آموزش مقدمات شبکه – بخش هشتم

آدرس دهی و مسیریابی در شبکه

انواع آدرس دهی در شبکه

در ساختار آدرس دهی و مسیریابی در شبکه، سه نوع ارتباط وجود دارد که شامل آدرس های تک پخشی یا Unicast، چند پخشی یا Multicast و همه پخشی یا Broadcast می باشد. به طور مثال شما می خواهید یه پیامک به یکی از دوستان خود فرستاده و تولد او را تبریک بگویید که در واقع ارسال یک به یک یا همان Unicast را انجام داده اید.

اگر برای یک جلسه بخواهید چند نفر از دوستانتان را دعوت کنید آنگاه در گوشی خود یک گروه ساخته و پیامک دعوت به جلسه را به آنها ارسال می کنید که این در واقع ارسال به صورت Multicast یا یک به چند است. اگر بخواهید عید نوروز را به همه دوستان تبریک بگویید یه پیامک را send to all می کنید که این ارسال همان Broadcast است.
به تصاویر زیر توجه کنید.

IP نسخه 6

يکي از مشکلات نسخه چهار، تعداد کم آيپي آدرس است. مقدار هر يک از اين چهار بخش که با نقطه از هم جدا شدهاند، بين صفر و 223 است که با اين ترتيب حدود چهار ميليارد آيپي آدرس قابل استفاده در اين نسخه وجود دارد. به سادگي مي توان در يک نظر تفاوت بين IPv6 و IPv4 را تشخيص داد. يک آدرس IPv6 از 128 بيت براي آدرسدهي استفاده مي کند که با اين ترتيب حدود 2 به توان 128 آدرس(عددي 39 رقمي) خواهيم داشت و به نظر نمي رسد با اين مقدار آدرس تا چند دهه آينده دچار کمبود آيپي آدرس شويم.

حال براي درک آيپي آدرس نسخه 6، هر 16 بيت را به صورت شانزدهتايي يا همان هگزادسيمال مينويسيم و با علامت کولن (:) آنها را از هم جدا مي کنيم.
IP نسخه 6 عددی 128 بیتی است و بر مبنای هگزا دسیمال می باشد. دارای 8 Octet است که هر کدام 16 بیت است.IPv6 دارای Prefix است.
نمونه ای از IP نسخه 6 را در زیر مشاهده می نمایید. که در آن هر قسمت با : از هم جدا شده اند. در ساختار IP نسخه 6 به جای Subnet mask، Prefix جایگزین شده است.

2001:0FB8:0000:0000:02AA:00FF:FE28:9C5A

شما برای راحتی و خوانایی نمونه هایی از این دست IP نسخه 6 می توانید صفرهای قبل از اعداد در بین : را حذف نمایید. همچنین در صورتی که تمامی اعداد در یک قسمت صفر بود، به جای 4 صفر می توان از یک صفر استفاده کرد. در این صورت نمونه بالا به نمونه ای که در زیر آمده است، تبدیل خواهد شد.

2001:FB8:0:0:2AA:FF:FE28:9C5A

باز هم برای خوانایی IP شما می توانید قسمت هایی که صفر هستند را حذف نموده و خالی بگذارید. به نمونه زیر توجه کنید.

2001:FB8::2AA:FF:FE28:9C5A

نکته: اساس کار در شبکه های بر مبنای IP نسخه 6، نام می باشد
ساختار یک به یک در این IP به شکل زیر است.

Global

معادل همان Public در نسخه 4 است. این نوع IP با 001 شروع می شود.

Link-Local

معادل apipa در نسخه 4 است. این IP با fe8 شروع می شود.

Site-local

معادل Private در نسخه 4 است. این IP با fec0 شروع می شود.

Special

معادل Loop Back در نسخه 4 است. به صورت ::1 نشان داده می شود.

مسیریابی یا Routing

یکی از پیچیده ترین عملکردهای شبکه، انجام فرآیند مسیریابی می باشد. این عمل در لایه سوم از مدل OSI یعنی شبکه یا Network صورت می گیرد. مطالب زیادی در زمینه مسیریابی در کتب مختلف نوشته شده است ولی در این قسمت از دوره Network بیشتر به بحث اولیه آن می پردازیم و مباحث پیشرفته و همچنین پیاده سازی این ساختار در دوره هایی مانند CCNA و CCNP به طور کامل بررسی می گردد. عملیات Routing می تواند توسط یک دستگاه لایه سه مانند Router و یا یک سرور مایکروسافت که سرویس RAS و RRAS روی آن نصب شده باشد، در سطح شبکه صورت گیرد.

این دستگاه ها و عملیات مسیریابی زمانی در شبکه رخ می دهد که ناهمگونی در زیر شبکه و یا آدرس IP متفاوتی در شبکه بوجود آمده و بخواهیم بسته ای را از اصطلاحا Broadcast Domain خارج کنیم و به شبکه دیگری وارد نماییم.
این مورد را با یک مثال توضیح می دهم.
فرض کنید شما داخل منزل خودتان هستید. اگر بخواهید یکی از افراد خانه را صدا بزنید، او جواب شما را می دهد ونیازی به رفتن به جایی خارج از خانه نیست. حال شما می خواهید یک مطلبی را به همسایه خود بگویید باید ابتدا از خانه خارج شده و درب خانه وی را زده و پس از دیدن وی، مطلب مورد نظر را به وی منتقل کنید.
فرآیند مسیر یابی هم تقریبا به همین صورت است ولی نه به همین راحتی!!!!!

اگر شما بخواهید داخل بازه شبکه خود یا اصطلاحا در یک Subnet ارتباط برقرار کنید، نیازی به خارج شدن از شبکه و استفاده از روتر نیست. ولی اگر بخواهید با یک شبکه با رنج متفاوتی از IP و Subnet ارتباط برقرار کنید، نیاز مند یک دستگاه واسط برای انجام عمل مسیریابی می باشید. به شکل زیر توجه نمایید.

برای ارتباط با یک شبکه دیگر شما نیاز به داشتن روتر یا مسیریاب دارید. وظیفه این دستگاه انجام عمل مسیریابی و ارسال بسته اطلاعات از یک سمت شبکه یا یک گوش(Interface) خود به سمت دیگر شبکه یا گوش دیگر خود است.
پس از تنظیماتی که باید در مسیریاب صورت پذیرد شما باید بر روی کلاینت های خود در قسمت تنظیمات کارت شبکه IP کارت شبکه سمتی از روتر که طرف کلاینت است را به عنوان Default Gateway قرار دهید. در مقصد هم این کار باید صورت پذیرد.

عملیات مسیریابی به روش های مختلفی انجام می گردد. این روش ها بیشتر به دو قسمت Static و Dynamic دسته بندی می شوند. در روش ایستا شما باید به صورت دستی جداول مسیریابی را تنظیم نمایید و ساختار آن را به شکل مورد نظر خود پیکربندی نمایید(ساختار آن در دوره CCNA بحث می شود). این کار شاید زمانی که شما یک یا چند مسیریاب داشته باشید، راحت به نظر برسد. اما زمانیکه تعداد روتر ها در بین را بیشتر می شود استفاده از ساختار ایستا بسیار زمان بر بوده و در برخی موارد با مشکل پیکربندی نادرست مواجه می شود.

در روش پویا یا Dynamic شما راهکار راحتی تری پیش رو دارید و با استفاده از پروتکل های مسیر یابی مختلف می توانید به راحتی مسیریابی را با صرف وقت کمتر انجام دهید. نمونه ای از این پروتکل ها به ترتیب زیر است:

RIP (Router Information Protocol )
OSPF (Open Shortest Path First )
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol )
BGP (Boarder Gateway Protocol )

در انجمن فیلمی به همراه صدا قرار داده شده است که در محیط برنامه Packet Tracer یک ساختار مسیر یابی توضیح داده می شود.
برنامه Packet Tracer به منظور شبیه سازی دستگاه های شرکت سیسکو طراحی شده است و محیط لابراتواری برای تست دستورات سیسکو و آموزش های آن است.

NAT (Network Address Translate)

همانطور که در بخش قبل در مورد مسیریابی توضیح دادم، زمانی که بخواهیم ارتباط به صورت دو طرفه برقرار شود از ساختار Route استفاده می شود. البته شاید این تعریف در نگاه اول درست به نظر نرسد ولی اگر ارتباط Route را از نوع دو طرفه مطرح کنیم، یعنی هم مبدا و هم مقصد بتوانند با یکدیگر ارتباط داشته و قادر به تبادل اطلاعات باشند، آنگاه NAT را می توان یک ارتباط یک طرفه تعریف کرد. به صورتی که زمانیکه NAT را پیاده سازی می کنیم، شم دارای یک IP عمومی یا Public در اختیار دارید و مابقی IP ها به صورت Private می باشند. در این صورت شما قصد دارید تا از طریق IP عمومی به سیستم هایی که IP خصوصی دارند، اینترنت بدهید.
به منظور پیاده سازی چنین پروژه ای از ساختار NAT استفاده می گردد.

همانطور که از نام این پروتکل مشخص است، وظیفه آن ترجمه آدرس IP می باشد. در مثال فوق تمامی درخواست های ارسالی از داخل شبکه به وسیله IP های خصوصی به سمت روتر هدایت شده و از آنجا به IP عمومی ترجمه شده و به اینترنت و مقصد مورد نظر ارسال می شود. در این صورت تمام کاربران شبکه داخلی با یک IP عمومی وارد اینترنت می شوند.
یکی از دلایل استفاده از NAT بحث صرفه جویی در استفاده از IP می باشد. به صورتی که در فوق مشخص شد، ما با یک IP به چندین نفر اینترنت دادیم و از IP دیگری استفاده نکردیم.

یکی از دلایل دیگر، بحث امنیت است. در صورتی که شما از NAT استفاده نمایید، ارتباط به صورت یک طرفه برقرار است. یعنی شما قادر خواهید بود مقصدی در اینترنت را مشاهده نموده و به آن پیغامی ارسال کنید و مستقیما با آن در ارتباط باشید. حال آنکه از خارج از شبکه شما کسی قادر به ارتباط مستقیم با شما نیست. اکثر ساختار های اینترنت های خانگی بدین صورت است و به همین خاطر است زمانی که شما IP اصلی خود را پیدا می کنید و آن را در مروگر وارد می کنید با صفحه لاگین مودم مواجه می شوید و نمی توانید به سیستمی که پشت NAT است به صورت مستقیم Remote Desktop بزنید.

تصویر زیر نمونه ای از ساختار NAT در شبکه است.

مواردی که گفته شد، گوشه از کاربرد های NAT در ساختار شبکه بوده و شما در محیط واقعی شبکه و ساختار ارتباطی به کاربرد های دیگر آن مواجه خواهید شد.