انترنت الاشياء IoT

انترنت الاشياء-5


تحدثنا في الدرس السابق عن الشبكات المتقاربة (converged networks) وعن بعض الادوات لأستكشاف الشبكة وهيكلها وتوصيليتها مثل (ping, tracert, visual route, …etc.) واليوم سنبدأ درسنا بمثال مع برنامج ال (packet tracer) لرؤية كيف ينتقل الترافيك في الشبكات الموضحة في الصور التالية:

1.png

والشبكة التالية:

2.png

هذه الشبكات مربوطة كاملة في ملفات ال (.pka) المرفقة في الرابط التالي مع الخطوات المطلوب تنفيذها في ملف (pdf) مستقل: انقر هنا للتنزيل.

والان ننتقل الى الجزء الثاني من درسنا اليوم وهو الحاجة الى معايير قياسية (standards) فتابعوا معنا:

الحاجة الى مقاييس (the need for standards):

قبل ان يتصل اي جهازين في اي شبكة يجب ان يتفقا على مجموعة من القواعد الاساسية او ما تسمى بروتوكولات (protocols) وهي قواعد الاتصال التي تستخدمها الاجهزة وهي الشروط الخاصة لنجاح اي عملية اتصال او محادثة (conversation) بين جهازين في الشبكة. يتم عادة تشبيه البروتوكولات باللغة المشتركة فقبل ان يتحدث اي شخصين يجب ان يتفقا على اللغة التي سيتكلمان بها حتى يضمنا فهم احدهما الاخر وكذلك اجهزة الشبكات في الانترنت وشبكاته الفرعية يجب ان تتفق على البروتوكولات المستخدمة للأتصال.

حين تتجمع مجموعة من البروتوكولات المرتبطة ببعضها وتكون جميعا ضرورية لمجموعة الاجهزة في الشبكة للأتصال نسميها طقم بروتوكولات (protocol suite). قد تكون بعض بروتوكولات الطقم مفتوحة المصدر (open source) اي انه يمكن تنزيل الكود المصدري لها والتعديل عليه  لأنتاج نسخ جديدة من هذا البروتوكول وقد يكون بعض هذه البروتوكولات مملوكة لمؤسسة معينة (vender-specific or proprietary) وهذا يعني انها قد تعمل مع البروتوكولات المنتجة من تلك الشركة فقط او انها تدعم اجهزة تلك الشركة فقط وعادة تكون مغلقة المصدر اي ان الكود المصدري لها غير متاح للتعديل او التنزيل. تقوم بعض الشركات بمنح رخصة (permission) لمؤسسات اخرى لأستخدام بروتوكولاتها المملوكة (الخاصة) بها في حين تعمل بقية البروتوكولات التي لم تمنح رخصة استخدامها من قبل الغير على اجهزة شركاتها فقط.

طقم البروتوكولات:

وظيفتها الرئيسية هي وصف العمليات التالية:

  • شكل وهيكل الرسائل.
  • طريقة تبادل المعلومات بين الاجهزة في الشبكة والمسار الذي تتخذه الرسائل للوصول من المصدر الى الهدف.
  • كيف ومتى يتم تبادل رسائل الخطا ورسائل النظام بين الاجهزة.
  • انشاء وانهاء جلسات الاتصال وارسال البيانات.

يتم تنفيذ طقم البروتوكولات بأستخدام الاجهزة والبرمجيات (hardware and software) وكل طبقة في اطقم البروتوكولات تكون مسؤولة عن جزء من عملية تهيأة البيانات وارسالها واستقبالها في الطرف الاخر.

من اهم اطقم البروتوكولات هو طقم (TCP/IP) وهو العمود الفقري للأنترنت ولا يمكن لأي جهاز ان يتصل بالانترنت بدون احتوائه على هذا الطقم مبرمجاً في نظام تشغيله. وبشكل اكثر دقة يجب ان تحتوي هذه الاجهزة على بروتوكول (IP) في الطبقة الثالثة (Internet layer) لتسمح للأجهزة بتبادل الرسائل.

وحدة مهمات هندسة الانترنت (Internet Engineering Task Force IETF) هي الوحدة المسؤولة عن تعريف وادامة وتحديث بروتوكولات ال (TCP/IP) ولمزيد من المعلومات عن طقم بروتوكولات (TCP/IP) يمكن دراسة الصورة التالية او البحث  عن مصادر اخرى على المدونة (انقر هنا):

3.png

امر اخر تجدر الاشارة اليه وهي اننا حين نقول ان جهازاً ما يمكنه الاتصال بالانترنت او انه (IP-enabled) فهذا يعني ان ال (TCP/IP) كطقم للبروتوكولات مبرمج في هذا الجهاز مما يسمح له بتوجيه الرسائل عبر الشبكة بشكل مباشر. في الصورة ادناه مجموعة من هذه الاجهزة:

4.png

وبما اننا نتكلم عن انترنت الاشياء (Internet of Things) ولكي نعمم الفكرة بشكل اكبر نحاول الاجابة على السؤال التالي:

  • ما هي متطلبات اتصال جهاز ما بالانترنت؟

والجواب على هذا السؤال يجب ان يأخذ بنظر الاعتبار اننا نتحدث عن طيف كبير من الاجهزة وليس الحواسيب والهواتف الذكية والاجهزة اللوحية فقط. نحن نتحدث عن الثلاجات والسيارات واجهزة الانارة في البيوت والمحلات ونتحدث عن الشوارع والسقوف والمناضد والجدران وتقريباً كل شيء صنعه الانسان لحد الان فما الذي تحتاجه كل هذه الاجهزة لتتصل بالانترنت؟

بداية يجب ان نميز بين نوعين من الاجهزة:

  • اجهزة عامة الاغراض (general purpose devices).
  • اجهزة خاصة لغرض محدد (dedicated purpose devices).

والذي نعنيه بجهاز عام الاغراض هو الجهاز الذي يتكون من معمارية تتوافق مع معمارية (Von Neumann) او معمارية (Harvard) والموضحتين بالصورة ادناه:

6

7.jpg

وبالنسبة لهذه الاجهزة فأن متطلبات اتصالها بالانترنت تتضمن التالي:

  • برمجيات مستخدم قادرة على انشاء او قراءة الرسائل من مختلف الانواع (نصوص او صوت او صور او فيديو او اي شيء اخر).
  • طقم بروتوكولات (TCP/IP) مبرمج ضمن نظام تشغيلها مما يعني احتوائها على (IP address and MAC address).
  • كرت شبكة سلكي او لاسلكي (LAN or WLAN).

اما الاجهزة خاصة الغرض فلا تحتوي معالج عام يمكنه معالجة كل شيء وانما عادة تحتوي على متحكم (Controller) مبرمج ليعالج نوع محدد من البيانات والتي يتم جمعها من خلال متحسس معين (sensor) وبعد جمع البيانات وتهيئتها للأرسال يقوم الجهاز بأرسالها بأستخدام (trancievers) الى الاجهزة العامة الاغراض لمعالجتها بشكل كامل واتخاذ اجراء بصددها. وكما في الصورة التالية التي توضح معمارية جهاز خاص وظيفته تحسس ظاهرة معينة وارسال تقارير عنها:

8

ومثل هذه الاجهزة لا تحتاج الى طقم (TCP/IP) كامل ولا (IP address) ولا (MAC address) في اغلب الاحيان وانما عنوان مختصر بسيط لأن دورها ينحسر في جمع البيانات وارسالها بصيغة معينة الى المتحكمات او رأس العنقود (cluster head) او ال (master) والذي يقوم بدوره بجمع (aggregate) البيانات ومعالجتها او ارسالها الى المتحكم الرئيسي والذي يجب ان يكون (general purpose device) مع المتطلبات التي ذكرناها سابقاً.

الفكرة العامة من انترنت الاشياء هي زرع مثل هذه المتحسسات في كل الاجهزة حولنا لجعلها ذكية وتستجيب للأنسان بسهولة وهو ما يشكل تحدي كبير جداً الان لكل المختصين والمهتمين في مجال الحاسوب وتقنيات المعلومات

هذه بأختصار متطلبات الاتصال بالانترنت للأجهزة المختلفة التي من المفترض ان تكون في المستقبل انترنت الاشياء.

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s