برمجة الشبكات هي أحد العناوين التي تجمع مجالين ظاهرهما أنهما مختلفان، ولكن في الحقيقة، يُوجد ترابط وثيق فيما بينهما، فالشبكات تنقسم إلى جزء فيزيائي تُمثله الأجهزة والعتاد والأسلاك، وجزء برمجي تُمثله التطبيقات والأنظمة والبروتوكولات التي تنظم المجال. ولأهمية الأمر، أردنا في هذا المقال أن نُوضح بعض المعلومات الهامة (كلمحات سريعة) عن برمجة الشبكـات بحيث يسهل على المبتدئين من المبرمجين والمطورين، وخاصة مبرمجي لغة البايثون، فهم واستيعاب المعلومات الأساسية عن الشبكات.

في هذا المقال سنتعرف على:

• ماهي برمجة الشبكات؟
• كيف تكون الشبكات قابلة للبرمجة؟
• بعض الحالات العملية لبرمجة الشبكات
• هل يتطلب الأمر مهارات خاصة؟
• أهم أنواع الشبكات التي يُمكن برمجتها
• لغات برمجـة الشبكات
• البايثون و برمجة الشبكات

ماهي برمجة الشبكات ؟

برمجة الشبكة هي عملية استخدام الشيفرات البرمجية (الأكواد) لكتابة البرامج أو العمليات التي يمكنها التواصل مع البرامج أو العمليات الأخرى عبر الشبكة. كذلك، يدل مصطلح برمجـة الشبكات إلى عملية كتابة الشيفرات البرمجية لإدارة وتشغيل مكونات الشبكة مثل الراوترات والسويتشات والسيرفرات وأنظمة التشغيل المختلفة.  يستخدم المبرمجون العديد من لغات البرمجة ومكتبات التشفير والبروتوكولات للقيام ببرمجـة الشبكات.

كيف تكون الشبكات قابلة للبرمجة؟

تشير قابلية برمجة الشبكات عمومًا إلى الأدوات وأفضل الممارسات لتشغيل أجهزة الشبكة وإدارتها واستكشاف الأخطاء وإصلاحها أثناء عمل الشبكة. بتعبير أدق، قابلية برمجة الشبكة هي عملية استخدام التعليمات البرمجية والمفاهيم المستندة إلى دورة حياة تطوير البرامج SDLC والأدوات الأخرى لجعل الشبكات تؤدي العمليات المطلوبة. الشبكات الحديثة هي أكثر من مجرد أجهزة توجيه Routers  ومحولات Switches. إنها مجموعة من الأنظمة المترابطة التي تشمل التطبيقات والبرامج الأخرى، والأجهزة الافتراضية، والأنظمة السحابية، والحاويات Containers، والمزيد. تحتوي الشبكة القابلة للبرمجة على واجهات برمجة تطبيقات APIs في بنيتها التحتية التي يمكن للمطورين استخدامها لبرمجة التطبيقات والمكونات الأخرى للتفاعل مباشرة مع الشبكة ومكوناتها.

بعض الحالات العملية لبرمجة الشبكات

تساعد قابلية برمجـة الشبكات جنبًا إلى جنب مع أتمتة المهام Automation، الشركات على نشر التطبيقات والخدمات الجديدة بشكل أسرع. يمكن أيضًا تنظيم وإدارة الخدمات مركزيًا من واجهة واحدة بدلاً من القيام بذلك بشكل منفصل لكل خدمة. حالة استخدام أخرى لبرمجـة الشبكات هي التخفيف من التهديدات الأمنية. باستخدام واجهات برمجة التطبيقات APIs، يمكن برمجة شبكة ما (عبر جدار الحماية مثلا) لحظر البرامج الضارة أو غيرها من المرور دون مقاطعة المستخدمين حيث يقوم مهندسو أمن الشبكات بتشخيص المشكلة ومعالجتها.

بالإضافة لما سبق، يمكن عبر برمجه الشبكات بناء برامج صغيرة Scripts تقوم بقراءة حالات أجهزة الشبكة ومراقبة مكوناتها بالتفصيل ومعرفة الاختناقات أو المشاكل التي قد تظهر في الشبكة بحيث يتم معالجة الأضرار أولا بأول وتفادي ما يُمكن تفاديه من مشاكل.

هل يتطلب الأمر مهارات خاصة؟

نعم – يتطلب منك على الأقل توسيع المهارات الأساسية في البرمجة وعلم الشبكات حتى تتمكن من الإلمام بموضوع برمجة الشبكات جيدا. لقد أصبح من المهم بشكل متزايد لمهندسي الشبكات أن يصبحوا على دراية بأساسيات برمجة الشبكة، حيث تحتل الشبكة القابلة للبرمجة مركز الصدارة في المؤسسات التي تركز على التطبيقات اليوم، والتي تتبنى الشبكات المُدارة بالبرمجيات، وشبكة اتصال 5G، وتطبيقات إنترنت الأشياء (IoT)، وغيرها.

يمكن لمتخصصي تكنولوجيا المعلومات الذين يرغبون في تطوير مهاراتهم في برمجة الشبكـات ومعرفة قابلية البرمجة الحصول على شهادات أو حضور برامج تعليمية أو الانخراط في فرص تعلم أخرى عبر العديد من المواقع التعليمية والمعاهد التي تقدم الدورات والدبلومات والبرامج الأكاديمية لهذا الغرض.

أهم أنواع الشبكات التي يُمكن برمجتها

برمجة الشبكات هي تخصص سريع التطور. ومع ذلك، لا يزال هذا المجال بحاجة إلى مهارات تقليدية ومعرفة أساسية.  تتضمن هذه المعرفة فهم الأنواع الرئيسية للشبكات التي تستخدمها العديد من الشركات اليوم، مثل ما يلي:

• LAN (شبكة محلية): شبكة LAN هي مجموعة من الأجهزة المتصلة في مكان واحد، مثل مبنى أو مكتب أو منزل. يمكن أن تكون الشبكة المحلية صغيرة أو كبيرة، وتتراوح من شبكة منزلية مع مستخدم واحد إلى شبكة مؤسسة بها آلاف المستخدمين والأجهزة.
• WAN (شبكة واسعة النطاق): في أبسط أشكالها، WAN عبارة عن مجموعة من الشبكات المحلية أو الشبكات الأخرى التي تتواصل مع بعضها البعض. شبكة WAN هي في الأساس شبكة من الشبكات. الإنترنت هو أكبر WAN في العالم.
• WLAN (شبكة محلية لاسلكية): تنفذ شبكة WLAN نظامًا مرنًا لاتصالات البيانات، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى زيادة بدلاً من استبدال شبكة LAN سلكية داخل مبنى أو حرم جامعي. تستخدم شبكات WLAN التردد اللاسلكي لنقل البيانات واستقبالها عبر الهواء، مما يقلل الحاجة إلى التوصيلات السلكية.
• VPN (شبكة افتراضية خاصة): VPN هي اتصال إنترنت مشفر بين جهاز مستخدم وشبكة. يساعد الاتصال المشفر في ضمان نقل البيانات الحساسة بأمان. يمنع الأشخاص غير المصرح لهم من الوصول إلى حركة المرور داخل هذا النوع من الشبكات. تُستخدم تقنية VPN على نطاق واسع في بيئات الشركات، غالبًا لدعم العاملين عن بُعد ونماذج العمل المختلطة.
• SAN (شبكة منطقة التخزين): شبكة SAN هي شبكة مخصصة عالية السرعة تجعل أجهزة التخزين قابلة للوصول إلى الخوادم عن طريق توصيل وحدة تخزين مباشرة بنظام تشغيل. هذا يجعل أجهزة التخزين مركزية، بحيث يسهل إدارتها والتواصل معها بشكل أسرع.

لغات برمجــة الشبكات

تتطلب برمجـة الشبكـات لمهندسي الشبكات وغيرهم من محترفي تكنولوجيا المعلومات عادةً استخدام مجموعة من لغات وأدوات البرمجة، مثل:

• البايثون (لغة برمجة مفتوحة المصدر)
• جافا (لغة برمجة للأغراض العامة)
• Perl (لغة برمجة للأغراض العامة)
• Bash (أداة واجهة سطر الأوامر)
• Go (لغة برمجة مكتوبة بشكل ثابت ومترجمة)
• Tcl (لغة البرمجة الديناميكية للأغراض العامة)

البايثون و برمجة الشبكات

توفر البايثون مستويين من الوصول إلى مكونات الشبكة. المستوى الأول يُدعى “المستوى المنخفض” حيث يُمكن برمجة ما يُسمى Socket، والذي يسمح لك ببناء تطبيقات الخادم والعملاء Client-Server لكل من البروتوكولات المعروفة في اتصال الشبكة. المستوى الأخر، وهو “المستوى العالي” ففيه تحتوي لغة البرمجة بايثون على مكتبات توفر وصولاً عالي المستوى إلى بروتوكولات لشبكة المختلفة على مستوى التطبيق Application Layer، مثل FTP و HTTP وما إلى ذلك.

سنتناول في المقال القادم في بايثونات، شرحا عن برمجة Socket وكيفية بناء قناة اتصال برنامج خادم وبرنامج عميل، فتابعنا وكُن على اطلاع.