعة فتستخدم مجموعة من الوسائط السلكية واللاسلكية. كما من الممكن استخدام الوسائط اللاسلكية لتحقيق الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر المحمولة والشبكات المحلية. وقبل أن تحدد وسط الإرسال الأنسب لشبكتك عليك الإجابة على هذه الأسئلة:
· ما هو مقدار ثقل أو ازدحام حركة المرور المتوقع على الشبكة؟
· ما هي المسافة التي على وسط الاتصال تغطيتها أو الوصول أليها؟
· ما هي الاحتياجات الأمنية للشبكة؟
· ما هي الميزانية المخصصة لوسط الاتصال؟
الاعتبارات التي تؤثر على سعر وأداء وسط الإرسال تتضمن:
1- سهولة الإعداد والتركيب.
2- مدى سعة نطاق البث.
3- ضعف الإشارة Attenuation.
4- المناعة من التداخل
الكهرومغناطيسي Immunity From Electromagnetic Interference.
وبشكل عام، فإن تكلفة وسط الإرسال ترتفع مع ارتفاع سرعته ونقاوته وتحسن مستوى أمنه. ويعبر عن مدى الترددات المقاسة بالهيرتز (Hertz (HZ والتي يستطيع وسط الإرسال فيزيائيا استيعابها بسعة نطاق البث Bandwidth. وهي تعرف بالفرق بين أعلى الترددات وأخفضها والتي يستطيع وسط الإرسال حملها. هذه السعة قد تتفاوت وفقاً للمسافة وتقنية بث الإشارة المستخدمة.
ويعرف ضعف الإشارة Attenuation بأنه قابلية الموجات الكهرومغناطيسية للضعف والتلاشي خلال الإرسال. خلال مرور الموجات الكهرومغناطيسية في وسط الإرسال يتعرض جزء من طاقتها للامتصاص والبعثرة بسبب الخواص الفيزيائية للوسط. ويجب الانتباه لهذا الأمر خاصة عند التخطيط لاستخدام وسط ما من المفروض أن يغطي مساحة شاسعة. ولا تستطيع أغلب وسائط الإرسال عزل الموجات الكهرومغناطيسية عن التداخل مع موجات خارجية. أما التداخل الكهرومغناطيسي EMI (Electromagnetic Interference) فيحدث عندما تقوم موجات كهرومغناطيسية غير مرغوب فيها بالتأثير على الإشارة المنقولة عبر وسط الإرسال. كما أنه من السهل اعتراض الموجات الكهرومغناطيسية والتنصت عليها وهذا أمر خطير إذا كانت شبكتك تحتوي على معلومات حساسة.
الكابلات المستخدمة فى الشبكات
أنواع وخصائص أسلاك الشبكات
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأسلاك هي:
1- الأسلاك المحورية Coaxial Cable.
2- الأسلاك الملتوية Twisted Pair.
3- الألياف البصرية Fiber Optic.
وهناك طريقتان لإرسال الإشارة عبر السلك هما:
· النطاق الأساسي Baseband.
· النطاق الواسع Broadband.
أنظمة النطاق الأساسي Baseband الإرسال الرقمي للإشارة بواسطة تردد واحد فقط، حيث أن الإشارة الرقمية تستخدم كامل سعة نطاق البث Bandwidth. وتعتبر شبكات Ethernet أوضح مثال على استخدام إرسال Baseband. باستخدام هذه التقنية في البث. ويستطيع أي جهاز على الشبكة إرسال الإشارات في اتجاهين Bidirectional، وبعض الأجهزة تستطيع إرسال واستقبال الإشارة في نفس الوقت.
إذا كان طول السلك كبيراً، فهناك احتمال لحصول تضعيف Attenuation للإشارة المرسلة مما يسبب صعوبة في التعرف على محتواها، لهذا تستخدم شبكات Baseband مكررات إشارة Repeaters والتي تتسلم الإشارة وتقويها ثم تعيد إرسالها.
أما أنظمة النطاق الواسع Broadband فتستخدم الإرسال التماثلي للإشارة Analog مع مدى أوسع من الترددات، مما يسمح لأكثر من إشارة أن تستخدم نفس السلك في نفس الوقت. كما أن تدفق الإشارات في أنظمة Broadband يتم في اتجاه واحد فقط Unidirectional ولكن لحل هذه المشكلة تستخدم الطريقتان التاليتان:
· استخدام سلك ثنائي Dual-Cable فيكون كل جهاز موصل بسلكين، أحدهما للإرسال والآخر للاستقبال.
· استخدام سلك واحد مع تقسيم سعة النطاق إلى قسمين Midsplit، بحيث يتوفر قناتان تستخدم كل منها تردداً مختلفاً، وتكون واحدة للإرسال والأخرى للاستقبال كما بالشكل
تستخدم أنظمة Broadband أجهزة خاصة لتقوية الإشارة التماثلية تسمى مقويات Amplifiers. إذا كانت سعة النطاق كبيرة فيمكن استخدام عدة أنظمة بث تماثلي مثل الإرسال الشبكي الكمبيوتري وشبكات التلفزيون Cable TV باستخدام نفس السلك كما بالشكل
وتتكون الأسلاك المحورية في أبسط صورها من :-
1- محور من النحاس الصلب محاط بمادة عازلة كما بالشكل
2- ضفائر معدنية للحماية كما بالشكل
3- غطاء خارجي مصنوع من المطاط أو البلاستيك أو التفلون Teflon كما بالشكل
تقوم الضفائر المعدنية بحماية المحور من تأثير التداخل الكهرومغناطيسي EMI والإشارات التي تتسرب من الأسلاك المجاورة أو ما يسمى Crosstalk. إضافة لذلك تستخدم بعض الأسلاك المحورية طبقة أو طبقتين من القصدير كحماية إضافية. وهناك نوعان من الأسلاك المحورية:
· الرقيق Thin.
· الثخين Thick.
النوع الأول هو سلك مرن رقيق يصل قطره إلى 0.6 سم ويستخدم عادة في شبكات 10Base2 ويوصل مباشرة إلى كارت الشبكة.
أما النوع الثاني فهو سلك ثخين متصلب وغير مرن ويصل قطره إلى 1.2 سم ويستخدم عادة في شبكات 10Base5 و لأنه أثخن من النوع الأول فإنه يستطيع الوصول إلى مسافات أبعد دون تضعيف للإشارة، فبينما لا يصل السلك الأول لأكثر من 185 متراً يصل السلك الثخين إلى 500 متر. وهناك مواصفات كهربائية خاصة للأسلاك المحورية تتضمن الآتى:
· 50 أوم (أوم هي وحدة قياس مقاومة السلك للتيار المتردد) RG-11 و RG-8 للسلك الثخين).
· 50 أوم RG-58 للسلك الرقيق.
· 75 أوم RG-59 و يستخدم لسلك التلفزيون.
· 93 أوم RG-62 و تستخدم لمواصفات شبكات Arcnet.
تستخدم الأسلاك المحورية مشابك أو وصلات خاصة لوصل الأسلاك معاً, وشبك الأجهزة معها، تسمى هذه المشابك BNC) British Naval Connectors)، تتضمن عائلة مشابك BNC المكونات التالية:
· BNC Cable Connector.
· BNC T Connector.
· BNC Barrel Connector.
· BNC Terminator.
تصنف الأسلاك المحورية إلى صنفين وفقاً لتركيب غلافها الخارجي وطبيعة المكان الذي ستركب فيه وهذان الصنفان هما:
· Polyvinyl Chloride (PVC).
· Plenum.
النوع الأول PVC مرن وممكن استخدامه في الأماكن المفتوحة أو المعرضة لتهوية جيدة، ولكن نظراً لأنه قد تنبعث منه روائح سامة في حالة حدوث حريق فمن غير المحبذ استخدامه في الأماكن المغلقة أو سيئة التهوية.
أما النوع الثاني Plenum فهو مصنوع من مواد مضادة للحريق، وهي تسمى بهذا الإسم نسبة للمكان الذي تركب فيه Plenum وهو الفراغ الذي يفصل بين السقف وأرضية الطابق الذي فوقه وتكون مخصصة لتدوير الهواء البارد أو الدافئ عبر البناية، وهذه الأماكن تكون حساسة جداً في حالة حدوث حرائق فلو افترضنا أن الأسلاك غير مضادة للحريق فإن الغازات السامة ستنتشر عبر البناية كما بالشكلين
أو أن تكون الأسلاك Shielded محمية كما بالشكل
يتكون النوع الأول Unshielded Twisted Pair (UTP) من أسلاك ملتوية داخل غطاء بلاستيكي بسيط، ويستخدم هذا النوع في شبكات Baset. قامت جمعية الصناعات الإلكترونية وجمعية صناعات الاتصال بتقسيم UTPإلى خمس فئات وفقاً للغاية من استخدامها:
الفئة الأولى وتستخدم لنقل الصوت فقط ولا تستطيع نقل البيانات.
الفئة الثانية Category 2 وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 4 ميجابت في الثانية.
الفئة الثالثة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 10 ميجابت في الثانية.
الفئة الرابعة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 16 ميجابت في الثانية.
الفئة الخامسة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 100 ميجابت في الثانية.
وتعتبر UTP عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي وتداخل الإشارات المجاورة، ولحل هذه المشكلة تستخدم الحماية Shielding، ومن هنا ظهرت الأسلاك الملتوية المحمية (Shielded-Twisted Pair (STP والتي هي عبارة عن زوج من الأسلاك الملتوية محمية بطبقة من القصدير ثم بغلاف بلاستيكي خارجي. وتتفوق STP على UTP في للأمور التالية:
· أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي.
· تستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد.
· في بعض الظروف توفر سرعات بث أكبر.
وتستخدم الأسلاك الملتوية TP عادة في الحالات التالية:
· ميزانية محدودة للشبكة.
· هناك حاجة لتوفير سهولة و بساطة في التركيب.
تتكون أسلاك الألياف البصرية من اسطوانة رقيقة جداً من الزجاج أو البلاستيك بسمك الشعرة تسمى الصميم Core يتم كساؤها الصميم بطبقة من الزجاج تكون مصممة لعكس الضوء عليه، وتغطى هى الأخرى بطبقة مقواه Kevlar تكون محمية بغطاء خارجي من البلاستيك كما بالشكل
وحيث أن كل Core لا يستطيع نقل الضوء أو الإشارة إلا في اتجاه واحد فقط فإنه لا بد من استخدام سلكين من الألياف البصرية واحد للإرسال والآخر للاستقبال. وتوفر أسلاك الألياف البصرية المزايا التالية:
· منيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي والتداخل من الأسلاك المجاورة.
· معدلات التضعيف منخفضة جداً.
· سرعة إرسال بيانات مرتفعة جداً بدأت بـ 100 ميجابت في الثانية ووصلت حالياً إلى 200 ألف ميجابت في الثانية.
· في الألياف البصرية يتم تحويل البيانات الرقمية إلى نبضات من الضوء، وحيث أنه لا يمر بهذه الألياف أي إشارات كهربية فإن مستوى الأمن الذي تقدمه ضد التنصت يكون مرتفعاً.
أما العيب الرئيسي لهذه الأسلاك يرجع إلى أن تركيبها وصيانتها أمر غاية في الصعوبة فأي كسر أو انحناء سيؤدي إلى عطبها. وتعتبر الألياف البصرية ذات الصميم المصنوع من البلاستيك أسهل تركيباً وأقل عرضة للكسر، ولكنها لا تستطيع حمل نبضات الضوء مسافات شاسعة كتلك المزودة بصمام زجاجي. والألياف البصرية بشكل عام تكلفتها مرتفعة كثيراً قياسا بالأسلاك النحاسية. ومن غير المحبذ استخدام الألياف البصرية في الحالات التالية:
· ميزانية محدودة.
· عدم توفر الخبرة الكافية لتركيبها.
وتقوم شركة IBM بوضع معايير خاصة لشبكاتها حيث قدمت فى عام 1984 نظاماً معيارياً لتعريف كل من:
· مشابك الأسلاك.
· لوحات الواجهة Face Plates.
· لوحات التوزيع Distribution Panels.
· أنواع الأسلاك.
تعتبر المشابك التي تستخدمها IBM فريدة من نوعها فهي ليست مشابك ذكرية ولا أنثوية بل هجينة وتسمى Hermaphrodite كما بالشكل
ونظراً لشكلها المميز فإنها تحتاج إلى لوحات واجهة مميزة كما بالشكل
أما المعايير التي تستخدمها IBM لتوصيف أسلاكها فهي تتوافق مع المعيار الذي وضعته شركة American (Wire Gauge AWG).
والأنواع الرئيسية للأسلاك المستخدمة في شبكات IBM هي:
Type 1 - STP For Computers
Type 2 - Voice And Data STP
Type 3 - Voice And Data UTP
Type 5 - Fiber Optic Cable
Type 6 - Dual-Shielded UTP
Type 8 - STP For Use Under Carpets
Type 9 - Plenum
الشبكات اللاسلكية
توفر الأسلاك خيارات فعالة لتبادل البيانات والموارد عبر الشبكات، ولكن الأسلاك كوسط إرسال لا يخلو من العيوب، التى أهمها عدم مرونتها، لأنها إذا مدت وركبت يصبح من الصعب نسبياً إعادة تركيبها في مكان آخر دون بذل جهد ومضايقة للمستخدمين، كما أنها لا توفر اتصالاً للمستخدمين كثيري التنقل.
بدأت الشبكات المحلية اللاسلكية Wireless LAN تشكل خياراً فعالاً للتشبيك في الآونة الأخيرة، والسبب في ذلك يتلخص في:
1- التطورات المتلاحقة في التقنيات والمنتجات اللاسلكية.
2- الانخفاض المتواصل في الأسعار، نظراً للتنافس المتزايد بين المصنعين.
3- الطلب المتزايد على هذه الشبكات بسبب الحرية الكبيرة التي توفرها للمستخدمين في التنقل دون أن يؤثر ذلك على عملهم.
ويمكن تشبيه الشبكات اللاسلكية بشبكات الهاتف المحمول، فالمستخدم يستطيع التنقل إلى أي مكان يحلو له ويبقى مع ذلك متصلاً بشبكته ما دام يقع في المدى الذي تغطيه الشبكة. قد يكون مصطلح لاسلكي مضلل نوعاً ما فأغلب الشبكات لا تكون لاسلكية تماماً، ففي أغلب الأحيان تكون هذه الشبكات عبارة عن خليط من الأجهزة الموصلة بأسلاك وأجهزة أخرى موصلة لاسلكياً، هذا النوع من الشبكات يطلق عليها شبكات هجينة Hybrid. تستطيع المكونات اللاسلكية أداء المهام التالية:
· توفير اتصالات مؤقتة لشبكات سلكية في حال فشل هذه الأسلاك بتوفير الاتصال المطلوب لأي سبب كان.
· المساعدة في عمل نسخة احتياطية من البيانات على شبكة سلكية إلى جهاز متصل لاسلكياً.
· توفير درجة من الحرية في التنقل لبعض المستخدمين في شبكة سلكية.
وتعتبر الشبكات اللاسلكية مفيدة في الحالات التالية:
· توفير اتصالات في الأماكن المزدحمة.
· توفير اتصالات للمستخدمين كثيري التنقل.
· بناء شبكات في الأماكن المعزولة التي يصعب توصيلها بأسلاك.
محطة العمل اللاسلكية : وتعمل بشكل مشابه للمحطات السلكية والاختلاف الوحيد يتمثل في وسط الإرسال المستخدم. كل جهاز في الشبكات اللاسلكية يحتوي على كارت شبكة لاسلكية مع مرسل مستقبل Transceiver لاسلكي. ويقوم Transceiver بإذاعة واستقبال الإشارات من وإلى أجهزة الكمبيوتر المحيطة به. أما في الشبكات الهجينة فإن Transceiver يسمح للأجهزة اللاسلكية بالاتصال مع الأجهزة المكونة للشبكة السلكية. وهناك ثلاث تقنيات أساسية تستخدم في إرسال البيانات في الشبكات اللاسلكية المحلية:
· موجات الراديو أحادية التردد Single-Frequency Radio وتسمى أحياناً موجات الراديو عالية التردد ضيقة النطاق Narrow-Band High-Frequency Radio.
· موجات راديو الطيف الإنتشاري Spread-Spectrum Radio.
· موجات الأشعة تحت الحمراء Infrared.
يعمل الاتصال بموجات الراديو في شبكات الكمبيوتر بشكل مشابه لما هو عليه في شبكات الإذاعة، فالجهاز المرسل يقوم بإرسال إشاراته باستخدام تردد معين ويقوم الجهاز المستقبل بضبط تردده ليتوافق مع تردد الجهاز المرسل لكي يتمكن من استقبال الإشارات. الاختلاف الوحيد بين شبكات كمبيوتر الراديو وشبكات الإذاعة هو أن الشبكات بموجات الراديو تقوم بإرسال البيانات وليس الرسائل الصوتية كما في شبكات الإذاعة. ويعمل Transceiver أحادي التردد كما يظهر من اسمه باستخدام تردد واحد فقط.
تستطيع أنظمة الراديو أحادي التردد Single-Frequency Radio العمل باستخدام أي تردد ينتمي إلى مدى ترددات الراديو Radio Frequency Range (RF)، وبشكل عام تستخدم شبكات الكمبيوتر المدى العالي من طيف ترددات الراديو والتي تقاس بالجيجاهيرتز (GHz(10^9 Hz، وذلك لأنها توفر معدلات إرسال أعلى للبيانات.
وبشكل عام، فإن أنظمة إرسال الراديو سهلة التركيب والإعداد، ولكن استخدام أنظمة عالية الطاقة لتغطية مساحات كبيرة يعتبر أكثر تعقيداً لأنها تستخدم أجهزة عالية الجهد وتحتاج إلى صيانة مستمرة وأيدي عاملة خبيرة. وتذكر أن الإعداد السيئ لأجهزة التردد الأحادي قد يؤدي إلى:
· إشارات مزيفة.
· استخدام ضعيف لقوة الإرسال.
· معدلات إرسال بيانات منخفض.
يعتمد التضعيف في إشارات الراديو على تردد وقوة الإشارة المرسلة، فكلما ارتفع التردد وقوة الإشارة كلما أصبح التضعيف أقل. وحيث أن أجهزة الراديو ذات التردد الأحادي رخيصة الثمن تعمل باستخدام تردد منخفض وقوة محدودة فإنها عادة تعاني من معدلات تضعيف عالية، ولهذا فإنها لا تستطيع تغطية مساحة كبيرة ولا تستطيع المرور خلال الأجسام الكثيفة والمصمتة. وبشكل عام تعتبر أجهزة الراديو أحادي التردد أقل تكلفة من غيرها من الوسائط اللاسلكية وتعمل بترددات أكثر انخفاضا ولا تتجاوز قوة الإشارة أكثر من وات واحد. وتتراوح سرعة نقل البيانات في شبكات الراديو أحادية التردد بين 1 ميجابت في الثانية و 10 ميجابت في الثانية.
تعتبر إشارات الراديو أحادي التردد عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي وخاصة في مدى التردد المنخفض والذي يتداخل مع موجات أجهزة المستهلكين مثل أجهزة فتح أبواب مرآب السيارات. إن اعتراض الإشارات والتجسس عليها في هذه الأنظمة أمر غاية في السهولة إذا عرف تردد الإرسال. أما شبكات راديو الطيف الإنتشاري أو متعدد التردد Spread-Spectrum Radio فهي تعتبر التقنية الأكثر استخداماً في الشبكات اللاسلكية، وقد طورت هذه التقنية أول مرة من قبل الجيش الأمريكي خلال الحرب العالمية الثانية لمنع عمليات التجسس على إرسال الراديو.
تستخدم شبكات راديو الطيف الإنتشاري عدة ترددات معاً لنقل الإشارة مما يقلل من المشاكل المتعلقة بالإرسال أحادي التردد. وهناك تقنيتان أساسيتان تستخدمان في شبكات راديو الطيف الإنتشاري هما:
· التتابع المباشر Direct Sequence Modulation.
· القفزات الترددية Frequency Hopping.
تعتبر تقنية التتابع المباشر أكثر استخداما من التقنية الأخرى. بياناتها المشفرة عبر مجموعة من ترددات الراديو في نفس الوقت وتقوم أيضاً بإضافة Bits من البيانات المزورة التي ليس لها أي فائدة سوى تضليل الأجهزة المستقبلة غير المرخص لها باستقبال هذه البيانات، ويطلق على هذه الـ Bits المزورة اسم Chips.
ويعرف الجهاز المرخص له بالاستقبال مسبقاً الترددات التي ستحتوي على بيانات صالحة فيقوم بجمع هذه البيانات واستبعاد الإشارات غير الصالحة. أما في تقنية القفزات الترددية Frequency Hopping فإن الإشارات تنتقل بسرعة من تردد إلى آخر، ويكون هناك تفاهم مسبق بين الجهاز المرسل والجهاز المستقبل على استخدام نموذج معين في تنظيم القفزات بين الترددات المختلفة والفترات الزمنية التي تفصل بين كل قفزة وأخرى.
يتبع كل مصنع أو منتج نموذجه الخاص في الخوارزمية المتبعة في القفزات الترددية التي يستخدمها الجهاز أن المرسل والمستقبل. وتعتبر سعة نطاق البث في تقنية القفزات الترددية أكبر منها في تقنية التتابع المباشر وذلك نتيجة لأن كل الترددات في النطاق تكون متاحة للاستخدام من قبل تقنية القفزات الترددية بعكس تقنية التتابع المباشر التي تستخدم مجموعة من الترددات و
