بخشی از مقاله
شبکه - روتر
اينترنت يکی از شاهکارهای بشريت در زمينه ارتباطات است . با ايجاد زيرساخت مناسب ارتباطی ، کاربران موجود دراقصی نقاط دنيا قادر به ارسال نامه های الکترونيکی ، مشاهده صفحات وب ، ارسال و دريافت فايل های اطلاعاتی در کمتر از چند ثانيه می باشند. شبکه ارتباطی موجود با بکارگيری انواع تجهيزات مخابراتی، سخت افزاری و نرم افزاری ، زير ساخت مناسب ارتباطی را برای عموم کاربران اينترنت فراهم آورده است. يکی ازعناصر اصلی و مهم که شايد اغلب کاربران اينترنت آن را تاکنون مشاهده ننموده اند ، روتر است .
روترها کامپيوترهای خاصی هستند که پيام های اطلاعاتی کاربران را با استفاده از هزاران مسير موجود به مقاصد مورد نظر هدايت می نمايند.
نحوه ارسال پيام
برای شناخت عملکرد روترها در اينترنت با يک مثال ساده شروع می نمائيم .زمانيکه برای يکی از دوستان خود ، يک E-mail را ارسال می داريد ، پيام فوق به چه صورت توسط دوست شما دريافت می گردد ؟ نحوه مسير يابی پيام فوق به چه صورت انجام می گيرد که فقط کامپيوتر دوست شما در ميان ميليون ها کامپيوتر موجود در دنيا ، آن را دريافت خواهد کرد. ؟ اکثر عمليات مربوط به ارسال يک پيام توسط کامپيوتر فرستنده و دريافت آن توسط کامپيوتر گيرنده ، توسط روتر انجام می گيرد.روترها دستگاههای خاصی می باشند که امکان حرکت پيام ها در طول شبکه را فراهم می نمايند.
بمنظور آگاهی از عملکرد روتر ، سازمانی را در نظر بگيريد که دارای يک شبکه داخلی و اختصاصی خود است . کارکنان سازمان فوق هر يک با توجه به نوع کار خود از شبکه استفاده می نمايند. در سازمان فوق تعدادی گرافيست کامپيوتری مشغول بکار هستند که بکمک کامپيوتر طرح های مورد نظر را طراحی می نمايند. زمانيکه يک گرافيست فايلی را از طريق شبکه برای همکار خود ارسال می دارد ، بدليل حجم بالای فايل ارسالی ، اکثر ظرفيت شبکه اشغال و بدنبال آن برای ساير کاربران ، شبکه کند خواهد شد. علت فوق ( تاثير عملکرد يک کاربر بر تمام عملکرد شبکه برای ساير کاربران ) به ماهيت شبکه های اترنت برمی گردد. در شبکه های فوق هر بسته اطلاعاتی که توسط کاربری ارسال می گردد ، برای تمام کامپيوترهای موجود در شبکه نيز ارسال خواهد شد.
هر کامپيوتر آدرس بسته اطلاعاتی دريافت شده را بمنظور آگاهی از مقصد بسته اطلاعاتی بررسی خواهد کرد. رويکرد فوق در رفتار شبکه های اترنت ، طراحی و پياده سازی آنان را ساده می نمايد ولی همزمان با گسترش شبکه و افزايش عمليات مورد انتظار ، کارآئی شبکه کاهش پيدا خواهد کرد. سازمان مورد نظر ( در مثال فوق ) برای حل مشکل فوق تصميم به ايجاد دو شبکه مجزا می گيرد. يک شبکه برای گرافيست ها ايجاد و شبکه دوم برای ساير کاربران سازمان در نظر گرفته می شود. بمنظور ارتباط دو شبکه فوق بيکديگر و اينترنت از يکدستگاه روتر استفاده می گردد.
روتر، تنها دستگاه موجود در شبکه است که تمام پيامهای ارسالی توسط کامپيوترهای موجود در شبکه های سازمان ، را مشاهده می نمايد. زمانيکه يک گرافيست، فايلی با ظرفيت بالا را برای گرافيست ديگری ارسال می دارد ، روتر آدرس دريافت کننده فايل را بررسی و با توجه به اينکه فايل مورد نظر مربوط به شبکه گرافيست ها در سازمان است ، اطلاعات رابسمت شبکه فوق هدايت خواهد کرد. در صورتيکه يک گرافيست اطلاعاتی رابرای يکی از پرسنل شاغل در بخش مالی سازمان ارسال دارد ، روتر با بررسی آدرس مقصد بسته اطلاعاتی به اين نکنه پی خواهد برد که پيام فوق را می بايست به شبکه ديگر انتقال دهد. بدين ترتيب روتر قادر به مسيريابی صحيح يک بسته اطلاعاتی و هدايت آن به شبکه مورد نظر شده است .
يکی از ابزارهائی که روتر از آن برای تعيين مقصد يک بسته اطلاعاتی استفاده می نمايد ، " جدول پيکربندی " است . جدول فوق شامل مجموعه اطلاعاتی بشرح ذيل است :
اطلاعاتی در رابطه با نحوه هدايت اتصالات به آدرس های مورد نظراولويت های تعريف شده برای هر اتصال قوانين مربوط به تبين ترافيک در حالت طبيعی وشرايط خاص جدول فوق می تواند ساده ويا شامل صدها خط برنامه در يک روترهای کوچک باشد.
در روترهای بزرگ جدول فوق پيچيده تر بوده بگونه ای که قادر به عمليات مسيريابی در اينترنت باشند. يک روتر دارای دو وظيفه اصلی است :
تضمين عدم ارسال اطلاعات به محلی که به آنها نياز نيست
تضمين ارسال اطلاعات به مقصد صحيح
با توجه به وظايف اساسی فوق ، مناسبترين محل استفاده از يک روتر، اتصال دو شبکه است . با اتصال دو شبکه توسط روتر ، اطلاعات موجود در يک شبکه قادر به ارسال در شبکه ديگر و بالعکس خواهند بود. در برخی موارد ترجمه های لازم با توجه به پروتکل های استفاده شده در هريک از شبکه ها ، نيز توسط روتر انجام خواهد شد. روتر شبکه ها را در مقابل يکديگر حفاظت و از ترافيک غيرضروری پيشگيری می نمايد.( تاثير ترافيک موجود در يک شبکه بر شبکه ديگر با فرض غير لازم بودن اطلاعات حاصل از ترافيک در شبکه اول برای شبکه دوم ) .
همزمان با گسترش شبکه ، جدول پيکربندی نيزرشد و توان پردازنده روتر نيز می بايست افزايش يابد. صرفنظر از تعدادشبکه هائی که به يک روتر متصل می باشند ، نوع و نحوه انجام عمليات در تمامی روترها مشابه است . اينترنت بعنوان بزرگترين شبکه کامپيوتری از هزاران شبکه کوچکتر تشکيل شده است. روترها در اتصال شبکه های کوچکتر دراينترنت دارای نقشی اساسی و ضروری می باشند.
ارسال بسته های اطلاعاتی
زمانيکه از طريق تلفن با شخصی تماسی برقرار می گردد ، سيستم تلفن، يک مدار پايدار بين تماس گيرنده و شخص مورد نظر ايجاد می نمايد. مدار ايجاد شده می بايست مراحل متفاوتی را با استفاده از کابل های مسی ، سوئيچ ها ، فيبر های نوری ، ماکروويو و ماهواره انجام دهد. تمام مراحل مورد نظر بمنظور برپاسازی يک ارتباط پايدار بين تماس گيرنده ومخاطب مورد نظر در مدت زمان تماس ، ثابت خواهند بود. کيفيت خط ارتباطی مشروط به عدم بروز مشکلات فنی و غيرفنی در هر يک از تجهيزات اشاره شده ، در مدت برقراری تماس ثابت خواهد بود. با بروز هر گونه اشکال نظير خرابی يک سوئيچ و .. خط ارتباطی ايجاد شده با مشکل مواجه خواهد شد.
اطلاعات موجود در اينترنت ( صفحات وب ، پيام های الکترونيکی و ... ) با استفاده از سيستمی با نام Packet -switching network به حرکت در می آيند. در سيستم فوق ، داده های موجود در يک پيام و يا يک فايل به بسته های 1500 بايتی تقسيم می گردند.هر يک از بسته های فوق شامل اطلاعات مربوط به : آدرس فرستنده ، آدرس گيرنده ، موقعيت بسته در پيام و بررسی ارسال درست اطلاعات توسط گيرنده است.
هر يک از بسته های فوق را Packet می گويند. در ادامه بسته های فوق با استفاده از بهترين و مناسبترين مسير برای مقصد ارسال خواهند شد. عمليات فوق در مقايسه با سيستم استفاده شده در تلفن پيچيده تر بنظر می آيد ، ولی در يک شبکه مبتنی بر داده دودليل ( مزيت) عمده برای استفاده از تکنولوژی Packet switching وجود دارد :
شبکه قادر به تنظيم لود موجود بر روی هر يک از دستگاهها با سرعت بالا است( ميلی ثانيه )در صورت وجود اشکال در يک دستگاه ، بسته اطلاعاتی از مسير ديگر عبور داده شده تا به مقصد برسد.
روترها که بخش اصلی شبکه اينترنت را تشکيل می دهند ، قادر به "پيکربندی مجدد مسير " بسته های اطلاعاتی می باشند. در اين راستا شرايط حاکم بر خطوط نظير تاخير در دريافت و ارسال اطلاعات و ترافيک موجود بر روی عناصر متفاوت شبکه بصورت دائم مورد بررسی قرار خواهند گرفت . روتر دارای اندازه های متفاوت است :
در صورتيکه از امکان Internet connection sharing بين دو کامپيوتری که بر روی آنها ويندوز 98 نصب شده است استفاده گردد، يکی از کامپيوترها که خط اينترنت به آن متصل شده است بعنوان يک روتر ساده رفتار می نمايد. در مدل فوق روتر، عمليات ساده ای را انجام می دهد. داده مورد نظر بررسی تا مقصد آن برای يکی از دو کامپيوتر تعيين گردد.
روترهای بزرگتر نظير روترهائی که يک سازمان کوچک را به اينترنت متصل می نمايند ، عمليات بمراتب بيشتری را نسبت به مدل قبلی انجام می دهند. روترهای فوق از مجموعه قوانين امنيتی حاکم بر سازمان مربوطه تبعيت وبصورت ادواری سيستم امنيتی تبين شده ای را بررسی می نمايند.
روترهای بزرگتر مشابه روترهائی که ترافيک اطلاعات را در نقط حساس ومهم اينترنت کنترل می نمايند ، در هر ثانيه ميليون ها بسته اطلاعاتی را مسيريابی می نمايند.
در اغلب سازمانها و موسسات از روترهای متوسط استفاده می گردد. در اين سازمانها از روتر بمنظور اتصال دو شبکه استفاده می شود. شبکه داخلی سازمان از طريق روتر به شبکه اينترنت متصل می گردد. شبکه داخلی سازمان از طريق يک خط اترنت ( يک اتصال 100base-T 9 ، خط فوق دارای نرخ انتقال 100 مگابيت در ثانيه بوده و از کابل های بهم تابيده هشت رشته استفاده می گردد ) به روتر متصل می گردد. بمنظور ارتباط روتر به مرکز ارائه دهنده خدمات اينترنت (ISP) می توان از خطوط اختصاصی با سرعت های متفاوت استفاده کرد. خط اختصاصی T1 يک نمونه متداول در اين زمينه بوده و دارای سرعت 1.5 مگابيت در ثانيه است .
برخی از موسسات با توجه به حساسيت و نوع کار خود می توانند از يک خط ديگر نيز بمنظور ارتباط روتر با ISP استفاده نمايند.خط فوق بصورت Backup بوده و بمحض بروز اشکال در خط اختصاصی ( مثلا" T1 ) می توان از خط دوم استفاده نمود. با توجه به اينکه خط فوق بصورت موقت و در مواقع اضطراری استفاده می شود ، می توان يک خط با سرعت پايين تر را استفاده کرد.
روترها علاوه بر قابليت روتينگ بسته های اطلاعاتی از يک نقطه به نقطه ديگر ، دارای امکانات مربوط به پياده سازی سيستم امنيتی نيز می باشند. مثلا" می توان مشخص کرد که نحوه دستيابی کامپيوترهای خارج از شبکه داخلی سازمان به شبکه داخلی به چه صورت است . اکثر سازمانها و موسسات دارای يک نرم افزار و يا سخت افزار خاص فايروال بمنظور اعمال سياست های امنيتی می باشند.
قوانين تعريف شده در جدول پيکربندی روتر از لحاظ امنيتی دارای صلابت بيشتری می باشند. يکی از عمليات ادواری ( تکراری ) که هر روتر انجام می دهد ، آگاهی از استقرار يک بسته اطلاعاتی در شبکه داخلی است . در صورتيکه بسته اطلاعاتی مربوط به شبکه داخلی بوده نيازی به روت نمودن آن توسط روتر نخواهد بود. بدين منظور از مکانيزمی با نام Subnet mask استفاده می شود. subnet مشابه يک آدرس IP بوده و اغلب بصورت 255.255.255.0 است .
آدرس فوق به روتر اعلام می نمايد که تمام پيام های مربوط به فرستنده ويا گيرنده که دارای يک آدرس مشترک در سه گروه اول می باشند ، مربوط به يک شبکه مشابه بوده و نيازی به ارسال آنها برای يک شبکه ديگر وجود ندارد. مثلا" کامپيوتری با آدرس 15.57.31.40 پيامی را برای کامپيوتر با آدرس 15.57.31.52 ارسال می دارد. روتر که در جريان تمام بسته های اطلاعاتی است ، سه گروه اول در آدرس های فرستنده و گيرنده را مطابقت می نمايد و بسته اطلاعاتی را بر روی شبکه داخلی نگه خواهد داشت
. آگاهی از مقصد يک پيام روتر يکی از مجموعه دستگاههائی است که در شبکه استفاده می شود. هاب ، سوئيچ و روتر سيگنال هائی را ار کامپيوترها و يا شبکه ها دريافت و آنهارا برای کامپيوترها و يا شبکه های ديگر ارسال می دارند. روتر تنها دستگاه موجود می باشد که در رابطه با مسير يک بسته اطلاعاتی تصميم گيری می نمايد. بمنظور انجام عمليات فوق ، روترها می بايست نسبت به دو موضوع آگاهی داشته باشند : آدرس ها و ساختار شبکه .
زمانيکه توسط يکی از دوستانتان برای شما يک کارت تبريک سال نو ارسال می گردد ، از آدرسی مطابق زير استفاده می نمايد : " تهران - خيابان ايران - کوچه شميرانات - پلاک 110 " آدرس فوق دارای چندين بخش بوده که به اداره پست مربوطه امکان پيدا نمودن آدرس فوق را خواهد داد. استفاده از کد پستی باعث سرعت در ارسال کارت تبريک و دريافت آن توسط شخص مورد نظر می نمايد .ولی حتی در صورتيکه از کد پستی هم استفاده نشود ، امکان دريافت کارت تبريک با توجه به مشخص شدن شهرستان ، خيابان ، کوچه و پلاک نيز وجود خواهد داشت . آدرس فوق يک نوع آدرس منطقی است . آدرس فوق روشی را برای دريافت کارت تبريک ، مشخص می نمايد. آدرس فوق به يک آدرس فيزيکی مرتبط خواهد شد.
هر يک از دستگاههای موجود که به شبکه متصل می گردند ، دارای يک آدرس فيزيکی می باشند. آدرس فوق منحصر بفرد بوده و توسط دستگاهی که به کابل شبکه متصل است ، در نظر گرفته خواهد شد. مثلا" در صورتيکه کامپيوتر شمادارای يک کارت شبکه (NIC) می باشد ، کارت فوق دارای يک آدرس فيزيکی دائمی بوده که در يک محل خاص از حافظه ذخيره شده است . آدرس فيزيکی که آدرس MAC )Media Access Control) نيز ناميده می شود ، دارای دو بخش بوده که هر يک سه بايت می باشند. اولين سه بايت ، شرکت سازنده کارت شبکه را مشخص می نمايد . دومين سه بايت يک شماره سريال مربوط به کارت شبکه است .
کامپيوتر می تواند دارای چندين آدرس منطقی در يک لحظه باشد. وضعيت فوق در رابطه با اشخاص نيز صدق می کند. مثلا" يک شخص می تواند دارای آدرس پستی ، شماره تلفن ، آدرس پست الکترونيکی و ... باشد. از طريق هر يک از آدرس های فوق امکان ارسال پيام برای شما وجود خواهد داشت . آدرس های منطقی در کامپيونر نيز مشابه سيستم فوق کار می کنند. در اين راستا ممکن است از مدل های متفاوت آدرس دهی و يا پروتکل های مربوط به شبکه های متفاوت بطور همزمان استفاده گردد. در زمان اتصال به اينترنت ، شما دارای يک آدرس بوده که از پروتکل TCP/IP مشتق شده است . در صورتيکه دارای يک شبکه کوچک می باشيد ، ممکن است از پروتکل NetBEUI مايکروسافت استفاده می نمائيد. بهرحال يک کامپيوتر می تواند دارای چندين آدرس منطقی بوده که پروتکل استفاده شده قالب آدرس فوق را مشخص خواهد کرد.
آدرس فيزيکی يک کامپيونر می بايست به يک آدرس منطقی تبديل گردد. ازآدرس منطقی در شبکه برای ارسال و دريافت اطلاعات استفاده می گردد. برای مشاهده آدرس فيزيکی کامپيوتر خود می توانيد از دستور IPCONFIG ( ويندوز 2000و XP) استفاده نمايد.
پروتکل ها
اولين و مهمترين وظيفه روتر ، آگاهی از محلی است که می بايست اطلاعات ارسال گردند. اکثر روترها که يک پيام را برای شما مسيريابی می نمايند، از آدرس فيزيکی کامپيوتر شما آگاهی ندارند. روترها بمنظور شناخت اکثرپروتکل های رايج ، برنامه ريزی می گردند. بدين ترتيب روترها نسبت به فورمت هر يک از مدل های آدرس دهی دارای شناخت مناسب می باشند. ( تعداد بايت های موجود در هر بسته اطلاعاتی ، آگاهی از نحوه ارسال درست اطلاعات به مقصد و ... ) روترها بعنوان مهمترين عناصر در ايجاد ستون فقرات اينترنت مطرح می باشند. روترها در هر ثانيه ميليون ها بسته اطلاعاتی را مسيريابی می نمايند.
ارسال يک بسته اطلاعاتی به مقصد مورد نظر ، تنها وظيفه يک روتر نخواهد بود. روترها می بايست قادر به يافتن بهترين مسير ممکن باشند. دريک شبکه پيشرفته هر پيام الکترونيکی به چندين بخش کوچکتر تقسيم می گردد. بخش های فوق بصورت مجزا ارسال و در مقصد مجددا" با ترکيب بخش های فوق بيکديگر ، پيام اوليه شکل واقعی خود را پيدا خواهد کرد. بخش های اطلاعاتی اشاره شده Packet ناميده شده و هر يک ازآنان می توانند از يک مسير خاص ارسال گردند. اين نوع از شبکه ها را Packet-Switched network می گويند. در شبکه های فوق يک مسير اختصاصی بين کامپيوتر فرستنده بسته های اطلاعاتی و گيرنده ايجاد نخواهد گرديد.
پيام های ارسالی از طريق يکی از هزاران مسير ممکن حرکت تا در نهايت توسط کامپيوتر گيرنده ، دريافت گردد. با توجه به ترافيک موجود در شبکه ممکن است در برخی حالات عناصر موجود در شبکه لود بالائی را داشته باشند ، در چنين مواردی روترها با يکديگر ارتباط و ترافيک شبکه را بهينه خواهند کرد. ( استفاده از مسيرهای ديگر برای ارسال اطلاعات باتوجه به وجود ترافيک بالا در بخش های خاصی از شبکه )
رديابی يک پيام
در صورتيکه از سيستم عامل ويندوز استفاده می نمائيد ، با استفاده از دستور Traceroute می توانيد مسير بسته های اطلاعاتی را دنبال نمائيد. مثلا" در صورتيکه بخواهيم از مسير پيوستن به سايت www.microsoft.com آگاهی پيدا نمائيم ، کافی است دستور فوق را بصورت زير تايپ نمائيم : Tracert www.microsoft.com خروجی دستور فوق مشابه زير است : اولين اعداد نشاندهنده تعداد روترموجود بين کامپيوتر شما و سايت مايکروسافت است .
در اين مدل خاص از روتر استفاده شده است . سه عدد بعدی ، نشاندهنده مدت زمانی است که اطلاعات از کامپيوتر شما برای روتر ( مشخص شده ) ارسال و مجددا" مراجعت می نمايند. در برخی موارد ممکن است نام روتر نيز اعلام گردد. در نهايت آدرس IP هر يک از روترها نشان داده شده است .بدين ترتيب برای رسيدن به سايت مايکروسافت از محلی که دستور فوق تايپ می گردد ، .... روتر استفاده و ثانيه زمان برای دريافت اطلاعات از سرويس دهنده و مراجعت مجدد اطلاعات ، نياز خواهد بود.
