شرح الباب الأول مادة الشبكات الصف الثالث الثانوي الصناعي

الباب الأول

طبقة الشبكة وتوجيه المسارات



محتويات الباب الاول

1-1- مقدمة ونماذج لطبقة الشبكة
1-2- مبادىء توجيه المسارات
1-3- توجيه المسارات الهرمى
1-4- بروتوكول IP
1-5- توجيه المسارات والشبكة الدولية
1-6- ماذا بداخل موجه المسارات
1-7- نظام IPV6
1-8- توجيه المسارات متعدد التوصيل
1-9- التنقل وطبقة الشبكة






مقدمة
1-1- مقدمة ونماذج لطبقة الشبكة
قبل أن نتحدث عن طبقة الشبكة وتفاصيلها دعونا أولا نسترجع معلوماتنا عن نموذج السبع طبقات والمعروفة بأسم OSI MODEL و هو اختصار Open Systems Interconnection من قبل منظمة المقاييس الدوليةInternational Standards Organization ISO وقد طور هذا المقياس العالـمي ليسمح للأنظمة المفتوحة بالاتصال و التوافــــق فيما بينها مما أدى إلى أن منتجات الشبكات العالمية قائمة على مواصفات OSI.
طبقة التطبيقات
طبقة التقديم
طبقة العرض
طبقة البقل
طبقة الشبكة
ربط البيانات
الفيزياقية

ومن المعروف أن كل طبقة تقدم خـــدمة للطبقات الأعلى منها بينما تستفيد من خدمات الطبقات الأسفل منها . فمثلا طبقة Network تتصل مع طبقة Transport و تستخدم خدمات الطبقتين البيانات والفيزياقية ونجـد أن الطبقات الثـــلاث الســـفلى مخصصة لنقل مجموعات من البيانــات
و تبادلها بين الشبكات.أما الطبقات الثلاث العليا فهي مخصصة لتطبيقات و برامج المستخدم .أما الطبقة الوسطى فتعمل كواجهة بين الطبقات السفلى و العليا.
و بشكل عام كلما ارتفعت الطبقة كلما زاد تعقيد مهامها.كما أن كل طبقة في الجهاز المرسل تقوم بالاتصال بالطبقة المماثلة لها في الجهاز المستقبل و هذا الاتصال لا يكون فعليا بل ظاهريا أو منطقيا.
و تتم عملية الاتصال بين الجهازين كما يلي :يتم إدخال البيانات المطلوب إرسالها بواسطة التطبيقات و تنتقل هذه البيانات و يتم ترجمتها بالمرور على كل الطبقات في الجهاز المرسل ابتــداء بطبقة التطبيقات و انتـهاء بطبقة Physical الفيزيائية
حيث تكون البيانات جاهزة للنقل عبر الأسلاك بعد أن تضيف كل طبقة معلومات خاصة إلى البيانات التي يرغب في إرسالها و تسمى هذه العملية تغليف Encapsulation و عند وصولها إلى الجهاز المستقبل تمــر البيانات بطبقات OSI بشكل معـــكوس ابتداء بطبقة Physical و انتهاء بطبقة التطبيقات في عملية تسمى فك التغليف De- Encapsulation و تكون البيانات الناتجة هي ما يراه المستخدم المستقبل على جهازه.يفصل بين كل طبقة و أخرى في OSI فاصل يسمى Interface و هو الذي يمرر البيانات بين الطبقاتالطبقة الأولى التطبيقات Application هي الطبقة التي يتحكم فيها المستخدم مباشرة و هي تدعم البرامج التطبيقية مثل برامـج نقل الملفات أو برامج قواعد البيانات أو برامج البريد الإلكتروني .و هذه الطبقة هي المسئولة عن توفــير اتصال بين عمليات التطبيقات و بيئة OSI كما أنها تتحكم بالوصول العام للشبكة و تدفق البيانات
و علاج الأخطاء.

الطبقة الثانية التقديم Presentation هي المسئولة عن تشكيل البيانات بالهيئة المناسبة للطبقة المجاورة العليا أوالسفلى حسب الحالة هل هي عملية إرسال أو استقبال، كما أن هذه الطبقة مسئولة عن الترجــمة بين البروتوكولات المختلفة كما تقوم هذه الطبقة أيضا بضغط البيانات التي يجب نقلها.
الطبقة الثالثة الجلسة Session هي التي تسمح لبرنامجين على جهازين مختلفين بإجراء اتصال واستخدام هذا الاتصال وإنهائه بين الجهازين ، كما أن هذه الطبقة مسئولة عن التعرف على الأجهزة و أسمائها و إصدار تقــارير عن الاتصالات التي تجريها و تقوم هذه الطبقة أيضا ببعض مهام الإدارة مثل ترتيـــــب الرسائل المرسلة حسب وقت إرسالها ومدة إرسال كل رسالة ومن البروتوكولات التي تعمل ضمن هذه الطبقة ما يلي :Network File System NFS --- --- Structured Query Language SQLكما تقوم هذه الطبقة بأخذ عينة من آخر جزء من البيانات تم إرساله عند توقف الشبكة عن العمل و ذلك لكي يتم إرسال البيانات عندما تعود الشبكة إلى العمل من النقطة التي توقف عندها الإرسال।

الطبقة الرابعة النقل Transport

هي الطبقة التي تفصل بين الطبقات الموجهة للمستخدم User-Oriented والطبقات الموجهة للشبكة Network-Oriented تقوم هذه الطبقة بتجزئة البيانات إلى أجزاء تسمى Segments كما تقوم بالتأكد من وصول هذه الأجزاء بــدون أخطاء أو نقص أو تكـــــرار و بالترتيب المناسب و باستخدام الوجهة المناسبة و تقوم هذه الطبقة في الجهاز المستقبل بإرسال رسالة تعلم باستلامها للبيانات।

الطبقة الخامسة الشبكة Network

هي مسئولة عن عنونة الرسائل و ترجمة العناوين المنطقية و الأسماء إلى عناوين مادية تفهمها الشبكة । والعنوان المنطقي قد يكون بريد إلكتروني أو عنوان إنترنت وتقـــوم هذه الطبقة باختيار أنسب مسار بين الجهاز المرسل والمستقبل، لهذا فإن أجهزة الموجـــهات Routers تعمل من ضمن هذه الطبقة। الطبقة السادسة ربط البيانات Data-Link هي المسئولة عن المحافظة على التزامن في إرسال و استقبال البيانات و تقوم بتقسيم البيانات إلى أجزاء أصغر تسمى Frames تضيف إليها أجزاء الرأس Header و الذيل Trailer و التي تحتوي على معلومات تحكم للتأكد من خلو الإطارات من أي أخطاء।

الطبقة السابعة الفيزيائية Physical هي الطبقة المواجهة لوسط الإرسال و المسئولة عن إرسال البيانات التي تم تجهيزها من قبل الطبقات العليا عبر وسط الإرسال. كما تعرف هذه الطبقة الكيفية التي ستتصل بها بطاقة الشبكة بالأسلاك أو بغير الأسلاك.
طبقة الشبكة
هي ثالث طبقة من الطبقات السبعة لنموذج OSI model تقع فوق الطبقة الفيزيائية Physical وطبقة ربط المعطيات Data Link ، وهي طبقة التوجيه والمسؤولة عن عنونة الشبكة بشكل عام واتصال الشبكات ببعضها ونقل البيانات ، تدعى أيضا internet work layer لأنها تزود بوظائف تسمح بأنماط مختلفة من شبكات الإنترنت،وحل المشاكل المرتبطة بكثافة تدفق الشبكة وتعيين مســارات مناسبة بين العقد في الشبكة .(توجيه الرسائل لأهدافها النهائية (Destinations) باستخدام المسار الأفضل).... إذاً بعبارة أخرى طبقة الشبكة تدير حركة الرزم (Packets) عبر الشبكة وتحرص على وصولها إلى مكانها المطلوب وفي حال لم تصل تلك الحزم تستقبل تقريرا بالخطأ..

نماذج طبقة الشبكة
طبقة الشبكة تؤمن الترابط Connectivity بين جهازين مختلفين على الشبكة..ترابط نهاية لـ نهاية (end to end).و يتطلب الترابط أمرين مهميـن : العنونة (Addressing) _ التوجيه والإرسال (Routing & Forwarding) وهناك طريقتين مختلفتين لتأمين الترابط بين جهازين :
شبكات الدوائر الافتراضية.(Virtual Circuits Networks)
شبكات حزم المعلومات.(Datagram Networks)
أولاً : الدوائر الافتراضية (VC) :
الاتصال بين جهازين يملك مسار واحد ثابت يعني بوجود عدة موجهات يمكن من خلالها الوصل بين جهازين على الشبكة، يتم اختيار مسار واحد عبر الشبكة يجري من خلاله الترابط وعمليات الإرسال والاستقبال الخاصة بأمر معين كيف يتم ذلك ؟
يقوم المرسل بتقسيم البيانات إلى طرود ويرتبها بشكل معين، معطيا كل طرد عنوانه وعنوان المستقبل. عند وصول الطرد الأول إلى أحد الموجهات يقوم هذا الموجه بإعطائه رقم خاص VCn ليحدد له الوجهة الجديدة وبالتالي عندما ينتقل من موجه إلى موجه تتغير قيمة ال VCn..وهكذا تسلك باقي الطرود نفس المسار الذي سلكه الطرد الأول.. إذا بإمكاننا القول أن هذا النوع من الشبكات (VC) يؤمن الوثوقية ووصول الطرود بشكل مرتب ونوعا ما يتم حجز دائرة منطقية ثابتة للإرسال.
ثانياً : حزم المعلومات (Datagram) :
في هذا النوع يكون للطرود (Packets) استقلالية تامة في اختيار المسار، حيث يملك كل طرد مجموعة خاصة من معلومات التحكم. الإرسال لا يكون محصور في مسار واحد وإنما عبر عدة مسارات. من مساوئ هذه الطريقة إمكانية ضياع الطرود ووصول الطرود بشكل غير مرتب..
1-2- مبادىء توجيه المسارات
التوجيه (Routing) إيجاد مسار مناسب للطرود من المرسل إلى المستقبل. يعني نقل المعطيات عبر سلسلة من الشبكات المترابطة.. وهذه هي مهمة الوظائف الموجودة في طبقة الشبكة والتي تقوم بمهمة استقبال الرزم القادمة من مصادر مختلفة وتحدد أهدافها النهائية (Destination) وبعد ذلك تقرر إلى أين يجب أن ترسل هذه الرزم والتي من المفترض أن تذهب له...

شكل يوضح بعض من أنواع وأشكال الموجهات ROUTERS
خوارزميات التوجيهAlgorithms
هي منطق يستخدمه الموجه (Router) ليقرر من أجل كل رزمة قادمة إلى أي منفذ (خط) خرج يجب أن تنقل له هذه الرزمة، الخوارزمية توضح كيف أن التوجيه يطبق عند نهاية كل محطة ومن قبل الموجه، هذه الخوارزمية تكون محدودة بوظيفة التوجيه من طبقة الشبكة متجاهلة باقي وظائف هذه الطبقة ويوجد خوارزميتان أساسيتان للتوجيه :
Distance-Vector
كل موجه يتبادل معلومات الشبكة الداخلية مع الموجه المجاور له (المتصل معه بشكل مباشر) في فترات منظمة(كل 45 ثانية مثلاً)..آلية عمل الخوارزمية كل موجه يرسل معلوماته الخاصة عن شبكته المنتمي إليها إلى جيرانه (اتصال مباشر معهم ) وكل موجـه يقوم بإضافة هذه المعلومات لمعلوماته الخاصة ومن ثم يرسل المعلومات المحدثة (الجديدة) لجيرانه...و بالتالي أول موجه سيتعرف على جيران جيرانه...لكن ما هي هذه المعلومات ؟!! كل موجه يضيف المعلومات لجدول التوجيه (Routing Table) الخاص به..ويكون Network ID هو المستقبل النهائي للرزمة . Final destination Cost و عدد العقد من الموجه لحالي إلى المستقبل النهائي... Next Hop و الموجه التالي التي يجـــب على الرزمة التوجـــه إليه..طبقا لحالة التوصيل فى الشبكة Link-State و كل موجه يتبادل المعلومات مع كافة الموجهات في الشبكة عندما يوجد تغيير ( مثلا لم يستقبل أحد الموجهات المجاورة رد بحالة إحدى الرسائل)... هنا كلفة الرابط (Link Cost) تكون عدد هو مجموع عدد من العوامل (traffic level, security level, packet delay,)... كلفة الرابط تكون من الموجه إلى شبكة تصله بموجه آخر.
Network ID
Cost
Next Hop






Advertiser
Network ID
Cost
Neighbor
الموجه المرسل
عنوان الشبكة المستقبلة
كلفة الرابط إلى الجار
عنوان الجار الموجه

ما الفرق بين التوجيه (Routing)و الإرسال (Forwarding) ؟؟!!الإرسال: نقل الطرود من مداخل الموجه إلى مخارجه. خوارزمية الإرسال تقوم بتحديد عنوان خط الخرج الواجب إرسال الطرود إليه.التوجيه :يحدد المسار المسلوك من قبل الطرد الذي يصل بين المرسل والمستقبل.
بروتوكولات التوجيه في الإنترنت :
RIP (Route Information Protocol)
وهو أحد خوارزميات التوجيه المستخدمة سابقا في الإنترنت يعتمد على التوجيه (Distance Vector) وهو غير آمن (weak security) لكنه ما زال مستخدما بشكل واسع في الشبكات الصغيرة
OSPF (Open Shortest Path First)
وهو خوارزمية توجيه مستخدمة الآن في الإنترنت يعتمد على التوجيه (Link State). يقوم بتقسيم الشبكة لعدة أقسام منsubnets و مجموعات من الموجهات المتضمنة في Backbone Areas يتميز OSPF عن RIP بالآتى:
1. الأمان (Security) جميع الرسائل تتميز بالوثوقية والسرية.2. السماح بمسارات متعددة (multi same-cost Path)3. دعم للـ (unicast & multicast) العنونة المنطقية (Logical Addressing)
تعتبر هذه الوظيفة من أهم وظائف هذه الطبقة. عند إنشاء اتصال بين أي جهازين فيجب أن يكون لكل منهما عنوان فريد في العالم.هذا العنوان اسمه بروتوكول الإنترنت IP address المؤلف من 32 بت أي 4 بايت . أى أن كل حاســـب في العالم يملك آي بي IP مختلف عن الآخر... بل وحتى كل طرفية (طابعة، ماسح...) إذا فهذا الرقم هو في النهاية عنوان يستخدم للوصول إلى أي جهاز أو موجه وعنوان IP مؤلف من جزئين :1- جزء لعنوان الشبكة Net ID2- جزء لعنوان الحاسب على الشبكة Host ID
1-3- توجيه المسارات الهرمى Hierarchy
التوجيه الهرمي هو ترتيب المسارات بطريقة هرمية. وخير مثال أن معظم الشبكات الداخلية للشركات تتكون من شبكة رئيسية تسمى العمود الفقري backbone وهى ذات سرعة عالية . تتصل بها الموجهات التي بدورها مرتبطة إلى مجموعة عمل خاصة. و هذه المجموعات تكون الشبكة المحلية بترتيب جيد وتكون هناك عشرات من مجموعات العمل المختلفة حتى لو كان تقسيم شبكتهم المحلية إلى أصغر أقسام ، ويبين سهولة التوجيه الهرمي. فإنه يقلل من تعقيد هيكل الشبكة ، وزيادة كفاءة التوجيه. مع توجيه هرمية ، والموجهات الأساسية فقط متصلة بالعمود الفقري وعلى علم بجميع الطرق. الموجهات التي تقع داخل الشبكة المحلية لا تعرف إلا عن الطرق في الشبكة المحلية. يتم تمرير وجهة غير معروفة إلى التوجيه الافتراضي.
وبعبارة أخرى يتم توصيل شبكة محلية صغيرة بروتر وأخرى
بروتر آخر وثالثة بروتر ثالث وهكذا ويتم بعد ذلك توصيل هذه
الرواتر بروتر أساسى متصل بالعمود الفقرى للشبكة ككل
للخروج منه إلى الأنترنت مثلا०

1-4- بروتوكول IP
ميثاق الإنترنت : Internet Protocol‏ واختصارا آي بي (IP)، هو بروتوكول يعمل على الطبقة الثانيه (طبقة وصلة البيانات (Internet Layer) من نموذج OSI، يحدد كيفية تقسيم المعلومة الواحدة إلى أجزاء أصغر تسمى رزما (packet)، إن لزم الأمر، ثم يقوم الطرف المرسل بإرسال الرزمة إلى جهاز آخر على الشبكة يستخدم نفس الميثاق (البروتوكول ). ثم يقوم هذا الجهاز الثاني بدوره بإرسال الرزم إلى جهاز آخر بنفس الطريقة، وتكرر هذه العملية إلى أن تصل الرزم إلى الطرف المرسل إليه.
بالرغم من أنّ الاصدار الرابع (IPv4) من هذا الميثاق يحتل غالبية الشبكات في إنترنت، إلا أنّه بسبب الاقتراب من استهلاك العناوين التي يدعمها هذا الميثاق (البروتوكول ) ,أصدر النسخة 6 (IPv6) منه، والتي تدعم عددا أكبر بكثير من العناوين التي تدعمها سابقتها النسخة 4.
بالرغم من أن الاصدار السادس فيه الكثير من المزايا غير الموجودة في الاصدار الرابع، إلا أن الانتقال للعمل به ليس بهذه السهولة، حيث أنه غير متوافق تماماً مع الاصدار الرابع، ويجب تغيير جميع الأجهزة التي تعمل على IPv4 وتحويلها لتعمل على IPv6، وهذا من الصعوبة في ظل شبكة مترابطة كالإنترنت

وتقوم الهيئات المسؤولة عن الانترنيت بتعيين مجالات من هذه الأرقام لمختلف الشركات، وبالتالى تقوم هذه الشركات بتعيين مجموعة من أرقامها لمختلف الأقسام. يعمل 0بروتوكول IP على أجهزة تسمى "العبارّات" أو Gateways التي تقوم بنقل المعلومات من الشركة، ثم إلى الإقليم، ثم إلى العالم . أما بروتوكول TCP فهو المسؤول عن تدقيق صحة نقل المعطيات من الحاسب إلى الخادم ، بسبب إمكانية ضياع المعطيات أثناء النقل، ويقوم TCP بهذا من خلال الكشف على الأخطاء، والتعرف على المعطيات الضائعة ومن ثم يقوم بإعادة الإرسال لحين وصول كامل المعطيات بشكل صحيح إلى وجهتها النهائية.
المداخل SOCKETS هي عبارة عن تطبيقات جزئية مسؤولة عن السماح بالدخول إلى معظم الأنظمة من خلال بروتوكول TCP/IP، الذي لايستخدم فقط للدخول إلى الانترنيت، وإنما يستخدم أيضاً على نطاق واسع لبناء الشبكات الخاصة. وقد تكون هذه الشبكات الخاصة مرتبطة بالانترنيت، وقد لا تكون مرتبطة بأي شبكة أخرى. ونسمي الشبكة الخاصة التي تستخدم بروتوكول TCP/IP وبرمجيات الانترنيت، بشبكات انترانيت.
وتحتوى كل طبقة على مجموعة من القواعد والبوتوكولات التي تقدمها للطبقات التي تليها ومن الجدير بالذكر انك لاتشعر بأى طبقة من تلك الطبقات، انت فقط تشعر بالطبقة الأخيرة وهي طبقة البرامج وهي التي تستخدمها البرامج المعروفة مثل المتصفحات وقارئ البريدالالكتروني
إذا كان لدينا عنوان اي بي فذالك يعني أن لدينا بروتوكول TCP/IP فعند تثبيت هذا البروتوكول يجب أن نعرف رقم اي بي واحد على الأقل في الشبكة ثم نعين خادم DHCP يوزع الأرقام على جميع الأجهزة ويمكن أن نلخص مفهوم IP على النحو الاتي رقم IP هو للتعريف الجهاز في الشبكة وهو يشبه كثيرا رقم الهاتف فكل جهاز يدخل إلى الشبكة يكون له رقم متفرد لا يملكه جهاز أخر ومثلا شبكة الأنترنت في وقت واحد لا يكون في العالم كله رقمين متشابهين وفي شبكة خاصة لو تعين رقمين متشابهين لن يستطيعوا الاتصال في ما بينهم 0
يتألف عنوان IP من 32 بت مقسمة ألى اربع مجموعات وكل مجموعة تحتوي على 8 بت وتمثل هذه البتات بأرقام عشرية مثل 131.107.2.200 وبما أن كل مجموعة مكونه من 8 بت فيمكن أن يكون أي مجموعة من الرقم 1 ألى 255
وينقسم رقم IP ألى قسمين رقم للشبكة ورقم عنوان الحاسب وينقسم كذلك من جهة ثانية ألى ثلاث مراتب وكل مرتبة لها عدد محدد من الشبكات الفرعية والحواسب الممكنه في كل قسم من الأقسام وهي مرتبة كما يلي
A 255.0.0.0 B 255.255.0.0 C 255.255.255.0
· ومرتبة (A) تبدأ من 1 إلى 127 · ومرتبة (B) تبدأ من 128 إلى 191 · ومرتبة (C) تبدأ من 192 إلى 255


فاذا كان رقم الاي بي مثلا 195.123.130.1 سيكون الرقم من المرتبة (C) وسيكون رقم الشبكة خانة رقم 1 و 2 و 3 وخانه رقم 4 هي للجهاز مستاجر الرقم
و إذا كان رقم الاي بي مثلا 170.200.130.0 سيكون الرقم من المرتبة (B) وسيكون رقم الشبكة خانة رقم 1 و 2 وخانه رقم 3 و 4 هي للجهاز مستاجر الرقم
و إذا كان رقم الاي بي مثلا 100.50.200.0 سيكون الرقم من المرتبة (A) وسيكون رقم الشبكة خانة رقم 1 وخانه رقم 2، 3، 4 هي للجهاز مستاجر الرقم
وسنمثل بمثال يقرب الفكرة أكثر لنفترض أنا وجدنا عناوين IP مكتوبة كما يلي · 195.123.130.1 · 195.123.130.2 · 195.123.130.3
من النظرة الأولى ندقق في الرقم الأول كم يكون وهو عندنا في المثال 195 وذلك يعني أن الرقم من المرتبة C وهي المرتبة الثالثة وبشكل افتراضي يكون قناع الشبكة 255.255.255.0 حيث يمثل الرقم 195.123.130 رقم الشبكة والأرقام 1 و 2 و 3 تمثل أرقام الحواسيب الموجوده في الشبكة ورقم الشبكة دائما ثابت وأرقام الحواسيب تتغير وكل مرتبة لها عدد محدد من الشبكات الفرعية وعدد المضيفات
والجدول التالي يبين مجال أرقام المستفيدين من الشبكة



ويوجد بعض الخدمات المرتبطة مع بروتوكول TCP/IP وهي ISS
ISS Internet Information Server وهي خدمة تمكن زبون TCP/IP من مشاركة البيانات مع أنضمة مختلفة من الحواسب ويتم التعرف على IP الذي حصلت عليه من مزود الإنترنت
طبقــات بــروتـوكــول (TCP/IP)
يتم تقسيم البروتوكول TCP/IP إلى نموذج ذو بنية أربع طبقات وهي:-
طبقة التطـبيقات (Application Layer)
طبقة النـقل(Transport Layer)
طبقة إنترنت (Internet Layer)
طبقة الربط (Link Layer)

حيث تقابل كل طبقة من هذا النموذج طبقة واحدة أو عدة طبقات من نموذج (OSI) حيث أن كل طبقة من طبقات TCP/IP مسؤلة عن الفعاليات الخاصة بالطبقة المقابلة لها في الـ OSI model
إن طبقة الشبكة (network Interface) مسؤولة عن الاتصال مباشرةً مع الشبكة، حيث تقوم بالتعرف على بنية الشبكة مثل Ethernetعنوان وصلة أو ring Token
أما طبقة الإنترنت (Internet) فهي مسؤولة عن الاتصال مباشرة مع طبقة الشبكة Network Interface كما إن هذه الطبقة ترتبط بشكل أساسي مع عمليات توجيه وإيصال الرزم (packet) بواسطة برتوكول الإنترنت (Internet protocol) IP حيث تستخدم جميع البرتوكولات الموجودة في طبقة النقل بروتوكول IP من أجل إرسال المعطيات وذلك لأن بروتوكول IP يمتلك قواعد عنوان وتوجيه الرزم وتأمين معلومات السرية وتحديد نوع الخدمات المستخدمة.

1-5- توجيه المسارات والشبكة الدولية هناك العديد من أنواع بروتوكولات التوجيه هي التي تمكن الأنترنت من العمل عبر نقل البيانات من شبكة إلى أخرى ، وبدونها سوف تكون الشبكات المحلية مستقلة عن بعضها البعض ، فالأنترنت بالأساس هي عبارة عن مجموعة كبيرة من الشبكات المحلية LAN موصولة في ما بينها لتكون شبكة ضخمة ذات إمتداد جغرافي واسع .
أنواع البروتوكولات : موجهة المسافة : Distance Vector وهي نوع من أنواع بروتوكولات التوجيه التي تكتشــــف المسارات على الشبكات المترابطة ، وخوارزميتها مؤسســـة على خوارزمية Bellman-Ford ، ومن أمثلتها : بروتوكول المعلومات الموجهة RIP ، IGRP لسيسكو ( وهو إختصار لبروتوكول توجيه بوابة الأنترنت ) يلائـــم هذا النوع الشبكات الصغيرة لأنه محـــــدود ، والسـبب الرئيسي لذلك هو نمــط عمله الذي يتطلب من كل مسار إعلام جيرانه بجدول توجيهه الذي يسبب في إستغلال مكثف لسعة بث الشبكات الواسعة .
بروتوكول المعلومات الموجهة RIP : من أوائـــل البروتوكولات المستخدمة في التشبيك ، وهو مصنف كبروتوكول موجه المسافة ، ويستخدم بروتوكول حزمة بيانات المستخدم UDP لتبادل المعلومات الموجـــهة ، وله نسختان RIP V1 & V2 ، النسخة V1 هي الأصلية لكن بها قيود كثيرة . القيمة المترية التي يستعملها هذا النوع لجعل نسبة لقيمة المسارات المختلفة هي عدد القفـــزات hop ، ويتم ذلك بجعل قيمة للمسارات الثابتة وكل قيم المسارات الأخرى برقم القفزات التي يجب أن تسلكها البيانات لتصل إلى هدفها . النسخـة V2 ل RIP تدعم النصوص الصريحة plain و توثيق MD5 ، تلخيص المسار ،CIDR ،VLSM ، و دعم الإرسال المتعدد . بعض المنتجين يدعمون الخاصيات الغير قياسية الأخرى ل RIP ، لكن يجب الحــــذر لأن بعض الخصائص التي يستخدمها المنتجون لا تتوافق في ما بينها .بروتوكول توجيه البوابة الداخلية IGRP : هذا نوع آخر من بروتوكولات موجهة المسافة من إختراع وملكية سيسكو Cisco ، تستخدمه الموجهات routers لتبادل البيانات الموجهة ضمن نظام مستقل AS ، وهو داعم للقياسات المترية المتعددة للمسارات بما فيها سعة البث band***** ، التحميل ، التأخير و MTU فمصداقية هذا النوع تتجاوز RIP لأنه يستخدم قياسات مترية متقدمة للمقارنة بين مسارين وضمهما في قياس متري واحد بإستخدام صيغة يتم التحكم فيها من سطر التحكم . العدد الأقصى للقفزات في IGRP هو 255 ، وهو جيد بالمقارنة مع 15 في RIP ، ولكن تذكر أن هذا النوع من البروتوكولات هو في ملكية سيسكو ولا يمكن إستخدامه في الشبكات التي تستخدم تجهيزات من شركات مختلفة معا . حالة الربط : أو Link State بروتوكول يتطلب من كل مسار ند المحافظة على الأقل على خريطة جزئية للشبكة ، وعندما تتغير حالة ربط الشبكة ( من الأعلى إلى الأسفل أو بالعكس ) ، يرسل إشعار يسمى بإعلان حالة الربط LSAإلى كل الشبكة ، وكل المسارات تلاحظ التغيير وتتغير بناءا على ذلك .
تعتبر هذه الطريقة أكثر موثوقية ، سهلة التنقيح ، و أقل إستهلاكا لسعة البث من الموجهة المسافة Distance-Vector ، وهي أيضا أكثر تعقــيدا وإستهلاكا لذاكرة الحاسب ، تستخدمها العديد من الشبكات الواسعة وهي تقدم الحلول للشبكات الأكثر تعقيدا .إفتح أقصرمسار أولا OSPE : هو نوع من برتوكولات حالة الربط link-state الذي يدعو إلى إرسال إعلانات حالة الربط LSA s لكل المسارات داخل نفس مجال الهيـــكل التنظيمي أو النظام المستقل AS . يمكن تقسيم AS إلى العديد من المجالات التي تتكون من مجموعة من الشبكات المتجاورة أو المضـــيفين الملحقين ، والمزيد من المعلومات حول الوصــــلات الملحقة ، القياس المتري المستخدم والمتغـــيرات الأخرى تجدها ب OSPF LSA s . تقوم موجهات OSPF بتجميع معلومات حالة الربط وتستخدم خوارزمية SPF لحســاب أقصر طريق إلى كل عقدة .
نظام وسطي-إلى-نظام وسطي (IS-IS) : هذا البروتوكول من تطوير ISO وهو بروتوكول CLNS لذلك فهو لا يستخدم IP لنقل رسائل المعلومات الموجهة ، بل يستخدم بروتوكولات OSI لإرسال الحزم وتعزيزها . عزز IS-IS ليقوم بنقل بروتوكول الأنترنتIP وسمي ذلك ب Integrated IS-IS ، ويدعم VLSM ويتطابق بسرعة . يستخدم هذا النوع أيضا في الشبكات الواسعة وهو البروتوكول المفتاح للعديد من مزودي خدمة الأنترنت .الهجين : Hybridهو بروتوكول مكون من مجموعة أو بروتوكول موجه المسافة و بروتوكول حالة الربط معا ، و بروتوكول واحد فقط يلائم هذا المجال . EIGRP

بروتوكول توجيه البوابة الداخلية المعزز EIGRP :هذا البروتوكول في ملكية سيسكو مؤسس على أصله IGRP ، وهو بروتوكول توجيه IP هجين متوازن مع تحقيق الأمثلية كي يتم التقليل من إضطرابات التوجيه بعد تغييرطبولوجيا الشبكة ،
وأيضا لإستخدام سعة البث و دعم القوة في المسار ، وبستطيع التعامل مع AppleTalk وIPX وأيضا IP من خلال الوحدات التابعة للبروتوكول PDM ، إيجابيات هذه الطريقة هو أن عملية توجيه واحدة تغني عن توجيه لكل البروتوكولات وتمنح أيضا عملية حلقة حرة وفى نفس لحظة تزامن المسارات

النظام المستقل-الداخلي : Inter-Autonomous System routing protocols
صممت بروتوكولات توجيه النظام الداخلي المستقل لتريط الشبكات الواســــعة أو الأنظمة المستقلة AS معا ، والسماح للعديد منها بالتشابك . من أمثلة الحاجة إلى هذا النوع هو عندما نريد أن نربط بين مزودي خدمة أنترنت كي يتمكن زبنائهما من التواصل معا . دون الدخول في تفاصيل كثيرة تعتبر بروتوكولات Link State & Distance Vector بروتوكولات أنظمة مستقلة خارجية لأنها صممت لتوجيه البيانات لنظام مســـتفل فـــردي فقط ، و هـــــدفها الرئيسي ربط هذه الأنظمة بعضها ببعض . بروتوكول بوابة الحدود النسخة 4 (BGP4 ) هو بمثابة العمـــــود الفقــــري لمعظــم الأنترنت ، ويفسر على أنه path vector protocol . السياسة أو الصفات وراء الإختيار الفعلي للمسارات بين الأنظمة المستقلة المترابطة ، مؤسسة على الوزن والأفضلية المحلية ، Multi-exit discriminator ، الأصل ، مسار AS ، القفزة التالية ، و المجتمع . معلومات BGP توزع على الشبكة من خلال تبادل رسائل BGP أربعة أنواع : فتح ، تحيين ، إعلام و Keep Alive ، ومن بين السمات الرئيسية أيضا ل BGP أنه يدعم CIDR ومع هذا الدعم يستطيع BGP تقليل مساحة جداول توجيه الأنترنت . يتبادل جيران BGP المعلومات الموجهة بشكل كامـــل عندما يكون TCP المنفذ 179 مفعلا بينهم في البداية ، وعندما يحدث تغيير في جدول التوجيه يقوم BGP بالإرسال إلى المسارات التي تغيرت فقط ، ولا تقوم بإرسال دوريات تحيين التوجيه و الإعلان إنما أفضل المسارات للهدف .
1-6- ماذا بداخل موجه المسارات
مكونات الموجه Router :في البداية يجب التعرف على ماهية الموجه Router و ما هي وظيفته ?* الموجه هو جهاز يستخدم للربط بين الشبكات , وظيفته الأساسية تحديد مسار اتجاه البيانات المتنقلة بين هذه الشبكات التي يربط بينها , بمعنى أنه يحقق الاختيار الأفضل لانتقال هذه البيانات عبر أجهزة الربط , و ليست هذه الوظيفة هي الوحيدة لكنها الوظيفة الأساسية . * الميزة الرائعة في Cisco Router , أنه مهما اختلف نوع أو حجم الموجه فإنه يمتلك نفس المكونات الداخلية الموجودة في أي موجه آخر , و يقوم أيضاً بنفس عملية الإقلاع متشابهاً بذلك مع أنظمة تشغيل مايكروسوفت الني مهما اختلفت إصداراتها فهي تتميز بطابع وحيد و متشابه في عملية الإقلاع ضمن الحاسب و هو ما يماثل نظام التشغيل الخاص بموجهات Cisco و التي تنهج الطريقة ذاتها مع اختلاف أنواع الموجهات و إصدارتها و إصدارات أنظمة التشغيل IOS الخاصة بها . * الراوتر في تركيبه يشبه جهاز الكمبيوتر العادي في مكوناته الداخلية , فهو لديه Processor و لديه أيضاً ذاكرة مؤقتة RAM , لكن الذاكرة في الموجه تنقسم إلى 4 أجزاء تمثل أهم مكونات الموجه 1 – RAM : ذاكرة مؤقتة تحمل الإعدادات التي تم إدخالها للموجه و التي لم تحفظ بعد , و هي تشبه عمل الجهاز الذاكرة في الجهاز العادي بمعنى أنه في حالة إغلاق النظام فإن ما كان في محتواها قد ضاع إذا لم يحفظ في مكان آخر . 2- ROM : تحمل في داخلها Boot Strap و التي تحمل في داخلها أكثر من حاله يقلع منها الموجه,و من أحد هذه الحالات حالة Password Recovery التي تستخدم للدخول للموجه من دون إدخال كلمة سر حتى و إن كانت مثبته عليه.3- Flash Memory : و التي تشبه في عملها عمل القرص الصلب Hard Disk في الحاسوب العادي , و هذه الذاكرة تحمل نسخة أو أكثر من نظام الإعداد IOS الخاص بالموجه و الذي يستخدم لإدخال البيانات إلى الموجه لإعداده للاستخدام .4- NV Ram : و هي اختصار لكلمة Non Volatile Ram أي الذاكرة الغير متطايرة ( الثابتة ) و فيها يتم حفظ Startup Configuration Fie أي الملف المستخدم لإقلاع الموجه , و هذا الملف لا يتواجد إلا بعد إعداد الموجه باستخدام الأوامر و حفظها بعد الإعداد , أي أن هذا الملف لا يتواجد إلا بعد عملية الإعداد ثم حفظها . الموجهات ذات النطاق العريض أكثر شعبية في كل يوم وذلك بفضل إطلاق رقائق تحكم متكامل للغاية والاحتياجات للمكونات سوى عدد قليل جدا لتصنيعه و الذي هو المؤثر الكبير لخفض سعر هذا الجهاز. Let's see how a broadband router looks like inside. والشكل التالى يوضح ما فى داخل جهاز التوجيه واسع النطاق.









As you can see in Figure 1, very few components are used. وكما ترى في الشكل أنه يستخدم عناصر قليلة جدا. This happens because the big chip, the controller (aka router chip) is in charge of almost everything, basically combining router, switch and firewall functions. يحدث هذا لأن شريحه كبيرة فقطتعتبر وحدة تحكم (تعرف أيضا باسم رقاقة جهاز توجيه) هى المسـؤولة عن كل شيء تقريبا ، والجمع بين الموجه أساسا ، وتبديل وظائف جدار الحماية The other two smaller chips are memories, a RAM and a ROM. والآخران أصغر رقائق والذاكرة و ذاكرة الوصـــول العشوائي


تشريح جهاز التوجيه واسع النطاق.
In our router the big controller chip was a
, as you can see in Figure 3. في جهاز التوجيه لدينا رقاقة تحكم كبيرة كمثال 88E6208 مارفيل ( Marvell 88E6208 )
وكما ترون في الشكل هذه هى رقاقـــــة أساسية تكون المسؤولة عن كافة ميزات وعمل جهاز التوجيه (راوتر ، والتبديل ، وجدار الحماية ، الخ). Some routers may have even less components if the main controller chip has embedded a RAM and/or a flash-ROM memory. قد تكون بعض المسارات على مكونات أقــــل من ذلك إذا كانت رقاقة التحكم الرئيسية وجزءا لا يتجزأ من ذاكرة الوصول العشوائي و / أو ذاكرة فلاش مدمج.


Activity LED s
RAM Memory
اللوحه الريسية للراوتر
Router Main Bord
Power Supply

Isolation Transformers
Controlec Chip
WAN Port
LAN Port
ROM Memory
هذا وقد يختلف هذا الشكل التكوينى من جهاز إلى آخر ولكنه لن يحيد عن المضمون

1-7- نظام IPV6
كما ذكرنا في بداية الموضوع أن مهمة طبقة الشبكة عنونة الرسائل وترجمة العناوين المنطقية إلى فيزيائية..لذلك العنوان الفيزيائي يكون بالشكل : 5A.01.60.8c.01.03يكتب على الشكل التالي بالنظام العشري : 123.223.3.16 IP:وهذا يكافئ بالتظام الثنائي :.00000011.0001000011011111.11110110 IP:يوجد عدة طرق لتقسيم هذه البتات الـ 32 على الجزئين منها ال Classes, و Subnet Mask.
IPv6 و RFC 2460 : يتميز هذا الإصدار عن سابقه ال IP (IPv4) بعدة ميزات من أهمها:
يستخدم هذا النوع بروتوكولات عناوين تسمح بفضاء عناوين كبير يكفي لعنونة كل متر مربع من سطح الكرة الأرضية. هذا البروتوكول مكون من 128 بت.
وضع خيارات منفصلة في ترويسات اختيارية (تسريع عمل الموجه)
إمكانية إعطاء عنوان IPv6 ديناميكيا
يؤمن مرونة أكبر (Any cast)
ميزات تدعم التوثيق والسرية

التجزئة والتجميع (Fragmentation & Reassembly)
أسلاك (كبلات) الشبكة تملك ما يسمى بـ (حجم النقل الأعظمي) MTU وRFC 3988 وهي اختصار لـ(Max Transfer size Unit) يعني أعظــم كمية من المعلومات التي من الممكن أن تمر عبر الأسلاك دفعة واحدة وبالتالي عندما يتم إرســــال طرد معين حجمه أكبر من ال MTU فإن طبقة الشبكة هي المسؤولة عن تجزئة هذا الطرد إلى أكثر من جزء.. حيث يتم إرسال هذه الأجزاء على التـــــالي الوحد تلو الآخر..وهذا ما يدعى بالتجزئة لننتقل إلى المستقبل الذي يقوم باستقبال هذه الأجزاء الجزء تلو الآخر.. وبالتالي طبقة الشبكة عند وصول هذه الأجزاء هي المسؤولة عن تجميعها في طرد واحد..ملاحظة 1 : إذا تم إرسال طرد معين من جهاز لآخر ولنفرض أن الطرد سيمر بعدة موجهات (routers) فإنه ليس من الضروري إذا تم تجزئة الطرد عند موجه معين أو عند الإرسال أن يبقى مجزءا حتى يصل للمستقبل لأنه من الممكن أن تختلف أنواع الكبلات التي تصل بين الموجهات وبالتالي يختلف حجم النقل الأعظمي (MTU) من رابط لآخر.ملاحظة 2 : عندما يقوم موجه معين بتجزئة طرد معين فهل من المعقول أن يستمر بتجزئة كل الطرود القادمة ؟؟!! بالتأكيد لا، فهو عندما يطبق عملية التجزئة على طرد معين يقوم بإرسال رسالة ICMP إلى الهوست أو الموجه الذي قدم منه الطرد ويخبره بهذه الرسالة بحجم النقل الأعظمي الذي لديه وبالتالي سيقوم من وصلت له هذه الرسالة في المستقبل عند إرسال أي طرد بالأخذ بعين الاعتبار حجم النقل الأعظمي عند ذلك الموجه..
معالجة الأخطاء
للحديث عن معالجة الأخطاء يجب الحديث عن الICMP (Internet Control Message Protocol)ICMP RFC 792يستخدم من قبل الموجهات والحواسيب لكي تبقى على تواصل مع معلومات مستويات الشبكة.إن أي خطأ يحدث في الشبكة عند أي موجه من شأنه أن يولد رسائل ICMP.
رسائل الـ ICMP ترسل فقط لمصدر الطرود التي ولدت الأخطاء(وبالتالي ولدت الرسائل) حيث تحمل هذه الرسائل مع ال IP.
على سبيل المثال عند وصول طرد حجمه كبير أكبر من حجم النقل الأعظمي يقوم الموجه الذي تولد الخطأ عنده بإرسال رسالة ICMP إلى المرسلمعلما إياه بالخطأ الحاصل ويخبره بحجم النقل الأعظمي، وبالتالي يقوم المرسل في المرات القادمة بإرسال طرود متناسبة مع هذه ال MTU.كما يستخدم هذا البروتوكول في تعليمات ال Ping.

ترويسة رسالة الICMP
0 --> Type -->7bit
8 --> Code -->15bit
ICMP Message
Rest Of ICMP Header
ICMP Data (Original IP Header + 8 bytes Datagram)

الإرسال المتعدد
هنا يتم استخدام بوتوكول يسمى بـ IGMP وموجود في (RFC 2236) في هذه الطبقة وهو اختصار لInternet Group Management Protocol تنفذ عملية الإرسال المتعدد التوجيه وفق موجهات خاصة والتي قد لا يمكن جمعها مع الموجهات العادية. تقوم هذه الموجهات ببث متعدد مرة كل دقيقة عبر طبقة ربط المعطيات لكل الأجهزة الموجودة في شبكتها المحلية (عنوان 224.0.0.1) طالبة منها تقريراً عن المجموعات التي تنتمي إليها إجراءاتها حالياً ويعيد كل جهاز تقريراً يحوي كل عناوين (الصف D) التي تهمه. تستخدم رزم الاستفسارات والأجوبة هذه بروتوكول يسمى IGMP(internet group management protocol) و له فقط نوعين من الرزم : رزمة سؤال ورزمة جواب ولكل منهما شكل بسيط وثابت يحوي بعض المعطيات التحكمية في البايت الأولى من حقل المعطيات الفعلية فيه وعنوان (الصف D) في البايت الثانية.
1-8- توجيه المسارات متعدد التوصيل
إن توجيه المسارات يعتمد أساسا على فتـح أقصـر مسار أولا Open Shortest Path First OSPF
لمزود الشبكات الداخليه التي تسلك بروتوكول الإنترنت (IP) ويتم تجميعها فقط ضمن مجال توجيه واحد ( نظام الحكم الذاتي ) . انه يقوم بجمع أنظمة المعلومات من الطرق المتاحه وبناء خريطة طوبولوجية للشبكه والتى تحدد جدول التوجيه المقدم إلى طبقة الإنترنت مما يجـــعل توجيه القرارات تستند على الوجـــهة فقط وهذا النظام هـــــو برتوكول المسار الديناميكى و يقوم بالكشف عن التغييرات في الطوبولوجى بسرعة كبيرة ويتقارب في غضون ثـوان .كأن يحسب أقصــر طريق شجـرى لكل مسار 0و سياسات التوجيه الخاصه ب OSPF لبناء جدول التوجيه تحكمها عوامــــل التكلفة (المقاييس الخارجية) المرتبطة بكل وسط التوجيه . وقد تكون عوامل التكلفة المســافة من التوجيه (ذهابا وإيابا)، وإنتاجيه الشبكة للرابط أو ارتباط المتاح والدقه ، هذا يوفر وسيلة ديناميكية لتحميل متـــوازن للمرور بين الطرق ذوات التكلفة المتساوية . قد يكون وجود شبكة OSPF أو تقسيمها لاى طرق، في مجالات لتبسيط التوجيه والإجراءات الإدارية وتحسين حركة المرور واستخدام الموارد.
المناطق التي يتم تحديدها ب 32 جزء ، تم الأعراب عنها ببساطة في 4IPv عناوين التدوين . فان المنطقة0 (صفر) أو 0.0.0.0 تشكل العمود الفقري الخاص بشبكه OSPFوتحديد مجالات أخرى يمكن لها اتصال مباشر وظاهري للعمود الفقرى مثل هذه الاتصالات هي أجهزة توجيه مترابطة، والمعروفة باسم منطقة الراوتر الثانويه ( .(ABR وهو يحافظ على ربط قواعد البيانات المنفصلة لكل منطقه من المناطق التي يتم خدمتها على الشبكة.
منطقة العمود الفقري
منطقة العمود الفقري (المعروف أيضا باسم المنطقة 0 أو منطقة 0.0.0.0) هو جوهر شبكة OSPF. ان جميع المناطق الأخرى مرتبطه به، وبين منطقة التوجيه من خلال الأجهزة المتصله من خلال ارتباط ظاهري. على سبيل المثال، تفترض المنطقة 0.0.0.1 لديه اتصال فعلي لمنطقة 0.0.0.0. كذلك تفترض أن منطقة 0.0.0.2 لا تمت بصلة مباشرة إلى العمود الفقري ، ولكــــن هذا المجال لديه اتصال لمنطقة 0.0.0.1. منطقة 0.0.0.2 يمكن استخدام وصلة ظاهـرية من خلال 0.0.0.1تمثل منطقة عبور للوصول إلى العمود الفقري.
منطقة عبور
ان منطقه العبور هي عباره عن منطقه ذات اثنين أو أكثر من OSPF رواتر الحدود ويستخدم لتمرير حركة الشبكة من منطقة مجاورة لأخرى .
المسار المفضل
يستخدم OSPF مسار التكلفة بصفتها التوجيه الأساسي الموزون، والتي تم تعريفها بواسطة معيار عدم المساواة إلى أي قيمة قياسية مثل السرعة ، ولذلك فان مصــــمم الشبكه يمكنه اختيار شبكة هامـه موزونه في التصميم . إلا أنها محدده بالسرعة (عرض النطاق الترددي) في واجهة التصدي لمسار محدد، على الرغم من أنه يميل إلى ضرورة توسيع نطاق شبكة من العوامل المحددة الشائعه والتي تربط الآن أسرع من 100 ميغابت قي الثانية . وعلى الرغم من ذلك فان المقاييس يتم مقارنتها فقط وبشكل مباشر عندما تكون من نفس النوع.
1-9- التنقل وطبقة الشبكة
كي تتمكن الأجهزة الموجودة في الشبكة المحلية من تبادل المعلومات فيما بينها لا بد من قواعد الاتصال المعيارية المتفـــــــق عليها مسبقا وتدعى هذه القواعد بروتوكولا (protocol)، وهناك عدة بروتوكولات تستخدم لحل مشكلة وسط النقل (transmission medium) في الشبكات المحلية. وتعتمد هذه البروتوكولات إحدى الطريقتين التاليتين للوصول إلى الشبكة:التنافس (contention) تطرأ الحاجة إلى التنافس عند محاولة أكثر من جهاز كمبيوتر استخدام وسط النقل في الوقــــت نفسه، مما يؤدي إلى حدوث تصادم (collision) أما آليات تخفيف ذلك التصادم فهي عديدة ومنها0
تحسس وسط النقل (carrier sensing) آلية تعتمد على تأكد أجهزة الكمبيوتر من خلو وسط النقل قبل استخدامه.تحري وسط النقل (carrier detection) في هذه الآلية ، تبقى أجهزة الكمبيوتر تراقب وسط النقل حتى أثناء استخدامها له.ويدعى البروتوكول الذي يستخدم كلا هاتين الآليتين بروتوكول CSMA/CD اختصار للمصطلح الأجنبي( carrier sense multiple access collision detect) ، وهذا البروتوكول مستخدم في جميع أنواع شبكات إيثرنت (Ethernet). ترسل المعلومات في الشبكات المحلية إلى العقد الأخرى بإحدى ثلاث طرق، وفي كل طريقة منها ترسل حزمة واحدة من المعلومات إلى عقدة أو أكثر،

ففي الإرسال الأحادي (unicast) يتم الإرسال إلى عقدة واحدة،
أما في الإرسال المتزامن المتعدد الوجهات (multicasting) فيتم الإرسال إلى أكثر من عقدة،
بينما في النوع الأخير المسمى الإرسال العام أو البث (broadcasting) فترسل حزمة المعلومات إلى جميع العقد في الشبكة.تنتقل رزم البيانات من خلال الشبكة بأن تقسم إلى أجزاء صغيرة و ترسل على دفعات متتالية و الحكمة في ذلك لضمان وصول اكبر عدد من الدفعات بشكل سليم وإذا حدث خطاء ولم تصل دفعه يقوم الجهاز المرسل بإرسال هذه الدفعه فقط وليس كامل البيانات

الموزع الشبكي(hub)
تتصل أجهزة الكمبيوتر في معظــم أنواع الشبكات المحلية عدا شبكات إيثرنت التي تستخدم كوابل محورية (coaxial cables) بجهاز يقوم بدور نقطة وصل مركزية بين أجهزة الشبكة، وهو يدعى الموزع الشبكي (hub)، ووظيفته هي ربط قطع الشبكة (segments) ببعضها ومن أنواع الموزعات: الموزع الغير فعال (passive hub) يمرر هذا النوع الإشارات الواردة من القِطع (segments) المختلفة للشبكة وتستطيع جميع الأجهزة الموصولة معه استقبال حزم (packets) المعلومات المارة عبره.الموزع الفعال (active hub) يحوي هذا الموزع أجزاء إلكترونية تعيد توليد (regenerate) الإشارات المارة في الشبكة وتكمن فائدته في زيادة كفائة الشبكة والسماح بمســـافات أكبر بين أجهزتها. ويوجد منه نوع محسن يدعى الموزع الشبكي الذكي (intelligent hub).
المحولات Switch يشبه المحول بالشكل الخارجي ولكنه يعد أفضل في تســـريع أداء الشبكة وذلك لانه يستطيع يحتفظ بجدول عنـــــاوين العقد التي يتصل بها وعندما تصل إليه إشارة من عقدة ما يرسل هذه الإشارة إلى الهدف المقصود فقــط وهو عكــــس ما كان يقــوم به المجمــــع إذ كان يرسل الإشارة إلى كل العقد بدون إستثناء
المكرر (repeater)تتعـــــرض الإشارة أثنــــاء عملية الإرسال للتشويش والتشويه عبر خطوط النقل مما دعت الحاجة إلى تصميم جهاز يدعى المكرر (repeater) يستخدم لإنعاش الإشارة المرسلة عبر الشبكة بحيث تبقى قوية عند وصولها إلى محطات العمل المستقبلة لها . ويوجد نوعان من هذه المكررات تواصــلي (analog) يضخم الإشارة فقط ، ورقمــي (digital) يعيد بناء الإشارة لتصبح قريبة جداً من الأصلية.
الجسر (bridge)لتوسيع حجم الشبكات الموجودة صمم جهاز الجسر (bridge) يمكنه ربـط قطعتين (segment) من شبكة محلية، كما يمكنه ربط شبكتين محليتين تستخدمان البروتوكول نفسه . وقد صمم المـحول (switch) لتحــديد المسار الذي تنقل عـــبره حــــزم (packets) المعلومات بين القطع (segments) المختلفة للشبكة المحلية، وتدعى الشبكات المحلية التي تستخدمه 0(switched LAN).
الموجه (router)مع الازدياد الهائل في عدد الشبكات المحلية، لم يكن الجسر (bridge) قادراً على إجراء هذا الربط، فكان الحل في الموجــه (router) يقوم بهذا الربط . ويمرر هذا الجهاز حزم (packets) المعلومات بالاعتماد على عناوين منطقية ، كما يتبع خوارزمية تمكنه من اخـتيار المسار (route) الأفضل لنقل حزم المعلومات إلى هدفها عبر الشبكات الأخرى. أما في الإنترنت فيمكن أن يكون الموجه جهازاً أو برنامجـاً يحدد المسار الأفضل عبر العقد للوصول إلى الهدف.البوابة (gateway) أدى عدم مقدرة الموجه (router) على ربط شبكات محلية تستخدم بروتوكولات مختلفة إلى استخدام ما يدعى البوابة (gateway)، وهي مجمـــوعة من الأجهزة والبرامج التي تربط بين شبكات تستخدم بروتوكولات مختلفة ، إذ تنقل المعلومات وتحولها إلى صيغة تتوافق مع بروتوكولات الشبكة الأخرى.

هناك رابط مهم لشرح معلومات تخص برمجيات الصف الثالث الثانوي

عارفين ياسنة
ثالثة داه شرح جميل للغة الجافا مادة البرمجيات

جهاز راسم الذبذبات " الأوسيلسكوب " Oscilloscope











جهاز راسم الذبذبات " الأوسيلسكوب " Oscilloscope
مقدمة:
إن أجهزة القياس بأنواعها سواء العادية أو الرقمية المُستخدمة في قياس الجهد أو التيار أو غيرها لا تكون دقيقة في ملاحقة التغيرات الموجبة المختلفة في حالة التيار المتغير كذلك في حالة النبضات المتلاحقة. وأجهزة القياس لا تساعد على متابعة التغيير في الموجات وجهاز راسم الذبذبات وهو ما يطلق عليه " الأوسيلسكوب" يقدم الحل فهو يعطي بيانات مرئية على شاشة فلورية حيث تظهر أية تغييرات حتى لو كانت فائقة السرعة حيث يستخدم الراسم شعاع إلكتروني يستجيب ويسجل هذه التغييرات.
1-1 تركيب الجهاز:
الشكل (4-1) يوضح رسم صندوقي " تخطيطي " مبسط لجهاز راسم ذبذبات حيث يوضح المكونات الأساسية للجهاز كما يلي:
أ- صمام " أنبوبة " أشعة المهبط “CRT” Cathode Ray Tube.
ب- مكبر رأسي Vertical Amplifier .
ج- مكبر أفقي Horizontal Amplifier .
د- مولد ماسح Sweep Generator .
ه- دائرة قدح Trigger Circuit .
و- وحدة قدرة Power supply unit.
شكل ( 4-1 )
شكل صندوقى ( تخطيطى) لجهاز راسم ذبذبات "CRO "


أولاً: صمام " أنبوبة " أشعة المهبط:
وهي تعتبر الجزء الأساسي في الراسم وهي تتكون في أبسط صورة لها من غلاف زجاجي (خاص) مفرغ من الهواء الجوي Evacuated Glass envelope.
داخل هذا الغلاف توجد المكونات التالية :
أ- قاذف الإلكترونات Electron Gun assembly.
ب- ألواح الإنحراف Deflection Plates .
ج- الشاشة Screen .
والشكل (4-2) يوضح مكونات صمام (أنبوبة) المهبط وسنقوم بشرح تركيب وعمل مكونات أنبوبة (صمام) أشعة المهبط بالإضافة إلى شرح نظام التشغيل.







شكل (4-2) المكونات الرئيسية لأنبوبة صمام "أشعة المهبط"
1- المهبط 2- الفتيلة 3- أنودات تعجيل ابتدائية
4- أنودات تعجيل رئيسية 5- الألواح الرأسية 6- الألواح الأفقية
7- الشاشة 8- ذراع الشاشة
أ- قاذف الإلكترونات:
وهو يتكون من مهبط (كاثود) عبارة عن ملف خاص عند تسخينه عن طريق مصدر كهربي يشع الإلكترونات باستخدام ظاهرة الانبعاث الأيوني الحراري Thermo ionic emission والشبكة الحاكمة Control grid وهي عبارة عن أسطوانة يوجد في مركزها ثقب صغير. تغذي هذه الشبكة بجهد مستمر سالب. وبتغير هذا الجهد يمكن التحكم في كمية الإلكترونات المارة كما أنها تعمل على تركيز الشعاع الإلكتروني نظرًا لصغر الثقب الخاص بالأسطوانة.
ب- أنودات التعجيل: وهي ثلاثة أنواع:
أ- أنود تعجيل ابتدائي.
ب- أنود (مصعد) تعجيل نهائي (رئيسي).
جـ- أنود (مصعد) تركيز:
وهذه الأنودات "المصاعد" تكون ذات شكل أسطواني توصل بجهد موجب. أنود التعجيل الابتدائي ذو جهد موجب منخفض، أما أنودات التعجيل النهائي (الرئيسي) فتكون ذات جهد موجب عالي. أما أنودات التعجيل الرئيسية فهى توصل بطبقة الجرافيت الموجدة على السطح الداخلي لأنبوبة أشعة المهبط.
ألواح الانحراف
+
-وتعمل أنودات التعجيل على إكساب الإلكترونات سرعة كبيرة بسبب تأثير مجال أنودات التعجيل. أما ألواح الإنحراف فيقع بين انود التعجيل الابتدائي والنهائي مما يساعد على زيادة تركيز الشعاع الإلكتروني كما فى شكل (4-3)

الشعاع الالكترونى شكل (4-3)
ج- ألواح الانحراف:
ألواح الانحراف هما زوج ألواح انحراف رأسي وزوج ألواح انحراف أفقي وهي تأخذ الرموز Y2, Y1 بالنسبة للألواح الرأسية، X2, X1 بالنسبة للألواح الأفقية وهذه الألواح تعمل على تحريك نقطة اصطدام الشعاع الإلكتروني بالشاشة أفقيًا ورأسيا.
نظام تحريك الشعاع:
إن حركة الشعاع الإلكتروني يمكن أن تتم بنظامين إما بنظام كهروستاتيكي وهو ما يستخدم في رسم الذبذبات أو كهرومغناطيسي كما في شاشة جهز التليفزيون.
وفي جهاز راسم الذبذبات يتم الانحراف "التحريك الكهروستاتيكي" حيث يمر الشعاع الإلكتروني بين لوحتين متوازيين. فإذا كان الجهد عليها يساوي صفرًا فلا يكون هناك مجال يؤثر على الشعاع الإلكتروني. أما إذا وصل فرق جهد باللوحين فإنه ينشأ مجال يعمل على انحراف الشعاع الإلكتروني في اتجاه اللوح الموجب الشحنة. وهناك علاقة طردية بين مقدار الانحراف والجهد أي كلما ازداد الجهد زاد الانحراف والعكس صحيح.
د- الشاشة:
الشاشة الخاصة براسم الذبذبات والموجودة على صمام " أنبوبة " أشعة المهبط تصنع من زجاج خاص تغطي من الداخل بطبقة فسفورية كطلاء له القدرة على إشعاع ضوء وذلك عند اصطدام الشعاع الإلكتروني المعجل بالطبقة الفسفورية والضوء الصادر من الطبقة الفسفورية يستمر حتى بعد زوال المؤثر لفترة تتراوح بين ميكروثانية وحتى ثانية واحدة.

وأكثر أنواع الشاشات شيوعًا في أجهزة الرواسم يستخدم فيها طلاء داخلي يعطي الضوء الأخضر، وهناك بعض أنواع الرواسم يستخدم بها طلاء يعطي ضوء برتقالي. هذا وتغطي الشاشة من الواجهة بطبقة شفافة على هيئة شبكة طولية- عرضية Graticule كما في شكل (4-4). تقسم هذه الشبكة إلى عدة أقسام راسيًا وأفقيًا. طول كل قسم سنتيمتر واحد. هذا وتصنع معظم الشاشات الخاصة بالرواسم بقطر خمس بوصات.

شكل (4-4) شاشة العرض مبين عليها التقاسيم الرأسية والأفقية


دائرة تغذية صمام " أنبوبة " أشعة المهبط:
الشكل (4-5) يوضح دائرة التغذية لصمام أشعة المهبط حيث تغذى عن طريق مصدرين أحدهما للجهد المنخفض مع مراعاة أنه في حالة الجهد العالي فإن التيار المسحوب لا يتعدى عشرات من المللي أمبيرات.
ومن الشكل فإنه يمكن التحكم في شدة استضائة الشاشة عن طريق المقاومة المتغيرة (R1) أما المقاومة (R2) فتتحكم في درجة تركيز “Focus” الشعاع الراسم. أما R3 فتتحكم في التعجيل Astigmatism والمقاومة R4 فتتحكم في الوضع الرأسي Vertical Position، أما المقاومة R5 فعن طريقها يمكن التحكم في الوضع الأفقي للراسم.










شكل (4-5) دائرة تغذية صمام (أنبوبة) أشعة المهبط
مكبر الانحراف الرأسي Vertical Delection Amplifier :
وهو جزء هام من نظام الانحراف في جهاز راسم الذبذبات والشكل (4-6) يوضح رسم صندوقي (تخطيطي) لمراحل هذا المكبر حيث يتكون من أربع مراحل كما يلي:
1- دائرة مكبر الانحراف الرأسي.
2- موهن دخل Input attenuator وهو أخذ الرمز V/dir أي فولت لكل قسم .
3- مفتاح اختيار Selector حسب الإشارة المراد اختبارها ويرمز له في معظم الأجهزة بالرمز AC/GND/DC أي أنه ذو ثلاث أوضاع وضع متغير، وضع اتصال بالأرض ثم وضع تيار مستمر.
4- المحبس Probe.
وسنقوم الآن بشرح دائرة المكبر الرأسي أما بالنسبة لبقية المراحل فسيتم شرحها تباعًا.

مكبر رئيسى
CRT
مكبر ابتدائى
موهن
مجس

شكل (4-6) رسم تخطيطي لمراحل المكبر الرأسي
دائرة مكبر الانحراف الرأسي:
وهو يشتمل على مرحلتين: مكبر تمهيدي Pre- Amplifier ثم مكبر رئيسي Main Amplifier حيث يقوم المكبر بمرحلتيه بتكبير الإشارة المراد اختبارها إلى القيمة التي يحدث عندها انحراف محسوس للشعاع الإلكتروني في الاتجاه الرأسي.
هذا، ويجب أن يتوافر في هذا المكبر ما يلي:
1- يجب أن يكون التكبير منتظمًا في نطاق الترددات المراد اختبارها أو قياسها حتى يمكن مشاهدتها.
2- ألا يكون به أي نوع من التشويه حتى تكون الموجة الخارجة من المكبر تماثل شكل موجة الدخل.
3- يجب أن تكون ممانعة الدخل للمكبر كبيرة جدًا حتى لا يحدث تحميل على الدائرة المراد اختبارها.
4- يجب أن يكون هناك مجال لتغيير مقدار التكبير الرأسي حتى يمكن مشاهدة الإشارات المختلفة ولهذا يستخدم مجزئ (مقاومة متغيرة) للتحكم في مقدار التكبير.
ثالثا: مكبر الانحراف الأفقي:
وهو الجزء الأخير من نظام الانحراف الأفقي والذي يكون دخله إما داخلي عن طريق مولد المسح الخاص بالجهاز أو خارجي EXT باستخدام مجس خاص ويجب ملاحظة أن حساسية أنبوبة أشعة المهبط للانحراف الأفقي يحتاج إلى جهد من 10 فولت إلى 100 فولت لتحريك الإشارة أفقيًا لمسافة 1 سم. وحيث أن جهد الإشارة سواء أكانت داخلية أو خارجية تكون أقل من ذلك، لذلك يُستخدَم مكبر أولي ثم مكبر رئيسي. أما الخرج فيوصل بألواح الانحراف الأفقي في أنبوبة أشعة المهبط.
ملاحظة: سبق شرح أربعة بنود يجب توافرها في المكبر الرأسي وهي تقريبًا النقاط الواجب توافرها في المكبر الأفقي.
والشكل (4-7) يوضح رسم تخطيطي لمراحل المكبر الأفقي
مكبر رئيسى
مكبر أولى
مجس
مولد مسح
إلى ألواح الإنحراف الأفقى
INT
EXT





شكل (4-7) المخطط الصندوقي لمراحل المكبر الأفقي

أ- تركيب الجهاز:
1- ذاكرة الجهاز: وتحوى مكتبة الجهاز، التى تشتمل على أرقام الـ I.C. المختلفه.
2- قاعدة فى واجهة الجهاز: لوضع الـ I.C. المراد اختبارها، وهى ذات 40 رجل وبها ذراع لمسك الـ I.C. بعد وضعها بالقاعدة.
3- دائرة تغذية:وهى ذات جهد 6v، وتستخدم لإمداد الـI.C. تحت الاختبار بالجهد اللازم لتشغيلها، بالإضافة إلى تغذية باقى دوائر الجهاز،.كما يمكن استعمال بطارية خارجية.
4- دائرة مولد نبضات: ويستخدم لتوليد نبضات ذات مستوى عال ومستوى منخفض (1،0)، وذلك لتوصيلها إلى دخول الـ I.C.
5- ذاكرة (مكتبة) الجهاز: حيث يسجل بدائرة الذاكرة بصمة مجموعة من أرقام الدوائر المتكاملة الرقمية بأنواعها المختلفه، وهذه البصمة تشمل رقم الـ I.C. وخواصها النموذجية لإستخدامها كمعيار للمقارنة.
6- دائرة المقارن: عند إجراء عملية الاختبار توصل بيانات الـ I.C. تحت الاختبار إلى المقارن، كما توصل إشارة إلى الذاكرة للبحث عن الرقم الموافق لرقم الـ I.C. تحت الاختبار. توصل المواصفات القياسية للـ I.C. العيارية المخزنة بالذاكرة إلى دائرة المقارن للمقارنة بمواصفات الـ I.C. تحت الاختبار، وإعطاء نتائج الاختبار ثم توصل إلى دائرة محول رقمى/تماثلى.
7- دائرة المحول الرقمى/التماثلىDECODER : وتقوم بتحويل النتائج الرقمية إلى تماثلية لإظهارها على شاشة الجهاز كرسائل تدل على نتيجة الفحص.
8- الشاشه: وهى توجد على واجهة الجهاز، وتستخدم لبيان النتائج، وكذلك لبيان المدخلات (أرقام الـ I.C. تحت الاختبار)، والشكل (3-4) يبين واجهة الجهاز، حيث يلاحظ أيضاً وجود مجموعة مفاتيح تستخدم لتحديد أنظمة (الاختبار) التشغيل للجهاز.




سوكت لوضع


ب - نظريةعمل الجهاز:
تعتمد نظرية عمل الجهاز على تسليط نبضات مناسبة من مولد النبضات على أطراف الـ IC تحت الاختبار بعد تثبيتها فى قاعدة التثبيت، وتغذى بالجهود اللازمة لتشغيلها عن طريق دائرة التخزين. خرج الـ IC تحت الاختبار يوصل إلى دائرة مقارنة يوصل إليها أيضاً بيانات نموذجية لنفس رقم الـ IC تحت الاختبار من الذاكرة حيث يحفظ بها بيانات مجموعة كبيرة من الـ IC`s، يقوم المقارن بمقارنة بيانات الـ IC تحت الاختبار مع بيانات الـ IC العيارية أو النموذجية وتوصل نتائج المقارنة إلى دائرة فاك الشفرة (المحول) لتحويلها إلى كميات مقاسة لتظهر نتائج الاختبار على شاشة العرض والشكل (3-6) يبين واجهة جهاز اختبار الـ IC.

3-1-3 تطبيقات:

أولا: الاختبار داخل الدائره:
تأكد قبل الاختبار أن جميع منابع قدرة الدائرة لا تعمل، أى مغلقة، وإذا كان هناك أية مكثفات فيجب التأكد من تفريغ شحنتها تماماً، وذلك لحماية جهاز الاختبار.
أ‌- اختبار الترانزستور ثنائى الوصلة أو الFET
1- ضع المفتاح (Off-Lo-Hi) على الوضع Lo.
2- وصل أطراف الاختبار الثلاثة ذات الكابلات (الأزرق- الأخضر- الأصفر) بأية طريقة إلى الأطراف الثلاثة للعنصر المراد اختباره داخل الدائرة.
3- حرك مفتاح الاختبار تدريجياً ببطء خلال مواضعه الستة حتى تتوهج إحدى اللمبات الحمراء مبينةً أن العنصر NPN أو PNP، وذلك من خلال وضع واحد فقط من مواضع مفتاح الاختبار.
4- بالنسبة لـ FET سواء فى الوضع Lo أو Hi، فإن اللمبة الحمراء تتوهج عند موضعين متجاورين من المواضع الستة لمفتاح الاختيار. لمبة NPN سوف تتوهج إذا كان الـ FET من نوع N، كذلك فإن لمبة الـ PNP سوف تتوهج إذا كان الـ FET من نوع P.
5- الألوان الواقف عليها مفتاح الاختيار عندما تتوهج لإحدى اللمبات تحدد أطراف العنصر. توجد عناصر لها ثلاثة أطراف ولكنها ليست ترانزستورات أو FET أو ثايرستور، عند اختبارها لا تتوهج أى من اللمبتين.
ب‌- اختبار الثايرستور SCR:
1- ضع المفتاح (Off-Lo-Hi) على الوضع Hi.
2- وصل أطراف الاختيار الثلاثة (الأزرق-الأحمر-الأصفر) بأى طريقة إلى أطراف الـ SCR الثلاثة، ثم حرك مفتاح الاختيار تدريجياً خلال مواضعه الستة المختلفة.
3- معظم الـ SCR تختبر سلامتها بتوهج لمبة الـ NPN فى موضع واحد من مواضع مفتاح الاختيار الستة بينما لمبة الـ NPN فى موضع آخر، وهذا دليل على أن هذا العنصر هو SCR، ويمكن معرفة أطرافه فى موضع توهج لمبة الـ NPN، ويكون بيان أطرافه هى كما يلى: لون القاعدة هو طرف البوابة، ولون المشع هو طرف الكاثود ولون الجامع هو طرف الأنود.
4- إذا لم يتم اختبار الـSCR بهذا الوضع يتم نزعه واختباره خارج الدائرة.
ثانيا: الاختبار خارج الدائره:
أ‌- اختبار الترانزستور:
1- ضع المفتاح (Off-Lo-Hi) على الوضع Lo.
2- وصل أطراف الاختبار الثلاثة داخل السوكت الموجودة بواجهة الجهاز.
3- حرك مفتاح الاختيار بالتدريج خلال مواضعه الستة حتى تتوهج إحدى لمبات بيان نوع الترانزستور، ويمكن معرفة أطرافه عن طريق الألوان الواقف عليها الوضع الخاص بمفتاح الاختيار.إذا لم تتوهج أى من اللمبتين فى الأوضاع Lo-Hi فإن الترانزستور يكون