ما هي الشبكة؟ الأجهزة والأنواع والقياس
درس 1 من 4
1ما هي الشبكة؟ الأجهزة والأنواع والقياس
الصورة الكبيرةحين تفتح موقعًا من جوالك، تعبر رسالتك راوتر البيت ثم شبكة مزوّد الخدمة ثم شبكات لا تعرف أسماءها حتى تصل لخادم قد يكون في قارة أخرى، وتعود في أقل من ثانية. هذا المسار كله «شبكة».
ماذا تشاهد في الرسم: حزمة واحدة في رحلتها: من عنوانك الخاص، عبر الراوتر الذي يترجمه لعنوان عام، ثم شبكات مستقلة كثيرة حتى الخادم، ثم الرد بالطريق نفسه.
خارطة هذا الجزء
المفاهيم بالترتيب، اضغط أيًّا منها للقفز إليه:
طريقان إلى نفس الفكرة
تخيّل البريد: لكل بيت عنوان، والرسالة في ظرف عليه المرسل والمستلم، ومكاتب البريد تمرّرها من مدينة لمدينة. الشبكة كذلك: جهازك له عنوان، والبيانات تُقسَّم لظروف صغيرة اسمها حزم، و«مكاتب البريد» أجهزة اسمها راوترات تختار الطريق.
الشبكة عُقد (Nodes) وروابط (Links) سلكية أو لاسلكية، تتواصل ببروتوكولات. تُصنَّف بالمساحة (PAN وLAN وMAN وWAN) وبالشكل (Star وMesh وSpine-Leaf في مراكز البيانات) وبالنموذج (Client-Server أو P2P). الإنترنت عشرات الآلاف من الأنظمة المستقلة (AS) يربطها BGP. وتُقاس بعرض النطاق (السعة) والإنتاجية (ما يمر فعلًا) والكمون (زمن الرحلة) والفقد.
قبل أن تبدأ
🔌كيف يعمل الحاسوب
يفيدك أن تعرف أن كل شيء في الحاسوب بتات: أصفار وآحاد.
🌍كيف يعمل الإنترنت (المرحلة 0)
إن قرأته فهذا القسم يأخذك أعمق؛ وإن لم تقرأه فهذا الجزء يبدأ من الصفر.
الفكرة الجوهرية
1الشبكة: أجهزة وروابط وقواعد
أي شبكة فيها ثلاثة أشياء: أجهزة (جوال، حاسوب، خادم، طابعة)، وروابط بينها (كابل نحاسي، ألياف ضوئية، موجات واي فاي)، وقواعد يتفق عليها الجميع اسمها البروتوكولات. بدون القواعد تصل الإشارة لكن لا يفهمها أحد، كما لو تكلّم اثنان بلغتين مختلفتين.
الإنترنت ليس شبكة واحدة. هو آلاف الشبكات المستقلة لشركات الاتصالات والجامعات والشركات، متصلة ببعضها. لا أحد «يملك» الإنترنت، وكل شبكة تقرر بنفسها كيف تمرّر الحزم.
الشبكات حسب المساحة: من بلوتوث حولك إلى شبكات تربط الدول.
2أشكال الربط (الطوبولوجيا)
الشكل يحدد ماذا يحدث حين ينقطع رابط. في النجمة كل جهاز يتصل بنقطة وسط (المبدّل أو الراوتر)، فلو انقطع كابل جهاز تأثر هو وحده. هذا شكل كل بيت ومكتب تقريبًا. في الشبكية (Mesh) أكثر من طريق بين الأجهزة، فتتحمّل الأعطال، ولهذا تستخدمها الروابط الحرجة وأنظمة الواي فاي المنزلية الحديثة.
أربعة أشكال. الخط المشترك والحلقة شبه منقرضة اليوم، لكنك ستقرأ عنها في الاختبارات.
3الأجهزة: كل جهاز يعمل في طبقة
المبدّل (Switch) يربط الأجهزة داخل الشبكة نفسها ويوصل الرسالة للجهاز الصحيح فقط بعنوانه الفيزيائي MAC. الموجّه (Router) يربط شبكات مختلفة ويختار الطريق بعنوان IP. نقطة الوصول (AP) تربط الأجهزة اللاسلكية بالسلكية. الجدار الناري يقرر ماذا يمر وماذا يُمنع.
«راوتر البيت» في الحقيقة أربعة أجهزة في علبة واحدة: موجّه، ومبدّل بمنافذ قليلة، ونقطة وصول واي فاي، وخادم DHCP يوزّع العناوين. في الشركات تجد كل واحد منها جهازًا مستقلًا.
الطبقة تحدد المعلومة التي يقرأها الجهاز ليتخذ قراره: الإشارة، أو MAC، أو IP، أو التطبيق.
4السرعة شيء والتأخير شيء آخر
عرض النطاق (Bandwidth) كم بيانات تمر في الثانية، مثل عرض الأنبوب. الكمون (Latency) كم تستغرق الرحلة، مثل طول الأنبوب. تحميل فيلم يحتاج عرضًا، ولعبة أونلاين أو مكالمة فيديو تحتاج كمونًا قليلًا. لهذا قد يكون عندك اتصال 1 Gbps ومع ذلك تتقطع المكالمة.
حوّل بنفسك: غيّر الاشتراك أو حجم الملف وشغّل.
plan_mbps = 100 # what the provider sells, in megabits per second
file_mb = 700 # a film, in megabytes
speed_mb_per_s = plan_mbps / 8
seconds = file_mb / speed_mb_per_s
print(f"{plan_mbps} Mbps = {speed_mb_per_s} MB/s")
print(f"{file_mb} MB takes about {seconds:.0f} seconds at best")مثال محلول
المسألة: ارسم شبكة بيتك. الحل: ابدأ بالراوتر في الوسط (نجمة). اربط به الأجهزة السلكية (التلفاز، جهاز الألعاب) والأجهزة اللاسلكية (الجوالات، اللابتوب). من الراوتر خط واحد يخرج لمزوّد الخدمة عبر الألياف. كل جهاز داخلي يأخذ عنوانًا يبدأ غالبًا بـ 192.168. من الراوتر، والبيت كله يظهر للعالم بعنوان عام واحد.
خرافة مقابل حقيقة
| الخرافة | الحقيقة |
|---|---|
| الإنترنت والويب شيء واحد. | الإنترنت هو الطرق، والويب تطبيق واحد يسير عليها مع البريد والألعاب والمكالمات. |
| اشتراك أسرع يحل كل بطء. | إن كانت المشكلة كمونًا أو واي فاي ضعيفًا فالاشتراك الأسرع لا يغيّر شيئًا. |
| الواي فاي هو الإنترنت. | الواي فاي رابط لاسلكي داخل بيتك فقط؛ قد يكون ممتازًا والإنترنت مقطوع خلف الراوتر. |
أين تقابله في العمل
🏠دعم فني
أول سؤال في أي عطل: هل المشكلة في الجهاز أم الشبكة المحلية أم الإنترنت؟
☁️مطوّر
تطبيقك بطيء؟ الكمون إلى الخادم قد يكون السبب، لا الكود.
🏢مهندس شبكات
يختار الشكل والأجهزة حسب ما يجب أن يصمد عند العطل.
اختبر فهمك
أي جهاز يربط شبكات مختلفة ويختار الطريق بعنوان IP؟
الموجّه يعمل في طبقة الشبكة ويقرأ عنوان IP. المبدّل يبقى داخل الشبكة نفسها ويقرأ MAC.
اشتراكك 200 Mbps. ما أقصى سرعة تحميل تقريبًا بالـ MB/s؟
نقسم على 8 لأن البايت 8 بتات: 200 ÷ 8 = 25.
مكالمة فيديو تتقطع رغم اشتراك سريع. ما المقياس الأقرب للمشكلة؟
المكالمات حساسة للتأخير وضياع الحزم أكثر من السعة.
ما الشكل الأشيع في شبكات البيوت والمكاتب؟
كل جهاز يتصل بنقطة وسط، وعطل كابل يؤثر على جهاز واحد فقط.
شبكة داخل مبنى شركة واحدة تسمى:
LAN شبكة محلية في مكان واحد، وWAN تربط أماكن متباعدة.
اشتراكك 500 Mbps لكن اللعبة «تتأخر». ما الأرجح؟
السرعة تعني كمية البيانات، والتأخير زمن الرحلة؛ الألعاب تتأثر بالثاني.
بطاقات مراجعة سريعة
تحقق من فهمك
لماذا لا يحل اشتراك أسرع مشكلة ألعاب أونلاين متأخرة؟
لأن اللعبة تعاني من الكمون، وهو زمن الرحلة، والاشتراك يزيد السعة لا يقصّر الطريق.
ما الأجهزة الأربعة داخل راوتر البيت؟
موجّه، ومبدّل، ونقطة وصول واي فاي، وخادم DHCP.
من يملك الإنترنت؟
لا أحد وحده: هو شبكات مستقلة لكل منها مالك، تتفق على تبادل الحزم.
مصادر هذا الدرس
مرتّبة بالنوع. ابدأ بالتوثيق الرسمي إذا تبي المرجع الدقيق، وبالمقال أو الفيديو إذا تبي الشرح أولًا.
مقالات1
خلّصت الدرس؟
سجّل الدخول ليُحفظ تقدّمك.