نموذج OSI "طبقات الشبكة"

 

نموذج OSI Open System Interconnection Model

يتكون من سبع طبقات:

1-                       الطبقة الفيزيائية Physical Layer: وتشكل البنية التحتية التي تستخدمها الشبكة لنقل البيانات من موقع لآخر، وتكون سلكية باستخدام الاسلاك، ولاسلكية باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية. وتسمى وحدة في هذه الطبقة بالبت Bit.

2-                       طبقة ربط البيانات Data Link Layer: تقوم بطاقات ومحولات الشبكة بتنظيم عملية الارسال على الوسائط لضمان عدم تداخل الإشارات (التشويش). حيث لا يتم ارسال أي إشارة إلا بعد التأكد من خلو الوسيط، وتسمى وحدة البيانات في هذه الطبقة بالإطار Frame.

3-                       طبقة الشبكة Network Layer: ويتم فيها إعطاء عنوان فريد لكل جهاز (حاسوب، هاتف ذكي، كاميرا...إلخ) موجود على الشبكة، يسمى IP: Internet Protocol. وهناك عدة إصدارات والمستخدم حالياً IPV4، IPV6، تقوم أجهزة التوجيه Router بتوجيه الرسائل عبر الشبكة حتى تصل للعنوان الهدف. تسمى وحدة البيانات في هذه الطبقة بالحزمةPacket .

4-                       طبقة النقل Transport Layer: وهنا يتم تقطيع البيانات قبل ارسالها لتسهيل عملية نقلها عبر الشبكة، وعند المستقبل يتم إعادة تجميعها لعرضها على المستخدم. وتسمى وحدة البيانات في هذه الطبقة بالقطعة Segment.

5-                       طبقة الجلسة Session Layer: تقوم هذه الطبقة بفتح قناة اتصال بين المرسل والمستقبل وعند انتهاء الجلسة تقوم بإغلاقها.

6-                       طبقة التقديم Presentation Layer: حيث يتم في هذه الطبقة تجهيز البيانات قبل ارسالها كضغطها لتصغير حجمها وبالتالي زيادة سرعة النقل وأيضاً تشفيرها لحمايتها في الطريق من مخاطر التجسس، وعند الاستقبال يتم فك التشفير وفك الضغط وذلك ليتمكن التطبيق من عرضها.

7-                       طبقة التطبيقات Application Layer: وهي الطبقة العليا في الشبكة والتي تشكل حلقة الاتصال بين المستخدم والشبكة.

شبكة الاتصال

 شبكة الحاسوب (الاتصال)

ربط جهازين أو أكثر مع بعضهم البعض لتبادل المعلومات، سواء بطريقة سلكية أو لاسلكية.

أنواع الشبكات "حسب حجم المنطقة الجغرافية التي تغطيها":

1-                       الشبكة الشخصية PAN: تستخدم لربط الأجهزة الشخصية ببعضها البعض في حدود عدة أمتار وتربط أجهزة كالهواتف الذكية والحواسيب. 

                      - من الامثلة عليها تقنية البلوتوث Bluetooth

2-     الشبكة المحلية LAN: تستخدم لربط الأجهزة في منطقة جغرافية محدودة (منزل، مدرسة)، 

       من الأمثلة عليها 

           -تقنية الايثرنت Ethernet. في حالة التوصيل السلكي.

           - وفي حالة التوصيل اللاسلكي WLAN، تقنية Wi-Fi.

3-     الشبكة الواسعة WAN: تستخدم لربط شبكات الـ LAN البعيدة ببعضها البعض، كربط فرعين بعيدين لشركة ما، مثل شبكة الانترنت.

الاتصالات السلكية

وسائل الاتصالات السلكية

1)      التلغراف (مورس) – Telegraph

      أول اتصال سلكي

     * tele  = بعيد ، graph = يكتب ، بمعني يكتب عن بعد.
     * 1844 نقل مورس أول رسالة بواسطة التلغراف.

 * الفكرة الأساسية استخدام شيفرة عرفت فيما بعد بشيفرة مورس.

* مبدأ العمل: تحويل الأحرف إلى إشارات كهربائية طويلة تمثل بـ (-) أو قصيرة تمثل بـ (.) وذلك حسب مدة الضغط على المفتاح الكهربائي في الطرف المرسل ويستقبل الإشارات مغناطيس كهربائي في الطرف المستقبل.
* تكون مجموعة من الإشارات حرف.
* 1866 ربط أمريكيا بأوربا بواسطة سلك طوله 3700كم ووزنه 4000 طن ممتد في قاع المحيط.

- مما لا شك فيه أن توصيل القارتين بسلك بمثل هذه الطول والوزن ينطوي عليه مخاطر كبيرة في ايصاله، خصوصاً أنه يمتد في قاع المحيط، وكان هناك خمس محاولات على فترة تسع سنوات إلى أن نجح الأمر أخيراً في ربط القارتين.

اسهم هذا الاتصال الى نمو الاسواق الاقتصاديه بين القارتين كما ارتبطت مراكز الاعمال والمكاتب 

الحكوميه بهذه الشبكات وانتشار المكاتب التجاريه التى جعلت تبادل الرسائل

التجاريه امر سهل وسهل هذه اجراءات الاتصال بين القارتين باختلاف الطرق القديمه

التى كان يتم ااتباعها واخذ الكثير من الوقت والمال 

 2) الهاتف: Telephone

* tele = بعيد ، phone = صوت، أي صوت من بعيد.
* 1876 اخترع الكسندر بل أول هاتف.
* يتكون الهاتف من لاقط صوتي Mic يحول الموجات الصوتية إلى إشارات كهربائية، تنتقل عبر زوج من الأسلاك النحاسية لتصل إلى سماعة تحول الإشارات الكهربائية إلى موجات صوتيه يمكن سماعها في الطرف المستقبل بوجود مصدر كهربائي يغذيهما.
* قام جراهام بل بإنشاء مقسم اتصال يدوي "بوجود موظف" للتغلب على كثرة الأسلاك الممتدة.
* 1889 قام ستراوجر باختراع المقسم الآلي الذي يسمح بإجراء المكالمات دون الحاجة لموظفي الاتصالات.

- المقسم عبارة عن جهاز يقول بتحويل وتوصيل المكالمات بين المستخدمين.

الاتصالات

الاتصالات في حياتنا Telecommunication

تعريف الاتصالات: هي عبارة عن عملية نقل وتبادل للمعلومات بين طرفين احدهما مرسل والأخر مستقبل عبر وسط ناقل.

عناصر عملية الاتصال: 

تقوم عملية الاتصال على أربعة عناصر رئيسية هي:

1-   المعلومات: المادة أو الرسالة المراد نقلها من المرسل إلى المستقبل، وتكون بأشكال مختلفة. "صوت، صورة، فيديو، نص".

2-    المرسل: مصدر المعلومات المراد نقلها.

3-    المستقبل: متلقي المعلومة المنقولة.

4-    الوسط الناقل: الوسط أو الوسيلة التي تنقل من خلالها المعلومات، وقد يكون هذا الوسط الناقل سلكياُ أو لاسلكياُ.

ملاحظات:

• ينتقل الصوت على شكل موجات صوتية في الهواء.
• تبلغ سرعة الصوت في الهواء 340م/ث.
• كلما زادت المسافة بين المرسل والمستقبل ضعف الاتصال حتى يتلاشى مع زيادة المسافة.

مراحل تطور عملية الاتصال

مرت عملية الاتصال بعدة مراحل منذ القدم إلى يومنا هذا أهمها:

1. وسائل الاتصال القديمة"بدون استخدام الكهرباء": 
   مثل الدخان والنار، الطبول، الحمام الزاجل،الاذان، دمى السيمافور، الصافرة، وغيرها الكثير.
2. وسائل الاتصال الحديثة "باستخدام الكهرباء":
   مثل التليغراف، الهاتف، محطة البث الإذاعي، محطة البث التليفازي، الأقمار الصناعية، الهاتف النقال"الجوال"، وغيرها الكثير,

الوسط الناقل:

يختلف الوسط الناقل باستخدام الكهرباء، وبدون استخدام الكهرباء، عند استخدام الكهرباء يكون الوسط الناقل سلكي، أو لاسلكي "موجات كهرومغناطيسية".

أيهما أفضل الوسط السلكي أم اللاسلكي؟

يصعب تحديد أيهما افضل فلكل واحد منهما ما يميزه عن الآخر، وهذه بعض نقاط التمايز:

- الاتصال السلكي أكثر استقراراً في الاتصال، حيث نلاحظ أن الاتصال اللاسلكي كلما ابتعدنا عن الجهاز المرسل للموجات "الموجه Router مثلا" ضعفت الاشارة وممكن أن تتلاشى.

- الاتصال اللاسلكي يتمتع بحرية الحركة، وحرية التنقل، والاتصال السلكي مقيد للحركة.

- الاتصال السلكي أكثر أماناً وخصوصية من اللاسلكي، حيث يصعب حصر أو حجر الموجات الكهرومغناطيسية ومنع الغير من استخدامها، وأقرب مثال جهاز الموجه Router، فما أن تفتح شبكة Wi-Fi على الجوال مثلا يلتقط الجهاز عشرات الشبكات اللاسلكية.

- الاتصال اللاسلكي اقل تكلفة وأسهل في التركيب من الاتصال السلكي.

الشيفرة – ترميز المعلومات:

من طرق حماية المعلومات، وهي عملية تتم على المعلومات لحمايتها والحفاظ على سريتها أثناء نقلها عبر الشبكات حيث يتم تحويل النص العادي إلى نص غير مفهوم لكل من ينظر إليه عدا المستقبل المعني "من يملك مفتاح الشيفرة".

قواعد البيانات

قواعد البيانات Database

للمعلومات دور مهم في حياة الأشخاص، وإدارة المؤسسات والشركات ودور فعال في إدارة وتنظيم الإدارات المختلفة، ومن المهم أن تحفظ هذه المعلومات لسنين عديدة لأغراض التوثيق والتحليل والمقارنة.

إن وجود البيانات مهم، والأكثر أهمية هو إدارة ومعالجة هذه البيانات.

قديما كان يقصد بمعالجة البيانات ترتيبها في ملفات ورقية، لتقليل الوقت اللازم للوصول إليها. وحديثا وضعت هذه البيانات في ملفات محوسبة وتم الربط بين هذه الملفات، بحيث يتم استرجاعها وتحديثها وتحليلها للحصول على معلومات قيمة يستند عليها في اتخاذ القرارات المهمة والإستراتيجية في المؤسسات المختلفة.

المفاهيم العامة المتعلقة بقواعد البيانات

الحقل: هو مجموعة من الرموز يصف كيان ما.

السجل: مجموعة من الحقول تصف كيان ما.

الملف: مجموعة من السجلات المتجانسة.

·       في نظام البيانات اليدوي هناك كثير من الأسئلة تحتاج الإجابة عليها وقت وجهد كبيرين إضافة على ازدياد احتمال عدم تناسق البيانات في مثل هذا النظام.

·       في نظام الملفات المحوسب يقوم البرنامج باستقبال مدخلات المستخدمين وفتح الملفات المناسبة للبحث عن البيانات المطلوبة، ومعالجتها (إدخالها، حذفها، تحديثيها) وربما احتاج الأمر الانتقال من ملف إلى آخر.

عيوب الجداول الالكترونية "نظام الملفات المحوسب":

ü    مشاكل التكرار.

ü    عدم السيطرة على الخصوصية، يمكن لأي شخص رؤية معلومات شخص أخر.

ü    لا يوجد أمن للمعلومات. لأن الملف "الجدول" مشترك بين الجميع.

ü    صعوبة التغيير والتعديل على البيانات.

ü    الوقوع في الأخطاء النحوية والمنطقية.

ü    عدم التكامل والاستقلالية في البيانات.

ü    صعوبة السيطرة على إدارة البيانات وتداولها.

          

قاعدة البيانات:

-       هي مجموعة من الملفات المتجانسة (تتعلق بموضوع واحد) تخزن فيها البيانات، تبنى هذه الملفات بتراكيب مدروسة بحيث تترابط فيما بينها ليسهل استرجاع البيانات.

-       عبارة عن مخزن من البيانات مكون من مجموعة من الجداول المنظمة تربطها علاقة فيما بينها

إدارة قواعد البيانات: مجموعة من البرامج التي من خلالها يتم التعامل مع البيانات في إدارة قواعد البيانات من حيث الاسترجاع والتحديث والترتيب وتصميم التقارير وغيرها. مثل برنامج: Ms.-Access   / Oracle.

نظم قواعد البيانات: هي ما يجمع بين قواعد البيانات وإدارة قواعد البيانات.

ملاحظة:

يجب أن تكون المعلومات والبيانات في قاعدة البيانات متجانسة أي تتعلق بموضوع واحد.

أنواع قواعد البيانات:

- مسطحة "الجداول الالكترونية"   –هرمي       –هيكلي      –علائقي.

ملاحظة:

تستخدم قواعد البيانات العلائقية للتعامل مع البيانات الضخمة.

 

استخدامات قواعد البيانات:

التوثيق – التحليل – مقارنة – اتخاذ القرار.

 

فوائد قواعد البيانات:

v   توفر آلية لتنظيم البيانات والمحافظة عليها من التلف.

v   ضمان أمن البيانات والمعلومات والمحافظة على الخصوصية.

v   أرشفة البيانات وتداولها بسرعة عالية بكل سهولة واتقان.

مكونات قواعد البيانات:

جداول – روابط – نماذج – تقارير – استعلامات.

 

(تقوم أنظمة الإدارات الحديثة باستخدام برامج قواعد البيانات للتعامل مع بياناتها مثل :

  الإدارات المدرسية التي تتعامل مع كميات ضخمة من البيانات)

 

من برامج قواعد البيانات: ميكروسوفت اكسس MS Accese، برنامج اوراكل Oracl

المفتاح:

·       هو الصفة أو الصفات (الحقول) الفريدة للكيان، التي إذا عرفت قيمتها يتم تحديد عنصر واحد في الكيان على الأكثر وبالتالي معرفة صفاته.

·       المفتاح لا تكرر قيمته ولا يسمح بتركه بدون قيمة (Null)، ويمكن لحقل المفتاح أن يكون رقما أو نصا.

أنواع المفاتيح:

أ‌-    المفتاح الأساسي Primary key واختصارا المفتاح ويمكن أن يكون إما:
1. حقل واحد فريد: مثل رقم المشترك في كيان المشترك.
2. المفتاح المركب عدة حقول تشكل معاً صفة فريدة: نلجأ لهذا النوع من المفاتيح في حالة عدم ضمان الحصول على حقل واحد فريد، لنضمن أن المفتاح غير متكرر.

ب‌-   المفتاح الأجنبي Foreign key: هو صفة لكيان تكون المفتاح (أو مجرد صفة فريدة) في كيان آخر، مثل الصفة كود الموضوع في كيان كتاب هي مفتاح أجنبي، وهي المفتاح الأساسي في كيان موضوع. لاحظ أن المفتاح الأجنبي يتكرر عادة في الكيان الذي يحويه.

 مقارنة ما بين المفتاح الرئيسي والمفتاح الأجنبي

المفتاح الرئيسي (المفتاح)	المفتاح الأجنبي
هو الصفة أو الصفات (الحقول) الفريدة في الكيان، التي إذا عرفت قيمتها يتم تحديد عنصر معين في الكيان.	هو صفة في كيان معين تكون المفتاح في كيان آخر.  يستخدم للربط بين الكيانات "الجداول".
شروطه: 1.     صفة فريدة لا تتكرر. 2.     لا يترك فارغا NULL 3.     يكون نص أو رقم	شروطه: 1.     صفة عادية لأنه يتكرر 2.     يترك فارغا NULL. 3.     يكون نص أو رقم.

أنواع الروابط بين الكيانات:

الرقم	الرابطة	الرمز	المثال
1	واحد لواحد	1 - 1	الدولة لها علم واحد والعلم لدولة واحدة
2	واحد لمتعدد	∞ -1	الموظف ينتمي لدائرة واحدة، والدائرة تحتوي عدة موظفين. التوظيف رابطة واحد لمتعدد
3	متعدد لمتعدد	∞ - ∞	الطالب يسجل لعدة مساقات، والمساق يسجله عدة طلاب، رابطة التسجيل رابطة متعدد لمتعدد.

 

 

 

 

 

 

 

تمثل الروابط والعلاقات بالشكل التالي

 

 ملاحظة: الرابطة (متعدد إلى متعدد) رابطة معقدة ويجب أن تفك إلى رابطتين من نوع واحد لمتعدد ، ويتم ذلك عن طريق إنشاء كيان جديد (جدول وسيط) ويكون من ضمن حقوله المفتاح الرئيسي من الكيان الأول والمفتاح الرئيسي من الكيان الثاني ويضاف صفات أخرى حسب الحاجة.

 

فوائد الروابط:

·       ضمان التناسق بين المعلومات في الكيانات (الجداول).

·       تمكننا الروابط من استرجاع بيانات من أكثر من كيان واحد في الوقت نفسه.

·       عدم تكرار البيانات وسهولة التعديل عليها.

 

== معلومات إضافية ==

مميزات نظم قواعد البيانات:

تغلبت نظم قواعد البيانات على مآخذ نظام الملفات من خلال:

1- خلق الروابط بين الملفات (الجداول)، مما أدى إلى تسهيل عملية استرجاع المعلومات، تلافي التكرار للبيانات، تكامل البيانات.

2- استقلالية الملفات (الجداول) عن البرامج، فالتغيير على تصميم الملفات لا يؤثر في البرامج المكتوبة.

مقارنة ما بين نظم الملفات ونظم قواعد البيانات

نظم الملفات	نظم قواعد البيانات
مآخذ نظام الملفات: 1. ضعف في معالجة البيانات بسبب عدم قدرة النظام على الربط بين الملفات المختلفة	تغلبت نظم قواعد البيانات على مآخذ الملفات بالآتي: 1. خلق الروابط والعلاقات بين الملفات وذلك:      أ- لتسهيل عملية استرجاع المعلومات      ب- تلافي تكرار البيانات     ج- تكامل البيانات
2. عدم استقلالية البرامج عن البيانات مما يؤدي إلى بذل جهد كبير في البرمجة إضافة للتكلفة المادية	2. استقلالية الملفات (الجداول) عن البرامج: حيث أن التغيير في تصميم الملفات لا يؤثر في البرامج المكتوبة مما أعطى دفعة قوية لعملية البرمجة وجعل عملية التطوير أكثر يسراً وأقل تكلفة.

المراحل التي مرت بها نظم قواعد البيانات (نماذج قواعد البيانات)

1. النموذج الهرمي.                                                               

2. النموذج الشبكي.            3. النموذج العلائقي.

 صفات النموذج العلائقي:

1-       يعد الملف جدولا مكونا من أعمدة (حقول) وصوف (سجلات).

2-       في كل جدول يشكل عمود أو أكثر المفتاح الأساسي، الذي من خلال إحدى قيمه نستطيع الوصول على الأكثر إلى صف واحد في الجدول، أي أن المفتاح يساعد ويسرع في عملية البحث واسترجاع البيانات.

3-       الربط المنطقي بين الجداول، حيث إن الجداول ترتبط فيما بينها بروابط متنوعة من خلال حقول مشتركة.

4-       يتم استرجاع وتحديث المعلومات في قواعد البيانات العلائقية من خلال لغة الاستعلامات البنيوية (SQL).

حماية قواعد البيانات Database Security

-       نظام حماية قواعد البيانات يتضمن وضع قيود تحدد الأشخاص الذين يسمح لهم بالوصول إلى الملفات أو السجلات أو الحقول المختلفة ونوعية حق الوصول من حيث القدرة على التغيير أو القراءة أو الطباعة.

-       يتولى مدير قواعد البيانات توزيع الصلاحيات على الأفراد حسب المهام الموكلة إليهم من إدارة المؤسسة.

-       يمكن لمدير قواعد البيانات مراقبة المدخلات ومعرفة من قام بالإدخال ووقته.