تكوين الشبكة هو عملية إعداد السياسات وعناصر التحكم وتدفقات البيانات التي تسمح للأجهزة والأنظمة بالاتصال عبر شبكة الحوسبة.
يتضمن جميع العناصر المادية والافتراضية للأجهزة والبرامج في الشبكة والبروتوكولات التي تحدد كيفية انتقال البيانات بينها.
يُعد التكوين الفعال للشبكة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين تدفق حركة المرور وتعزيز أمان الشبكة وتحسين استقرار الشبكة بشكل عام. ونظرًا لتعقيد البيئات الهجينة متعددة السُحُب الموزعة جغرافيًا اليوم، فإن استخدام أدوات إدارة تكوين الشبكة هو أفضل طريقة لأتمتة مهام تكوين الجهاز وصيانته.
توفر أدوات تكوين الشبكة للمطورين ميزات تتبع البيانات وإعداد التقارير في الوقت الفعلي بشكل تلقائي وفوري حتى يتمكن المسؤولون من تحديد تغييرات التكوين الإشكالية والمخاطر الأمنية المحتملة على الفور. وهي تسهل التغييرات المجمعة (مثل تحديث كلمات المرور عند اختراق الأجهزة)، وتُمكن الفرق من استعادة إعدادات الشبكة بسرعة إلى تكوين سابق، وتساعد الشركات على إعادة تشغيل أجهزة الشبكة بعد الأعطال.
من خلال ميزات التكوين التلقائي للشبكة، يمكن للمؤسسات تبسيط عمليات الصيانة والإصلاح لأجهزة الشبكة المادية والافتراضية، ما يقلل من انقطاع الشبكة للمستخدمين ويحسن وظائف الشبكة للمسؤولين.
يمكن تعريف تكوينات الشبكة من خلال عدة عوامل (غالبًا في وقت واحد)، ولكن هناك معلمتان شائعتان الاستخدام هما المقياس والطوبولوجيا. المقياس هو النطاق الجغرافي لعناصر الشبكة وأجهزتها، في حين أن الطوبولوجيا هي الترتيب المادي والمنطقي للعُقد والاتصالات في الشبكة.
تحتوي شبكات PAN على نطاق صغير—عادةً أقل من 30 قدمًا—وهي مخصصة للأجهزة الطرفية التي يستخدمها الفرد. على عكس بعض التكوينات الأخرى، لا تحتاج شبكات PAN إلى اتصال إنترنت نشط لتعمل.
يمكن ربط شبكات PAN بشبكات المنطقة المحلية (LANs) وأنواع الشبكات الأخرى ذات المستوى الأعلى التي تستخدم جهازًا واحدًا كبوابة (توصيل وحدة تحكم Bluetooth بوحدة تحكم ألعاب، على سبيل المثال).
يمكن للتوصيلات اللاسلكية والكابلات أيضًا إنشاء شبكات PAN. ويمكن للمسؤولين استخدام بروتوكولات الاتصال قريب المدى (مثل wifi وBluetooth) لإنشاء شبكات المناطق الشخصية اللاسلكية (WPANs) للتطبيقات التي تركز على البيانات. ولإنشاء شبكات PAN سلكية، يمكنهم استخدام تقنيات مثل الناقل التسلسلي العالمي (USB).
عندما تقوم بتوصيل كمبيوترك المحمول أو جهازك المحمول بالشبكة في منزلك أو مكان العمل، فأنت تتصل بشبكة LAN.
الشبكات LAN هي شبكات كمبيوتر خاصة تسمح لمستخدمين محددين بالوصول غير المقيد إلى اتصال النظام نفسه في موقع مركزي، عادةً على بعد ميل واحد وغالبًا داخل مبنى واحد. في تكوين شبكة LAN، يمكن لأنظمة التشغيل التي تدرك الشبكة على أجهزة المستخدم مشاركة الموارد والأجهزة (الطابعات والماسحات الضوئية، على سبيل المثال).
يمكن أن تستخدم شبكات LAN مجموعة من الطبولوجيا، بما في ذلك النجوم والناقل والشجرة، اعتمادًا على متطلبات الشبكات وأهدافها الخاصة بالمؤسسة.
شبكات LAN الافتراضية، أو شبكات VLAN، هي شبكات تراكب منطقية تجمع مجموعات فرعية من أجهزة الشبكة التي تشترك في شبكة LAN وتعزل حركة مرور شبكة كل مجموعة. وتُستخدم شبكات VLAN بشكل شائع في المجموعات التي تعمل مع بيئات حوسبة كبيرة ومعقدة لأنها تمكّن المسؤولين من إنشاء مقاطع شبكة لنقل البيانات بشكل أسرع وأكثر أمانًا.
تتيح تكوينات شبكة WLAN للمستخدمين الحركة بحرية في جميع أنحاء منطقة التغطية دون عناء النقل أو البقاء متصلين بأسلاك الإيثرنت.
وسعت شبكات WLAN بشكل كبير إمكانات الشبكات اللاسلكية، ما أدى إلى الابتكارات مثل الاتصالات اللاسلكية للأجهزة المحمولة، واللاسلكية الثابتة (الوصول إلى النطاق العريض الثابت الذي يستخدم موجات الراديو بدلاً من الكابلات)، واللاسلكية المحمولة (وتسمى أيضًا "نقاط الاتصال المتنقلة") واللاسلكية بالأشعة تحت الحمراء (تتيح نقل البيانات باستخدام أشعة الأشعة تحت الحمراء بدلاً من الأسلاك).
توفر VPN اتصالاً مشفرًا يخفي حزم البيانات في أثناء اتصال المستخدمين بشبكة عامة (مثل الإنترنت). وتقوم شبكات VPN بإنشاء نفق بين الأجهزة المتصلة، حيث تقوم بتغليف البيانات وتشفيرها في أثناء مرورها عبر الشبكة للحفاظ على المعلومات الحساسة (مثل عناوين IP وسجل التصفح والمراسلات المميزة والخدمات اللوجستية) من الكشف عنها عبر الإنترنت.
يمكن لشبكات VPN استخدام الوصول عن بُعد والتكوينات من موقع إلى موقع. ويمكن لشبكة VPN الوصول عن بُعد، على سبيل المثال، مساعدة العاملين عن بُعد على توصيل أجهزتهم بأمان وأمن بشبكة مكتب الشركة من أي مكان. ويمكن للموظفين العاملين في مكتب فرعي استخدام شبكات VPN من موقع إلى موقع للاتصال بأمان بشبكة مكاتب رئيسية.
بغض النظر عن ديناميكيات الشبكة، تساعد شبكات VPN في تأمين بيانات الشبكة ضد الهجمات الإلكترونية التي تسعى إلى استخراج المعلومات الخاصة والحساسة أو اعتراضها أو سرقتها.
تغطي شبكات MAN—المعروفة أيضًا باسم الشبكات متوسطة الحجم—مساحة أكبر من شبكات LAN ولكنها أقل اتساعًا من شبكات المنطقة الواسعة (WANs). وهي تتألف عادةً من شبكات LAN متعددة مرتبطة ببعضها البعض باستخدام تقنية العمود الفقري عالية السعة من نقطة إلى نقطة والتي تعمل كمسار اتصال أساسي بين أجهزة الشبكة.
يمكن أن تغطي شبكات MAN العديد من المباني أو مدن بأكملها، كما هو الحال مع شبكات DSL وشبكات التلفزيون التي تعمل بالكابل، وتستخدم موارد محلية وإقليمية مشتركة لتوصيل الأجهزة على الشبكة.
توفر شبكة WAN الوصول إلى أنواع مختلفة من الوسائط باستخدام مزود معين واحد. ولا تقتصر على أي منطقة محددة وليس لها قيود جغرافية.
يمكن أن تكون شبكات WAN إما من نقطة إلى نقطة (حيث ترسل الأجهزة البيانات إلى بعضها البعض عبر اتصال خاص) أو شبكات تبديل الحزم (حيث يتم تقسيم البيانات إلى رسائل قصيرة، أو "حزم"، وإرسالها بشكل مجزأ) عبر دوائر مشتركة (يمكن أن تأخذ مسارات مختلفة).
يمكن أن تستخدم شبكات WAN الهجينة والشبكات واسعة النطاق المحددة بالبرمجيات (SD-WANs) أنواعًا متعددة من اتصالات الشبكة، بما في ذلك الشبكات الافتراضية الخاصة (VPNs).
يعمل التخزين الشبكي على تحسين استمرارية الأعمال، لذا فإن إيجاد طرق لزيادة تخزين البيانات إلى أقصى حد وأتمتة النسخ الاحتياطية للتكوين أمر بالغ الأهمية. وتساعد شبكات SAN الشركات على معالجة هذه الأولويات.
وبصفته الشبكة خلف الخوادم، فإن شبكات SAN هي شبكات كمبيوتر عالية السرعة مصممة لتوفير الوصول إلى التخزين في أي اتجاه. والهدف الأساسي لشبكة SAN هو تسهيل عمليات نقل البيانات الكبيرة بين أجهزة التخزين المختلفة وبين أجهزة التخزين وشبكة الكمبيوتر.
في طوبولوجيا الناقل، يتم توصيل جميع عُقد الأجهزة بكابل واحد (يُعرف باسم الناقل أو العمود الفقري) مثل محطات الناقلات المتفرعة من مسار الناقل، وتنتقل البيانات في كلا الاتجاهين على طول الكابل.
شبكات الناقلات فعالة من حيث التكلفة وسهلة التنفيذ، لكنها تؤدي إلى إنشاء نقطة فشل واحدة في الشبكة. إذا فشل الناقل، فإن الشبكة بأكملها تتعطل. ويمكن أن تكون أيضًا أقل أمانًا بسبب العمود الفقري المشترك.
بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن المزيد من العُقد تشترك في كابل مركزي في تكوين الناقل، فإنها تزيد من خطر تصادم البيانات، ما قد يقلل من كفاءة الشبكة ويسبب تباطؤ الشبكة.
تربط طبولوجيا الحلقة العُقدة بطريقة دائرية، حيث يكون لكل عقدة جاران بالضبط. وتتدفق البيانات في اتجاه واحد حول الحلقة، على الرغم من أن أنظمة الحلقة المزدوجة يمكنها إرسال البيانات في كلا الاتجاهين.
تُعد شبكات الحلقة غير مكلفة بشكل عام عند التثبيت والتوسع، وتتدفق البيانات من خلالها بسرعة. ومع ذلك، مثل الكثير من طبولوجيا الناقلات، يمكن أن يؤدي الفشل في عقدة واحدة إلى انهيار الشبكة بأكملها.
تحمي الشبكات ذات الحلقة المزدوجة من هذا النوع من الفشل باستخدام حلقتين متحدتي المركز بدلاً من حلقة. وترسل الحلقات البيانات في اتجاهين متعاكسين، وإذا فشلت الحلقة الأولى، تتحول الشبكة إلى الحلقة الثانية، ما يضيف قدرًا من التكرار إلى الشبكة.
في الشبكة المميزة بالنجوم، تتصل جميع العُقد بمحور مركزي. وتقع العُقد حول هذا المحور المركزي في شكل يشبه النجمة تقريبًا. في حالة فشل عقدة واحدة، لن تتأثر بقية الشبكة إذا كان الموزع المركزي قيد التشغيل.
من السهل بشكل عام استكشاف أخطاء طبولوجيا النجوم وإصلاحها وإدارتها، ما يجعلها خيارًا شائعًا لشبكات LAN. كما أن هيكلها المركزي يجعل إضافة الأجهزة أو إزالتها أمرًا سهلاً نسبيًا، لذا فإن القياس أسهل من التكوينات الأخرى.
ومع ذلك، فإن أداء الشبكة بالكامل يعتمد على المحور المركزي
تُسمى أيضًا طوبولوجيا العمود والورقة، وتجمع شبكات الأشجار بين عناصر شبكات الناقلات والنجوم لإنشاء بنية هرمية. في هذا التكوين، يعمل المحور المركزي كعقدة جذرية تتصل بشبكات نجمية متعددة بدلاً من العُقد.
تعتمد العقدة في شبكة الشجرة على المحور المركزي، ما يؤدي إلى إنشاء تبعيات يمكن أن تؤثر في الأداء. وترث طبولوجيا الشجرة أيضًا الثغرات الأمنية من كل من شبكات الناقلات والنجوم. كما يمكن أن تؤدي نقطة الفشل الواحدة في الموزع المركزي إلى تعطيل الشبكة بأكملها.
ومع ذلك، تعمل طبولوجيا الشجرة على تحسين تدفق البيانات من خلال السماح لمزيد من الأجهزة بالاتصال بمركز بيانات مركزي. ومثل شبكات النجوم، تسهل طوبولوجيات الشجرة تحديد المشكلات وحلها مباشرةً مع العقدة.
طوبولوجيا الشبكة عبارة عن بنية شبكة مترابطة للغاية حيث ترتبط كل عقدة مباشرة بعقد أخرى متعددة.
في التكوين الشبكي الكامل، تتصل كل عقدة بكل عقدة أخرى داخل شبكة واحدة، ما يؤدي إلى إنشاء مسارات زائدة عن الحاجة لنقل البيانات. ويعزز المستوى العالي من الترابط من مرونة الشبكة وتحمّل الأعطال، حيث يمكن إعادة توجيه البيانات عبر مسارات بديلة عند فشل الاتصال.
توفر الطوبولوجيا الشبكية الجزئية، حيث تكون بعض العُقد فقط متصلة مباشرة بجميع العُقد الأخرى، توازنًا بين متانة الشبكة الكاملة وفعالية تكلفة الطوبولوجيا الأبسط.
يقلل الهيكل اللامركزي للشبكات المتداخلة من الاعتماد على نقطة واحدة، ما يمكن أن يُحسن أمان الشبكة وكفاءتها. وتعمل الشبكات الشبكية أيضًا على تسريع نقل البيانات وزيادة قابلية التوسع.
ومع ذلك، فإنها تقدم مزيدًا من التعقيد لإدارة الشبكة وتصميمها. ويمكن أن تؤدي سلسلة الوصلات في طوبولوجيا الشبكة إلى زيادة تكاليف التنفيذ والصيانة، خاصةً في التكوينات الشبكية الكاملة للشبكات الكبيرة.
وعلى الرغم من هذه التحديات، فإن طوبولوجيات الشبكات يمكن أن تكون ذات قيمة ولا تقدر بثمن لإدارة البنية التحتية الحساسة والشبكات اللاسلكية والسيناريوهات التي تتطلب موثوقية وأداء متقدمين.
تجمع الطوبولوجيا الهجينة بين عناصر من طبولوجيا مختلفة لتلبية احتياجات الشبكات المحددة. على سبيل المثال، قد تستخدم الشبكة إعدادات تكوين النجوم والشبكية لتحقيق التوازن بين قابلية التوسع والموثوقية. وشبكات الأشجار (التي تجمع بين شبكات النجوم والناقلات) هي نوع من الطوبولوجيا الهجينة.
يمكن تخصيص كل مخطط شبكة مختلطة لحالات استخدام محددة واحتياجات العمل. ومع ذلك، قد يكون إنشاء بنية شبكة مخصصة أمرًا صعبًا ويتطلب المزيد من الكابلات وأجهزة الشبكة أكثر من التكوينات الأخرى، ما يزيد من تكاليف صيانة الشبكة.
يتضمن إعداد شبكة حوسبة، بغض النظر عن التكوين، إنشاء معلمات أساسية وإكمال بعض المهام الرئيسية، بما في ذلك:
يتطلب عنوان IP من مسؤولي الشبكة تطبيق معرفات فريدة لكل جهاز على الشبكة، بما في ذلك عناوين IP الثابتة والديناميكية وأقنعة الشبكة الفرعية.
وفي حين يتم تعيين عناوين IP الثابتة يدويًا للأجهزة التي تتطلب عنوانًا دائمًا (الخوادم والطابعات وأجهزة الشبكة)، يتم تعيين عناوين IP الديناميكية تلقائيًا بواسطة خوادم DHCP ويمكن أن تتغير مع مرور الوقت (كما هو الحال مع أجهزة المستخدم، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمول).
تقسم الشبكات الفرعية الشبكة إلى شرائح أصغر وأكثر قابلية للإدارة تسمى "شبكات فرعية" للمساعدة على ضمان استخدام الشبكة لعناوين IP بكفاءة ومنع ازدحام الشبكة.
تحدد بروتوكولات الشبكة كيفية تبادل الأجهزة للبيانات عبر البنية التحتية للشبكة من خلال فرض قواعد التنسيق والاتصال.
تتضمن بروتوكولات الاتصال شائعة الاستخدام TCP/IP وDNS وHTTP. وتقوم بروتوكولات DNS، على سبيل المثال، بتحويل أسماء النطاقات الملائمة للبشر إلى عناوين IP التي تستخدمها أجهزة الكمبيوتر للتعرف على بعضها البعض على الشبكة. وتتيح معايير التنسيق، مثل JSON وXML، في ملفات التكوين إمكانية التشغيل البيني بين أجهزة الشبكة المختلفة.
يتضمن تكوين جهاز التوجيه إنشاء جداول توجيه، والتي تحدد المسار الأمثل لنقل البيانات من المصدر إلى الوجهة. وتعمل البروتوكولات والبوابات الافتراضية (الأجهزة، مثل أجهزة التوجيه، التي تقع بين شبكة المستخدم والإنترنت) على تحسين تدفق البيانات وتقليل زمن انتقال الشبكة.
تقوم جدران الحماية بإعداد عناصر التحكم في الوصول حول حركة المرور الواردة والصادرة استنادًا إلى سياسات الأمان المحددة مسبقًا للمجموعة.
لتهيئة جدار الحماية، يقوم المسؤولون بإعداد قواعد لحظر حركة مرور الشبكة أو السماح بها، ما يحمي الشبكة من الوصول غير المصرح به والتهديدات المحتملة. وغالبًا ما تكون شبكات VPN والمناطق المنزوعة السلاح جزءًا من تكوينات جدار الحماية المتقدمة.
تتحقق الأذونات وبروتوكولات المصادقة من أن المستخدمين الذين يحاولون الوصول إلى الشبكة لديهم الحق في القيام بذلك.
يمكن أن تكون هذه العملية يدوية أو تلقائية وتتضمن العديد من بروتوكولات الأمان، بما في ذلك بروتوكولات طبقة مآخذ التوصيل الآمنة/أمان طبقة النقل (SSL/TLS) (التي تقوم بتشفير البيانات في أثناء النقل) وبروتوكولات أمان Internet Protocol (IPsec) (التي تؤمن اتصالات Internet Protocol من خلال مصادقة وتشفير كل حزمة IP).
شبكة التكوين الصفري (zeroconf) هي مجموعة تقنية تعمل على أتمتة إعداد الشبكة. وبدلاً من قيام المسؤولين وفرق تكنولوجيا المعلومات بتكوين عناوين IPv4 وIPv6 أو خوادم DNS أو خدمات الشبكة الأخرى يدويًا، ويمكن للأجهزة التي تدعم تقنية zeroconf اكتشاف الشبكة والانضمام إليها تلقائيًا.
تهدف شبكات Zeroconf إلى تسهيل الاتصال والتواصل في الحالات التي تتغير فيها إعدادات الشبكة بشكل متكرر أو حيث يكون المستخدمون غير التقنيين مسؤولين عن إعداد الشبكة (المستخدمون المنزليون، على سبيل المثال).
على الرغم من أنها لا تهدف إلى استبدال التكوينات التقليدية—خاصة في الشبكات الأكبر أو تلك التي تحتاج إلى تلبية معايير الأمن أو معايير الأداء—إلا أن الشبكات الخالية من التكوين يمكنها تمكين مشاركة الملفات والطابعات، وبث الوسائط، والاتصال بين أجهزة إنترنت الأشياء (IOT).
تاريخيًا، كانت إدارة تكوين الشبكة (NCM) مهمة كثيفة العمالة تتطلب من المطورين إدخال التغييرات يدويًا في واجهة سطر الأوامر (CLI) لإعداد أجهزة الشبكة، ما أدى إلى أخطاء تكوين متكررة. وبالإضافة إلى ذلك، لم تكن هناك أحكام للرجوع إلى إصدار سابق.
تعمل أدوات NCM على أتمتة تعديلات التهيئة مع تنظيم المعلومات التفصيلية حول كل عنصر على شبكة الكمبيوتر والحفاظ عليها. وعندما تكون الإصلاحات أو التعديلات أو التوسعات أو الترقيات ضرورية، يمكن لمسؤولي الشبكة الرجوع إلى قاعدة بيانات إدارة التكوين. وتتضمن قاعدة البيانات هذه المواقع وأسماء الواجهات وعناوين الشبكة أو عنوان IP وتفاصيل الإعدادات الافتراضية لكل جهاز مثبت وبرنامج وإصدار التكوين والتحديث.
الهدف الأساسي من أدوات إدارة التكوين هو مراقبة المعلومات المتعلقة بأجهزة شبكة المجموعة وصيانتها وتنظيمها ومركزيتها، بما في ذلك واجهات الشبكة والبرامج الثابتة والبرمجيات. وتتيح هذه العمليات إعادة التكوين والاستبدال السريع لأجهزة الشبكة بعد حدوث عطل وتساعد على ضمان تجربة المستخدمين الحد الأدنى من زمن الانتقال أو فترة التعطل.
ومع انتشار تقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (ML)، يمكن لأدوات NCM تحليل حركة مرور البيانات على الشبكة والتعلم منها بشكل مستمر وضبط سير عمل التكوين بشكل ديناميكي لتحقيق أقصى قدر من سرعة الشبكة وموثوقيتها.
تساعد حلول NCM المؤسسات على:
تعزيز تنسيق الأتمتة الآمنة والقابلة للتوسع والاتصالات للشبكات المعقدة.
حسّن قابلية الملاحظة للشبكة الواعية لمتطلبات التطبيقات بقدرتك على تحويل الرؤى إلى إجراءات وتبسيط العمليات.
توجيه متطلبات الصناعة لتنفيذ التحولات الرقمية التي تساهم بشكل سريع في تحقيق تأثير ملموس.