بحث حول ذأجيال الأنترنت !!..
تاريخ الانترنت
منذ نحو ثلاثين سنة، وبعد غزو روسيا للفضاء، وبدء سباق التسلح النووي في عهد الحرب الباردة، طُرِح في أمريكا بقوة السؤال التالي: كيف يمكن ضمان استمرارية الاتصالات بين السلطات الأمريكية في حالة نشوب حرب نووية؟
وللإجابة عن هذا السؤال، كُلِّفت شركة حكومية تدعى RAND بدراسة هذه المسألة الاستراتيجية، ومحاولة إيجاد الحلول المناسبة لها. وتمخَّضت الدراسة عن وجوب بناء شبكة لامركزية (distributed communications network) تعتمد مبدأ تحويل الرسائل إلى حُزَم (Packet Switching)، وهو مبدأ ينصّ على تقسيم الرسائل الإلكترونية إلى وحدات تدعى الحُزَم (packets) يمكن للمرسِل إرسالها عبر مجموعة من العُقَد (nodes) ، ثم تُجمَّع هذه الحُزَم لدى المستقبِل لتشكِّل الرسالة. وفي عام 1969، نفذَّت وزارة الدفاع الأمريكية مشروع هذه الشبكة عملياً وأسمتها أربانت
(Advanced Research Project Agency- ARPANET)، إذ رَبَطت هذه الشبكة مجموعة من الجامعات الأمريكية عبر أربع عُقَد مكونة من أجهزة كمبيوتر عملاقة (supercomputer). وتجلَّت فائدة هذه الشبكة في نقل المعلومات بسرعة هائلة بين تلك الأجهزة، كما أتاحت للعلماء والباحثين إمكان الاستفادة المشتَرَكة من موارد أنظمة الكمبيوتر لديهم رغم تباعُد المسافات.
بعد ذلك، ظهرت في عام 1972 خدمة البريد الالكتروني (Email) التي ابتكرتها شركة BBN إذ قدَّم أحد مبرمجيها- وهو راي توملينسون- أول برنامج للبريد الإلكتروني. وتعتمد هذه الخدمة على برنامج لإرسال الرسائل الإلكترونية بين الناس عبر شبكة لامركزية. وقد أصبح البريد الإلكتروني الذي لاقى رواجا سريعا، أحد أهم وسائل الاتصالات عبر الإنترنت.
وبدأت أربسانت في أوائل السبعينيات طرح أول استخداماتها التجارية، ويدعى Telnet، ثم تلا ذلك دخولها مرحلة العالمية إثر ربطها ببعض الجامعات ومراكز الأبحاث في أوروبا. وفي أواخر السبعينيات، كان بإمكان الناس حول العالم الدخول - عبر الشبكة- في نقاشات حول مواضيع متفرقة، عبر ما يعرف باسم المجموعات الإخبارية (newsgroup) مثل USENET.
ومع ظهور شبكات أخرى تقدِّم خدمات البريد الإلكتروني (Email) ونقل الملفات (FTP) مثل شبكة BITNET (Because its Time Network)، وشبكة CSNET (Computer Science NETwork)، إضافة إلى NSFnet التي طورتها NSF (National Science Foundation)، بدأ انتشار استخدام مصطلح الإنترنت - في أوائل الثمانينيات- على أنه مجموعة من الشبكات المختلفة التي ترتبط فيما بينها بوساطة مجموعة بروتوكولات التحكم بالإرسال/ بروتوكول الإنترنت (Transmission Control Protocol/Internet Protocol- TCP/IP)، وهي مجموعة بروتوكولات طورتها وزارة الدفاع الأمريكية، لإتاحة الاتصالات عبر الشبكات المختلفة الأنواع.
ومع مرور الوقت، كان عدد العُقَد يتزايَد، ورافق ذلك تزايُد في سرعة نقل البيانات، ولا سيَّما إثر استخدام خطوط مخصصة (dedicated lines) مثل T1 (T1 carrier). وقد أسهم ذلك في توسع الشبكة التي أصبحت وسيلة رئيسة للاتصال، وظهر إثر ذلك جمعيات وهيئات تهتم بتطوير الإنترنت مثل: IAB و IETF .
ومع بداية التسعينيات، ظهرت واجهة تستخدم النصوص وتعتمد القوائم (menus) للوصول إلى المعلومات عبر العالم، وتُدعى هذه الواجهة ،Gopher ولكن الثورة الحقيقية في عالم الإنترنت كانت ظهور شبكة الويب العالمية (World Wide Web- WWW)، وهي خدمة سهلة الاستخدام تعتمد في عرض المعلومات على النصوص والصُوَر والصوت والفيديو، وممَّا ساعدها على الانتشار مضاعفة سرعة خطوط الاتصال.
وظهرت في هذه الفترة الشركات الموفِّرة لخدمة الإنترنت (Internet Service Providers-ISPs)، وذلك لتزويد الناس باشتراك بخدمة الإنترنت عبر شبكة الاتصال الهاتفي. وبعد ذلك، ظهرت مجموعة أخرى من الشركات المتخصصة بالإنترنت، منها من يقدم مستعرِضات (browsers)، ومنها من يقدم محركات بحث (search engines) للمواضيع المختلفة على الشبكة، ومنها من يقدم لغات لبرمجة وتطوير المواقع. ويوجد حالياً على الإنترنت ملايين المواقع التي تغطي مختلف المواضيع من ثقافية، وسياسية، وعلمية، وصناعية، إضافة إلى التجارة الإلكترونية والتعاملات المالية عبر الشبكة.
وماذا عن مستقبل الانترنت
رغم النجاح الهائل الذي حققه الجيل الحالي من الإنترنت، إلا إن البطء في نقل المعلومات لا يزال هو المشكلة الكبرى التي تقف عائقاً أمام العديد من التطبيقات الثورية. وكان لا بد من اعتماد خطوط أسرع من الخطوط الهاتفية، وتتمتع بعرض حزمة (bandwidth) أكبر مثل: الألياف الضوئية (fiber optics)، وكوابل البث التلفزيوني (television cable)، والأقمار الصناعية .(satellites) وهنالك العديد من الأبحاث الرامية إلى حل مشكلة البطء، وتمخَّض عنها عدة مشاريع يمكن تقسيمها إلى جيلين من أجيال الإنترنت.
الجيل الثاني للإنترنت
بدأ الجيل الثاني بالظهور على أرض الواقع، ويتمثل ذلك في عدة مشاريع منها: إنترنت (Internet2) 2، وإنترنت الجيل المُقبل (Next Generation Internet- NGI)، وشبكة CAnet2. ويعتمد هذا الجيل نسخة مطوَّرة من بروتوكول الإنترنت هي IPv6 ، كما يدعم ميزتين مهمتين هما: الإرسال المتزامن المتعدد الوجهات (Multicasting)، وميزة جودة الخدمات (Quality of Service-QoS) التي تدعم البث الحي لملفات الفيديو، وتدعم تطبيقات الوسائط المتعددة .(multimedia)
تطبيقات المستقبل
يُضخ في مشروع إنترنت 2 حاليا 110 مليون دولار سنويا، 80 منها هي إسهام الجامعات والمعاهد البحثية الأمريكية، والهدف هو تطوير جيل جديد من التطبيقات التي يمكنها الاستفادة إلى أقصى الحدود من سعة الموجة التي توفرها معدات التشبيك، والكوابل الحديثة، والتي يمكنها دعم سرعات تصل إلى 2.4 غيغابايت في الثانية. وهي سرعة كفيلة بتنزيل فيلم رقمي مدمج خلال 30 ثانية فقط مقارنة بست ساعات ونصف باستخدام خط T1 مستأجر. ويهيئ مشروع إنترنت 2 لمستقبل قريب بدأنا نشهد بوادره حين يحصل الانصهار التام بين تقنيات المعلوماتية والوسائط المتعددة وبين وسائل الاتصالات كالاتصالات الهاتفية، والمؤتمرات الفيديوية، والتلفزيون العالي الدقة HDTV. أضف إلى ذلك مجاراة الطلب الناتج على سعة الموجة حين تكتمل عملية الربط ما بين أجهزة الكومبيوتر بكافة أنواعها سواء كانت شخصية أو مزودات، أو نظما مضمّنة embedded systems ويعرف القائمون على المشروع "تطبيقات إنترنت 2" بأنها التطبيقات التي تحدث تغييرا في طريقة التعليم، والتعلم، والقيام بالأبحاث في معاهد الدراسات العليا. وتتطلب هذه التطبيقات شبكات متقدمة، ولذلك فلا يمكن لها أن تعمل ضمن البنية التحتية الحالية لإنترنت، حيث أنها تتطلب سعة موجة عالية، ونسبة تأخر قليلة في بث البيانات، إضافة إلى القدرة على البث المتعدد multicasting وهي قدرات غير متوفرة في الشبكات التجارية المستخدمة حاليا. ويشجع القائمون على مشروع إنترنت 2 تطوير التطبيقات الموجهة نحو البيئات التعليمية، وخصوصا في نطاق الدراسات العليا وفي مجالات تشمل مختلف العلوم والدراسات الإنسانية والاجتماعية. ومن الطريف أن معظم تطبيقاتنا و نظم التشغيل المستخدمة اليوم لا يمكنها التعامل مع البروتوكولات والتقنيات المستخدمة ضمن إنترنت 2 ولذلك فهي تعمل بشكل أبطأ ضمن شبكة إنترنت 2. وقد قام مشروع إنترنت 2 بطرح مشروع web100 (The Web100 Project) وهو عبارة عن مشروع لإعادة توليف التطبيقات الحالية أو تعديلها لتتمكن من تحقيق الاستفادة القصوى من السرعات المتوفرة ضمن إنترنت 2.
تغييرات جذرية
عندما يتحدث مهندسو مشروع إنترنت 2 عن تطوير جيل جديد من التطبيقات، فإنهم يشيرون إلى تغيير جذري لبنية إنترنت التحتية كما نعرفها في هذه الأيام. ويطال هذا التغيير مجالين هامين هما مجال البرمجيات الوسيطةMiddleware والمجال الهندسي الخاص بالبنية التحتية.
البرمجيات الوسيطة
البرمجيات الوسيطة هي مجموعات من الخدمات الشبكية المتخصصة والمشتركة بين التطبيقات والمستخدمين. وتسمح هذه العناصر البرمجية للتطبيقات والشبكات بالاتصال فيما بينها واستغلال طاقاتها المشتركة لمعالجة البيانات. وتعمل البرمجيات الوسيطة أيضا كعناصر للدمج ما بين التطبيقات التي تستخدم أنساق بيانات مختلفة. ونظرا لدورها هذا فإن البرمجيات الوسيطة هي عالم مستقل بحد ذاته تلعب فيه مفاهيم التحقق من الهوية Authentication، والتعريف الشخصي Identification، والتفويض Authorization، وخدمات الأدلة Directory Services (حيث تحفظ السمات الأساسية للمستخدمين)، والأمن، دورا هاما جدا. وهي كلها أمور يركز عليها القائمون على مشروع إنترنت 2، حيث نجد ضمن المشروع لجنة خاصة بمتابعة التطورات في تطوير البرمجيات الوسيطة، ومختبرات تقوم بتطوير تقنيات المفاتيح الخاصة والتشفير، ومشروع شيبوليث Shibboleth للتحقق من الهوية. إضافة إلى البرمجيات التعاونية الوسيطة Grid Applications. وما يميز البرمجيات الوسيطة في إنترنت 2 هو أنه رغم اعتمادها على بعض المقاييس المستخدمة في إنترنت اليوم، فإنها موجهة نحو تطبيقات معينة تنحصر حاليا في المجال الأكاديمي والبحثي. المجال الهندسي أما في المجال الهندسي، فتتواجد العديد من مجموعات العمل والتي تقوم بتطوير بروتوكولات الشبكة مثل بروتوكول إنترنت Ipv6، والبث المتعدد Multicasting، ومستوى الخدمات Quality of Service، والتوجيه routing.
تطبيقات ثورية
لا زالت معظم تطبيقات إنترنت 2 في مرحلة الفحص والاختبار، وكثير منها قيد التطوير. ولذلك فلم تتبين بعد فائدة الكثير من هذه التطبيقات والتأثير الذي يمكن أن تحدثه. ومع ذلك فإن لدى القائمين على المشروع خريطة عمل واضحة لما يجب على هذه التطبيقات أن تتميز به من سمات، وهم يحصرونها في أربع عناصر أساسية: أولا، يجب أن تدعم تطبيقات إنترنت 2 البيئات التعاونية التفاعلية ، حيث يمكن للمستخدمين أن يتفاعلوا مع المستخدمين الآخرين بشكل كامل، دون الحاجة للتواجد معا في نفس المكان. ثانيا، أن يتمكن المستخدمون من النفاذ بشكل مشترك إلى الموارد الفيزيائية البعيدة عنهم. ومن الأمثلة على ذلك تمكين العلماء والباحثين من النفاذ إلى أجهزة التليسكوب والميكروسكوب، واستخدامها، والحصول على الصور الناتجة عنها آنيا وعند أعلى درجات الدقة الممكنة. ثالثا، استخدام بيئة الاتصال كمنصة عمل لإنشاء خدمات معالجة بيانات مشتركة وتعاونية تستفيد من الموارد المشتركة للأجهزة الموجودة ضمن الشبكة، ويتم تطوير مثل هذه البرمجيات ضمن مشاريع مثل مشروع شبكة التطبيقات الموزعة The Grid، والذي يقوم بوضع الأسس والمقاييس التي يجب أن يتم حسبها تطوير التطبيقات الموزعة التي يمكنها معالجة مجموعات كبيرة من البيانات. رابعا، يجب على تطبيقات إنترنت 2 أن تتمكن من عرض المعلومات في بيئات الواقع الخائلي، والانتقال من عرض الصور الاستاتيكية، إلى عرض الصور المتحركة ثلاثية الأبعاد. وتتحالف هذه السمات لتعدنا بعصر يصبح فيه استعراض الفيديو الرقمي، والتطبيقات القائمة على استخدام الفيديو الرقمي، أمرا واقعا. وسنستعرض فيما يلي بعضا من التطبيقات المستقبلية التي يتم تطويرها ضمن مشروع إنترنت 2:
الاتصال المحيط Tele-immersion
إذا لم يكن مديرك في العمل اليوم مقتنعا بجدوى العمل من المنزل، فإن تقنيات الاتصال المحيط التي يتم تطويرها اليوم ضمن مشروع إنترنت 2 قد تكون الحل المناسب لهذه المعضلة. تخيل السيناريو التالي، أنت في غرفة مكتبك في المنزل، ولكنك في الوقت نفسه موجود في مكتبك، يحيط بك رفاقك في العمل، في غرفة الاجتماعات، وكنت تقوم معهم باستعراض النموذج التجريبي من آخر منتج طرحته شركتكم. ولنتخيل أيضا أنك موجود في الإمارات، في حين أن بقية رفاقك موجودون في مصر والولايات المتحدة، وبريطانيا. هذا السيناريو ليس جزءا من أفلام الخيال العلمي اليوم، حيث توجد نماذج تجريبية في مختبرات العديد من الجامعات ومعاهد الأبحاث الأمريكية التي تسمح بعمل ذلك، باستخدام تقنيات الاتصالات المحيطة Tele-immersion والتي تستغل أحدث وأقوى تقنيات التشبيك المتاحة ضمن مشروع إنترنت 2، وتدمجها مع تقنيات الوسائط المتعددة ثلاثية الأبعاد لإنتاج بيئات يمكن بواسطتها للمستخدمين الموجودين في مواقع جغرافية متفرقة أن يعملوا في الوقت الحقيقي ضمن بيئة مشتركة، واستعراض المعلومات والعناصر المتوفرة ضمن هذه البيئة كما لو كانوا موجودين معا في المكان نفسه. وضمن بيئات الاتصال المحيط تتمكن أجهزة الكومبيوتر من التعرف على الأشخاص الموجودين ضمن المحيط أو البيئة، وتمييز العناصر المادية والخائلية الموجودين ضمنها أيضا، وتعقب تحركات هذه العناصر جميعا وعرضها على شاشات اتصالات محيطة. ولا تقوم بيئات الاتصالات المحيطة بتفعيل التواصل بين المستخدمين فحسب، بل وبين المستخدمين ونماذج خائلية من العناصر المادية المتوفرة في البيئة المحيطة (في المثال أعلاه يمكن لكل مشارك في الاجتماع أن يلمس ويستعرض المنتج الجديد) ويتطلب ذلك استخدام مجموعة من التقنيات الحديثة المتخصصة بعرض الصور في الفضاءات ثلاثية الأبعاد، والتي تحتاج أيضا إلى سعة موجة تفوق بألوف الأضعاف ما هو متوفر ضمن شبكات اليوم، كما أنها تحتاج إلى بروتوكولات وبرمجيات أمنية مختلفة تماما. إضافة إلى جيل جديد من أدوات العرض والكاميرات الرقمية يمكنه عرض الصور في البيئات ثلاثية الأبعاد. وقد قامت مجموعة مطاعم مكدونالدز مؤخرا بالتعاون مع بعض الجامعات لتطوير بيئة اتصال محيطي تمكن الأشخاص كثيري السفر، أو الذين يعملون بعيدا عن المنزل، من تناول وجبة العشاء مع أفراد عائلاتهم..
التعليم الموزع
لا يمكن لتقنيات إنترنت المستخدمة اليوم أن تحقق المقادير المطلوبة من التحصيل العلمي. وإذا نظرنا إلى معظم برمجيات التعليم الإلكتروني المستخدمة اليوم نجدها مقتصرة على بيئات تشغيل محدودة، وذات محتوى يقتصر على النص وبعض الوسائط المتعددة البدائية. ومهما كانت سعة الموجة المتاحة ضمن إنترنت حاليا فإنها غير كافية كي يشارك الطالب في بيئة تعليمية كالتي تتيحها الجامعات والمعاهد العلمية. تخيل مثلا طالب يقوم بدراسة الموسيقى أو علوم الصوتيات. وهي تخصصات لا تعتمد على تناقل النص فحسب، ولكنها تعتمد على تواجد الطالب في بيئة يمكنه أن يتعرض فيها لأصوات ومؤثرات مختلفة، لا يمكن نقلها بصورة أمينة تماما حتى باستخدام أسرع تقنيات التشبيك المتاحة لنا اليوم. وماذا عن تخصصات مثل الطب أو الكيمياء أو الأحياء، حيث يحتاج الطلبة إلى استعراض نتائج مخبرية عند أعلى دقة ممكنة. وتعمل الجامعات المشاركة في مشروع إنترنت 2 على تطوير بنية تحتية برمجية من البروتوكولات، والمقاييس البرمجية التي يمكنها نقل مثل هذه المعلومات للطلبة بشكل أمين مطابق لنوعيتها في العالم الواقعي. وتقوم هيئة EDUCOM بتطوير مبادرة لإنشاء مقاييس عامة ومشتركة خاصة بالبرمجيات التعليمية لضمان قابلية تطبيقات التعلم عن بعد في المستقبل من التعامل مع تقنيات الاتصالات المستخدمة في إنترنت 2. ويحصل المشاركون في بيئات التعليم الموزعة على تجربة غنية تتجاوز بمراحل ما تقدمه بعض الجامعات اليوم باستخدام مؤتمرات الفيديو الرقمي.
التلفاز الرقمي عالي الدقة
تستخدم جامعة واشنطن في سياتل إنترنت 2 لنقل الصور باستخدام تقنيات التلفزة عالية الدقة HDTV، وتقدم هذه الصور دقة عرض مماثلة لأفضل دقة عرض يتم الحصول عليها هذه الأيام. ويتم استخدامها مثلا لنقل صور الأشعة عالية الدقة مما يسمح للأطباء بتشخيص المرضى بدقة وعن بُعد. كما تمكن أحد أساتذة الموسيقى باستخدام هذه التقنية من العزف على الكمان بشكل متناسق مع أحد تلامذته والذي يبعد عنه مئات الأميال.
إنترنت 2 ومستقبل البحث العلمي
لا شك في أن إنترنت 2 ستغير بشكل جذري الطريقة التي تتعاون بها الجامعات ومؤسسات البحث العلمي. وتقتضي طبيعة المشاريع العلمية التي تقوم بها الجامعات اليوم أن تتعاون هذه المؤسسات فيما بينها بسبب ضخامة بعض هذه المشاريع من حيث عدد المشاركين بها والميزانيات المتاحة لها. ومن هذه المشاريع مثلا، مشروع الجنوم البشري، ومشاريع الفيزياء النووية والتي ينتج عنها كميات ضخمة من البيانات تفوق طاقة أو قدرة جامعة واحدة على استيعابها وتحليلها مما يقتضي ضرورة التعاون مع هذه المؤسسات فيما بينها. ونتيجة لذلك ترى بعض الجامعات والمعاهد اليوم بأنه لا قيمة لبرامجها التعليمية منفردة وأنها يجب أن تتعاون مع مؤسسات أخرى لتحقيق أغراضها العلمية. وقد قامت هيئة إنترنت 2 بتوقيع عدد من الاتفاقيات ومذكرات التفاهم مع أكثر من 30 مؤسسة ومعهد وجامعة للبحث العلمي تحصل بموجبها هذه المؤسسات على النفاذ إلى البنية التحتية لإنترنت 2، وتتعاون مع بقية المؤسسات والمعاهد المشاركة في المشروع لتطوير تطبيقات وبنية تحتية متطورة لاستخدامها ضمن الشبكة. ولا يقوم مشروع إنترنت 2 بتوفير خدمات الاتصال بالشبكة لهذه المؤسسات، بل تقوم المؤسسات بالحصول على النفاذ من خلال الاتصال المباشر بالبنية التحتية المتوفرة في الولايات المتحدة، وربما الحصول على بعض المساعدات من معهد العلوم القومي الأمريكي).
الجيل الثالث للإنترنت:
ما زال الجيل الثالث للإنترنت قَيْد الأبحاث، ومن المتوقَّع له أن يدعم جميع المزايا المتقدمة ولا سيَّما تلك التي تتطلَّب سرعة عالية جداً. ومن أبرز المشاريع المقدَّمة شبكة Canet3، وشبكة SUPERNet. ويدعم هذا الجيل ميزتين مهمَّتين هما:
• استخدام تقنية Dense Wavelength Division Multiplexing- DWDM، وهي تقنية تستخدم الألياف الضوئية في الإرسال بسُرعات تصل إلى 400 غيغابت/ثانية، مما يسرِّع نقل الصوت والفيديو بدرجة هائلة.
• استغلال الألياف المعتِمة (dark fiber) في التحويل (switching) والتوجيه (routing). وفي حقيقة الأمر، فإن الألياف المعتِمة هي مصطَلح يتعلَّق بالألياف الضوئية (optic fiber)، وهو يُعبِّر عمّا تنطوي عليه البُنى التحتية المستنِدة إلى الألياف الضوئية من قُدرات لم يتمّ استغلالها حتى الآن.
وسيؤدي هذا التطور إلى ثورة في مجال التجارة الالكترونية (E-commerce)، وسيساعد على هذه الثورة طرح العديد من الأجهزة القادرة على الولوج إلى خدمات الإنترنت مثل: الهواتف النقالة، والبرادات، والسيارات وسواها.
ومن الجدير بالذكر، أن هذا التطور سيؤدي إلى انتشار تطبيقات ثورية على الإنترنت مثل: التلفزيون التفاعلي (Interactive TV)، والتعليم الإلكتروني (E-learning)، ومؤتمرات الفيديو (video conferencing). أما عن تطبيقات الواقع الافتراضي (virtual reality)، فسيتمكن العلماء من أن يتشاركوا عن بُعد أجهزة ذات تقنية عالية مثل الميكروسكوب
(microscope)، وسيتمكن الأطباء من معاينة مرضاهم وإجراء العمليات الجراحية لهم عن بعد
(virtual surgery) ، إضافة إلى ظهور المتاحف والمكتبات الافتراضية .(virtual libraries and museums)
تاريخ الانترنت
منذ نحو ثلاثين سنة، وبعد غزو روسيا للفضاء، وبدء سباق التسلح النووي في عهد الحرب الباردة، طُرِح في أمريكا بقوة السؤال التالي: كيف يمكن ضمان استمرارية الاتصالات بين السلطات الأمريكية في حالة نشوب حرب نووية؟
وللإجابة عن هذا السؤال، كُلِّفت شركة حكومية تدعى RAND بدراسة هذه المسألة الاستراتيجية، ومحاولة إيجاد الحلول المناسبة لها. وتمخَّضت الدراسة عن وجوب بناء شبكة لامركزية (distributed communications network) تعتمد مبدأ تحويل الرسائل إلى حُزَم (Packet Switching)، وهو مبدأ ينصّ على تقسيم الرسائل الإلكترونية إلى وحدات تدعى الحُزَم (packets) يمكن للمرسِل إرسالها عبر مجموعة من العُقَد (nodes) ، ثم تُجمَّع هذه الحُزَم لدى المستقبِل لتشكِّل الرسالة. وفي عام 1969، نفذَّت وزارة الدفاع الأمريكية مشروع هذه الشبكة عملياً وأسمتها أربانت
(Advanced Research Project Agency- ARPANET)، إذ رَبَطت هذه الشبكة مجموعة من الجامعات الأمريكية عبر أربع عُقَد مكونة من أجهزة كمبيوتر عملاقة (supercomputer). وتجلَّت فائدة هذه الشبكة في نقل المعلومات بسرعة هائلة بين تلك الأجهزة، كما أتاحت للعلماء والباحثين إمكان الاستفادة المشتَرَكة من موارد أنظمة الكمبيوتر لديهم رغم تباعُد المسافات.
بعد ذلك، ظهرت في عام 1972 خدمة البريد الالكتروني (Email) التي ابتكرتها شركة BBN إذ قدَّم أحد مبرمجيها- وهو راي توملينسون- أول برنامج للبريد الإلكتروني. وتعتمد هذه الخدمة على برنامج لإرسال الرسائل الإلكترونية بين الناس عبر شبكة لامركزية. وقد أصبح البريد الإلكتروني الذي لاقى رواجا سريعا، أحد أهم وسائل الاتصالات عبر الإنترنت.
وبدأت أربسانت في أوائل السبعينيات طرح أول استخداماتها التجارية، ويدعى Telnet، ثم تلا ذلك دخولها مرحلة العالمية إثر ربطها ببعض الجامعات ومراكز الأبحاث في أوروبا. وفي أواخر السبعينيات، كان بإمكان الناس حول العالم الدخول - عبر الشبكة- في نقاشات حول مواضيع متفرقة، عبر ما يعرف باسم المجموعات الإخبارية (newsgroup) مثل USENET.
ومع ظهور شبكات أخرى تقدِّم خدمات البريد الإلكتروني (Email) ونقل الملفات (FTP) مثل شبكة BITNET (Because its Time Network)، وشبكة CSNET (Computer Science NETwork)، إضافة إلى NSFnet التي طورتها NSF (National Science Foundation)، بدأ انتشار استخدام مصطلح الإنترنت - في أوائل الثمانينيات- على أنه مجموعة من الشبكات المختلفة التي ترتبط فيما بينها بوساطة مجموعة بروتوكولات التحكم بالإرسال/ بروتوكول الإنترنت (Transmission Control Protocol/Internet Protocol- TCP/IP)، وهي مجموعة بروتوكولات طورتها وزارة الدفاع الأمريكية، لإتاحة الاتصالات عبر الشبكات المختلفة الأنواع.
ومع مرور الوقت، كان عدد العُقَد يتزايَد، ورافق ذلك تزايُد في سرعة نقل البيانات، ولا سيَّما إثر استخدام خطوط مخصصة (dedicated lines) مثل T1 (T1 carrier). وقد أسهم ذلك في توسع الشبكة التي أصبحت وسيلة رئيسة للاتصال، وظهر إثر ذلك جمعيات وهيئات تهتم بتطوير الإنترنت مثل: IAB و IETF .
ومع بداية التسعينيات، ظهرت واجهة تستخدم النصوص وتعتمد القوائم (menus) للوصول إلى المعلومات عبر العالم، وتُدعى هذه الواجهة ،Gopher ولكن الثورة الحقيقية في عالم الإنترنت كانت ظهور شبكة الويب العالمية (World Wide Web- WWW)، وهي خدمة سهلة الاستخدام تعتمد في عرض المعلومات على النصوص والصُوَر والصوت والفيديو، وممَّا ساعدها على الانتشار مضاعفة سرعة خطوط الاتصال.
وظهرت في هذه الفترة الشركات الموفِّرة لخدمة الإنترنت (Internet Service Providers-ISPs)، وذلك لتزويد الناس باشتراك بخدمة الإنترنت عبر شبكة الاتصال الهاتفي. وبعد ذلك، ظهرت مجموعة أخرى من الشركات المتخصصة بالإنترنت، منها من يقدم مستعرِضات (browsers)، ومنها من يقدم محركات بحث (search engines) للمواضيع المختلفة على الشبكة، ومنها من يقدم لغات لبرمجة وتطوير المواقع. ويوجد حالياً على الإنترنت ملايين المواقع التي تغطي مختلف المواضيع من ثقافية، وسياسية، وعلمية، وصناعية، إضافة إلى التجارة الإلكترونية والتعاملات المالية عبر الشبكة.
وماذا عن مستقبل الانترنت
رغم النجاح الهائل الذي حققه الجيل الحالي من الإنترنت، إلا إن البطء في نقل المعلومات لا يزال هو المشكلة الكبرى التي تقف عائقاً أمام العديد من التطبيقات الثورية. وكان لا بد من اعتماد خطوط أسرع من الخطوط الهاتفية، وتتمتع بعرض حزمة (bandwidth) أكبر مثل: الألياف الضوئية (fiber optics)، وكوابل البث التلفزيوني (television cable)، والأقمار الصناعية .(satellites) وهنالك العديد من الأبحاث الرامية إلى حل مشكلة البطء، وتمخَّض عنها عدة مشاريع يمكن تقسيمها إلى جيلين من أجيال الإنترنت.
الجيل الثاني للإنترنت
بدأ الجيل الثاني بالظهور على أرض الواقع، ويتمثل ذلك في عدة مشاريع منها: إنترنت (Internet2) 2، وإنترنت الجيل المُقبل (Next Generation Internet- NGI)، وشبكة CAnet2. ويعتمد هذا الجيل نسخة مطوَّرة من بروتوكول الإنترنت هي IPv6 ، كما يدعم ميزتين مهمتين هما: الإرسال المتزامن المتعدد الوجهات (Multicasting)، وميزة جودة الخدمات (Quality of Service-QoS) التي تدعم البث الحي لملفات الفيديو، وتدعم تطبيقات الوسائط المتعددة .(multimedia)
تطبيقات المستقبل
يُضخ في مشروع إنترنت 2 حاليا 110 مليون دولار سنويا، 80 منها هي إسهام الجامعات والمعاهد البحثية الأمريكية، والهدف هو تطوير جيل جديد من التطبيقات التي يمكنها الاستفادة إلى أقصى الحدود من سعة الموجة التي توفرها معدات التشبيك، والكوابل الحديثة، والتي يمكنها دعم سرعات تصل إلى 2.4 غيغابايت في الثانية. وهي سرعة كفيلة بتنزيل فيلم رقمي مدمج خلال 30 ثانية فقط مقارنة بست ساعات ونصف باستخدام خط T1 مستأجر. ويهيئ مشروع إنترنت 2 لمستقبل قريب بدأنا نشهد بوادره حين يحصل الانصهار التام بين تقنيات المعلوماتية والوسائط المتعددة وبين وسائل الاتصالات كالاتصالات الهاتفية، والمؤتمرات الفيديوية، والتلفزيون العالي الدقة HDTV. أضف إلى ذلك مجاراة الطلب الناتج على سعة الموجة حين تكتمل عملية الربط ما بين أجهزة الكومبيوتر بكافة أنواعها سواء كانت شخصية أو مزودات، أو نظما مضمّنة embedded systems ويعرف القائمون على المشروع "تطبيقات إنترنت 2" بأنها التطبيقات التي تحدث تغييرا في طريقة التعليم، والتعلم، والقيام بالأبحاث في معاهد الدراسات العليا. وتتطلب هذه التطبيقات شبكات متقدمة، ولذلك فلا يمكن لها أن تعمل ضمن البنية التحتية الحالية لإنترنت، حيث أنها تتطلب سعة موجة عالية، ونسبة تأخر قليلة في بث البيانات، إضافة إلى القدرة على البث المتعدد multicasting وهي قدرات غير متوفرة في الشبكات التجارية المستخدمة حاليا. ويشجع القائمون على مشروع إنترنت 2 تطوير التطبيقات الموجهة نحو البيئات التعليمية، وخصوصا في نطاق الدراسات العليا وفي مجالات تشمل مختلف العلوم والدراسات الإنسانية والاجتماعية. ومن الطريف أن معظم تطبيقاتنا و نظم التشغيل المستخدمة اليوم لا يمكنها التعامل مع البروتوكولات والتقنيات المستخدمة ضمن إنترنت 2 ولذلك فهي تعمل بشكل أبطأ ضمن شبكة إنترنت 2. وقد قام مشروع إنترنت 2 بطرح مشروع web100 (The Web100 Project) وهو عبارة عن مشروع لإعادة توليف التطبيقات الحالية أو تعديلها لتتمكن من تحقيق الاستفادة القصوى من السرعات المتوفرة ضمن إنترنت 2.
تغييرات جذرية
عندما يتحدث مهندسو مشروع إنترنت 2 عن تطوير جيل جديد من التطبيقات، فإنهم يشيرون إلى تغيير جذري لبنية إنترنت التحتية كما نعرفها في هذه الأيام. ويطال هذا التغيير مجالين هامين هما مجال البرمجيات الوسيطةMiddleware والمجال الهندسي الخاص بالبنية التحتية.
البرمجيات الوسيطة
البرمجيات الوسيطة هي مجموعات من الخدمات الشبكية المتخصصة والمشتركة بين التطبيقات والمستخدمين. وتسمح هذه العناصر البرمجية للتطبيقات والشبكات بالاتصال فيما بينها واستغلال طاقاتها المشتركة لمعالجة البيانات. وتعمل البرمجيات الوسيطة أيضا كعناصر للدمج ما بين التطبيقات التي تستخدم أنساق بيانات مختلفة. ونظرا لدورها هذا فإن البرمجيات الوسيطة هي عالم مستقل بحد ذاته تلعب فيه مفاهيم التحقق من الهوية Authentication، والتعريف الشخصي Identification، والتفويض Authorization، وخدمات الأدلة Directory Services (حيث تحفظ السمات الأساسية للمستخدمين)، والأمن، دورا هاما جدا. وهي كلها أمور يركز عليها القائمون على مشروع إنترنت 2، حيث نجد ضمن المشروع لجنة خاصة بمتابعة التطورات في تطوير البرمجيات الوسيطة، ومختبرات تقوم بتطوير تقنيات المفاتيح الخاصة والتشفير، ومشروع شيبوليث Shibboleth للتحقق من الهوية. إضافة إلى البرمجيات التعاونية الوسيطة Grid Applications. وما يميز البرمجيات الوسيطة في إنترنت 2 هو أنه رغم اعتمادها على بعض المقاييس المستخدمة في إنترنت اليوم، فإنها موجهة نحو تطبيقات معينة تنحصر حاليا في المجال الأكاديمي والبحثي. المجال الهندسي أما في المجال الهندسي، فتتواجد العديد من مجموعات العمل والتي تقوم بتطوير بروتوكولات الشبكة مثل بروتوكول إنترنت Ipv6، والبث المتعدد Multicasting، ومستوى الخدمات Quality of Service، والتوجيه routing.
تطبيقات ثورية
لا زالت معظم تطبيقات إنترنت 2 في مرحلة الفحص والاختبار، وكثير منها قيد التطوير. ولذلك فلم تتبين بعد فائدة الكثير من هذه التطبيقات والتأثير الذي يمكن أن تحدثه. ومع ذلك فإن لدى القائمين على المشروع خريطة عمل واضحة لما يجب على هذه التطبيقات أن تتميز به من سمات، وهم يحصرونها في أربع عناصر أساسية: أولا، يجب أن تدعم تطبيقات إنترنت 2 البيئات التعاونية التفاعلية ، حيث يمكن للمستخدمين أن يتفاعلوا مع المستخدمين الآخرين بشكل كامل، دون الحاجة للتواجد معا في نفس المكان. ثانيا، أن يتمكن المستخدمون من النفاذ بشكل مشترك إلى الموارد الفيزيائية البعيدة عنهم. ومن الأمثلة على ذلك تمكين العلماء والباحثين من النفاذ إلى أجهزة التليسكوب والميكروسكوب، واستخدامها، والحصول على الصور الناتجة عنها آنيا وعند أعلى درجات الدقة الممكنة. ثالثا، استخدام بيئة الاتصال كمنصة عمل لإنشاء خدمات معالجة بيانات مشتركة وتعاونية تستفيد من الموارد المشتركة للأجهزة الموجودة ضمن الشبكة، ويتم تطوير مثل هذه البرمجيات ضمن مشاريع مثل مشروع شبكة التطبيقات الموزعة The Grid، والذي يقوم بوضع الأسس والمقاييس التي يجب أن يتم حسبها تطوير التطبيقات الموزعة التي يمكنها معالجة مجموعات كبيرة من البيانات. رابعا، يجب على تطبيقات إنترنت 2 أن تتمكن من عرض المعلومات في بيئات الواقع الخائلي، والانتقال من عرض الصور الاستاتيكية، إلى عرض الصور المتحركة ثلاثية الأبعاد. وتتحالف هذه السمات لتعدنا بعصر يصبح فيه استعراض الفيديو الرقمي، والتطبيقات القائمة على استخدام الفيديو الرقمي، أمرا واقعا. وسنستعرض فيما يلي بعضا من التطبيقات المستقبلية التي يتم تطويرها ضمن مشروع إنترنت 2:
الاتصال المحيط Tele-immersion
إذا لم يكن مديرك في العمل اليوم مقتنعا بجدوى العمل من المنزل، فإن تقنيات الاتصال المحيط التي يتم تطويرها اليوم ضمن مشروع إنترنت 2 قد تكون الحل المناسب لهذه المعضلة. تخيل السيناريو التالي، أنت في غرفة مكتبك في المنزل، ولكنك في الوقت نفسه موجود في مكتبك، يحيط بك رفاقك في العمل، في غرفة الاجتماعات، وكنت تقوم معهم باستعراض النموذج التجريبي من آخر منتج طرحته شركتكم. ولنتخيل أيضا أنك موجود في الإمارات، في حين أن بقية رفاقك موجودون في مصر والولايات المتحدة، وبريطانيا. هذا السيناريو ليس جزءا من أفلام الخيال العلمي اليوم، حيث توجد نماذج تجريبية في مختبرات العديد من الجامعات ومعاهد الأبحاث الأمريكية التي تسمح بعمل ذلك، باستخدام تقنيات الاتصالات المحيطة Tele-immersion والتي تستغل أحدث وأقوى تقنيات التشبيك المتاحة ضمن مشروع إنترنت 2، وتدمجها مع تقنيات الوسائط المتعددة ثلاثية الأبعاد لإنتاج بيئات يمكن بواسطتها للمستخدمين الموجودين في مواقع جغرافية متفرقة أن يعملوا في الوقت الحقيقي ضمن بيئة مشتركة، واستعراض المعلومات والعناصر المتوفرة ضمن هذه البيئة كما لو كانوا موجودين معا في المكان نفسه. وضمن بيئات الاتصال المحيط تتمكن أجهزة الكومبيوتر من التعرف على الأشخاص الموجودين ضمن المحيط أو البيئة، وتمييز العناصر المادية والخائلية الموجودين ضمنها أيضا، وتعقب تحركات هذه العناصر جميعا وعرضها على شاشات اتصالات محيطة. ولا تقوم بيئات الاتصالات المحيطة بتفعيل التواصل بين المستخدمين فحسب، بل وبين المستخدمين ونماذج خائلية من العناصر المادية المتوفرة في البيئة المحيطة (في المثال أعلاه يمكن لكل مشارك في الاجتماع أن يلمس ويستعرض المنتج الجديد) ويتطلب ذلك استخدام مجموعة من التقنيات الحديثة المتخصصة بعرض الصور في الفضاءات ثلاثية الأبعاد، والتي تحتاج أيضا إلى سعة موجة تفوق بألوف الأضعاف ما هو متوفر ضمن شبكات اليوم، كما أنها تحتاج إلى بروتوكولات وبرمجيات أمنية مختلفة تماما. إضافة إلى جيل جديد من أدوات العرض والكاميرات الرقمية يمكنه عرض الصور في البيئات ثلاثية الأبعاد. وقد قامت مجموعة مطاعم مكدونالدز مؤخرا بالتعاون مع بعض الجامعات لتطوير بيئة اتصال محيطي تمكن الأشخاص كثيري السفر، أو الذين يعملون بعيدا عن المنزل، من تناول وجبة العشاء مع أفراد عائلاتهم..
التعليم الموزع
لا يمكن لتقنيات إنترنت المستخدمة اليوم أن تحقق المقادير المطلوبة من التحصيل العلمي. وإذا نظرنا إلى معظم برمجيات التعليم الإلكتروني المستخدمة اليوم نجدها مقتصرة على بيئات تشغيل محدودة، وذات محتوى يقتصر على النص وبعض الوسائط المتعددة البدائية. ومهما كانت سعة الموجة المتاحة ضمن إنترنت حاليا فإنها غير كافية كي يشارك الطالب في بيئة تعليمية كالتي تتيحها الجامعات والمعاهد العلمية. تخيل مثلا طالب يقوم بدراسة الموسيقى أو علوم الصوتيات. وهي تخصصات لا تعتمد على تناقل النص فحسب، ولكنها تعتمد على تواجد الطالب في بيئة يمكنه أن يتعرض فيها لأصوات ومؤثرات مختلفة، لا يمكن نقلها بصورة أمينة تماما حتى باستخدام أسرع تقنيات التشبيك المتاحة لنا اليوم. وماذا عن تخصصات مثل الطب أو الكيمياء أو الأحياء، حيث يحتاج الطلبة إلى استعراض نتائج مخبرية عند أعلى دقة ممكنة. وتعمل الجامعات المشاركة في مشروع إنترنت 2 على تطوير بنية تحتية برمجية من البروتوكولات، والمقاييس البرمجية التي يمكنها نقل مثل هذه المعلومات للطلبة بشكل أمين مطابق لنوعيتها في العالم الواقعي. وتقوم هيئة EDUCOM بتطوير مبادرة لإنشاء مقاييس عامة ومشتركة خاصة بالبرمجيات التعليمية لضمان قابلية تطبيقات التعلم عن بعد في المستقبل من التعامل مع تقنيات الاتصالات المستخدمة في إنترنت 2. ويحصل المشاركون في بيئات التعليم الموزعة على تجربة غنية تتجاوز بمراحل ما تقدمه بعض الجامعات اليوم باستخدام مؤتمرات الفيديو الرقمي.
التلفاز الرقمي عالي الدقة
تستخدم جامعة واشنطن في سياتل إنترنت 2 لنقل الصور باستخدام تقنيات التلفزة عالية الدقة HDTV، وتقدم هذه الصور دقة عرض مماثلة لأفضل دقة عرض يتم الحصول عليها هذه الأيام. ويتم استخدامها مثلا لنقل صور الأشعة عالية الدقة مما يسمح للأطباء بتشخيص المرضى بدقة وعن بُعد. كما تمكن أحد أساتذة الموسيقى باستخدام هذه التقنية من العزف على الكمان بشكل متناسق مع أحد تلامذته والذي يبعد عنه مئات الأميال.
إنترنت 2 ومستقبل البحث العلمي
لا شك في أن إنترنت 2 ستغير بشكل جذري الطريقة التي تتعاون بها الجامعات ومؤسسات البحث العلمي. وتقتضي طبيعة المشاريع العلمية التي تقوم بها الجامعات اليوم أن تتعاون هذه المؤسسات فيما بينها بسبب ضخامة بعض هذه المشاريع من حيث عدد المشاركين بها والميزانيات المتاحة لها. ومن هذه المشاريع مثلا، مشروع الجنوم البشري، ومشاريع الفيزياء النووية والتي ينتج عنها كميات ضخمة من البيانات تفوق طاقة أو قدرة جامعة واحدة على استيعابها وتحليلها مما يقتضي ضرورة التعاون مع هذه المؤسسات فيما بينها. ونتيجة لذلك ترى بعض الجامعات والمعاهد اليوم بأنه لا قيمة لبرامجها التعليمية منفردة وأنها يجب أن تتعاون مع مؤسسات أخرى لتحقيق أغراضها العلمية. وقد قامت هيئة إنترنت 2 بتوقيع عدد من الاتفاقيات ومذكرات التفاهم مع أكثر من 30 مؤسسة ومعهد وجامعة للبحث العلمي تحصل بموجبها هذه المؤسسات على النفاذ إلى البنية التحتية لإنترنت 2، وتتعاون مع بقية المؤسسات والمعاهد المشاركة في المشروع لتطوير تطبيقات وبنية تحتية متطورة لاستخدامها ضمن الشبكة. ولا يقوم مشروع إنترنت 2 بتوفير خدمات الاتصال بالشبكة لهذه المؤسسات، بل تقوم المؤسسات بالحصول على النفاذ من خلال الاتصال المباشر بالبنية التحتية المتوفرة في الولايات المتحدة، وربما الحصول على بعض المساعدات من معهد العلوم القومي الأمريكي).
الجيل الثالث للإنترنت:
ما زال الجيل الثالث للإنترنت قَيْد الأبحاث، ومن المتوقَّع له أن يدعم جميع المزايا المتقدمة ولا سيَّما تلك التي تتطلَّب سرعة عالية جداً. ومن أبرز المشاريع المقدَّمة شبكة Canet3، وشبكة SUPERNet. ويدعم هذا الجيل ميزتين مهمَّتين هما:
• استخدام تقنية Dense Wavelength Division Multiplexing- DWDM، وهي تقنية تستخدم الألياف الضوئية في الإرسال بسُرعات تصل إلى 400 غيغابت/ثانية، مما يسرِّع نقل الصوت والفيديو بدرجة هائلة.
• استغلال الألياف المعتِمة (dark fiber) في التحويل (switching) والتوجيه (routing). وفي حقيقة الأمر، فإن الألياف المعتِمة هي مصطَلح يتعلَّق بالألياف الضوئية (optic fiber)، وهو يُعبِّر عمّا تنطوي عليه البُنى التحتية المستنِدة إلى الألياف الضوئية من قُدرات لم يتمّ استغلالها حتى الآن.
وسيؤدي هذا التطور إلى ثورة في مجال التجارة الالكترونية (E-commerce)، وسيساعد على هذه الثورة طرح العديد من الأجهزة القادرة على الولوج إلى خدمات الإنترنت مثل: الهواتف النقالة، والبرادات، والسيارات وسواها.
ومن الجدير بالذكر، أن هذا التطور سيؤدي إلى انتشار تطبيقات ثورية على الإنترنت مثل: التلفزيون التفاعلي (Interactive TV)، والتعليم الإلكتروني (E-learning)، ومؤتمرات الفيديو (video conferencing). أما عن تطبيقات الواقع الافتراضي (virtual reality)، فسيتمكن العلماء من أن يتشاركوا عن بُعد أجهزة ذات تقنية عالية مثل الميكروسكوب
(microscope)، وسيتمكن الأطباء من معاينة مرضاهم وإجراء العمليات الجراحية لهم عن بعد
(virtual surgery) ، إضافة إلى ظهور المتاحف والمكتبات الافتراضية .(virtual libraries and museums)
