آموزش مبانی شبکه قسمت دوم- مسیریاب ها یا روترها

در ادامه سری مقالات آموزش مبانی شبکه به سراغ ادامه معرفی سخت افزارهای شبکه و مهمترین اجزاء آن که مسیریاب یا Router می باشد می پردازیم . در قسمت اول از این سری از مقالات من در مورد اجزاء ساده شبکه که هاب و سویچ بودند برای شما توضیح دادم . در ادامه شما را با یکی از مهمترین اجزاء شبکه که مسیریاب یا Router نام دارد آشنا خواهم کرد.

حتی اگر در زمینه شبکه های کامپیوتری تازه وارد هستید به احتمال زیاد کلمه مسیریاب به گوش شما خورده است . ارتباطات اینترنتی باند پهمن و آنهایی که از مودم های کابلی و یا مودم های DSL استفاده می کنند همیشه از وسیله ای به نام مسیریاب یا Router استفاده می کنند . برخلاف تصوری که می شود کار یک مسیریاب برقراری ارتباط اینترنت نیست . کار یک مسیریاب در شبکه انتقال بسته های اطلاعاتی از یک شبکه به شبکه دیگر است . انواع مختلفی از مسیریاب ها وجود دارند که از انواع بسیار ساده با کاربرد خانگی و قسمت ارزان شروع می شوند و به انواع سازمانی و بسیار گران قیمت میرسند که برای کاربردهای بسیار گسترده اینترنتی و سازمانی استفاده می شوند . بدون توجه به اینکه یک مسیریاب از نوع خانگی و ارزان است یا از نوع گران و سازمانی ، همه این مسیریاب ها از یک ساختار و الگوی ساده استاندارد پیروی می کنند .

در این مقاله من بیشتر تمرکز خودم رو بر روی مسیریاب های ساده و ارزان قسمتی میگذارم که بیشتر در مصارف خانگی مورد استفاده قرار می گیرند ، دلیل اینکار من این است که این مجموعه از مقالات را برای تازه کارهای عرضه شبکه نوشته ام و مخاطب اصلی من آنها هستند . منطق من برای انجام اینکار این است که شما به عنوان یک کاربر تازه کار بهتر است با ساختار کاری مسیریابی آشنا شوید که با آن آشنا هستید و معمولا اکثر دوستانی که این مقاله را مطالعه می کنند از مودم های DSL که در نقش مسیریاب فعالیت میکنند استفاده کرده اند و با آنها آشنایی دارند. در کنار همین دلایل باید درک کنیم که چه این مسیریاب های ساده و چه مسیریاب های قدرتمند و گرانقیمت سازمانی هر دو از یک ساختار مشترک و الکوی استاندارد مشترک استفاده می کنند و شما با درک همین مطلب ساده ، درک کلی از شیوه کارکرد مسیریاب های سازمانی نیز بدست خواهید آورد . اگر نیاز به دانستن اطلاعات بیشتری در خصوص مسیریاب ها داشتید و در این مقاله بصورت کامل در خصوص آنها توضیحات لازم داده نشد ، اصلا نگران نباشید در همین سری از مقالات بسیاری از همین مطالب را در قالب توضیحات کاملتر در خصوص مسیریاب ها ارائه خواهیم داد ، پس نگران نباشید و کمی صبور باشید.

همانطوری که قبلا هم اشاره کردیم وظیفه یک مسیریاب انتقال بسته های داده از یک شبکه به شبکه دیگر است . شاید برایتان این ابهام پیش بیاید که پس در مورد کامپیوتری که به مودم DSL و اینترنت متصل شده است مسیریاب چه کاربردی دارد !! مگر آن هم شبکه است ؟ اگر لحظه ای تامل کنید خواهید دید که اینترنت نیز در واقع همان شبکه است و در حقیقت مجموعه ای از شبکه هاست که به همدیگر متصل شده اند اما شاید چندان این مسئله واضح نباشد .

بنابراین اگر کار یک مسیریاب انتقال ترافیک بین دو شبکه است !! و اینترنت نیز یک شبکه محسوب می شود !! پس بقیه شبکه های کجا هستند ؟ در این مقاله استثناعا و بر حسب مورد کامپیوتری که به مودم یا همان مسیریاب متصل شده است را یک شبکه می نامیم و این شبکه را در ساده ترین حالت ممکن در نظر می گیریم .

هیچ چیز خاص قابل توجهی در نمای روبروی مسیریاب وجود ندارد . سه دسته پورت در پشت مسیریاب تعبیه شده است . پورتی که در چپ ترین قسمت مسیریاب قرار گرفته است پورت برق یا همان power مسیریاب است . پورت RJ-45 میانی یا وسطی پورتی است که به شبکه ی راه دور متصل می شود . در این مورد خاص این مسیریاب برای برقراری ارتباط اینترنت مورد استفاده قرار می گیرد . معمولا در اینگونه موارد این پورت برای اتصال به یک مودم DSL و یا مودم کابلی مورد استفاده قرار می گیرد . در حقیقت این کار اصلی مودم است که ارتباط اینترنت را برقرار کند .

اگر به پورت های 4 تایی سمت راست مسیریاب دقت کنید میبینید که 4 پورت RJ-45 هستند . اگر به قسمت اول از این سری مقالات توجه کنید به یاد خواهید آورد که هاب ها و سویچ ها هم تعداد زیادی از این پورت های RJ-45 به همراه دارند . در هاب ها و سویچ ها این پورت های برای برقراری ارتباط کامپیوترهای یک شبکه با هم مورد استفاده قرار میگیرند .

این پورت های در مسیریاب نیز دقیقا همین کار را انجام می دهند ، در این مسیریاب 4 کامپیوتر می توانند با هم ارتباط برقرار کنند .خاطرتان هست که به شما گفتم کار یک مسیریاب انتقال یک بسته اطلاعاتی از یک شبکه به شبکه دیگر است ؟ در اینجا برای درک بهتر شما دوستان باید بگویم که مسیریاب یاند پهن ( Broadband Router ) در نقش یک شبکه و کامپیوتر شما در نقش یک شبکه دیگر ایفای نقش می کنند .

دلیل اینکه در اینجا ما یک کامپیوتر را به عنوان یک شبکه یه مسیریاب معرفی کردیم این است که مسیریاب آنرا به عنوان یک کامپیوتر مستقل در نظر نمیگیرد . مسیریاب کامپیتور را به عنوان یک گره ( Node) در شبکه معرفی می کند . همانطوری که در شکل ب مشاهده می کنید این مسیریاب می تواند شبکه ای با 4 عدد کامپیوتر را پشتیبانی کند . معمولا بسیاری از کاربران خانگی فقط از یکی از پورتهای اینگونه مسیریاب ها استفاده می کنند . بنابراین میتوان گفت که اینگونه مسیریاب ها برای شبکه های بسیار کوچک می توانند مسیریابی را انجام دهند حتی اگر این شبکه از یک نود کامپیوتر تشکیل شده باشد که به عنوان شبکه اول و نود اینترنت به عنوان شبکه دوم در نظر گرفته می شود .

فرآیند مسیریابی یا Routing Process

خوب حالا که کمی با مسیریاب و کاری که آن انجام میدهد آشنا شدید ، بیایید راجع به فرآیند مسیریابی توضیحاتی بدهیم . برای اینکه فرآیند مسیریابی را به درستی درک کنید بهتر است در ابتدا کمی در مورد پروتکل TCPIP و چگونگی کارکرد آن بدانیم .هر دستگاهی که به یک شبکه مبتنی بر پروتکل TCPIP متصل شده است یک آدرس IP منحصر به فرد دارد که بر روی کارت شبکه آن دستگاه قرار میگیرد .آدرس IP از 4 قسمت عددی تشکیل شده است که بوسیله نقطه از یکدیگر جدا شده اند . برای مثال یک آدرس IP چیزی شبکه این است : 192.168.1.10
بهترین مقایسه ای که میتوانم از آدرس IP برای شما داشته باشم تا درک بهتری از این مسئله داشته باشید ، مقایسه آن با آدرس خیابان های است . یک آدرس خیابان شامل یک شماره و یک نام است . شماره در واقع نمایانگر پلاک یک ساختمان در آن خیابان است . آدرس IP هم تقریبا به همین روش عمل میکند .آدرس به دو قسمت شماره شبکه و شماره دستگاه تقسیم می شود . اگر شما آدرس IP را با شماره خیابان مقایسه کرده اید بنابراین شماره شبکه در حقیقت همان نام خیابان و و شماره دستگاه نیز در حقیقت همان شماره منزل مورد نظر است .شماره شبکه مشخص کننده شبکه ای است که آن دستگاه در آن قرار گرفته است و شماره دستگاه نیز در حقیقت به دستگاه مورد نظر هویت قرار گرفتن در شبکه را میدهد.
خوب شما از کجا متوجه می شود که کجا آدرس شبکه تمام شده است و از کجا آدرس دستگاه شروع می شود ؟ این وظیفه Subnetmask است . Subnetmask به کامپیوتر میگوید که از کجا شماره شبکه تمام شده و از کجا شماره دستگاه شروع می شود . فرآیند Subnetmasking ممکن است بسیار پیچیده و سنگین باشد و به همین دلیل در مقاله ای جداگانه به این مورد خواهیم پرداخت . فعلا این مسئله را در سطح بسیار ساده و مقدماتی در نظر میگیریم و یک subnetmask ساده را بررسی می کنیم .

subnet mask ساختاری شبیه ساختار IP دارد به شکلی که از 4 قسمت عددی که با نقطه از همدیگر جدا شده اند استفاده می کند . برای مثال این یک subnet mask ساده است : 255.255.255.0 در مثال بالا در سه قسمت اولیه آدرس یا بهتر بگوییم سه octet اول ، سه عدد 255 مشاهده می کنیم و در قسمت آخر نیز یک عدد 0 مشاهده می کنیم . عدد 255 در هر octet نمایانگر این است که هر کدام از بیت هایی که در این قسمت قرار گرفته اند یک قسمت از شماره شبکه هستند . قسمتی که در آن صفر وجود دارد بیانگر این است که هر عددی که در اینجا قرار بگیرد جزوی از شماره های شبکه نیست و بنابراین شماره های دستگاه های شبکه در این قسمت تعیین می شود .
متوجه هستم که کمی در این مورد دچار ابهام شده اید اما نگران نباشید و به مثال توجه کنید . تصور کنید که کامپیوتری دارید که دارای آدرس IP به شماره 192.168.1.1 و subnet mask به شماره 255.255.255.0 است .در این مورد خاص سه octet ابتدای آدرس subnet mask ما عدد 255 است . این بدین معناست که 3 octed ابتدای این آدرس IP متعلق به آدرس شبکه است .بنابر همین استدلال می توان گفت که آدرس شبکه این IP معادل آدرس 192.168.1.x است .
مهمترین دلیلی که شمار باید این مسائل را به خوبی بدانید این است که وظیفه یک مسیریاب انتقال بسته های اطلاعاتی از یک شبکه به شبکه دیگر است و تمامی دستگاه هایی که در یک شبکه یا در یک قسمت مشخص از یک شبکه قرار گرفته اند برای اینکه بتوانند با شبکه های دیگر در ارتباط باشند می بایست از یک آدرس دهی مشترک بین شبکه استفاده کنند که همان subnet mask است .برای مثال اگر آدرس شبکه مسیریابی که در شکل ب مشاهده کردید آدرس 192.168.1.x باشد . بنابراین آدرس هایی که می توان برای هر 4 پورت موجود بر روی آن مسیریاب در نظر گرفت می تواند مانند زیر باشد :

1 2 3 4

192.168.1.1 192.168.1.2 192.168.1.3 192.168.1.4

همانطوری که مشاهده کردید هر کامپیوتر در شبکه محلی میتواند آدرس شبکه یکسانی داشته باشد اما آدرس دستگاه می بایست متفاوت باشد . شاید بدانید که هر کامپیوتر در شبکه برای اینکه بتواند اطلاعات خود را از کامپیوتر مبدا به کامپیوتر مقصد انتقال دهد از آدرس IP مقصد به عنوان آدرس مقصد استفاده می کنند و ایندو در شبکه از این طریق با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند .برای مثال در اینجا کامپیوتر یا آدرس IP به شماره 192.168.1.1 براحتی می تواند بسته های اطلاعاتی خود را به کامپیوتر با آدرس IP به شماره 192.168.1.2 منتقل کند و دلیل اینکار این است که ایندو بصورت مشترک از یک شبکه محلی و فیزیکی استفاده می کنند .

خوب برای اینکه کامپیوتر بتواند داده های خود را به یک شبکه دیگر منتقل کند قضیه تا حدودی متفاوت می شود . ار آنجایی که من هدف اصلی خود در این مقاله را استفاده از مسیریاب هایی که در خانه و محیط های کاری کوچک برای متصل شدن به اینترنت استفاده می شوند قرار داده ام شما فرض را بر این بگیرید که یکی از کامپیوتر هایی که در شبکه داخلی همین آدرس قرار دارد می خواهد از وب سایت www.itpro.ir بازدید کند.این وب سایت بر روی یک هاست یا میزبان اینترنتی قرار دارد . مانند تمامی کامپیوترها در شبکه یک وب سایت هم برای خود یک آدرس IP منحصر به فرد در شبکه اینترنت دارد . برای مثال در اینجا آدرس IP سرور مورد نظر 24.235.20.4 است .

شما براحتی با نگاه کردن به این آدرس IP متوجه خواهید شد که این آدرس IP متعلق به شبکه داخلی شما با آدرس شبکه 192.168.1.x نیست . بنابراین کامپیوتر مورد نظر در شبکه که درخواست این وب سایت را داده است بصورت اتوماتیک متوجه خواهد شد گه سرور مورد نظر در شبکه داخلی ما وجود ندارد. بنابراین کامپیتور درخواست دهنده به آدرس Default Gateway خود یا در واقع آدرس مسیریاب خود داده ها و درخواست ها را ارسال خواهد کرد .Default Gateway جزوی از تنظیمات TCP/IP مربوط به کارت شبکه کامپیوتر شما است . در حقیقت این وقتی اطلاعاتی به Default Gateway ارسال می شود یعنی کامپیوتر قادر به تشخیص مقصد مورد نظر خود نبوده است و چون بسته اطلاعاتی را نمیداند به کحا ارسال کند به Default Gateway ارسال می کند . معمولا آدرس Default Gateway در شبکه همان آدرس مسیریاب یا روتر است که در اینجا ما آدرس 192.168.1.0 را برای آن در نظر میگیریم .

در نظر داشته باشیم که آدرس IP مورد استفاده برای Default Gateway می بایست در محدوده آدرس دهی شبکه داخلی ما قرار داشته باشد بطوریکه کامپیوترهای شبکه داخلی بتوانند براحتی با آن ارتباط برقرار کنند . معمولا مسیریاب ها دارای 2 عدد آدرس IP هستند که یکی از آنها مشابه محدوده آدرس دهی IP شبکه داخلی و یکی دیگر از آنها در محدوده آدرس دهی ISP است که ار طریق آن به اینترنت متصل شده است . آدرسی که از ظریق ISP به مسیریاب داده می شود در محدوده آدرس دهی است که در شبکه ISP موجود است. در اینجا نقش مسیریاب شما انتقال بسته های اطلاعاتی شما از شبکه داخلی شما به شبکه ISP مقصد است . ISP شما نیز برای خود مسیریاب های مختلفی را دارد که هر کدام نیز به همین روش فعالیت می کنند و بسته های اطلاعاتی را آنقدر در بین شبکه های جابجا می کنند که در نهایت در اینترنت قرار گرفته و به مقصد مورد نظر برسد و به فرستنده بازگشت داده شود .

نتیجه : همانطوری که مشاهده کردید مسیریاب یک جزء بسیار مهم در شبکه محسوب می شود . بدون وجود مسیریاب ارتباط بین شبکه ها مخصوصا در اینترنت امکان ندارد . در قسمت سوم از این سری مقالات به بررسی دقیقتر پروتکل TCP/IP خواهم پرداخت.

نویسنده : محمد نصیری
منبع : انجمن حرفه ای های فناوری اطلاعات ایران