فرآيند روتينگ

روتينگ ( Routing ) يکي از مهمترين پتانسيل هاي مورد نياز در يک شبکه به منظور ارتباط با ساير شبکه ها است. در صورتي که امکان روتينگ پروتکل ها وجود نداشته باشد ، کامپيوترها قادر به مبادله داده نخواهند بود.بسياري از علاقه منداني که جديدا" به دنياي گسترده شبکه هاي کامپيوتري پيوسته اند ، فکر مي کنند که به منظور ارتباط با يک ماشين صرفا" به آدرس IP آن نياز است . با مطالعه اين مطلب مشخص خواهد شد که در اين رابطه به اطلاعات بمراتب بيشتري نياز مي باشد. به منظور آشنائي با فرآيند روتينگ ، يک نمونه مثال را مرحله به مرحله دنبال نموده تا با فرآيند روتينگ اطلاعات، بيشتر آشنا شويم .

مثال : برررسي فرآيند روتينگ در دو شبکه LAN

دو شبکه فرضي A و B از طريق يک روتر ( روتر A ) که داراي دو اينترفيس E0 و E1 مي باشد ، به يکديگر متصل شده اند . اينترفيس هاي فوق ، مشابه اينترفيس هاي موجود بر روي کارت هاي شبکه بوده که درون روتر تعبيه شده اند ( RJ-45 ) . کامپيوتر A (موجود بر روي شبکه A ) ، قصد برقراري يک ارتباط با کامپيوتر B ( موجود بر روي شبکه B) را دارد .

مرحله يک : کامپيوتر ( ميزبان ) A از طريق خط دستور ، فرمان ping 200.200.200.5 را تايپ مي نمايد .

مرحله دوم : پروتکل IP با پروتکل ARP ( اقتباس شده از کلمات Address Resolution protocol ) کار نموده تا مشخص گردد که بسته اطلاعاتي فوق عازم چه شبکه اي است . بدين منظور آدرس IP و Subnet Mask کامپيوتر A بررسي مي گردد. با توجه به اين که درخواست فوق براي يک کامپيوتر راه دور مي باشد ، مي بايست بسته اطلاعاتي براي روتر ( Gateway شبکه A ) ارسال تا وي بتواند آن را به شبکه مورد نظر هدايت نمايد ( در اين مورد خاص شبکه B ) .

مرحله سوم : کامپيوتر A به منظور ارسال بسته اطلاعاتي براي روتر، نيازمند آگاهي از آدرس سخت افزاري اينترفيس روتر است که به شبکه A متصل شده است.( منظور آدرس MAC مربوط به اينترفيس E0 است که شبکه A از طريق آن به روتر متصل شده است ) . به منظور دريافت آدرس MAC ، کامپيوتر A محتويات ARP cache خود را بررسي مي نمايد . ARP Cache ، محلي از حافظه است که آدرس هاي MAC براي چندين ثانيه در آنجا ذخيره مي گردند .

مرحله چهارم : در صورتي که آدرس MAC مربوط به اينترفيس روتر که به شبکه A متصل شده است در ARP Cache کامپيوتر A پيدا نشود ، نشاند هنده اين موضوع است که مدت زمان زيادي از ارتباط وي با روتر گذشته و يا وي قادر به يافتن آدرس MAC مربوط به روتر ( اينترفيسي که به شبکه A متصل شده است ) نمي باشد . با توجه به وضعيت فوق ، کامپيوتر A اقدام به ارسال يک ARP broadcast مي نمايد . پيام ارسالي در پي يافتن پاسخي مناسب بدين سوال است که : " آدرس MAC مربوط به IP:192.168.0.1 چيست ؟ ". پس از ارسال پيام broadcast ، روتر تشخيص مي دهد که آدرس IP مربوط به وي بوده و مي بايست به درخواست فوق ، پاسخ دهد . بدين ترتيب ، روتر با ارسال آدرس MAC مربوط به اينترفيس E0 ، پاسخ لازم را به کامپيوتر A خواهد داد . يکي از دلايلي که در برخي مواقع دستور Ping در اولين مرتبه با Time out مواجه مي شود به موضوع اشاره شده برمي گردد. در چنين مواردي مدت زمان زيادي طول خواهد کشيد که يک ARP ارسال و ماشين مربوطه با ارسال آدرس MAC خود به آن پاسخ دهد ( TTL:Time To Live اولين بسته اطلاعاتي Ping به سر آمده و پيام Time out را خواهيم داشت ) .

مرحله پنجم: روتر با ارسال آدرس IP:192.168.0.1 که به اينترفيس E0 آن نسبت داده شده است ، پاسخ مورد نظر را خواهد داد . بدين ترتيب ، کامپيوتر A تمامي اطلاعات مورد نياز به منظور ارسال يک بسته اطلاعاتي به خارج از شيکه و براي روتر را دارا مي باشد. لايه شبکه به لايه DataLink که بسته اطلاعاتي را توسط Ping ( يک ICMP echo request ) توليد نموده است ، به همراه آدرس سخت افزاري روتر ، اشاره مي نمايد. بسته اطلاعاتي شامل آدرس هاي IP مبداء و مقصد به همراه ICMP echo است که در لايه شبکه مشخص شده است .

مرحله ششم : لايه DataLink مربوط به کامپيوتر A ، يک فريم را توليد که يک بسته اطلاعاتي کپسوله شده به همراه اطلاعات مورد نياز براي ارسال بر روي شبکه محلي است ( شبکه A ).اطلاعات فوق ، شامل آدرس سخت افزاري کامپيوترهاي مبداء و مقصد ( آدرس MAC ) و فيلد نوع است که مسئوليت مشخص نمودن پروتکل لايه شبکه ( مثلا" IPv4 ) و ARP را برعهده دارد. در انتهاي فريم ، در بخش FCS فريم، لايه DataLink يک CRC را مستقر نموده تا ماشين دريافت کننده ( روتر ) قادر به تشخيص سالم بودن بسته اطلاعاتي دريافتي باشد .

مرحله هفتم : لايه DataLink کامپيوتر A ، فريم را در اختيار لايه فيزيکي قرار داده تا صفر و يک هاي موجود در آن به يک سيگنال ديجيتال تبديل و بر روي محيط فيزيکي شبکه ارسال گردد .

مرحله هشتم : سيگنال ارسالي توسط اينترفيس E0 روتر برداشته شده و فريم خوانده مي شود . روتر در ابتدا بخش CRC آن را بررسي و آن را با مقدار CRC اضافه شده به فريم توسط کامپيوتر A مقايسه مي نمايد ( حصول اطمينان از عدم خرابي فريم ) .

مرحله نهم : در ادامه ، آدرس سخت افزاري مقصد ( MAC ) فريم دريافتي، بررسي مي گردد . با توجه به وجود يک مورد آدرس که با آن مطابقت خواهد کرد، فيلد "نوع فريم" بررسي تا نحوه برخورد روتر با بسته اطلاعاتي ، مشخص گردد . IP در "فيلد نوع " بوده و روتر بسته اطلاعاتي را در اختيار پروتکل IP که بر روي روتر در حال اجراء است ، قرار خواهد داد . فريم از وضعيت موجود خارج و بسته اطلاعاتي اوليه اي که توسط کامپيوتر A توليد شده است در بافر روتر ذخيره مي گردد .

مرحله دهم : پروتکل IP بررسي لازم در خصوص آدرس IP مقصد را انجام داده تا مشخص گردد که آيا بسته اطلاعاتي براي روتر است.با توجه به اينکه آدرس IP : 200.200.200.5 ، مي باشد ، روتر با استفاده از جدول روتينگ خود تشخيص خواهد داد که آدرس فوق مربوط به شبکه اي است که از طريق اينترفيس E1 مستقيما" به روتر متصل شده است .

مرحله يازدهم : روتر ، بسته اطلاعاتي را در بافر اينترفيس E1 مستقر نموده و مي بايست يک فريم به منظور ارسال بسته اطلاعاتي براي کامپيوتر مقصد را توليد نمايد. روتر در ابتدا ARP Cache خود را به منظور يافتن آدرس سخت افزاري مربوط به IP:200.200.200.5 ، بررسي مي نمايد . در صورت عدم وجود آدرس فوق در ARP cache ، روتر يک ARP broadcast را از طريق اينترفيس E1 به منظور پيدا نمودن آدرس سخت افزاري فوق ، ارسال مي نمايد .

مرحله دوازدهم : کامپيوتر B با ارائه يک ARP Reply پاسخ لازم در خصوص آدرس سخت افزاري کارت شبکه مربوط به خود را خواهد داد . بدين ترتيب ، اينترفيس E1 روتر تمامي اطلاعات لازم به منظور ارسال بسته اطلاعاتي به مقصد نهائي را دارا مي باشد .

مرحله سيزدهم : فريم توليد شده توسط اينترفيس E1 روتر داراي آدرس سخت افزاري مبداء مربوط به اينترفيس E1 و آدرس سخت افزاري مقصد مربوط به کارت شبکه کامپيوتر B مي باشد.با اين که آدرس هاي سخت افزاري مبداء و مقصد فريم در هر يک از اينترفيس هاي روتر تغيير مي نمايد ، آدرس IP کامپيوترهاي مبداء و مقصد هرگز تغيير پيدا نمي نمايد ( بسته اطلاعاتي هرگز تغيير نکرده و صرفا" فريم تغيير مي نمايد ) .

مرحله چهاردهم : کامپيوتر B ، فريم را دريافت و بررسي لازم در خصوص CRC را انجام مي دهد . در صورتي که ماحصل بررسي انجام شده موفقيت آميز نباشد ، فريم دورانداخته مي شود. در ادامه، آدرس IP مقصد بررسي مي گردد. با توجه به اين که آدرس مقصد با پيکربندي IP انجام شده بر روي کامپيوتر B ، مطابقت مي نمايد ، فيلد پروتکل بسته اطلاعاتي بررسي تا اهداف بسته اطلاعاتي مشخص گردد .

مرحله پانزدهم:با توجه به اين که بسته اطلاعاتي يک درخواست ICMP echo است، کامپيوتر B يک ICMP echo-reply جديد را که شامل آدرس IP مبداء ( کامپيوتر B ) و آدرس IP مقصد مربوط به کامپيوتر A مي باشد را ايجاد مي نمايد . فرآيند فوق، مجددا" و در جهت معکوس تکرار مي گردد. در اين مرحله ، آدرس سخت افزاري هر يک از دستگاه هاي موجود درطول مسير شناخته شده بوده و هر دستگاه صرفا" نيازمند بررسي ARP cache مربوط به خود به منظور تشخيص آدرس سخت افزاري هر يک از اينترفيس ها مي باشد ( آدرس MAC ) .