ما هي الشبكات اللاسلكية

تطبيقات الرياضيات التطبيقية في مجالات الاتصالات تشمل العديد من المجالات والتقنيات التي تحسن من الاتصالات وتزيد من كفاءتها وجودتها، ومن بين هذه التطبيقات:

1- تقنية استخدام الإشارات الرقمية في الاتصالات اللاسلكية: وتتوفر هذه التقنية على معادلات حسابية تستخدم في تحويل الإشارات الصوتية والمرئية إلى إشارات رقمية تنتقل عبر الأشعة الكهرومغناطيسية.

2- تقنية إدارة التداخل الراديوي: يستخدم العديد من الأجهزة اللاسلكية نفس الترددات الراديوية ويؤدي ذلك إلى تداخل وتشويش في الإشارات الراديوية، لذلك تقوم تقنية إدارة التداخل الراديوي باستخدام نماذج حسابية لحل هذه المشكلة.

3- تقنية عدم التضارب في الاتصالات: تقنية تستخدم في حل المشكلات التي تتعلق بعدم وصول الرسائل إلى الوجهة المناسبة بسبب تضارب الإشارات أو الشبكات، وتقوم بذلك باستخدام أنماط حسابية.

4- تقنية إدارة المسارات: تستخدم هذه التقنية في الشبكات اللاسلكية لتحديد أفضل طريق للإشارات اللاسلكية وتخطي المعوقات كالجدران والأشجار والأبنية. تتيح هذه التقنية أيضا توجيه مجموعات البيانات إلى مقاصد محددة خلال مسارات محددة.

5- تقنية التشفير والحماية: يتم استخدام الرياضيات التطبيقية في تطبيقات الاتصالات للحفاظ على سرية المعلومات والحماية من الهجمات الإلكترونية من خلال إنشاء أكثر من طبقة من الحماية. في هذه الحالة تستخدم التقنيات الرياضية لإنشاء أكواد برمجية لتشفير البيانات وتحويلها إلى صيغة رقمية خاصة يصعب فك تشفيرها، وتستخدم أيضا لإنشاء مفاتيح تشفير وبطاقات الوصول الذكية.

يمكن استهداف الأجهزة الذكية في الحروب السيبرانية عن طريق الهجمات الإلكترونية التي تستخدم الثغرات في البرمجيات والتطبيقات المثبتة عليها. ومن بين الهجمات الأكثر شيوعًا التي يتم استخدامها لاختراق الأجهزة الذكية:

1. البرمجيات الخبيثة: هي برامج تم تصميمها للتسلل إلى الأجهزة الذكية والتحكم بها دون معرفة المستخدم. ويمكن أن تأتي هذه البرمجيات عبر الرسائل الإلكترونية الاحتيالية ، أو رسائل النص الاحتيالية ، أو التطبيقات المزيفة.

2. الاستنزاف السيبراني: هو استخدام الثغرات في البرامج والتطبيقات المثبتة على الأجهزة الذكية لاستنزاف بيانات المستخدمين أو التحكم في الجهاز.

3. الاحتيال بالهاتف المحمول: يتضمن هذا النوع من الهجمات استخدام الرسائل النصية الاحتيالية والمكالمات الصوتية المزيفة لخداع المستخدمين والحصول على معلوماتهم الشخصية.

4. الهجمات على الشبكات اللاسلكية: يمكن للمهاجمين استخدام التقنيات اللاسلكية للاختراق إلى الأجهزة الذكية المتصلة بالشبكات اللاسلكية المفتوحة.

لحماية الأجهزة الذكية من الهجمات السيبرانية ، ينصح بتثبيت تطبيقات الحماية وتحديث البرامج والتطبيقات بانتظام ، وتجنب النقر على الروابط غير المألوفة وتجنب التواصل مع المرسلين المجهولين.

تشمل التهديدات السيبرانية التي تهدد القطاع التعليمي:

1- الاختراقات الإلكترونية لمواقع الويب والنظام الإداري للمدارس والجامعات.
2- البرامج الضارة والفيروسات التي تستهدف أجهزة الحاسوب والأجهزة الذكية المستخدمة في القطاع التعليمي.
3- الهجمات على الشبكات اللاسلكية والتحايل على نظم الحماية للوصول إلى بيانات الطلاب والموظفين.
4- الاحتيال الإلكتروني والرسائل الاحتيالية التي تستهدف الموظفين والطلاب وتحاول خداعهم للحصول على معلومات شخصية أو بيانات دخول إلى النظام.
5- الهجمات السيبرانية على الأنظمة الحيوية والبحوث العلمية المهمة والحساسة. يمكن أن تؤدي الهجمات على هذه الأنظمة إلى تدمير بيانات مهمة أو تعطيل الأنظمة الحيوية وبالتالي خسائر كبيرة في الأرواح البشرية والمكاسب العلمية.

أنظمة التحكم في المحطات الكهربائية هي عبارة عن أجهزة مختلفة تساعد على مراقبة وتحكم في عملية توزيع الطاقة الكهربائية في المحطات الكهربائية. وتتضمن هذه الأنظمة عادة عدة مكونات وأجهزة مثل:

1. لوحات التحكم: وتعتبر هذه اللوحات هي أجهزة التحكم الرئيسية في المحطة الكهربائية، حيث تتيح للمهندسين والفنيين التحكم بعملية توزيع الطاقة الكهربائية.

2. الحواسيب والبرمجيات: وتتيح للمهندسين والفنيين التحكم الدقيق بالعديد من عمليات المحطة الكهربائية، مثل مراقبة تدفق الكهرباء والتحكم في معدلات الشحن والإفراج.

3. الأجهزة الكهربائية المختلفة: وتشمل هذه الأجهزة المفاتيح والمحولات والمحركات والتحويلات. وتساعد في السيطرة على تدفق الكهرباء وتوزيعها بكفاءة في المحطة الكهربائية.

4. أنظمة الحماية: وتعمل هذه الأنظمة كحواجز وقائية ضد المخاطر المحتملة في المحطة الكهربائية، مثل الحريق والانفجار والجهد الزائد والتيار المفرط.

5. الشبكات اللاسلكية: وتتيح لفرق الصيانة والإدارة في المحطة الكهربائية الوصول إلى الأنظمة بسهولة وسرعة ودون الحاجة إلى الاعتماد على الأسلاك والكابلات المعقدة.

تقنيات الإلكترونيات تستخدم في تصميم أنظمة الآلات بشكل واسع، وتشمل ما يلي:

1. المحركات الإلكترونية: تستخدم لتحريك الآلات وتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية.

2. المتحكمات الإلكترونية: هي أجهزة تستخدم لتحكم في عمل الآلات وتنفيذ أوامر معينة.

3. الحساسات: تستخدم لقياس المدخلات الخارجية مثل الضغط ودرجة الحرارة والإضاءة والصوت.

4. الوحدات النمطية: وحدات صغيرة تستخدم في بناء الأنظمة الإلكترونية، وتوفر تنسيق موحد وسهولة الاستخدام.

5. الشاشات اللمسية: تستخدم لعرض المعلومات وتفاعل المستخدم مع الآلات.

6. الشبكات اللاسلكية: تستخدم للاتصال بين الأجهزة المختلفة وتبادل البيانات بطريقة لاسلكية.

7. الأجهزة اللوحية: تستخدم لتحكم في الآلات وتشغيل البرامج الخاصة بها.

8. تقنية الروبوتات: تستخدم لتصميم الآلات التي تساعد في العديد من المهام الصناعية والمنزلية والطبية.

1- الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة
2- الواقع الافتراضي والواقع المعزز
3- شبكات الجيل الخامس 5G
4- تقنيات العرض الثلاثية الأبعاد 3D
5- التحكم عن بعد بالأجهزة الذكية والروبوتات
6- التقنيات الحيوية مثل الحيوانات الاصطناعية والأعضاء البشرية الاصطناعية
7- تقنيات الطاقة المتجددة مثل الخلايا الشمسية والتخزين الذكي للطاقة
8- الذكاء البيولوجي
9- الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D للأجسام الصلبة والأنسجة الحية
10- تقنيات الجيل القادم من الشبكات اللاسلكية مثل الشبكات المتحركة الذكية.

يتم التعامل مع التشفير في الشبكات اللاسلكية عن طريق تحديد نوعية التشفير المستخدمة وتكوينها وإدارتها من خلال الإعدادات في النظام المستخدم للشبكة. يتم استخدام نوعية من التشفير المعينة مثل WEP أو WPA2 وإدخال المفاتيح الأمنية للتحقق من صحة الهوية لكل نقطة اتصال ولكل جهاز يتصل بالشبكة. يتم تشفير البيانات المرسلة والمستقبلة بواسطة الشبكة اللاسلكية باستخدام المفاتيح الأمنية، مما يضمن الحفاظ على سرية البيانات وتجنب التجسس على الاتصالات اللاسلكية.

توجد عدة أساليب للتشفير في الشبكات المحلية، ومنها:

1- WEP (Wired Equivalent Privacy): هو تقنية تشفير تستخدم في الشبكات اللاسلكية، وهي التقنية الأقدم والأقل أمانًا.

2- WPA (Wi-Fi Protected Access): هو تقنية تشفير جيل جديد تعتمد على تقنية التشفير TKIP وهي تعد أفضل من WEP.

3- WPA2: يعد أكثر أمانًا من WPA ويعتمد على تقنية AES-CCMP للتشفير.

4- SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security): تقنية تستخدم لتأمين الاتصالات المشفرة بين المتصفح والسيرفر في الإنترنت.

5- VPN (Virtual Private Network): هو تقنية تستخدم لتشفير الاتصالات بين الأجهزة والشبكات البعيدة عن بعضها البعض، وتعد من أفضل الأساليب للحفاظ على الأمان في الاتصالات.

تقنية التشفير اللاسلكية هي عملية تحويل البيانات اللاسلكية إلى شكل غير قابل للقراءة وتفعيل عملية فك التشفير عندما يتم الحصول على الرمز الصحيح. يتم استخدام هذه التقنية في الشبكات اللاسلكية (واي فاي) ونظم الاتصالات الخلوية. ويعتمد استخدام هذه التقنية على اختيار خوارزميات التشفير الأمنية القوية، ويتم استخدام مفاتيح التشفير للحفاظ على سرية البيانات والمعلومات المرسلة من خلال نظام الاتصالات اللاسلكية. ومن المهم أن يتم تحديث وتطوير تقنية التشفير اللاسلكية بشكل منتظم للحفاظ على سرية البيانات والمعلومات المرسلة.

يتم استخدام التشفير في حلول الأمن في العديد من المجالات، بما في ذلك:

1- الاتصالات السحابية: حيث يتم استخدام التشفير لتأمين بيانات المستخدمين أثناء نقلها عبر الإنترنت، والحفاظ على خصوصية البيانات.

2- الشبكات اللاسلكية: حيث يتم استخدام التشفير لتأمين بيانات المستخدمين الذين يتصلون بالشبكة اللاسلكية وضمان عدم اختراقها.

3- التسجيل والمصادقة: حيث يتم استخدام التشفير لحماية بيانات المستخدمين أثناء إدخالهم لمعلوماتهم الشخصية، مثل كلمات المرور والأرقام السرية.

4- الدفع الإلكتروني: حيث يتم استخدام التشفير لتأمين المعاملات المالية عبر الإنترنت وضمان عدم تعرضها للاختراق.

5- البريد الإلكتروني: حيث يتم استخدام التشفير لتأمين البريد الإلكتروني وحماية خصوصية المرسل والمستقبل وضمان عدم اختراقه.

6- التطبيقات الخاصة بالهواتف المحمولة: حيث يتم استخدام التشفير لحماية البيانات المخزنة على الهاتف المحمول والمعلومات الحساسة الخاصة بالمستخدم.