آموزش CCNA-200-301

لایه Network در مدل TCP/IP – آموزش CCNA 200-301 – درس ۵

  • توسط محمد حاجی آبادی
  • ۱۲ آبان ۱۳۹۸
  • ۰

لایه Application شامل تعداد زیادی پروتکل است، و لایه Transport نسبت به لایه Application تعداد پروتکل‌های کمتری دارد، که معروف‌ترین آنها، TCP و UDP است. لایه Network شامل تعداد کمتری از پروتکل‌ها است، که بزرگ‌ترین آنها Internet Protocol یا IP است. در واقع، نام TCP/IP برگرفته از دو پروتکل پرکاربرد لایه Transport و Network یعنی TCP و IP است که با / جدا شده‌اند.

پروتکل IP قابلیت‌های زیادی را محیا می‌کند، که مهم‌ترین آنها، آدرس‌دهی (Addressing) و مسیریابی (Routing) است. در این بخش، آدرس‌دهی و مسیریابی پروتکل IP، و آدرس‌دهی و مسیریابی اداره پست را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم که به درک بهتر این مفهوم کمک می‌کند.

Internet Protocol و اداره پست

فرض کنید که شما دو نامه نوشته‌اید. یکی برای دوستی که در سمت دیگر کشور زندگی می‌کند، و یکی هم برای دوستی که در سمت دیگر شهرتان زندگی می‌کند. شما آدرس را پشت پاکت‌‌های نامه می‌نویسید و به آنها تمبر می‌زنید، تا آنها را به صندوق پستی بیاندازید. شما انتظار دارید که اداره پست هر دو نامه شما را به مقصد‌های مورد نظر برساند.

اداره پست، باید در مورد این که هر نامه را به کجا ارسال شود، تصمیم گیری کند. برای نامه‌ای که باید به آن سوی شهر ارسال شود، کارمندان اداره پست محلی، شاید فقط نامه را در کامیون دیگری قرار دهند.

برای نامه‌ای که قرار است به آن سوی کشور ارسال شود، اداره پست، نامه را به اداره پست شهر دیگری می‌فرستد و همین روال ادامه پیدا می‌کند تا نامه به شهر مقصد برسد. در هر اداره پست، کارمندان اداره باید نامه‌ها را بررسی کنند و مقصد بعدی آنها را مشخص کنند.

برای این که کار‌ها درست پیش برود، اداره پست، برای مسیر‌های معمولی از کامیون‌های کوچک و برای مسیر‌های دیگر از کامیون‌های بزرگ‌تر، هواپیما، کشتی و … استفاده می‌کند تا نامه به مقصد خود برسد. اداره پست برای این که بتواند نامه‌ها را به درستی و سریع‌ترین زمان ممکن به مقصد خود برساند، باید بتواند به خوبی مقصد بعدی را تعیین کند و نامه را به سمت آن ارسال کند. مانند شکل ۱-۵.

نحوه ارسال نامه‌ها توسط اداره پست
شکل ۱-۵: نحوه ارسال نامه‌ها توسط اداره پست

تفاوت میان شخصی که نامه را ارسال می‌کند، و کاری که اداره پست انجام می‌دهد را در نظر بگیرید. شخص فرستنده، فقط انتظار دارد که اداره پست نامه را به درستی به مقصد خود برساند. هرچند، شخص فرستنده، نیازی به دانستن این که نامه از چه مسیری ارسال شده است، ندارد. در مقابل، اداره پست، کاری به محتوای نامه ندارد، ولی نامه را از سوی مشتری قبول می‌کند. سپس اداره پست، باید جزئیات آدرس و کد پستی نوشته شده پشت پاکت نامه را بداند، و این توانایی را داشته باشد که نامه را به مقصد مورد نظر برساند.

در مدل TCP/IP، دو لایه Application و Transport نقش شخصی که نامه را از طریق اداره پست ارسال می‌کند، را دارند. این دو لایه بدون در نظر گرفتن، مکان جغرافیایی مقصد، کار می‌کنند. ممکن است مقصد، داخل همان LAN باشد و یا برای رسیدن به آن باید از بستر اینترنت استفاده کرد. برای ارسال اطلاعات، دو لایه بالایی، فقط از لایه Network می‌خواهند که بسته‌ها را به مقصد مورد نظر برساند.

لایه Network در مدل TCP/IP همانند اداره پست عمل می‌کند تا بسته‌ها را به درستی به مقصد برساند. برای این کار، این لایه باید به خوبی شبکه فیزیکی را بشناسد، به این دلیل که باید بهترین مسیر را برای رساندن بسته به مقصد انتخاب کند.

لایه Network در مدل TCP/IP، در درجه اول، با پروتکل IP یا Internet Protocol معرفی شد، که بسیار شبیه به سرویس پست کار می‌کند. این پروتکل برای هر کامپیوتر، یک آدرس IP متفاوت و منحصر به فرد در نظر می‌گیرد. درست مانند اداره پست که برای هر خانه یا آپارتمان یا محل کار، یک آدرس پستی متفاوت، در نظر می‌گیرد. پروتکل IP پروسه مسیریابی را ایجاد می‌کند، تا دستگاه‌هایی به نام روتر (Router) بتوانند مانند ادارات پستی، بسته‌ها را به سمت مقصد مورد نظر، هدایت کنند. درست مثل اداره پست، لایه Network، جزئیات این که شبکه باید چه زیرساختی داشته باشد را بداند، و بتواند بسته‌ها را به تمام کامپیوتر‌ها ارسال کند.

مبانی آدرس‌‎دهی در Internet Protocol

پروتکل IP به چند دلیل مهم از آدرس‌ها استفاده می‌کند. دلیل اول این که، هر دستگاهی که از TCP/IP استفاده می‌کند، به یک آدرس منحصر به فرد نیاز دارد تا بتواند در شبکه شناسایی شود. پروتکل IP همچنین تعیین می‌کند که آدرس‌ها چگونه بایکدیگر گروه‌بندی شوند، درست مثل آدرس‌های پستی که بر اساس کد پستی گروه‌بندی می‌شوند.

برای درک این موضوع، شکل ۲-۵ را در نظر بگیرید، که وب سرور Larry و مرورگر وب Bob را نشان می‌دهد، اما با این تفاوت که دیگر از شبکه مابین این دو صرف نظر نمی‌کنیم.

یک شبکه ساده TCP/IP. سه روتر به همراه آدرس‌های گروه‌بندی شده
شکل ۲-۵: یک شبکه ساده TCP/IP. سه روتر به همراه آدرس‌های گروه‌بندی شده

ابتدا توجه کنید که شکل ۲-۵ تعدادی آدرس IP را به صورت نمونه نشان می‌دهد. هر آدرس IP متشکل از ۴ عدد است که با نقطه از یکدیگر جدا شده‌اند. در این مثال، وب سرور Larry از آدرس IP 1.1.1.1 و Bob از آدرس IP 2.2.2.2  استفاده می‌کنند.

شکل ۲-۵ همچنین سه گروه از آدرس‌ها را نشان می‌دهد. در این مثال، همه آدرس‌هایی که با ۱ شروع می‌شوند، به صورت _._._.۱ نشان داده شده‌اند. و همه آدرس‌هایی که با ۲ شروع می‌شوند به صورت _._._.۲ نشان داده شده‌اند. و در نهایت آدرس‌هایی هم که با ۳ شروع می‌شوند نیز به همین ترتیب نمایش داده شده‌اند.

علاوه بر این، شکل ۲-۵ تصویر روتر‌ها را نیز نمایش می‌دهد. روترها دستگاه‌هایی هستند که شبکه‌های مختلف TCP/IP را به یکدیگر متصل می‌کنند تا بسته‌های IP را مسیریابی کرده و به مقصد مورد نظر برسانند. روتر‌ها دقیقا کاری شبیه به ادارات پستی هر منطقه را انجام می‌دهند. آنها بسته‌های IP را دریافت کرده و این بسته‌ها را به برخی شبکه‌های خارجی ارسال می‌کنند.

مبانی IP Routing

لایه Network در مدل TCP/IP، با استفاده از پروتکل IP، قابلیت ارسال بسته‌ها از یک دستگاه را به دستگاه دیگر فراهم می‌کند. هر دستگاهی با یک آدرس IP می‌تواند به شبکه TCP/IP متصل شود و از طریق آن اطلاعات ارسال کند. در این بخش به صورت کلی با مفهوم IP Routing یا مسیریابی در IP را بررسی می‌کنیم.

شکل ۳-۵ مجدد سناریوی ارسال بخشی از یک صفحه وب از وب سرور Larry به مرورگر Bob را نشان می‌دهد، اما با جزئیاتی در مورد IP. در قسمت چپ و پایین شکل، سرور Larry با هدر HTTP در لایه Application و هدر TCP در لایه Transport، آماده ارسال بسته می‌باشد. علاوه بر این، بسته اکنون دارای یک هدر IP نیز هست. این هدر IP شامل آدرس IP مبدا (۱.۱.۱.۱) یعنی  Larry و آدرس IP مقصد (۲.۲.۲.۲) یعنی Bob می‌باشد.

مثالی ساده از مسیریابی
شکل ۳-۵: مثالی ساده از مسیریابی

قدم اول در سمت چپ تصویر با Larry شروع می‌شود که آماده ارسال بسته IP می‌باشد. آدرس IP سرور Larry تصمیم می‌گیرد که بسته را به یک روتر ارسال کند (روتری که با Larry در یک LAN قرار دارد)، با این انتظار که روتر می‌داند چگونه بسته را به مقصد برساند. ( درست مانند همان منطقی که ما نامه‌هایمان را درون صندوق پست می‌اندازیم). Larry نیازی به دانستن جزئیات توپولوژی شبکه یا سایر روتر‌ها ندارد.

در قدم دوم، روتر R1 بسته IP را دریافت می‌کند، در این مرحله روتر R1 باید تصمیم گیری کند. روتر R1 به آدرس مقصد (۲.۲.۲.۲) نگاه می‌کند، و آن را با دانسته‌های خود از مسیر‌های IP، مقایسه می‌کند، سپس تصمیم می‌گیرد که بسته را به روتر R2 تحویل دهد.به این روند ارسال بسته، IP Routing یا مسیریابی گفته می‌شود.

در قدم سوم، روتر R2، همان روندی که روتر R1 طی کرد را، تکرار می‌کند. روتر R2 به آدرس مقصد (۲.۲.۲.۲) نگاه می‌کند، و آن را با دانسته‌های خود از مسیر‌های IP، مقایسه می‌کند، و تصمیم می‌گیرد که بسته را به Bob تحویل دهد.

در ادامه دوره آموزشی CCNA، شما به صورت عمیق در مورد  IP یاد خواهید گرفت. بیش از نیم فصل از این دوره به یادگیری قابلیت‌های مربوط به آدرس‌دهی، مسیریابی و این که چگونه با استفاده از مسیرها، مسیریابی را انجام دهیم، می‌پردازد.

لیست کامل فهرست مطالب آموزش CCNA 200-301

محمد حاجی‌آبادی هستم، کارشناس رشته کامپیوتر و علاقه‌مند به حوزه فناوری اطلاعات و شبکه‌های کامپیوتری.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *