قد يكون فهم طريقة عمل شبكات الحاسب صعبًا قليلاً خصوصًا إذا كانت هذه هي المرة الأولى التي تقرأ فيها عن هذا الموضوع،

هناك الكثير من المصطلحات التقنية في عالم شبكات الحاسب كما أن العديد من الأجهزة والخدمات قد تظهر متشابهة ولكنها في الحقيقة تؤدي مهام مختلفة تمامًا، سنشرح في الصفحات التالية بعض المفاهيم والمصطلحات الضرورية لفهم عمل الأجهزة التالية:

·         أجهزة المودم (Modems)

·         أجهزة الراوتر (Routers)

·         أجهزة السويتش (Switches)

·         أجهزة الهب (Hubs)  

كما سنقوم بعمل مقارنات بين: المودم والراوتر، الراوتر والسويتش، السويتش والهب، حتى تتمكن من فهم فروقات هذه الأجهزة بشكل كامل.

ماذا نقصد بـ”شبكة الحاسب”؟

شبكات الحاسب هي تقنية الاتصال التي تسمح للأجهزة والأنظمة الحاسوبية بتبادل البيانات، بتعريف آخر، كيفية اتصال أجهزة الحاسوب مع بعضها البعض عبر رابط للبيانات، حديثًا أصبحت كل المنازل تقريبًا متصلة بإحدى شبكات الحاسب.

هناك نوعان أساسيان من شبكات الحاسب:

o    الشبكة المحلية (LAN): تُستخدم لربط مجموعة صغيرة من المستخدمين ضمن مساحة جغرافية محدودة.

o    الشبكة العريضة (WAN): تُستخدم لربط أجهزة حاسوب ضمن مساحة جغرافية كبيرة.

ماهي العُقَد (Nodes)؟

العُقَد هو مُصطلح يُطلق على الأجهزة المرتبطة بالشبكة مثل أجهزة الحاسوب الشخصي والهواتف المحمولة والطابعات.

ماهي الحُزَم (Packets)؟

الحُزم هي صيغة أو أسلوب نقل البيانات أو المعلومات في شبكة الحاسب، فمثلاً عندما تقوم بتصفح موقع إلكتروني فإن هذا الموقع يصل إلى حاسوبك على شكل حُزم، وعندما تقوم بإرسال بريد إلكتروني فإنه يغادر جهازك على شكل حُزم.

ماهو عنوان بروتوكول الشبكة (IP Address) وعنوان الماك (MAC Address)؟

عنوان الماك (MAC Address): هو رقم فريد يُعطى لمحول الشبكة عند تصنيعه.

عنوان بروتوكول الشبكة (IP Address): هو الرقم الفريد الذي يُعطى لكل جهاز متصل بالشبكة حتى يمكن التواصل معه و تمييزه عن بقية الأجهزة المتصلة.    

تجد في الأسفل فيديو يشرح الفروق بين أجهزة الهب والسويتش والراوتر، وسنقوم بالحديث عن أجهزة المودم فيما يلي.   

جهاز المودم (Modem):

كلمة مودم أو Modem هي اختصار لمصطلح modulator-demodulator بالإنجليزية، مهمة المودم هي تسهيل عملية نقل البيانات وذلك بتحويل الإشارة التناظرية (Analogue) إلى شفرة (Code) رقمية وكذلك فك تشفير المعلومات الرقمية إلى إشارة تناظرية، هذا يعني أن المودم يقوم بتحويل المعلومات الواصلة على خطوط الهاتف إلى معلومات رقمية يفهمها الحاسب كما يقوم بتحويل رقميات الحاسب إلى موجات تناظرية (Analogue) يمكن إرسالها عبر خطوط الهاتف أو ما يسمى بالـISP، يمكن تخيل المودم على أنه مركز تجميع المعلومات من شبكات WAN عندما تقوم بالاتصال بالعالم.

عمل المودم (Modem):

تحتاج إلى مودم عند الاتصال بالانترنت، يتم توصيل المودم بخط الهاتف وبجهاز الحاسوب، يستقبل المودم الإشارات القادمة من الخارج عبر خط الهاتف ثم يقوم بتحويلها إلى شفرات يفهمها الحاسوب. كما تقوم أجهزة المودم بتوفير الاتصال بين مزود خدمة الانترنت (ISP) وشبكتك حيث يقوم مزود خدمة الانترنت بتزويد المودم بالاتصال ثم يقوم المودم بإيصال الاتصال للشبكة. عند استخدام المودم منفردًا بدون جهاز راوتر أو سويتش فيمكن إيصال الاتصال لجهاز حاسوب واحد فقط عبر منفذ الإيثرنت كما هو موضح في الأسفل.

من أجل إيصال الاتصال إلى أكثر من جهاز واحد يلزم استخدام جهاز راوتر بالإضافة إلى المودم، يوفر بعض مزودي خدمة الانترنت (ISP) أجهزة مهجنة تضم مودم وراوتر معًا، مع أن استخدام مودم منفصل يسمح باستغلال أفضل لمكونات الشبكة.

جهاز الراوتر (Router):

يقوم جهاز الراوتر بإعادة توجيه حُزم البيانات عبر الشبكة، يتصل بالراوتر شبكتان على الأقل (في العادة شبكتا LAN أو شبكتا WAN أو شبكة LAN ومزود خدمة الإنترنت)، لا يستطيع الراوتر العمل منفردًا (على عكس المودم) ولكنه يستطيع الاتصال بالعديد من العُقد(Nodes) في نفس الوقت.

عمل الراوتر (Router):

تقوم أجهزة الراوتر بتمرير المعلومات التي تزودها بها أجهزة المودم ثم إعادة توجيهها إلى أجهزة متعددة في الشبكة مثل أجهزة الحاسوب. يمكن توجيه المعلومات المُرسلة عبر الراوتر إلى جهاز معين في الشبكة وذلك عبر استخدام عنوان بروتوكول الشبكة (IP Address) الخاص به، كما ذكرنا سابقًا فإن كل جهاز في الشبكة يكون حاملاً لعنوان IP خاص به وعبر هذا العنوان يمكن للأجهزة الأخرى التواصل معه.

هناك طريقتان للاتصال بالراوتر:

1.       اتصال سلكي: يتم توصيل الجهاز بالراوتر (أو بجهاز سويتش متصل به) عن طريق سلك.

2.       اتصال لاسلكي: يتم توصيل الجهاز بالراوتر عن طريق شبكة واي فاي (WiFi) لاسلكية.

ملاحظة: يمكن استخدام جهاز راوتر ثانٍ كنقطة وصول (Access Point) وبهذا يعمل عمل السويتش.

في العادة تحتوي أجهزة الراوتر على جدار ناري (Firewall) مُدمج يقوم بحماية شبكتك من المخترقين والفايروسات وما شابهها.

جهاز السويتش (Switch):

مهمة جهاز السويتش الأساسية هي توصيل عدة أجهزة مع بعضها البعض ضمن شبكة محلية واحدة، ولهذا فإن مهمة السويتش مختلفة تمامًا عن مهمة الراوتر أو المودم، يُستخدم السويتش لزيادة قدرة استيعاب الراوتر وذلك بإضافة مزيد من المنافذ. يقوم السويتش بتوصيل عدة أجهزة مع بعضها حيث يقوم بإرسال البيانات إلى الجهاز الذي يحتاجها أو يطلبها، يرفع السويتش من أداء الشبكة وذلك بزيادة قدرة استيعابها.

يقوم السويتش بربط اثنين أو أكثر من العُقَد (Nodes) على شبكة واحدة، يستخدم السويتش عنوان ماك (MAC Address) للتعرف على الأجهزة وإرسال البيانات إلى الجهاز الصحيح في حين أن الراوتر يستخدم عنوان IP للتعرف على الأجهزة.

عمل السويتش (Switch):

كما ذكرنا سابقًا، يُستخدم السويتش لربط عدة أجهزة (مثل أجهزة الحاسب والطابعات والحواسب المحمولة) بالشبكة مثل الشبكة المحلية المنزلية.

عند استخدام السويتش في شبكة منزلية فإنه يجب تعيين أحد أجهزة الحاسوب كجهاز رئيس أو “بوابة” للإنترنت، يجب أن يحتوي هذا الحاسوب الرئيس على محولين (Network Adapters)، أحدهما لشبكة LAN المنزلية والآخر لشبكة الانترنت WAN.

جهاز الهب (Hub):

جهاز الهب (Hub) هو جهاز يقوم بمهمة توصيل عدة أجهزة مع بعضها البعض ضمن شبكة واحدة حتى تتمكن من تبادل البيانات فيما بينها، ولكن الهب لا يحتوي على أية قدرات على إدارة الشبكة ولذلك فهي تعتبر أقل ذكاءً من أجهزة السويتش (Switch)، تُسمَّى أجهزة الهب أيضًا بالـ”المُعيدات” (Repeaters)، تقوم أجهزة السويتش بإرسال البيانات إلى جهاز معين بواسطة عنوان الماك الخاص به في حين أن أجهزة الهب تقوم بإرسال البيانات الواصلة إليها إلى جميع الأجهزة الموصولة بمنافذها ولهذا تُسمَّى بالمعيدات حيث أنها تُعيد إرسال البيانات إلى جميع الأجهزة المرتبطة بها، تؤدي هذه العملية أحيانًا إلى تصادم حُزم البيانات (Packets).    

عمل الهب (Hub):

عندما يتم توصيل ثلاثة أجهزة حاسوب بجهاز الهب ثم يرغب جهازان بتبادل البيانات فيما بينهما يقوم جهاز الهب بإرسال البيانات لكل الثلاثة أجهزة المرتبطة به وليس فقط الجهازان اللذان يرغبان بتبادل البيانات.

يُعتبر جهاز الهب (Hub) من أقل أجهزة الشبكات تعقيدًا ولكن له العديد من السلبيات، كانت تُستخدم أجهزة الهب في السابق لكونها أقل تكلفة بكثير من أجهزة السويتش ولكن أصبحت أجهزة السويتش اليوم رخيصة بما فيه الكفاية حيث يُستحسن شراء جهاز سويتش بدلاً من الهب.

ينبغي أن تعلم أنَّ كثيرًا من مزودي خدمة الإنترنت (ISP) يقدمون أجهزة مهجنة تحتوي على مودم وراوتر معًا وهي خيار جيد جدًا وعملي رغم أن استخدام مودم منفصل يسمح باستغلال أكبر لقدرات الشبكة.

الاتصال بالانترنت: يُقصد بذلك أي اتصال بالانترنت مثل الايميل والمحادثات وغيرها وليس فقط تصفح المواقع.  

English version

Understanding Computer Networking could be highly challenging especially if it is your first time to delve into it. Computer networking is loaded with technical jargon, and devices that appear similar however perform very different functions. We will briefly go through a couple concepts and terminology that you will need to seamlessly understand the roles of:

1.        Modems

2.        Routers

3.        Switches

4.        Hubs

Additionally, we will compare: Modems with Routers, and Routers with Switches, and Switches with Hubs, just to get a full understanding of the distinctions.

What Is A Computer Network?

A computer network is the telecommunication which allows computing devices or computer systems to exchange data. It is how computers communicate with each other using a data link. With advancements, household usually have access to one or more networks.

Two Basic Network Types:

·         Local Area Network (LAN): Used to connect a small group of people in the specific geographical space.

·         Wide Area Network (WAN): Used to connect computers to a large geographical area.

What Are Nodes?

Devices such as a personal computer, cell phone, or printer are nodes.

What Are Packets?

Simply, packets are the mode of transport of data/ information in a network. Anything you do on the internet involves packets. Every website that you open comes in packets, and every email that you send leaves in packets.

What Is An IP Address And MAC Address?

·         MAC Address: The unique number given to a network adapter when it is manufactured.

·         IP Address: The unique number assigned to every device on a network, so it can be located and communicated with.

Here is a video that walks you through the differences between hubs, switches, routers. In our article we will also add modems to the mix:

Modem:

A modem is short for a modulator-demodulator. Its function is to facilitate the transmission of data, by converting an analogue signal to codeand decoding digital information. This means that it converts the telephone connection information into digital information for the computer to understand, and converts computer digits into analog waves so that it can be transmitted over telephone lines. It could be seen as the center for information collection from WAN, as it directly connects to the outside world.

A modem in function:

When you want to connect to the internet, you need a modem. The modem is connected to your telephone line, and your computer. There it brings in signals from outside your house through your cable outlet; and converts them so your computer understands this information. That process you would allow you to have an internet connection.

Moreover, modems provide a connection between the Internet Service Provider (ISP) and your network. A modem is supplied by your ISP. Modems are necessary for an internet connection. When used alone without a router or switch, it can connect to only one PC using the Ethernet port as seen below:

To use more than one device, a router is required in addition to the modem. Some ISPs provide “hybrid” modem/routers, however standalone modems tend to allow better utilization of network resources.

Router:

A network router directs the data packets along networks. A router has a minimum of two networks, usually LANs or WANs or a LAN and its ISP. However unlike a modem, it cannot work single standing, however is able to connect to multiple nodes.

Router in function:

Routers pass the information provided by the modem and routes it to the devices in the network such as the home computers. The information transferred by a router can be directed to a specific device by its unique number or rather its IP address. As noted before each device in that network is labelled by an IP address that allows other devices to communicate with it.

There are two ways to connect to a router:

1.       Wired: the device is connected by a wire directly to the router (or an attached switch)

2.       Wirelessly: the device is not connected with a wire but rather through WiFi.

Note: A second router could be connected and used as an Access Point which functions similarly to a switch.

In addition, routers usually also have a built in firewall to protect your network as much as possible from “unwanted traffic” or in other words; hacker, viruses, etc.

Switch:

A network switch’s primary function is to connect network segments on a single network. Therefore is quite different from a router and modem; it is used to expand the capability of the router, by providing additional posts. It connects many devices together on the same network; sending data to a device that needs or requests it. A switch is able to improve the performance of a network by increasing network capacity.

A switch connects two or more nodes in the same or different network. Unlike the router which labels through IP address, switches use MAC addresses to direct the data to its correct destination.

A switch in function:

A switch can be used connect multiple Network devices (such as a computer, laptop, printer etc.) to the Home LAN.

A home network with a switch must designate one computer as the gateway to the internet, and that selected device must have two network adapters one for the home LAN and one for the Internet WAN.

Network Hub:

A hub is a device that allows several network devices to connect together to exchange data on a single network however, they have no management component. Network hubs are also known as repeaters. They are less ‘intelligent’ than switches. Unlike switches, which forward data to the intended devices, hubs merely send the data packets to all its ports. So as the name repeaters suggests, it only repeats the data from an incoming port to all the other devices; this leads to frequent collisions between packets.

Hub in function:

When three computers are connected to a hub, and two computers want to communicate, hubs simply pass all the network traffic to all three computers.

This device is one of the more basic networking devices compared to others and thus, can be seen to have a lot of shortcomings. Hubs in the past were used to because they were much cheaper than switches, however nowadays the prices of switches decreased tremendously, making it a better decision to purchase a switch rather than a hub. Finally, you should note that ISPs provide “hybrid” modem/routers, however standalone modems tend to allow better utilization of network resources.

Internet Connection: Not specifically just web browsing, it also includes email, chats, etc.