4. فصل اول - درس سوم: آدرس دهی در پروتکل IP

پروتکل IP بنا به دلایل مهمی مفهومی تحت عنوان آدرس را تعریف می کند. در ابتدا هر دستگاهی که بر اساس معماری TCP/IP فعالیت میکند باید یک آدرس منحصر به فرد برای اینکه در شبکه شناسایی شود داشته باشد. همچنین پروتکل IP مشخص می کند که چگونه آدرس ها گروه بندی شوند و بتوانند با یکدیگر در ارتباط باشند به عنوان مثال آپارتمان های یک منطقه که با یک کد مشخص شناسایی می شوند (شماره ی منطقه).
برای درک مفاهیم ابتدایی آدرس ها به تصویر 1-3 که سرور وب آلیس و کامپیوتر باب را نشان می هد دقت کنید. توجه داشته باشید زیرساخت ارتباطی بین این دو دستگاه در این شکل اهمیتی ندارد و فرض می کنیم که این زیرساخت بصورت کاملا صحیح می باشد.

تصویر 1-3  مفاهیم ابتدایی آدرس دهی

تصویر 1-3 فرمت نوشتاری آدرس های IP را نمایش می دهد. هر آدرس IP دارای 4 عدد می باشد که هر عدد از عدد دیگر با استفاده از یک نقطه (.) جدا شده است. در این مثال آلیس از آدرس 1.1.1.1 استفاده می کند. باب از آدرس 2.2.2.2 استفاده می کند و آرچی از آدرس 3.3.3.3 استفاده می کند. این فرمت نوشتاری از آدرس ها Dotted Decimal Notation (DDN) شناخته می شود.
همچنین تصویر 1-3 گروهی از آدرس ها را مشخص می کند. آدرس هایی که با عدد 1 شروع می شوند باید در قسمت بالا و سمت چپ تصویر قرار بگیرند، همانطور که در تصویر نمایش داده شده است آدرس های 1._._._ در قسمت بالا و سمت چپ قرار گرفته اند. تمام آدرس هایی که با عدد 2 شروع می شوند باید در قسمت بالا سمت راست تصویر قرار بگیرند، همانطور که در تصویر نمایش داده شده است آدرس های 2._._._ در قسمت بالا و سمت راست قرار گرفته اند. در نهایت تمامی آدرس هایی که با عدد 3 شروع شده اند باید در قسمت پایین قرار بگیرند. همانطور که در تصویر نمایش داده شده است آدرس های 3._._._ در قسمت پایین تصویر قرار گرفته اند.
در نهایت تصویر 1-3 آیکون مورد استفاده ی روتر ها را نمایش می دهد. روتر ها دستگاه های شبکه هستند که قسمت های مختلف شبکه را به یکدیگر متصل می کنند و ارتباط بین شبکه های مختلف را برقرار می کنند. شاید کمی این مفهوم برای شما گیج کننده باشد اما به هیچ عنوان جای نگرانی نیست چرا که به زودی بصورت کامل این مفهوم و نحوه ی عملکرد روتر ها را یاد خواهید گرفت. روتر ها عملکردی شبیه به شعبه های سازمان پست دارند. هر روتر پکت های IP را بر روی اینترفیس فیزیکی خود دریافت کرده بر آساس آدرس های IP موجود در پکت تصمیم گیری انجام می دهد و در نهایت پکت را بر روی اینترفیس خروجی به سمت مقصدی صحیح ارسال می کند.

 

مفاهیم ابتدایی مسیریابی IP

لایه ی شبکه (Network) در معماری TCP/IP از پروتکل IP برای انتقال پکت های IP از یک دستگاه به دستگاهی دیگر استفاده می کند. هر دستگاه با داشتن آدرس IP می تواند در شبکه دیتا ارسال و یا دریافت کند. این بخش می پردازد به مثالی ساده از مفاهیم ابتدایی مسیریابی با استفاده از آدرس های IP در شبکه.
تصویر 3-2 همان سناریوی قبل را نمایش می دهد که در این تصویر سرور وب آلیس قصد دارد اطلاعات یک صفحه ی وب را به کامپیوتر باب ارسال کند. این تصویر می پردازد به جزئیات مربوط به پروتکل IP. در قسمت پایین سمت چپ تصویر سرور وب آلیس یک اپلیکیشن بسیار آشنا را دارا می باشد. هدر HTTP و هدر TCP که آماده ی ارسال می باشند. همچنین پیام این بار دارای هدر IP می باشد. هدر IP شامل آدرس مبدا یعنی آدرس آلیس(1.1.1.1) و آدرس مقصد یعنی آدرس باب (2.2.2.2) می باشد.

تصویر 2-3  مثالی از مفاهیم ابتدایی مسیریابی

مرحله ی 1، از تصویر 2-3 از سمت چپ توسط آلیس شروع می شود و آلیس آماده ی ارسال پکت IP می شود. فرایند ارسال پکت توسط آلیس با این فرض است که روتر ها می دانند چگونه باید پکت را به سمت مقصد ارسال کنند. آلیس پکت خود را به نزدیک ترین روتر در قسمت LAN یعنی روتر R1 ارسال می کند.( این مفهوم بسیار شبیه به این می باشد که شما بخواهید یک نامه را و در صندوق پستی محل خود قرار دهید.) آلیس نیازی ندارد که در رابطه با توپولوژی شبکه و یا اتفاقاتی که در روتر ها می افتد بداند. 
در مرحله ی 2، روتر R1 پکت IP را دریافت کرده و آن را پردازش می کند تا تصمیم مشخصی در رابطه با آن بگیرد. R1 به آدرس مقصد پکت IP (2.2.2.2) نگاهی می اندازد، آن آدرس را با جدول آدرس های خود مقایسه می کند و براساس آن جدول تصمیم میگیرد که پکت را به سمت روتر R2 ارسال کند. این مرحله از تصمیم گیری و ارسال پکت توسط یک روتر به روتر دیگر را مسیریابی IP یا بصورت خلاصه مسیریابی (Routing) می گویند.
در مرحله ی 3، روتر R2 همان مفاهیمی که در R1 رخ داد را تکرار می کند. R2 به آدرس مقصد پکت IP (2.2.2.2) نگاهی می اندازد، آن آدرس را با جدول آدرس های خود مقایسه می کند و براساس آن جدول تصمیم میگیرد که پکت را به سمت مقصد صحیح یعنی کامپیوتر باب ارسال کند.
آزمون CCNA بصورت عمیق مفاهیم مربوط به IP را پوشش می دهد. حدود نیمی از فصل های این کتاب می پردازد به مفاهیم مربوط به آدرس دهی IP ها، مسیریابی IP و اینکه روتر ها چگونه مسیریابی را میسر می کنند.

 

لایه Link در مدل TCP/IP (لایه ی Data Link به همراه لایه ی Physical)

 

لایه ی Link در مدل TCP/IP پروتکل ها و سخت افزار های مورد نیاز برای تحویل دیتا بر روی یک لینک فیزیکی را تعریف می کند. مفهوم Link در اصل معرف ارتباطات فیزیکی و پروتکل هایی که برای این ارتباط مورد استفاده قرار می گیرند می باشد.
دقیقا همانند لایه های دیگر در مدل TCP/IP لایه ی Link نیز سرویس هایی را برای لایه ی بالاتر خود ارائه می دهد. زمانی که یک کامپیوتر و یا روتر قصد دارد یک پکت را به کامپیوتر و یا روتر دیگری ارسال کند، آن کامپیوتر و یا روتر از جزئیات لایه ی Link برای ارسال پکت به کامپیوتر و یا روتر بعدی استفاده می کند.

از آنجایی که هر لایه سرویس هایی را برای لایه ی بالاسر خود ارائه می دهد چند لحظه به منطق IP در تصویر 3-2 فکر کنید. در آن مثال منطق IP کامپیوتر آلیس مشخص می کند که آلیس باید پکت IP خود را به نزدیک ترین روتر یعنی R1 بدون هیچگونه ذکر ارتباط زیربنایی Ethernet ارسال کند. از شبکه ی Ethernet که پروتکل های لایه ی Link را فراهم می کند باید به عنوان بستری برای ارسال پکت از کامپیوتر آلیس به R1 استفاده شود. تصویر 3-3 در چهار مرحله نمایش می دهد که در لایه ی Link چه اتفاقی می افتاد که کامپیوتر آلیس می تواند پکت IP را به روتر R1 ارسال کند.

 

توجه – تصویر 3-3 شبکه ی Ethernet را به عنوان یک سری کابل یا خطوط نمایش می دهد. در این تصویر برای جلوگیری از ایجاد پیچیدگی به این صورت نمایش داده شده است اما بصورت کلی شبکه ی Ethernet یک استاندارد شبکه می باشد که از کابل ها و سوییچ ها تشکیل شده و عموما آن را تحت عنوان شبکه های LAN می شناسیم. 

تصویر 3-3  آلیس از Ethernet برای ارسال پکت به روتر R1 استفاده می کند

تصویر 3-3 چهار مرحله را نمایش می دهد. دو مرحله ی ابتدا در سمت آلیس اتفاق می افتد و دو مرحله ی آخر در سمت روتر R1 : 
 
    مرحله 1. آلیس پکت IP را در بین هدر Ethernet و تریلر Ethernet بسته بندی کرده و یک Ethernet Frame را ایجاد می کند.
    مرحله 2. آلیس با استفاده از جریانی که بر روی لینک (کابل) قرار دارد بیت های فریم اترنت را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و آن را بر روی کابل ارسال می کند.
    مرحله 3. روتر R1 سیگنال های الکتریکی را بر روی کابل دریافت کرده و از روی سیگنال ها بیت ها را می سازد.
    مرحله 4. روتر R1 با حذف هدر Ethernet و تریلر Ethernet از روی فریم اترنت پکت IP را خارج می کند به این مرحله Decapsulate گفته می شود.
 
با پایان این روند، فرایند های لایه Link کامل شده و آلیس می تواند پکت را به روتر R1 ارسال کند.
 

توجه – پروتکل ها هدر و تریلر را برای یک هدف عمومی تعریف می کنند، اما هدر در ابتدای هر پیام و تریلر در انتهای هر پیام قرار میگیرد.

 

به عنوان مثال ، لایه Link  شامل تمام تغییرات پروتکل های اترنت  و همچنین چندین استاندارد LAN دیگر می باشد که در دهه های گذشته محبوبیت بیشتری داشتند. لایه Link شامل استاندارد های Wide Area Network (WAN) برای رسانه های مختلف فیزیکی است که به دلیل مسافت های طولانی تر در انتقال داده ها، در مقایسه با استاندارد های LAN بسیار متفاوت می باشند.

این لایه همچنین استاندارد های دیگر مربوط به WAN را تعریف می کند که هدر و تریلر های مربوط به این استاندارد را به پکت ها اضافه می کند، این استاندارد ها پروتکل هایی همانند پروتکل Point to Point Protocol (PPP) و Frame Relay را معرفی می کنند. در فصل های بعدی بیشتر در رابطه با این پروتکل ها و استاندارد ها صحبت خواهیم کرد.
به طور خلاصه ، لایه Link در مدل TCP/IP شامل دو عملکرد مجزا است: توابع مربوط به انتقال فیزیکی داده ها ، به علاوه پروتکل ها و قوانینی که استفاده از رسانه فیزیکی را کنترل می کنند.

ادامه ی مقاله
با تهیه ی اشتراک ویژه می توانید به تمامی مقالات و منابع آموزشی دسترسی داشته باشید.
با پرداخت روزانه هزار تومان به منابع زیر دسترسی خواهید داشت :
1.تمامی مقالات آموزشی
2. ورک بوک های آموزشی
3.منابع آموزشی به همراه ترفند های شبکه