Internetworking
آشنایی ابتدایی با شبکه :
در ابتدا می خواهیم با یک شبکه ساده آشنا شویم، شکل زیر نمایش دهنده یک شبکه محلی Local Area Network (LAN) است:
(1)
کامپیوتر ها توسط دستگاهی به نام Hub به یکدیگر متصل شده اند. به خاطر بسپارید که شبکه مورد نظر از یک Collision Domain و یک Broadcast Domain تشکیل شده است. در ادامه به توضیح اصطلاحات فوق خواهیم پرداخت.
در سناریو بالا اگر Bob بخواهد فایلی را برای Sally ارسال کند در ساده ترین حالت ممکن، او می تواند فایل مورد نظر را در شبکه پخش (Broadcast) نماید. به صورت ساده تر اگر بخواهیم آن را توضیح دهیم، می توان گفت که اگر Bob آدرسی از Sally نداشته باشد، فقط کافیست که برای رساندن پیغام خود آن را در شبکه فریاد بزند. با این کار مطمئنا تمامی کسانی که در شبکه LAN حضور دارند نیز پیغام Bob را دریافت می کنند. در شبکه هایی شامل دستگاه های بیشتر، اگر برای رساندن هر بسته، دستگاه مورد نظر آن را فریاد بزند، به دلیل ترافیک بالا شبکه دچار اشکال می شود.
روش دیگر هم اینست که Bob با داشتن آدرس Sally، مستقیم با او گفتگو کند . این به شما بستگی دارد که از کدام روش بخواهید استفاده کنید . اما برای گفتگوی مستقیم شما باید اطلاعات اولیه را داشته باشید . آدرس Sally را چگونه بدست می آورید ؟ برای انتقال آن از چه دستگاهی باید استفاده کنید ؟
در شبکه های بزرگ ، شما ممکن است دچار مشکل حجم بالای ترافیک شوید . با ترافیک بالا شبکه LAN شما کند و حتی ممکن است به صورت کامل از کار بیوفتد . شما باید در این نوع شبکه ها ، آن را به تعداد کوچکتر تقسیم و بخش های آن را تا جای ممکن از هم جدا کنید . مانند یک خیابان شلوغ که با اضافه کردن خیابان و تقاطع های بیشتر و همچنین ایجاد قانون های جدید می توانید به روان شدن ترافیک کمک کنید .
تمامی این راه حل ها در شبکه توسط دستگاه هایی مانند Router , Switch قابل پیاده سازی است .
حال بیاید یک همسایه جدید به شبکه قبل اضافه کنیم :
(2)
در شکل شماره 2 مشاهده می کنید که Sally توسط یک سوییچ به شبکه متصل شده است . در این حالت سوییچ باعث ایجاد یک Collision Domain جدا می شود . این کار باعث کمتر شدن فریاد ها یا همان پخش و Broadcast شدن پیغام های ما میشود اما در نظر داشته باشید که شبکه جدید ما هنوز یک Broadcast Domain به حساب می آید . به این معنی که اگر Bob بخواهد پیغامی را برای John ارسال کند ولی آدرس آن را نداند ، پیغام را فریاد می زند که باعث می شود آن پیغام به Sally نیز برسد . اما سوییچ باعث جدا شدن Collision Domain در شبکه می شود . به این صورت که اگر Bob با داشتن آدرس John به صورت مستقیم بخواهد با او صحبت کند ، بسته فقط به John ارسال می شود و سوییچ با دیدن آدرس بسته و با درک اینکه این آدرس به کاربری که به او متصل است مربوط نمی شود ، از عبور آن جلوگیری می کند .
متوجه تفاوت و معنای Collision Domain و Broadcast Domain شدید ؟ هنوز نه ؟ نگران نباشید ، در ادامه بیشتر توضیح خواهم داد .
لیست مواردی که ممکن است باعث افزایش ترافیک شبکه شود عبارت است از :
– تعداد زیاد کاربران در یک Collision Domain یا Broadcast Domain
– Broadcast Storm
– تعداد زیاد ترافیک Multicast
– پهنای باند کم ( Bandwidth )
– استفاده از Hub برای ارتباط کاربران با یکدیگر
– افزایش ARP Broadcast
حالا با توجه به توضیحات داده شده دوباره به شکل 2 نگاه کنید ، دلیل استفاده از سوییچ در شبکه و تفاوت آن با هاب را متوجه شدید ؟ به دلیل اینکه هاب جزیی از شبکه به حساب نمی آید ، سوییچ را به شبکه اضافه کردیم ، در واقعیت هاب فقط یک وسیله ارزان برای ارتباط کامپیوترها در شبکه است ( که البته در دنیای واقعی دیگر استفاده نیز نمی شود ) .
حال اگر بخواهیم شبکه خود را باز هم گسترش دهیم ، نیاز به دستگاهی داریم که مسیرهای بیشتر به همراه کنترل ترافیک و حتی یک امنیت مقدماتی را برای ما تامین کند . برای این اهداف ما از روتر در شبکه استفاده می کنیم . روتر دستگاهی است که شبکه های ما را به هم ارتباط می دهد . روترها در شبکه ، Broadcast Domain ها را از یکدیگر جدا می کنند . به شکل زیر توجه کنید :
(3)
در شکل 3 ، با اضافه کردن یک روتر به شبکه ، دارای دو Broadcast Domain مجزا خواهیم بود . اگر فردی در یک قسمت شبکه بخواهد پیامی را به صورت Broadcast در شبکه ارسال کند ، روتر آن پیام را از خود عبور نخواهد داد . اگر Bob بخواهد پیامی را برای Sally ارسال کند ، باید به صورت مستقیم ارتباط برقرار کرده و آدرس ( IP Address ) آن را بداند .
پس با توجه به تعاریف بالا ، هرگاه در یک شبکه یکی از کاربران یک پیغام Broadcast را انتشار دهد ، تمامی اعضای شبکه موظف هستند که آن را دریافت و بخوانند ، مگر آنکه در شبکه روتر داشته باشیم . وقتی یک اینترفیس روتر پیغام Broadcast را دریافت کند آن را از بین برده و به دیگر شبکه های متصل به خود انتقال نمی دهد . و توجه داشته باشد که مسلما روتر جدا کننده Collision Domain نیز هست .
کارکرد روترها در شبکه :
– جدا کننده پیغام های Broadcast
– می توانند بر اساس لایه 3 ، اطلاعات را فیلتر کنند .
در مورد لایه های شبکه در ادامه توضیح داده خواهد شد ، اما خوب است بدانید که روترها در لایه 3 و سوییچ ها در لایه 2 کار می کنند .
روترها مانند سوییچ های لایه 3 ، هستند . بر خلاف سوییچ ها که بر اساس فریم ( Frame ) بسته ها را عبور و یا فیلتر می کند ، روترها از آدرس های منطقی ( Logical address ) و تحلیل بسته ها ( Packets ) ، بهره می برد که به آن Packet Switching گفته می شود . شما از طریق آن می توانید ارتباط بین شبکه ها را برقرار کنید و یا به اصطلاح Internetwork داشته باشید . روترها از یک جدول مانند یک نقشه برای ارتباط بین شبکه ها استفاده می کنند . جدول به روترها بهترین مسیر برای رسیدن به شبکه های دیگر را نشان می دهد .
پس می توان نتیجه گرفت شما هیچ وقت نمی توانید از یک سوییچ برای ارتباط بین شبکه ای استفاده کنید ، زیرا سوییچ ها به صورت پیشفرض Broadcast Domain ها را از یکدیگر جدا نمی کنند و کاربرد آنها ارتباط کاربران در داخل یک شبکه محلی ( LAN ) است و همچنین سوییچ ها قادر به تحلیل بسته ها ( Packets ) نیستند و بر اساس فریم ها ( Frames ) اطلاعات را هدایت می کنند .
نگران نباشید ، در مورد Packet و Frames در ادامه توضیح داده خواهد شد .
