مبانی شبکه : سخت افزار شبکه ( بخش دوم )

در بخش اول با عناصر سخت افزاری پایه نظیر هاب و سوئیچ که از آنها به منظور ایجاد یک شبکه کامپیوتری استفاده می گردد ، آشنا شدیم . در این بخش ، با یکی دیگر از عناصر سخت افزاری مهم با نام روتر (Router ) آشنا خواهیم شد.
اگر اخیرا" با شبکه های کامپیوتری آشنا شده اید ، احتمالا" تاکنون نام روتر را شنیده باشید  . ارتباطات Broadband اینترنت ، نظیر آنهائی که از مودم های کابلی و یا مودم های DSL استفاده می نمایند، تقریبا" همواره نیازمند استفاده از یک روتر می باشند . وظیفه روتر ، ارائه ارتباط با اینترنت نیست . روتر مسئولیت انتقال بسته های اطلاعاتی از یک شبکه به شبکه دیگر را برعهده دارد . تاکنون روترهای مختلفی تولید و عرضه شده است . از روترهای ساده و ارزان قیمت که از آنها به منظور ارتباط اینترنت در منازل و یا سازمان های کوچک استفاده می شود تا روترهای گرانقیمت که از آنها در سازمان های بزرگ استفاده می گردد .  صرفنظر از قیمت و پیچیدگی ، عملکرد تمامی روترها مبتنی بر یک مجموعه اصول اساسی است .
در ادامه بر روی یک روتر ساده که معمولا" از آن به منظور اتصال یک دستگاه کامپیوتر به یک اتصال Broadband اینترنت استفاده می شود ، متمرکز خواهیم شد . همانگونه که در بخش اول این مقاله اشاره گردید ، فرض ما بر این است که مخاطبان این سری از مقالات ، علاقه مندانی هستند که اخیرا" قدم در دنیای شبکه های کامپیوتری گذاشته اند . بنابراین، یک روتر ساده انتخاب شده است تا ضمن بررسی جایگاه آن در شبکه های کامپیوتری،  بتوانیم عملکرد آن را نیز تشریح نمائیم .
همانگونه که اشاره گردید ، وظیفه روتر انتقال بسته های اطلاعاتی (packet ) از یک شبکه به شبکه ای دیگر است . در مواردی که یک دستگاه کامپیوتر را به یک اتصال broadband اینترنت متصل می نمائیم ، در یک طرف اینترنت و در سمت دیگر یک دستگاه کامپیوتر را خواهیم داشت . با توجه به این که وظیفه روتر انتقال ترافیک بین شبکه ها است و اینترنت یکی از آن شبکه ها است ، شبکه دیگر کجا است ؟ کامپیوتر متصل شده به روتر ، به عنوان یک شبکه ساده پیکربندی شده است .
در شکل های 1 و 2 یک روتر نمونه را از دو  زاویه متفاوت ( نمای جلو  و نمای پشت ) مشاهده می نمائیم .


شکل 1 : نمای جلو یک روتر نمونه

 
شکل 2 : نمای پشت یک روتر نمونه

در نمای جلو روتر ، چیز خاص و قابل ملاحظه ای مشاهده نمی گردد و شاید این تصویر برای آندسته از علاقه مندانی که تاکنون یک روتر را مشاهده نکرده اند ، جالب و مفید باشد . در شکل 2 ، سه مجموعه پورت را مشاهده می نمائید . پورت سمت چپ ، محلی است که از طریق آن برق به روتر متصل می گردد . پورت میانی ، یک پورت Rj-45 است که از آن به منظور اتصال روتر به شبکه راه دور استفاده می گردد . در این مورد خاص ، از پورت فوق به منظور اتصال روتر به یک مودم کابلی و یا مودم DSL استفاده می گردد . توجه داشته باشید که ارتباط اصلی با اینترنت را مودم فراهم می نماید .
در سمت راست شکل 2 ، چهار پورت Rj-45 مشاهده می گردد که نظیر این نوع پورت ها را می توان در سایر دستگاه های شبکه ای نظیر هاب و یا سوئیچ نیز مشاهده نمود . از پورت های RJ-45 در هاب و یا سوئیچ به منظور اتصال کامپیوترها به شبکه استفاده می گردد . پورت های فوق بر روی روتر نیز دارای عملکردی مشابه می باشند . با استفاده از روتر فوق می توان چهار دستگاه کامپیوتر را به شبکه متصل نمود .
همانگونه که اشاره گردید ، وظیفه روتر انتقال بسته های اطلاعاتی از یک شبکه به شبکه دیگر است و در این روتر خاص ، اینترنت بیانگر یک شبکه و کامپیوتر نشاندهنده شبکه دوم است . 

نحوه عملکرد روتر
به منظور آشنائی با نحوه عملکرد روتر ، لازم است که در ابتدا با پروتکل TCP/IP بیشتر آشنا شویم .
هر دستگاه متصل شده به یک شبکه TCP/IP ،‌ دارای یک آدرس منحصربفرد IP است که به اینترفیس شبکه آن نسبت داده می شود . آدرس IP  یک عدد سی و دو بیتی است که به صورت چهار عدد ( octet ) که توسط نقطه از یکدیگر جدا می شوند  ،‌ نمایش داده می شود . IP: 192.168.0.1 یک نمونه آدرس IP است .
آدرس IP را می توان با آدرس یک خیابان مقایسه نمود . فرض کنیم آدرس هر خیابان شامل یک عدد و نام خیابان باشد .عدد ، مشخص کننده یک ساختمان خاص در خیابان است . یک آدرس IP نیز به روشی مشابه کار می کند . آدرس IP به دو بخش شماره شبکه و شماره یک دستگاه تقسیم می گردند . در صورت مقایسه یک آدرس IP با آدرس یک خیابان ، می توان اینگونه تصور نمود که شماره شبکه همانند نام خیابان و شماره دستگاه همانند شماره منزل است . شماره شبکه نشاندهنده شبکه ای است که دستگاه در آن قرار دارد و شماره دستگاه یک شماره شناسائی در شبکه را برای دستگاه مورد نظر مشخص می نماید .
شاید این سوال برای شما مطرح شده باشد که چگونه مشخص می گردد که شماره شبکه تمام و شماره دستگاه شروع شده است ؟ این وظیفه subnet mask است .  subnet mask به کامپیوتر می گوید که کجا بخش شماره شبکه یک آدرس IP پایان و از کجا شماره دستگاه شروع می شود . بررسی جامع subnetting خارج از حوصله این مقاله است و در مقاله ای جداگانه به تشریح آن خواهیم پرداخت .
یک subnet mask ، شباهت زیادی به یک آدرس IP دارد و به صورت چهار عدد ( octet ) که توسط نقطه از یکدیگر جدا شده اند ، نمایش داده می شود . subnet :255.255.255.0 یک نمونه در این زمینه می باشد .
در این مثال خاص ، سه عدد اول ( که به آنان octet گفته می شود ) هر یک معادل 255 و آخرین عدد معادل صفر می باشد . عدد 255 ، نشاندهنده این موضوع است که تمامی بیت ها در مکان مربوطه در آدرس IP بخشی از شماره شبکه می باشند . عدد صفر نشناندهنده این موضوع است که هیچکدام از بیت ها در مکان های مورد نظر در آدرس IP بخشی از شماره شبکه نبوده و تمامی آنها متعلق به شماره دستگاه می باشند .
برای روشن شدن مطلب ، اجازه دهید ادامه کار را با یک مثال دنبال نمائیم . فرض کنید دارای یک دستگاه کامپیوتر با آدرس IP:192.168.1.1 و subnet:255.255.255.0 باشیم . در مثال فوق ،  سه عدد اول ( octet ) مربوط به subnet معادل 255 می باشند . این بدان معنی است که سه octet اول آدرس IP ، جملگی مربوط به شماره شبکه می باشند . بنابراین بخش شماره شبکه آدرس IP فوق ، معادل network number : 192.168.1.x خواهد بود .
تمامی دستگاه های موجود در یک شبکه ، یک شماره شبکه را به اشتراک می گذارند . مثلا" اگر شماره شبکه کامپیوترهای متصل شده به روتر نشان داده شده در شکل 2 ، معادل network number : 192.168.1.x باشد ، آدرس IP چهار کامپیوتر  موجود در شبکه عبارتند از :

  • 192.168.1.1

  • 192.168.1.2

  • 192.168.1.3

  • 192.168.1.4

همانگونه که مشاهده می گردد ، هر کامپیوتر موجود  بر روی شبکه محلی ، از یک شماره شبکه یکسان و یک شماره دستگاه متفاوت استفاده می نماید  . هر کامپیوتر به منظور مبادله اطلاعات با سایر کامپیوترها از آدرس IP آن کامپیوتر ( به عنوان یک مرجع ) استفاده می نماید . مثلا" در این مثال خاص ، کامپیوتری با آدرس IP:192.168.1.1 به سادگی قادر به ارسال داده به کامپیوتری با آدرس IP:192.168.1.3 می باشد ،‌ چراکه هر دو کامپیوتر به عنوان بخشی از یک شبکه فیزیکی مشابه محسوب می گردند .
در صورتی که یک کامپیوتر بخواهد به کامپیوتر موجود بر روی‌ یک شبکه دیگر دستیابی داشته باشد ، روش کار با آنچه بدان اشاره گردید ، تفاوت هائی خواهد داشت . فرض کنید ، یکی از کاربران شبکه قصد دستیابی و استفاده از وب سایت http://www.google.com  را داشته باشد . همانگونه که می دانید ، یک وب سایت توسط یک سرویس دهنده host می گردد و همانند سایر کامپیوترها ، یک سرویس دهنده وب دارای یک آدرس IP منحصربفرد است . آدرس وب سایت فوق  IP:66.249.85.99 است .
با نگاه به آدرس فوق به سادگی متوجه خواهید شد که این آدرس متعلق به شبکه network number : 192.168.1.x نمی باشد . کامپیوتری که قصد دستیابی به وب سایت فوق را داشته باشد ، صرفا" نمی تواند اقدام به ارسال بسته های اطلاعاتی بر روی شبکه محلی نماید ، چراکه سرویس دهنده وب بر روی شبکه محلی موجود نمی باشد . بنابراین ، کامپیوتر ارسال کننده داده می بایست بسته های اطلاعاتی را به مقصد آدرس gateway پیش فرض ارسال نماید .
gateway پیش فرض ، بخشی از پیکربندی پروتکل TCP/IP است و روشی است که به کمک آن به کامپیوتر گفته می شود در صورتی که نمی داند بسته های اطلاعاتی را کجا ارسال نماید ، می تواند آنها را به آدرس gateway پیش فرض ارسال نماید .  آدرس gateway پیش فرض ، می تواند آدرس IP روتر باشد . در این مورد خاص ، آدرس IP روتر معادل IP:192.168.1.0 می باشد .
توجه داشته باشید که آدرس IP روتر از شماره شبکه مشابه سایر کامپیوترهای موجود بر روی شبکه محلی استفاده می نماید و بدین ترتیب امکان دستیابی به آن توسط سایر کامپیوترها وجود خواهد داشت . یک روتر حداقل دارای دو آدرس IP است . یکی از آدرس ها از شماره شبکه مشابه شبکه محلی استفاده می نماید. آدرس IP دیگر روتر ، توسط مرکز ارائه دهنده سرویس اینترنت نسبت داده می شود . آدرس فوق از شماره شبکه مشابه شماره شبکه مرکز ارائه دهنده سرویس اینترنت استفاده می نماید . بنابراین وظیفه روتر ،‌ انتقال بسته های اطلاعاتی ‌از شبکه محلی به شبکه مرکز ارائه دهنده سرویس اینترنت می باشد .مرکز ارائه دهنده سرویس اینترنت نیز دارای روتری که دارای عملکردی مشابه با روتر استفاده شده در شبکه محلی است و بسته های اطلاعاتی را در صورت ضرورت به سایر بخش های اینترنت ارسال می نماید . 

  
نویسنده : ali gooliof ; ساعت ۱٢:۳٢ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٧/٢/٢
تگ ها : ابزار شبکه