روتر و جایگاه آن در شبکه های WAN

روتر یکی از دستگاه های شبکه ای مهم و حیاتی است که از آن در شبکه های LAN و WAN استفاده می گردد . در این مطلب پس از آشنائی اولیه با روتر ، با جایگاه آن در شبکه های WAN  آشنا خواهیم شد .

آشنائی اولیه با روتر 
روتر یک نوع کامپیوتر خاص است که دارای عناصر مشابه یک کامپیوتر استاندارد شخصی نظیر پردازنده ، حافظه ، خطوط داده و اینترفیس های مختلف ورودی و خروجی است. روترها به منظور انجام عملیات بسیار خاص که عموما" نمی توان آنان را توسط کامپیوترهای شخصی انجام داد ‌، طراحی شده اند . مثلا" با استفاده از روتر می توان دو شبکه را به یکدیگر متصل تا در ادامه امکان مبادله اطلاعات بین آنان فراهم گردد . روتر ، همچنین بهترین مسیر ارسال داده از یک شبکه به شبکه ای دیگر را تعیین می نماید.
کامپیوترها  به منظور اجرای برنامه های نرم افزاری به یک سیستم عامل نیاز دارند ، این وضعیت در روترها  نیز وجود داشته و آنان نیز جهت اجرای فایل های پیکربندی به یک سیستم عامل که به آن IOS ( برگرفته از Internetwork Operating System software  ) گفته می شود ، نیاز خواهند داشت .  فایل های پیکربندی شامل دستورالعمل ها و پارامترهائی می باشند که بر اساس آنان ترافیک ورودی و خروجی روتر کنترل می گردد . مثلا" روترها با استفاده از پروتکل های روتینگ ، قادر به اتخاذ تصمیم مناسب در خصوص بهترین مسیر بسته های اطلاعاتی می باشند .
حافظه های  RAM ، NVRAM ،‌ فلش ، ROM و اینترفیس ها مهمترین عناصر داخلی یک روتر می باشند که در ادامه به بررسی هر یک از آنان خواهیم پرداخت .

حافظه RAM ( برگرفته از random access memory )   : حافظه RAM که به آن DRAM ( حافظه RAM پویا ) نیز گفته می‌شود دارای خصوصیات و وظایف زیر می باشد  :

  • ذخیره جداول روتینگ

  • نگهداری ARP Cache

  • نگهداری fast-Switching cache

  • نگهداری و پشتیبانی از صف های حاوی بسته های اطلاعاتی

  • ارائه حافظه موقت برای فایل پیکربندی در زمان روشن کردن روتر 

  • عدم نگهداری اطلاعات پس از خاموش کردن و یا راه اندازی مجدد روتر 

حافظه  NVRAM  ( برگرفته از nonvolatile random-access memory ) :  حافظه NVRAM  یا غیرفرار  دارای خصایص و وظایف زیر می باشد :

  • محل نگهداری فایل پیکربندی راه اندازی روتر 

  • نگهداری اطلاعات پس از خاموش کردن و یا راه اندازی مجدد روتر   

حافظه فلش : حافظه فلش دارای خصایص و وظایف زیر می باشد :

  • نگهداری IOS ( سیستم عامل )

  • بهنگام سازی نرم افزار بدون ضرورت تعویض و یا جایگزینی تراشه های موجود بر روی پردازنده

  • نگهداری اطلاعات پس از خاموش کردن و یا راه اندازی مجدد روتر   

  • قابلیت ذخیره چندین نسخه از نرم افزار IOS 

  • امکان حذف اطلاعات ( یک نوع خاص از حافظه های ROM  با قابلیت  حذف الکترونیکی اطلاعات :  EEPROM  )
     

حافظه ROM  ( برگرفته از Read-only memory )  ، حافظه ROM و یا فقط خواندنی  دارای خصایص و وظایف زیر می باشد :

  • نگهداری دستورالعمل های لازم برای اشکال زدائی و اجرای برنامه POST  ( برگرفته از power-on self test )

  • ذخیره برنامه راه اندازی روتر  موسوم به bootstrap و نرم افزار اولیه سیستم عامل

  • تعویض تراشه های موجود بر روی برد اصلی در صورت نیاز به ارتقاء نرم افزار ذخیره شده 

اینترفیس ها : اینترفیس ها دارای خصایص و وظایف زیر می باشند :

  • روتر را به شبکه متصل می نمایند ( ورود و خروج فریم ها ) .

  • اینترفیس ها ممکن است بر روی برد اصلی و  یا به عنوان ماژول های جداگانه ارائه گردند .

جایگاه روتر در شبکه های LAN و WAN
با این که می توان از روتر برای تقسیم ( Segmentation ) یک شبکه محلی استفاده نمود ولی‌ مهمترین کاربرد آن به عنوان یک دستگاه شبکه ای در شبکه های WAN می باشد . شکل زیر نحوه استفاده از روتر دریک شبکه محلی را نشان می دهد .


استفاده از روتر دریک شبکه محلی ( منبع : سایت سیسکو )

از تکنولوژی های WAN  در اکثر موارد به منظور اتصال روترها به یکدیگر استفاده می گردد و  روترها با اتصالات مبتی بر WAN با یکدیگر ارتباط برقرار می نمایند . روترها  مسئولیت ایجاد ستون فقرات در شبکه های داخلی بزرگ ( اینترانت ) و یا اینترنت را برعهده داشته و در لایه سوم مدل مرجع OSI فعالیت می نمایند ( اتخاذ تصمیم بر اساس آدرس های شبکه ) .
انتخاب بهترین مسیر و سوئیچینگ فریم ها به اینترفیس مناسب از مهمترین وظایف یک روتر محسوب می گردد. روترها به منظور انجام وظایف فوق جداول روتینگی را ایجاد ( ایستا و یا پویا )  تا به کمک آن اقدام به مبادله اطلاعات شبکه با سایر روترها نمایند . یک مدیر شبکه می تواند با پیکربندی مسیرهای ایستا ، اطلاعات جداول روتینگ را سازماندهی و مدیریت نماید ولی عموما" اطلاعات موجود در جداول روتینگ به صورت پویا و با استفاده از یک پروتکل روتینگ ذخیره و بهنگام می گردند . مسئولیت پروتکل روتینگ ، مبادله اطلاعات توپولوژی شبکه ( مسیر ) با سایر روترها می باشد .  
یک شبکه به منظور ارتباط با سایر شبکه ها می بایست به درستی پیکربندی گردد . اینچنین شبکه هائی امکانات زیر را ارائه می نمایند :

  • آدرس دهی پیوسته و سازگار

  • انتخاب بهترین مسیر

  • روتینگ ایستا و یا پویا

  • سوئیچینگ

  • آدرس هائی که بیانگر  توپولوژی های شبکه می باشند .

جایگاه روتر در شبکه های WAN
شبکه های WAN در لایه فیزیکی و data link مدل مرجع OSI  فعالیت می نمایند . مطلب فوق بدین معنی نمی باشد که پنج لایه دیگر مدل مرجع OSI در شبکه های WAN جایگاهی ندارند . عبارت فوق بر این نکته مهم تاکید  می نماید که خصایصی که یک شبکه WAN را از LAN متمایز می نماید در لایه های فیزیکی و data link حضور موثر و کاملا" مشهودی را دارند . به عبارت دیگر ، استانداردها و پروتکل های استفاده شده در شبکه های WAN و در لایه های اول و دوم متفاوت با استانداردها و پروتکل های‌ استفاده شده در شبکه های محلی و در لایه های‌ مشابه می باشد .
لایه فیزیکی WAN ، اینترفیس بین DTE ( برگرفته از data terminal equipment  ) و DCE ( برگرفته از data circuit-terminating equipment   ) را تشریح می نماید .  عموما" ، DCE  یک ارائه دهنده سرویس  و DTE دستگاه ضمیمه می باشد . به عبارت دیگر DTE ،‌ دستگاه کاربر با اینترفیس مربوطه است که به لینک WAN متصل می گردد . در این مدل ، سرویس های ارائه شده به DTE از طریق یک مودم و یا CSU/DSU در دسترس قرار می گیرد .
وظیفه اصلی یک روتر ، روتینگ است و روتینگ در لایه شبکه و یا لایه سوم مدل مرجع OSI محقق می گردد ولی اگر یک شبکه WAN در لایه های اول و دوم مدل مرجع OSI فعالیت می نماید ،‌ آیا روتر یک دستگاه شبکه محلی و یا یک دستگاه WAN است ؟ در پاسخ به سوال فوق می بایست گفت که هر دو گزینه درست می باشند . یک روتر ممکن است انحصارا" به عنوان یک دستگاه شبکه محلی ایفای وظیفه نماید و یا ممکن است منحصرا" وظیفه یک دستگاه WAN را در شبکه برعهده داشته باشد و یا در برخی موارد که در محدوده مرزی بین یک شبکه LAN و WAN استفاده می گردد ، در یک لحظه می‌تواند هم به عنوان یک دستگاه شبکه محلی و هم به عنوان یک دستگاه WAN وظایف محوله را انجام دهد .
یکی از وظایف روتر در شبکه های WAN ،‌مسیردهی‌ بسته های اطلاعاتی در لایه سوم است ولی روتر در یک شبکه محلی نیز دارای چنین مسئولیتی است . بنابراین نمی توان روتینگ را به عنوان یک وظیفه اختصاصی برای‌ روتر در شبکه های WAN در نظر گرفت . زمانی که یک روتر از استانداردها و پروتکل های مرتبط با WAN در لایه های فیزیکی و data link استفاده می نماید ، وی به عنوان یک دستگاه WAN در شبکه ایفای وظیفه می نماید . اولین وظیفه روتر در یک شبکه WAN روتینگ نمی باشد و اگر قرار است برای آن وظیفه ای اختصاصی را تعریف نمائیم بهتر است گفته شود که مسئولیت روتر در شبکه های WAN ،  ارائه اتصالات لازم بین استانداردهای مختلف data link و فیریکی WAN است .  
مثلا" یک روتر ممکن است دارای یک اینترفیس ISDN باشد که از کپسوله سازی PPP استفاده می نماید و همچنین دارای یک اینترفیس سریال T1 باشد  که در آن از کپسوله سازی Frame Relay استفاده می‌ گردد . در چنین وضعیتی روتر می بایست قادر به  انتقال بیت ها از یک نوع سرویس ( نظیر ISDN ) به سرویس دیگر ( نظیر T1 ) و تغییر  کپسوله سازی data link  از PPP به Frame Relay  باشد .

استانداردها و پروتکل های لایه فیزیکی و data link در شبکه های WAN
برخی‌از پروتکل ها و استانداردهای لایه فیزیکی عبارتند از :‌

  • EIA/TIA-232
  • EIA/TIA-449
  • V.24
  • V.35
  • X.21
  • G.703
  • EIA-530
  • ISDN
  • T1, T3, E1, and E3
  • xDSL
  • SONET (OC-3, OC-12, OC-48, OC-192)
     

 برخی از پروتکل ها و استانداردهای لایه data link عبارتند از :

  • High-level data link control (HDLC)
  • Frame Relay
  • Point-to-Point Protocol (PPP)
  • Synchronous Data Link Control (SDLC)
  • Serial Line Internet Protocol (SLIP)
  • X.25
  • ATM
  • LAPB
  • LAPD
  • LAPF

  
نویسنده : ali gooliof ; ساعت ۱٠:۳٦ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/٢/٢
تگ ها : روتر