روتر نسخه متنی

روتر

اينترنت يکي از شاهکارهاي بشريت در زمينه ارتباطات است . با ايجاد زير ساخت مناسب ارتباطي ، کاربران موجود در اقصي نقاط دنيا قادر به ارسال نامه هاي الکترونيکي ، مشاهده صفحات وب ، ارسال و دريافت فايل هاي اطلاعاتي در کمتر از چند ثانيه مي باشند. شبکه ارتباطي موجود با بکارگيري انواع تجهيزات مخابراتي، سخت افزاري و نرم افزاري ، زير ساخت مناسب ارتباطي را براي عموم کاربران اينترنت فراهم آورده است . يکي از عناصر اصلي و مهم که شايد اغلب کاربران اينترنت آن را تاکنون مشاهده ننموده اند ، روتر است . روترها کامپيوترهاي خاصي هستند که پيام هاي اطلاعاتي کاربران را با استفاده از هزاران مسير موجود به مقاصد مورد نظر هدايت مي نمايند.

نحوه ارسال پيام

براي شناخت عملکرد روترها در اينترنت با يک مثال ساده شروع مي نمائيم . زمانيکه براي يکي از دوستان خود ، يک E-mail را ارسال مي داريد ، پيام فوق به چه صورت توسط دوست شما دريافت مي گردد ؟ نحوه مسير يابي پيام فوق به چه صورت انجام مي 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 مي گيرد.روترها دستگاههاي خاصي مي باشند که امکان حرکت پيام ها در طول شبکه را فراهم مي نمايند.

به منظور آگاهي از عملکرد روتر ، سازماني را در نظر بگيريد که داراي يک شبکه داخلي و اختصاصي خود است . کارکنان سازمان فوق هر يک با توجه به نوع کار خود از شبکه استفاده مي نمايند. در سازمان فوق تعدادي گرافيست کامپيوتري مشغول بکار هستند که بکمک کامپيوتر طرح هاي مورد نظر را طراحي مي نمايند. زمانيکه يک گرافيست فايلي را از طريق شبکه براي همکار خود ارسال مي دارد ، بدليل حجم بالاي فايل ارسالي ، اکثر ظرفيت شبکه اشغال و بدنبال آن براي ساير کاربران ، شبکه کند خواهد شد. علت فوق ( تاثير عملکرد يک کاربر بر تمام عملکرد شبکه براي ساير کاربران ) به ماهيت شبکه هاي اترنت برمي گردد. در شبکه هاي فوق هر بسته اطلاعاتي که توسط کاربري ارسال مي گردد ، براي تمام کامپيوترهاي موجود در شبکه نيز ارسال خواهد شد. هر کامپيوتر آدرس بسته اطلاعاتي دريافت شده را به منظور آگاهي از مقصد بسته اطلاعاتي بررسي خواهد کرد. رويکرد فوق در رفتار شبکه هاي اترنت ، طراحي و پياده سازي آنان را ساده مي نمايد ولي همزمان با گسترش شبکه و افزايش عمليات مورد انتظار ، کارآئي شبکه کاهش پيدا خواهد کرد. سازمان مورد نظر ( در مثال فوق ) براي حل مشکل فوق تصميم به ايجاد دو شبکه مجزا مي گيرد. يک شبکه براي گرافيست ها ايجاد و شبکه دوم براي ساير کاربران سازمان در نظر گرفته مي شود. به منظور ارتباط دو شبکه فوق بيکديگر و اينترنت از يکدستگاه روتر استفاده مي گردد.

روتر، تنها دستگاه موجود در شبکه است که تمام پيامهاي ارسالي توسط کامپيوترهاي موجود در شبکه هاي سازمان ، را مشاهده مي نمايد. زمانيکه يک گرافيست، فايلي با ظرفيت بالا را براي گرافيست ديگري ارسال مي دارد ، روتر آدرس دريافت کننده فايل را بررسي و با توجه به اينکه فايل مورد نظر مربوط به شبکه گرافيست ها در سازمان است ، اطلاعات را بسمت شبکه فوق هدايت خواهد کرد. در صورتي که يک گرافيست اطلاعاتي را براي يکي از پرسنل شاغل در بخش مالي سازمان ارسال دارد ، روتر با بررسي آدرس مقصد بسته اطلاعاتي به اين نکنه پي خواهد برد که پيام فوق را مي بايست به شبکه ديگر انتقال دهد. بدين ترتيب روتر قادر به مسيريابي صحيح يک بسته اطلاعاتي و هدايت آن به شبکه مورد نظر شده است .

يکي از ابزارهائي که روتر از آن براي تعيين مقصد يک بسته اطلاعاتي استفاده مي نمايد ، " جدول پيکربندي " است . جدول فوق شامل مجموعه اطلاعاتي بشرح ذيل است :

اطلاعاتي در رابطه با نحوه هدايت اتصالات به آدرس هاي مورد نظر

اولويت هاي تعريف شده براي هر اتصال

قوانين مربوط به تبين ترافيک در حالت طبيعي وشرايط خاص

جدول فوق مي تواند ساده ويا شامل صدها خط برنامه در يک روترهاي کوچک باشد. در روترهاي بزرگ جدول فوق پيچيده تر بوده بگونه اي که قادر به عمليات مسيريابي در اينترنت باشند. يک روتر داراي دو وظيفه اصلي است :

تضمين عدم ارسال اطلاعات به محلي که به آنها نياز نيست

تضمين ارسال اطلاعات به مقصد صحيح

با توجه به وظايف اساسي 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 برخي موارد ترجمه هاي لازم با توجه به پروتکل هاي استفاده شده در هريک از شبکه ها ، نيز توسط روتر انجام خواهد شد. روتر شبکه ها را در مقابل يکديگر حفاظت و از ترافيک غيرضروري پيشگيري مي نمايد.( تاثير ترافيک موجود در يک شبکه بر شبکه ديگر با فرض غير لازم بودن اطلاعات حاصل از ترافيک در شبکه اول براي شبکه دوم ) . همزمان با گسترش شبکه ، جدول پيکربندي نيز رشد و توان پردازنده روتر نيز مي بايست افزايش يابد. صرفنظر از تعداد شبکه هائي که به يک روتر متصل مي باشند ، نوع و نحوه انجام عمليات در تمامي روترها مشابه است . اينترنت به عنوان بزرگترين شبکه کامپيوتري از هزاران شبکه کوچکتر تشکيل شده است. روترها در اتصال شبکه هاي کوچکتر در اينترنت داراي نقشي اساسي و ضروري مي باشند.

ارسال بسته هاي اطلاعاتي

زمانيکه از طريق تلفن با شخصي تماسي برقرار مي گردد ، سيستم تلفن، يک مدار پايدار بين تماس گيرنده و شخص مورد نظر ايجاد مي نمايد. مدار ايجاد شده مي بايست مراحل متفاوتي را با استفاده از کابل هاي مسي ، سوئيچ ها ، فيبر هاي نوري ، ماکروويو و ماهواره انجام دهد. تمام مراحل مورد نظر به منظور برپاسازي يک ارتباط پايدار بين تماس گيرنده و مخاطب مورد نظر در مدت زمان تماس ، ثابت خواهند بود. کيفيت خط ارتباطي مشروط به عدم بروز مشکلات فني و غيرفني در هر يک از تجهيزات اشاره شده ، در مدت برقراري تماس ثابت خواهد بود. با بروز هر گونه اشکال نظير خرابي يک سوئيچ و .. خط ارتباطي ايجاد شده با مشکل مواجه خواهد شد.

اطلاعات موجود در اينترنت ( صفحات وب ، پيام هاي الکترونيکي و ... ) با استفاده از سيستمي با نام Packet -switching network به حرکت در مي آيند. در سيستم فوق ، داده هاي موجود در يک پيام و يا يک فايل به بسته هاي 1500 بايتي تقسيم مي گردند.هر يک از بسته هاي فوق شامل اطلاعات مربوط به : آدرس فرستنده ، آدرس گيرنده ، موقعيت بسته در پيام و بررسي ارسال درست اطلاعات توسط گيرنده است. هر يک از بسته هاي فوق را Packet مي گويند. در ادامه بسته هاي فوق با استفاده از بهترين و مناسبترين مسير براي مقصد ارسال خواهند شد. عمليات فوق در مقايسه با سيستم استفاده شده در تلفن پيچيده تر بنظر مي آيد ، ولي در يک شبکه مبتني بر داده دودليل ( مزيت) عمده براي استفاده از تکنولوژي Packet switching وجود دارد :

شبکه قادر به تنظيم لود موجود بر روي هر يک از دستگاهها با سرعت بالا است( ميلي ثانيه )

در صورت وجود اشکال در يک دستگاه ، بسته اطلاعاتي از مسير ديگر عبور داده شده تا به مقصد برسد.

روترها که بخش اصلي شبکه اينترنت را تشکيل مي دهند ، قادر به " پيکربندي مجدد مسير " بسته هاي اطلاعاتي مي باشند. در اين راستا شرايط حاکم بر خطوط نظير تاخير در دريافت و ارسال اطلاعات و ترافيک موجود بر روي عناصر متفاوت شبکه بصورت دائم مورد بررسي قرار خواهند گرفت . روتر داراي اندازه هاي متفاوت است :

در صورتي که از امکان Internet connection sharing بين دو کامپيوتري که بر روي آنها ويندوز 98 نصب شده است استفاده گردد، يکي از کامپيوترها که خط اينترنت به آن متصل شده است به عنوان يک روتر ساده رفتار مي نمايد. در مدل فوق روتر، عمليات ساده اي را انجام مي دهد. داده مورد نظر بررسي تا مقصد آن براي يکي از دو کامپيوتر تعيين گردد.

روترهاي بزرگتر نظير روترهائي که يک سازمان کوچک را به اينترنت متصل مي نمايند ، عمليات بمراتب بيشتري را نسبت به مدل قبلي انجام مي دهند. روترهاي فوق از مجموعه قوانين امنيتي حاکم بر سازمان مربوطه تبعيت و بصورت ادواري سيستم امنيتي تبين شده اي را بررسي مي نمايند.

روترهاي بزرگتر مشابه روترهائي که ترافيک اطلاعات را در نقط حساس ومهم اينترنت کنترل مي نمايند ، در هر ثانيه ميليون ها بسته اطلاعاتي را مسيريابي مي نمايند.

در اغلب سازمانها و موسسات از روترهاي متوسط استفاده مي گردد. در اين سازمانها از روتر به منظور اتصال دو شبکه استفاده مي شود. شبکه داخلي سازمان از طريق روتر به شبکه اينترنت متصل مي گردد. شبکه داخلي سازمان از طريق يک خط اترنت ( يک اتصال 100base-T 9 ، خط فوق داراي نرخ انتقال 100 مگابيت در ثانيه بوده و از کابل هاي بهم تابيده هشت رشته استفاده مي گردد ) به روتر متصل مي گردد. به منظور ارتباط روتر به مرکز ارائه دهنده خدمات اينترنت (ISP) مي توان از خطوط اختصاصي با سرعت هاي متفاوت استفاده کرد. خط اختصاصي T1 يک نمونه متداول در اين زمينه بوده و داراي سرعت 1.5 مگابيت در ثانيه است . برخي از موسسات با توجه به حساسيت و نوع کار خود مي توانند از يک خط ديگر نيز به منظور ارتباط روتر با ISP استفاده نمايند. خط فوق بصورت Backup بوده و بمحض بروز اشکال در خط اختصاصي ( مثلا" T1 ) مي توان از خط دوم استفاده نمود. با توجه به اينکه خط فوق بصورت موقت و در مواقع اضطراري استفاده مي شود ، مي توان يک خط با سرعت پايين تر را استفاده کرد.

روترها علاوه بر قابليت روتينگ بسته هاي اطلاعاتي از يک نقطه به نقطه ديگر ، داراي امکانات مربوط به پياده سازي سيستم امنيتي نيز مي باشند. مثلا" مي توان مشخص کرد که نحوه دستيابي کامپيوترهاي خارج از شبکه داخلي سازمان به شبکه داخلي به چه صورت است . اکثر سازمانها و موسسات داراي يک نرم افزار و يا سخت افزار خاص فايروال به منظور اعمال سياست هاي امنيتي مي باشند. قوانين تعريف شده در جدول پيکربندي روتر از لحاظ امنيتي داراي صلابت بيشتري مي باشند.

يکي از عمليات ادواري ( تکراري ) که هر روتر انجام مي دهد ، آگاهي از استقرار يک بسته اطلاعاتي در شبکه داخلي است . در صورتي که بسته اطلاعاتي مربوط به شبکه داخلي بوده نيازي به روت نمودن آن توسط روتر نخواهد بود. بدين به منظور از مکانيزمي با نام Subnet mask استفاده مي شود. subnet مشابه يک آدرس IP بوده و اغلب بصورت 255.255.255.0 است . آدرس فوق به روتر اعلام مي نمايد که تمام پيام هاي مربوط به فرستنده و يا گيرنده که داراي يک آدرس مشترک در سه گروه اول مي باشند ، مربوط به يک شبکه مشابه بوده و نيازي به ارسال آنها براي يک شبکه ديگر وجود ندارد. مثلا" کامپيوتري با آدرس 15.57.31.40 پيامي را براي کامپيوتر با آدرس 15.57.31.52 ارسال مي دارد. روتر که در جريان تمام بسته هاي اطلاعاتي است ، سه گروه اول در آدرس هاي فرستنده و گيرنده را مطابقت مي نمايد و بسته اطلاعاتي را بر روي شبکه داخلي نگه خواهد داشت .

آگاهي از مقصد يک پيام

روتر يکي از مجموعه دستگاههائي است که در شبکه استفاده مي شود. هاب ، سوئيچ و روتر سيگنال هائي را ار کامپيوترها و يا شبکه ها دريافت و آنها را براي کامپيوترها و يا شبکه هاي ديگر ارسال مي دارند. روتر تنها دستگاه موجود مي باشد که در رابطه با مسير يک بسته اطلاعاتي تصميم گيري مي نمايد. به منظور انجام عمليات فوق ، روترها مي بايست نسبت به دو موضوع آگاهي داشته باشند : آدرس ها و ساختار شبکه .

زمانيکه توسط يکي از دوستانتان براي شما يک کارت تبريک سال نو ارسال مي گردد ، از آدرسي مطابق زير استفاده مي نمايد : " تهران - خيابان ايران - کوچه شميرانات - پلاک 110 " آدرس فوق داراي چندين بخش بوده که به اداره پست مربوطه امکان پيدا نمودن آدرس فوق را خواهد داد. استفاده از کد پستي باعث سرعت در ارسال کارت تبريک و دريافت آن توسط شخص مورد نظر مي نمايد .ولي حتي در صورتي که از کد پستي 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 منطقي است . آدرس فوق روشي را براي دريافت کارت تبريک ، مشخص مي نمايد. آدرس فوق به يک آدرس فيزيکي مرتبط خواهد شد.

هر يک از دستگاههاي موجود که به شبکه متصل مي گردند ، داراي يک آدرس فيزيکي مي باشند. آدرس فوق منحصر بفرد بوده و توسط دستگاهي که به کابل شبکه متصل است ، در نظر گرفته خواهد شد. مثلا" در صورتي که کامپيوتر شما داراي يک کارت شبکه (NIC) مي باشد ، کارت فوق داراي يک آدرس فيزيکي دائمي بوده که در يک محل خاص از حافظه ذخيره شده است . آدرس فيزيکي که آدرس MAC )Media Access Control) نيز ناميده مي شود ، داراي دو بخش بوده که هر يک سه بايت مي باشند. اولين سه بايت ، شرکت سازنده کارت شبکه را مشخص مي نمايد . دومين سه بايت يک شماره سريال مربوط به کارت شبکه است .

کامپيوتر مي تواند داراي چندين آدرس منطقي در يک لحظه باشد. وضعيت فوق در رابطه با اشخاص نيز صدق مي کند. مثلا" يک شخص مي تواند داراي آدرس پستي ، شماره تلفن ، آدرس پست الکترونيکي و ... باشد. از طريق هر يک از آدرس هاي فوق امکان ارسال پيام براي شما وجود خواهد داشت . آدرس هاي منطقي در کامپيونر نيز مشابه سيستم فوق کار مي کنند. در اين راستا ممکن است از مدل هاي متفاوت آدرس دهي و يا پروتکل هاي مربوط به شبکه هاي متفاوت بطور همزمان استفاده گردد. در زمان اتصال به اينترنت ، شما داراي يک آدرس بوده که از پروتکل TCP/IP مشتق شده است . در صورتي که داراي يک شبکه کوچک مي باشيد ، ممکن است از پروتکل NetBEUI مايکروسافت استفاده مي نمائيد. بهرحال يک کامپيوتر مي تواند داراي چندين آدرس منطقي بوده که پروتکل استفاده شده قالب آدرس فوق را مشخص خواهد کرد.

آدرس فيزيکي يک کامپيونر مي بايست به يک آدرس منطقي تبديل گردد. از آدرس منطقي در شبکه براي ارسال و دريافت اطلاعات استفاده مي گردد. براي مشاهده آدرس فيزيکي کامپيوتر خود مي توانيد از دستور IPCONFIG ( ويندوز 2000و XP) استفاده نمايد.

پروتکل ها

اولين و مهمترين وظيفه روتر ، آگاهي از محلي است که مي بايست اطلاعات ارسال گردند. اکثر روترها که يک پيام را براي شما مسيريابي مي نمايند، از آدرس فيزيکي کامپيوتر شما آگاهي ندارند. روترها به منظور شناخت اکثر پروتکل هاي رايج ، برنامه ريزي مي گردند. بدين ترتيب روترها نسبت به فورمت هر يک از مدل هاي آدرس دهي داراي شناخت مناسب مي باشند. ( تعداد بايت هاي موجود در هر بسته اطلاعاتي ، آگاهي از نحوه ارسال درست اطلاعات به مقصد و ... ) روترها به عنوان مهمترين عناصر در ايجاد ستون فقرات اينترنت مطرح مي باشند. روترها در هر ثانيه ميليون ها بسته اطلاعاتي را مسيريابي مي نمايند. ارسال يک بسته اطلاعاتي به مقصد مورد نظر ، تنها وظيفه يک روتر نخواهد بود. روترها مي بايست قادر به يافتن بهترين مسير ممکن باشند. دريک شبکه پيشرفته هر پيام الکترونيکي به چندين بخش کوچکتر تقسيم مي گردد. بخش هاي فوق بصورت مجزا ارسال و در مقصد مجددا" با ترکيب بخش هاي فوق بيکديگر ، پيام اوليه شکل واقعي خود را پيدا خواهد کرد. بخش هاي اطلاعاتي اشاره شده Packet ناميده شده و هر يک ازآنان مي توانند از يک مسير خاص ارسال گردند. اين نوع از شبکه ها را Packet-Switched network مي گويند. در شبکه هاي فوق يک مسير اختصاصي بين کامپيوتر فرستنده بسته هاي اطلاعاتي و گيرنده ايجاد نخواهد گرديد. پيام هاي ارسالي از طريق يکي از هزاران مسير ممکن حرکت تا در نهايت توسط کامپيوتر گيرنده ، دريافت گردد. با توجه به ترافيک موجود در شبکه ممکن است در برخي حالات عناصر موجود در شبکه لود بالائي را داشته باشند ، در چنين مواردي روترها با يکديگر ارتباط و ترافيک شبکه را بهينه خواهند کرد. ( استفاده از مسيرهاي ديگر براي ارسال اطلاعات باتوجه به وجود ترافيک بالا در بخش هاي خاصي از شبکه )

رديابي يک پيام

در صورتي که از سيستم عامل ويندوز استفاده مي نمائيد ، با استفاده از دستور Traceroute مي توانيد مسير بسته هاي اطلاعاتي را دنبال نمائيد.

ستون فقرات اينترنت

باتوجه به گستردگي اينترنت و وجود ميليون ها بسته اطلاعاتي در هر ثانيه به منظور مسيريابي ، مي بايست از روترهاي با سرعت بالا استفاده شود. روتر سري 12000 سيسکو يکي از اين نوع روترها بوده که به عنوان ستون فقرات اصلي در اينترنت استفاده مي شود. تکنولوژي بکار گرفته شده در طراحي روترهاي فوق مشابه سوپر کامپيوترها مي باشد. ( استفاده از پردازنده هاي با سرعت بالا بهمراه مجموعه اي از سويئچ هاي پر سرعت ). در روتر مدل 12000 از پردازنده هاي 200MHZ MIPS R5000 استفاده مي شود. 12016 ، يکي از مدل هاي سري فوق است . مدل فوق قادر داراي توان عمليات 320 ميليارد بيت از اطلاعات را در ثانيه را دارد. در صورتي که مدل فوق با تمام توان و ظرفيت خود نصب گردد ، امکان انتقال 60 ميليون بسته اطلاعاتي در هر ثانيه را دارا است .

روترها با استفاده از جدول پيکربندي خود قادر به مسيريابي صحيح بسته هاي اطلاعاتي خواهند بود. قوانين موجود در جدول فوق سياست مسيريابي يک بسته اطلاعاتي را تبين خواهند کرد . قبل از ارسال بسته هاي اطلاعاتي توسط مسير مشخص شده ، روتر خط( مسير ) مربوطه را از از نقطه نظر کارآئي بررسي مي نمايد . در صورتي که مسير فوق فاقد کارآئي لازم باشد ، روتر مسير فوق را چشم پوشي نموده و مجددا" يک مسير ديگر را مشخص خواهد کرد. پس از اطمينان از کارآئي مسير مشخص شده ، بسته اطلاعاتي توسط مسير مورد نظر ارسال خواهد گرديد. تمام عمليات فوق صرفا" در کسري از ثانيه انجام مي گردد. در هر ثانيه، فرآيند فوق ميليون ها مرتبه تکرار خواهد شد.

آگاهي از محلي که پيام ها مي بايست ارسال گردند ، مهمترين وظيفه يک روتر است . برخي از روترهاي ساده، صرفا" عمليات فوق را انجام داده و برخي ديگر از روترها عمليات بمراتب بيشتر و پيچيده تري را انجام مي دهند.