پروتکل مسیریابی IP پروتکل های مسیریابی در شبکه های IP تعیین مسیر جریان اطلاعات

IP مخفف Internet Protocol (Internet Protocol) است و به طور خاص نسخه 4 این پروتکل در حال حاضر رایج ترین است. IPv4 از طریق RFC 791 تعریف شده است.

در OSI، یک پروتکل لایه (3) شبکه است. یادآوری می کنم این سطح برای تعیین مسیر انتقال داده ها طراحی شده است.

IPv4 از سوئیچینگ بسته استفاده می کند. در این حالت، پیام ارسالی اصلی به بخش های کوچک (بسته ها) تقسیم می شود که به طور مستقل از طریق شبکه منتقل می شوند.

علاوه بر این، IPv4 تحویل بسته ها یا عدم وجود موارد تکراری را تضمین نمی کند. این به اصطلاح "تحویل بهترین تلاش" است (برخلاف تحویل تضمینی). بر این اساس، این وظایف به پروتکل های سطح بالاتر مانند TCP منتقل می شوند.

خطاب به

IPv4 فرستنده و گیرنده را با استفاده از یک آدرس 32 بیتی شناسایی می کند که تعداد آدرس های ممکن را به 4,294,967,296 محدود می کند.از این تعداد IPv4 محدوده آدرس خاصی به نام خصوصی (~18M) و چندپخشی (~270M) را رزرو می کند.

آدرس ها معمولاً به صورت چهار اکتت اعشاری نقطه چین نوشته می شوند، به عنوان مثال: 198.51.100.25 مربوط به عدد C6336419 16 است.

هنگام استفاده از فضای آدرس سراسری، لازم است بین آدرس های موجود در آن تمایز قائل شوید محلیشبکه های فیزیکی که نیازی به مسیریابی ندارند و آدرس هایی که به صورت فیزیکی در شبکه دیگری قرار دارند. در مورد دومی، بسته ها به مسیریاب هدایت می شوند که باید آنها را ارسال کند.

در اولین نسخه های استاندارد، اولین اکتت برای شناسایی شبکه و بقیه برای شناسایی گره استفاده می شد. به سرعت مشخص شد که 256 شبکه کافی نیست. بنابراین، کلاس های شبکه معرفی شدند:

کلاس اولین ضربات طول آدرس شبکه طول آدرس میزبان
آ 0 8 24
ب 10 16 16
سی 110 24 8
D 1110 N/A N/A
E 1111 N/A N/A
کلاس شروع محدوده پایان محدوده
آ 0.0.0.0 127.255.255.255
ب 128.0.0.0 191.255.255.255
سی 192.0.0.0 223.255.255.255
D 224.0.0.0 239.255.255.255
E 240.0.0.0 255.255.255.255

کلاس D برای چندپخشی رزرو شده است، کلاس E فقط "فقط در مورد" رزرو شده است.

طول آدرس شبکه و طول آدرس میزبان با اولین بیت های آدرس تعیین شد. از حدود سال 1985، این نیز رها شده است. دلایل این امر این است که بسیاری از سازمان‌ها آدرس‌های بیشتری نسبت به شبکه کلاس C ارائه شده می‌خواستند و شبکه کلاس B را دریافت می‌کردند، اما شبکه کلاس B چندین برابر از الزامات سازمان فراتر رفت.

کلاس های شبکه با یک ماسک شبکه جایگزین شده اند. این یک بیت ماسک است که نشان می‌دهد کدام بیت‌های آدرس شبکه و کدام یک میزبان هستند. طبق قرارداد استاندارد، ماسک باید از چپ به راست پر شود، به طوری که آدرس شبکه همیشه در بیت های بالا باشد. این به شما امکان می دهد فقط مشخص کنید طول آدرس شبکه، به جای کل ماسک شبکه.

به عنوان مثال، 192.0.2.0/24 به این معنی است که 24 بیت اول (سه اکتت) برای آدرس شبکه و بقیه برای آدرس میزبان هستند. /24 معادل نت ماسک 255.255.255.0 است.

استفاده از ماسک های شبکه در RFC 1517 توضیح داده شده است.

استانداردهای متعدد نیز محدوده آدرس های مختلف را برای نیازهای خاص رزرو می کنند.

دامنه شرح RFC
0.0.0.0/8 شبکه فعلی (آدرس منبع) 6890
10.0.0.0/8 شبکه خصوصی 1918
100.64.0.0/10 فضای آدرس مشترک CGN 6598
127.0.0.0/8 حلقه بک 6890
169.254.0.0/16 پیکربندی خودکار 3927
172.16.0.0/12 شبکه خصوصی 1918
192.0.0.0/24 تکالیف پروتکل IETF 6890
192.0.2.0/24 مستندات و مثالها 1 5737
192.88.99.0/24 ipv6 را به ipv4 رله کنید 3068
192.168.0.0/16 شبکه خصوصی 1918
198.18.0.0/15 تست پهنای باند شبکه 2544
198.51.100.0/24 مستندات و مثالها 2 5737
203.0.113.0/24 مستندات و مثال ها 3 5737
224.0.0.0/4 چندپخشی 5771
240.0.0.0/4 رزرو شده است 1700
255.255.255.255 درخواست پخش 919

آدرس‌های میزبان نیز به صورت باینری شامل صفر (که نشان‌دهنده کل شبکه، رزرو شده) و یک (درخواست پخش برای این شبکه) است، رزرو می‌شوند.

برای مثال 203.0.113.0 به معنای (در متن) شبکه 203.0.113.0/24 و 203.0.113.255 به معنای درخواست پخش به آن شبکه است.

قالب بسته

یک بسته از یک هدر و داده تشکیل شده است. IP به معنای بررسی یکپارچگی نیست. پروتکل زیربنایی (مثلا اترنت) قبلاً بررسی یکپارچگی را در لایه پیوند داده و پروتکل بالاتر (مثلاً TCP) در لایه داده ارائه می دهد.

نسخه، 4 بیت اولین فیلد سرصفحه. در IPv4، مقدار 0010 2 است، یعنی. 4. طول سرصفحه، 4 بیت تعداد کلمات 32 بیتی در هدر. حداقل مقدار 5 است که مربوط به طول هدر 20 بایت است. حداکثر 15، طول هدر 60 بایت است. DSCP یا ToS - نوع سرویس، 6 بیت اولویت بندی را برای مثلا VoIP مشخص می کند. ECN، 2 بیت برای نشان دادن صریح تراکم شبکه پرچم گذاری کنید. نیاز به پشتیبانی از هر دو طرف (دریافت و ارسال) دارد. هنگامی که این پرچم دریافت می شود، نرخ باود کاهش می یابد. اگر پرچم پشتیبانی نشود، بسته ها به سادگی حذف می شوند. طول کل، 16 بیت طول کل بسته بر حسب بایت، شامل هدر و داده. حداقل طول 20، حداکثر طول 65535 است. شناسایی، 16 بیت برای شناسایی منحصر به فرد دیتاگرام استفاده می شود. از آنجایی که ممکن است لازم باشد یک بسته در هنگام انتقال از طریق شبکه های مختلف به قطعات کوچکتر تقسیم شود، از این فیلد برای شناسایی قطعات متعلق به همان بسته استفاده می شود. پرچم ها، 3 بیت

پرچم های بیت:

  1. رزرو شده، همیشه 0
  2. تکه تکه نکنید اگر انتقال بیشتر بسته نیاز به تکه تکه شدن داشته باشد، بسته دور ریخته می شود.
  3. قطعات بیشتر برای بسته های تکه تکه شده، همه به جز آخرین بسته دارای این پرچم روی 1 هستند.
آفست، 13 بیت، افست قطعه نسبت به ابتدای دیتاگرام، در بلوک های 64 بیتی اندازه گیری می شود. قطعه اول دارای افست 0 است. حداکثر افست 65528 بایت است که از حداکثر طول بسته 65515 (منهای سرصفحه 20 بایتی) فراتر می رود. Time To Live (TTL)، 8 بیت وقتی بسته ای از مسیریاب عبور می کند، این فیلد 1 کاهش می یابد. اگر این فیلد صفر باشد، روتر آن را کنار می گذارد. پروتکل 8 بیتی
  • 1-ICMP
  • 6 - TCP
  • 17-UDP
جمع چک سرصفحه، 16 بیت مجموع کلمات 16 بیتی در هدر در نظر گرفته می شود، به جز خود چک جمع. این مجموع نیز در بلوک های 16 بیتی خلاصه می شود تا یک بیت باقی بماند. سپس نفی به صورت بیتی به نتیجه اعمال می شود. آدرس فرستنده 32 بیت اینجا همه چیز مشخص است آدرس گیرنده 32 بیت اینجا هم همه چیز مشخص است. گزینه ها (فیلد اختیاری)

به ندرت استفاده می شود. شامل بلوک های هدر-داده است. هدر گزینه 8 تا 16 بیت است و از فیلدهای زیر تشکیل شده است:

  • نوع گزینه، 8 بیت - فیلدی که مشخص می کند گزینه چیست. مقدار "0" به معنای پایان لیست گزینه ها است. در مجموع 26 کد ثبت شده است.
  • طول، 8 بیت - اندازه کل گزینه در بیت، از جمله هدر. برای برخی از انواع گزینه ها ممکن است از دست رفته باشد.

ARP

IP آدرس های منطقی را تعریف می کند. با این حال، برای ارسال یک بسته در یک شبکه اترنت، باید آدرس فیزیکی میزبان (یا روتر) مقصد را نیز بدانید. پروتکل ARP برای نگاشت یکی به دیگری استفاده می شود.

ARP (پروتکل وضوح آدرس) به طور رسمی یک پروتکل لایه شبکه (3) در مدل OSI است، اگرچه در واقع تعامل لایه 2 و لایه 3 را فراهم می کند. ARP برای جفت پروتکل های لایه 2 و لایه 3 مختلف پیاده سازی شده است.

خود پروتکل بر اساس یک طرح درخواست-پاسخ ساده ساخته شده است. بیایید به یک مثال خاص نگاه کنیم.

اگر یک میزبان، مثلاً A با آدرس منطقی 198.51.100.1 (در شبکه 198.51.100.0/24) بخواهد بسته ای را به میزبان B با آدرس منطقی 198.51.100.2 ارسال کند، یک درخواست پخش پروتکل لایه 2 (در این مورد اترنت) ارسال می کند. ) با یک پیام کپسوله شده ARP که از گره های شبکه می پرسد - آدرس فیزیکی گره با آدرس منطقی 198.51.100.2 چیست و حاوی آدرس های منطقی و فیزیکی گره A است. گره B با مشاهده آدرس منطقی خود در درخواست، پاسخی را به گره A در آدرس منطقی و فیزیکی دریافت شده در درخواست ارسال می کند. نتایج پرس و جو ذخیره می شوند.

پیام های ARP دارای ساختار زیر هستند:

پروتکل فیزیکی (HTYPE)، پروتکل لایه 2 2 بایتی استفاده شده است. اترنت دارای شناسه 1 است. پروتکل منطقی (PTYPE)، پروتکل لایه 3 2 بایتی استفاده شده است. مربوط به EtherTypes است. IPv4 دارای شناسه 0x0800 است. طول آدرس فیزیکی (HLEN)، 1 بایت طول آدرس فیزیکی در octets، برای اترنت - 6 طول آدرس منطقی (PLEN)، 1 بایت طول آدرس منطقی در octets، برای IPv4 - 4 عملیات (OPER)، 2 بایت 1 برای درخواست، 2 برای پاسخ، و بسیاری از گزینه های دیگر برای پسوند پروتکل. آدرس فیزیکی فرستنده (SHA)، بایت HLEN در درخواست، آدرس درخواست کننده. پاسخ حاوی آدرس میزبان درخواستی است. آدرس منطقی فرستنده (SPA)، PLEN بایت
آدرس فیزیکی مقصد (THA)، بایت HLEN در درخواست نادیده گرفته شد. پاسخ حاوی آدرس درخواست کننده است. آدرس منطقی مقصد (TPA)، PLEN بایت

به طور معمول، گره های شبکه در هنگام تغییر آدرس IP یا روشن شدن آنها، پیام های ARP را نیز ارسال می کنند. این معمولاً به صورت APR اجرا می‌شود که در آن TPA=SPA و THA=0 است. گزینه دیگر یک پاسخ ARP است که در آن TPA=SPA و THA=SHA است.

علاوه بر این، ARP می تواند برای تشخیص تضاد آدرس منطقی (با SPA=0) استفاده شود.

پسوندهای پروتکلی هستند که عملیات معکوس را انجام می دهند، InARP (Inverse ARP) که یک آدرس L3 را از آدرس L2 بدست می آورد و RARP که آدرس L3 گره درخواست کننده را بدست می آورد.

RARP برای پیکربندی خودکار آدرس های L3 استفاده شد. سپس با BOOTP و سپس DHCP جایگزین شد.

مسیریابی در شبکه های IPv4

الگوریتم اصلی مسیریابی در شبکه های IPv4، الگوریتم انتقال نامیده می شود.

اگر آدرس مقصد D و پیشوند شبکه N وجود دارد، پس

  • اگر N با پیشوند شبکه گره فعلی مطابقت دارد، داده ها را از طریق پیوند محلی ارسال کنید.
  • اگر مسیری برای N در جدول مسیریابی وجود دارد، داده ها را به روتر بعدی ارسال کنید.
  • اگر یک مسیر پیش فرض وجود دارد، داده های بعدی را به روتر پیش فرض ارسال کنید
  • در غیر این صورت خطا است.

جدول مسیریابی یک جدول نگاشت بین آدرس های شبکه و آدرس های روتر بعدی برای آن شبکه ها است. بنابراین، برای مثال، یک گره با آدرس 198.51.100.54/24 می تواند جدول مسیریابی زیر را داشته باشد: 203.0.113.0/24

مقصد دروازه دستگاه
198.51.100.0/24 0.0.0.0 eth0
203.0.113.0/24 198.51.100.1 eth0
0.0.0.0/0 203.0.113.1 eth0

اساساً مسیر به دستگاه شبکه ای که داده ها باید از آن ارسال شوند نیز گره خورده است.

اگر بتوان از طریق چندین مسیر به گره رسید، مسیری با ماسک شبکه طولانی تر (یعنی مشخص تر) انتخاب می شود. فقط یک مسیر پیش فرض می تواند وجود داشته باشد.

به عنوان مثال، میزبان 198.51.100.54/24 دارای یک جدول مسیریابی است:

مقصد دروازه دستگاه
198.51.100.0/24 0.0.0.0 eth0
203.0.113.0/24 198.51.100.1 eth0
203.0.113.224/27 198.51.100.5 eth0

یا دروازه، یک گره شبکه با چندین رابط IP (شامل مک آدرس و آدرس IP خود) متصل به شبکه های IP مختلف است که بر اساس حل مشکل مسیریابی، دیتاگرام ها را از یک شبکه به شبکه دیگر برای تحویل از فرستنده به شبکه هدایت می کند. گیرنده

آنها یا رایانه های تخصصی هستند یا رایانه هایی با چندین رابط IP که عملکرد آنها توسط نرم افزار خاصی کنترل می شود.

مسیریابی در شبکه های IP

مسیریابی برای دریافت بسته از یک دستگاه و انتقال آن از طریق شبکه به دستگاه دیگر از طریق شبکه های دیگر استفاده می شود. اگر هیچ روتری در شبکه وجود نداشته باشد، مسیریابی پشتیبانی نمی شود. روترها ترافیک را به تمام شبکه هایی که کار اینترنتی را تشکیل می دهند هدایت می کنند.

برای مسیریابی یک بسته، روتر باید اطلاعات زیر را داشته باشد:

  • آدرس مقصد
  • روتر همسایه که از طریق آن می تواند در مورد شبکه های راه دور اطلاعات کسب کند
  • مسیرهای موجود به تمام شبکه های راه دور
  • بهترین مسیر برای هر شبکه راه دور
  • روش های نگهداری و بررسی اطلاعات مسیریابی

روتر در مورد شبکه های راه دور از روترهای همسایه یا از مدیر شبکه اطلاعات می گیرد. سپس روتر یک جدول مسیریابی می سازد که نحوه یافتن شبکه های راه دور را شرح می دهد.

اگر شبکه مستقیماً به روتر متصل باشد، از قبل می داند که چگونه بسته را به آن شبکه هدایت کند. اگر شبکه مستقیماً متصل نیست، روتر باید مسیرهای دسترسی به شبکه راه دور را با استفاده از مسیریابی استاتیک (ورود دستی محل همه شبکه‌ها در جدول مسیریابی توسط مدیر) یا با استفاده از مسیریابی پویا یاد بگیرد (یاد بگیرد).

مسیریابی پویا یک فرآیند پروتکل مسیریابی است که نحوه تعامل دستگاه با روترهای همسایه را تعیین می کند. روتر اطلاعات مربوط به هر شبکه ای را که یاد می گیرد به روز می کند. اگر تغییری در شبکه رخ دهد، پروتکل مسیریابی پویا به طور خودکار همه روترها را از تغییر مطلع می کند. اگر از مسیریابی استاتیک استفاده شود، مدیر سیستم باید جداول مسیریابی را در همه دستگاه ها به روز کند.

مسیریابی IP یک فرآیند ساده است که در شبکه های با هر اندازه ای یکسان است. به عنوان مثال، شکل فرآیند گام به گام ارتباط میزبان A با میزبان B در شبکه دیگر را نشان می دهد. در مثال، کاربر میزبان A آدرس IP میزبان B را پینگ می کند. عملیات بعدی چندان ساده نیست، بنابراین اجازه دهید آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم:

  • در خط فرمان، کاربر ping 172.16.20.2 را تایپ می کند. میزبان A یک بسته با استفاده از پروتکل های لایه شبکه و ICMP تولید می کند.

  • IP از ARP برای یافتن شبکه مقصد بسته با جستجوی آدرس IP و ماسک زیرشبکه میزبان A استفاده می کند. این یک درخواست از میزبان راه دور است. بسته برای میزبان در شبکه محلی نیست، بنابراین بسته باید به روتر هدایت شود تا به شبکه راه دور صحیح ارسال شود.
  • برای اینکه میزبان A بتواند بسته ای را به روتر ارسال کند، میزبان باید آدرس سخت افزاری رابط روتر متصل به شبکه محلی را بداند. لایه شبکه بسته و آدرس مقصد سخت افزاری را برای فریم بندی و ارسال به میزبان محلی به لایه پیوند می دهد. برای به دست آوردن آدرس سخت افزار، میزبان مکان مقصد را در حافظه خود جستجو می کند که به آن کش ARP گفته می شود.
  • اگر آدرس IP هنوز بدست نیامده باشد و در حافظه پنهان ARP وجود نداشته باشد، میزبان یک پخش ARP برای جستجوی آدرس سخت افزار در آدرس IP 172.16.10.1 ارسال می کند. به همین دلیل است که اولین درخواست پینگ معمولاً به پایان می رسد، اما چهار درخواست دیگر موفق خواهند شد. پس از کش کردن آدرس، معمولاً هیچ مهلتی وجود ندارد.
  • روتر پاسخ می دهد و آدرس سخت افزار رابط اترنت متصل به LAN را گزارش می دهد. اکنون میزبان تمام اطلاعات برای ارسال بسته به روتر در شبکه محلی را دارد. لایه شبکه بسته را پایین می‌اندازد تا یک درخواست اکو ICMP (پینگ) در لایه پیوند ایجاد کند، و بسته را با آدرس سخت‌افزاری که میزبان باید بسته را به آن ارسال کند، اضافه می‌کند. بسته دارای آدرس IP مبدا و مقصد به همراه نشانی از نوع بسته (ICMP) در قسمت پروتکل لایه شبکه است.
  • لایه پیوند چارچوبی را تشکیل می دهد که در آن بسته به همراه اطلاعات کنترلی مورد نیاز برای ارسال از طریق شبکه محلی کپسوله می شود. این اطلاعات شامل آدرس‌های سخت‌افزار مبدا و مقصد و مقدار فیلد نوع تنظیم‌شده توسط پروتکل لایه شبکه است (این فیلد نوع خواهد بود زیرا IP به‌طور پیش‌فرض از فریم‌های Ethernet_II استفاده می‌کند). شکل 3 فریمی را نشان می دهد که در لایه پیوند ایجاد شده و از طریق رسانه محلی ارسال شده است. شکل 3 تمام اطلاعات مورد نیاز برای برقراری ارتباط با روتر را نشان می‌دهد: آدرس‌های سخت‌افزار مبدا و مقصد، آدرس‌های IP مبدا و مقصد، داده‌ها، و Frame CRC checksum واقع در قسمت FCS (Frame Check Sequence).
  • لایه پیوند میزبان A فریم را به لایه فیزیکی می فرستد. در آنجا، صفرها و یک ها در یک سیگنال دیجیتال کدگذاری می شوند و به دنبال آن سیگنال از طریق یک شبکه فیزیکی محلی ارسال می شود.

  • سیگنال به رابط اترنت 0 روتر می رسد، که برای استخراج فریم با مقدمه سیگنال دیجیتال هماهنگ می شود. رابط روتر CRC را پس از ساخت فریم بررسی می کند و در انتهای دریافت فریم مقدار دریافتی را با محتوای فیلد FCS مقایسه می کند. همچنین فرآیند انتقال را برای چندپارگی و تضادهای رسانه ای بررسی می کند.
  • آدرس سخت افزاری مقصد بررسی می شود. از آنجایی که با آدرس روتر مطابقت دارد، فیلد نوع فریم برای تعیین اینکه با این بسته داده چه کار باید کرد، تجزیه می شود. فیلد نوع روی IP تنظیم شده است، بنابراین روتر بسته را به فرآیند IP در حال اجرا روی روتر ارسال می کند. قاب حذف شده است. بسته اصلی (تولید شده توسط میزبان A) توسط روتر بافر می شود.
  • پروتکل IP به آدرس IP مقصد در بسته نگاه می کند تا تعیین کند که آیا بسته به خود روتر هدایت می شود یا خیر. از آنجایی که آدرس IP مقصد 172.16.20.2 است، روتر از جدول مسیریابی خود تعیین می کند که شبکه 172.16.20.0 مستقیماً به رابط اترنت 1 متصل است.
  • روتر بسته بافر شده را به واسط اترنت 1 ارسال می کند. روتر باید چارچوبی را برای ارسال بسته به میزبان مقصد تشکیل دهد. روتر ابتدا کش ARP خود را بررسی می کند تا مشخص کند آیا آدرس سخت افزار قبلاً در طول تعاملات قبلی با شبکه حل شده است یا خیر. اگر آدرس در حافظه نهان ARP نباشد، روتر درخواست پخش ARP را به رابط اترنت 1 ارسال می کند تا آدرس سخت افزاری آدرس IP 172.16.20.2 را جستجو کند.
  • میزبان B با آدرس سخت افزاری آداپتور شبکه خود به درخواست ARP پاسخ می دهد. رابط اترنت 1 روتر اکنون همه چیزهایی را دارد که برای ارسال بسته به مقصد نهایی نیاز دارد. شکل، فریمی را نشان می دهد که توسط روتر تولید شده و از طریق شبکه فیزیکی محلی منتقل شده است.

فریم تولید شده توسط رابط اترنت 1 روتر دارای آدرس منبع سخت افزاری از اترنت 1 و آدرس مقصد سخت افزاری برای آداپتور شبکه میزبان B است. منبع و مقصد هرگز تغییر نمی کند. بسته به هیچ وجه اصلاح نمی شود، اما فریم ها تغییر می کنند.

  • میزبان B فریم را دریافت می کند و CRC را بررسی می کند. در صورت موفقیت آمیز بودن بررسی، فریم حذف می شود و بسته به پروتکل IP ارسال می شود. آدرس IP مقصد را تجزیه می کند. از آنجایی که آدرس IP مقصد همان آدرس تنظیم شده در میزبان B است، IP قسمت پروتکل را برای تعیین مقصد بسته بررسی می کند.
  • بسته ما حاوی یک درخواست اکو ICMP است، بنابراین میزبان B یک پاسخ اکو ICMP جدید با IP مبدأ برابر با میزبان B و IP مقصد برابر با میزبان A ایجاد می‌کند. فرآیند دوباره راه‌اندازی می‌شود، اما در جهت مخالف. با این حال، آدرس‌های سخت‌افزاری همه دستگاه‌های موجود در مسیر بسته از قبل مشخص است، بنابراین همه دستگاه‌ها می‌توانند آدرس‌های سخت‌افزاری رابط‌ها را از حافظه پنهان ARP خود به دست آورند.

در شبکه های بزرگ، فرآیند مشابه است، اما بسته باید از بخش های بیشتری در مسیر رسیدن به میزبان مقصد عبور کند.

جداول مسیریابی

در پشته TCP/IP، روترها و گره‌های انتهایی تصمیم می‌گیرند که بسته را به چه کسی ارسال کنند تا با موفقیت آن را به گره مقصد تحویل دهند، بر اساس به اصطلاح جداول مسیریابی.

جدول نمونه ای معمولی از جدول مسیریابی با استفاده از آدرس های IP شبکه برای شبکه نشان داده شده در شکل است.

جدول مسیریابی برای روتر 2

جدول یک جدول مسیریابی چند مسیری را نشان می دهد، زیرا شامل دو مسیر به شبکه 116.0.0.0 است. در مورد ساخت جدول مسیریابی تک مسیری، لازم است تنها یک مسیر به شبکه 116.0.0.0 با توجه به کوچکترین مقدار متریک مشخص شود.

همانطور که می بینید، جدول چندین مسیر را با پارامترهای مختلف تعریف می کند. هر ورودی را در جدول مسیریابی به صورت زیر بخوانید:

برای تحویل یک بسته به یک شبکه با آدرسی از قسمت آدرس شبکه و یک ماسک از قسمت ماسک شبکه، باید بسته ای را از رابط با آدرس IP از قسمت Interface به آدرس IP از قسمت آدرس دروازه ارسال کنید. ، و "هزینه" چنین تحویلی برابر با شماره فیلد Metrics خواهد بود.

در این جدول، ستون "آدرس شبکه مقصد" شامل آدرس تمام شبکه هایی است که این روتر می تواند بسته ها را به آنها ارسال کند. در پشته TCP/IP، رویکرد به اصطلاح یک هاپ برای بهینه سازی مسیر ارسال بسته (مسیریابی بعدی پرش) اتخاذ می شود - هر روتر و گره انتهایی تنها در انتخاب یک مرحله انتقال بسته شرکت می کنند. بنابراین، هر خط از جدول مسیریابی کل مسیر را به عنوان دنباله ای از آدرس های IP روترها نشان نمی دهد که بسته باید از آن عبور کند، بلکه فقط یک آدرس IP - آدرس روتر بعدی که بسته باید به آن منتقل شود، نشان می دهد. به همراه بسته، مسئولیت انتخاب مسیریابی بعدی به روتر بعدی منتقل می شود. رویکرد یک هاپ برای مسیریابی به معنای راه حل توزیع شده برای مشکل انتخاب مسیر است. این محدودیت حداکثر تعداد روترهای ترانزیت در مسیر یک بسته را حذف می کند.

برای ارسال یک بسته به روتر بعدی، باید آدرس محلی آن را بدانید، اما در پشته TCP/IP، در جداول مسیریابی مرسوم است که تنها از آدرس های IP برای حفظ قالب جهانی خود، مستقل از نوع شبکه های موجود استفاده شود. در اینترنت. برای یافتن آدرس محلی یک آدرس IP شناخته شده، باید از پروتکل ARP استفاده کنید.

مسیریابی تک هاپ مزیت دیگری نیز دارد - این امکان را به شما می دهد تا با استفاده از مسیر به اصطلاح پیش فرض - پیش فرض (0.0.0.0) به عنوان شماره شبکه مقصد، که معمولاً آخرین خط را اشغال می کند، حجم جدول های مسیریابی را در گره های انتهایی و روترها کاهش دهید. در جدول مسیریابی اگر چنین ورودی در جدول مسیریابی وجود داشته باشد، تمام بسته های دارای شماره شبکه که در جدول مسیریابی نیستند، به روتر مشخص شده در خط پیش فرض منتقل می شوند. بنابراین، روترها اغلب اطلاعات محدودی در مورد شبکه های موجود در اینترنت در جداول خود ذخیره می کنند و بسته ها را برای شبکه های دیگر به پورت و روتر پیش فرض ارسال می کنند. فرض بر این است که روتر پیش فرض بسته را به شبکه اصلی ارسال می کند و روترهای متصل به ستون فقرات اطلاعات کاملی در مورد ترکیب اینترنت دارند.

علاوه بر مسیر پیش‌فرض، دو نوع ورودی ویژه را می‌توان در جدول مسیریابی یافت - یک ورودی برای یک مسیر خاص میزبان و یک ورودی برای آدرس‌های شبکه‌هایی که مستقیماً به پورت‌های روتر متصل هستند.

یک مسیر خاص میزبان، به جای شماره شبکه، یک آدرس IP کامل دارد، یعنی آدرسی که اطلاعات غیر صفر را نه تنها در قسمت شماره شبکه، بلکه در قسمت شماره میزبان نیز دارد. فرض بر این است که برای چنین گره پایانی، مسیر باید متفاوت از سایر گره های شبکه ای که به آن تعلق دارد انتخاب شود. در مواردی که جدول دارای ورودی های مختلف ارسال بسته برای کل شبکه N و گره جداگانه آن با آدرس N,D است، هنگامی که بسته ای به گره N,D می رسد، روتر به ورودی برای N,D اولویت می دهد.

ورودی‌های جدول مسیریابی مربوط به شبکه‌هایی که مستقیماً به روتر متصل می‌شوند دارای صفر ("متصل") در قسمت "Metric" هستند.

الگوریتم های مسیریابی

الزامات اساسی برای الگوریتم های مسیریابی:

  • دقت؛
  • سادگی؛
  • قابلیت اطمینان؛
  • ثبات؛
  • عدالت؛
  • بهینه بودن

الگوریتم های مختلفی برای ساخت جداول برای مسیریابی تک هاپ وجود دارد. آنها را می توان به سه دسته تقسیم کرد:

  • الگوریتم های مسیریابی ساده؛
  • الگوریتم های مسیریابی ثابت؛
  • الگوریتم های مسیریابی تطبیقی

صرف نظر از الگوریتم مورد استفاده برای ساخت جدول مسیریابی، نتیجه کار آنها یک قالب واحد دارد. به همین دلیل، در یک شبکه، گره های مختلف می توانند جداول مسیریابی را طبق الگوریتم های خود بسازند و سپس داده های از دست رفته را با یکدیگر مبادله کنند، زیرا فرمت های این جداول ثابت است. بنابراین، یک روتر با استفاده از یک الگوریتم مسیریابی تطبیقی ​​می‌تواند یک گره پایانی را با استفاده از یک الگوریتم مسیریابی ثابت با اطلاعات مسیر به شبکه‌ای که گره پایانی از آن اطلاعی ندارد، ارائه دهد.

مسیریابی ساده

این یک روش مسیریابی است که با تغییر توپولوژی و وضعیت شبکه انتقال داده (DTN) تغییر نمی کند.

مسیریابی ساده توسط الگوریتم های مختلفی ارائه می شود که نمونه آنها به شرح زیر است:

  • مسیریابی تصادفی عبارت است از انتقال پیام از یک گره در هر جهتی که به طور تصادفی انتخاب شده است، به جز جهت هایی که پیام به گره رسیده است.
  • Flooding عبارت است از انتقال پیام از یک گره در تمام جهات به جز جهتی که پیام به گره رسیده است. چنین مسیریابی، زمان تحویل بسته کوتاهی را تضمین می‌کند که به قیمت کاهش توان عملیاتی انجام می‌شود.
  • مسیریابی با تجربه قبلی - هر بسته دارای شمارنده ای از تعداد گره های ارسال شده است، در هر گره ارتباطی شمارنده تجزیه و تحلیل می شود و مسیری که با حداقل مقدار شمارنده مطابقت دارد به خاطر سپرده می شود. این الگوریتم به شما اجازه می دهد تا با تغییرات توپولوژی شبکه سازگار شوید، اما روند تطبیق کند و ناکارآمد است.

به طور کلی، مسیریابی ساده انتقال بسته جهت دار را فراهم نمی کند و بازده پایینی دارد. مزیت اصلی آن اطمینان از عملکرد پایدار شبکه در صورت خرابی بخش های مختلف شبکه است.

مسیریابی ثابت

این الگوریتم در شبکه هایی با توپولوژی لینک ساده استفاده می شود و بر اساس کامپایل دستی جدول مسیریابی توسط مدیر شبکه است. این الگوریتم اغلب برای ستون فقرات شبکه های بزرگ نیز به طور موثر کار می کند، زیرا خود ستون فقرات می تواند ساختاری ساده با بهترین مسیرهای واضح برای بسته ها به زیرشبکه های متصل به ستون فقرات داشته باشد، الگوریتم های زیر متمایز می شوند:

  • مسیریابی ثابت تک مسیری زمانی است که یک مسیر واحد بین دو مشترک برقرار می شود. شبکه ای با چنین مسیریابی نسبت به خرابی و تراکم ناپایدار است.
  • مسیریابی ثابت چند مسیری - چندین مسیر ممکن را می توان تنظیم کرد و یک قانون انتخاب مسیر معرفی شد. با افزایش بار، کارایی چنین مسیریابی کاهش می یابد. اگر هر خط ارتباطی از کار بیفتد، لازم است جدول مسیریابی را تغییر دهید؛ برای این کار، چندین جدول در هر گره ارتباطی ذخیره می شود.

مسیریابی تطبیقی

این نوع اصلی از الگوریتم های مسیریابی است که توسط روترها در شبکه های مدرن با توپولوژی های پیچیده استفاده می شود. مسیریابی تطبیقی ​​مبتنی بر این واقعیت است که روترها به طور دوره ای اطلاعات توپولوژیکی خاصی را در مورد شبکه های موجود در اینترنت و همچنین در مورد پیوندهای بین روترها مبادله می کنند. معمولاً نه تنها توپولوژی پیوندها، بلکه توان عملیاتی و وضعیت آنها نیز در نظر گرفته می شود.

پروتکل‌های تطبیقی ​​به همه روترها اجازه می‌دهند تا اطلاعاتی درباره توپولوژی پیوندها در شبکه جمع‌آوری کنند و به سرعت تمام تغییرات در پیکربندی پیوندها را پردازش کنند. این پروتکل ها در طبیعت توزیع شده اند، که در این واقعیت بیان می شود که هیچ روتر اختصاصی در شبکه وجود ندارد که اطلاعات توپولوژیکی را جمع آوری و تعمیم دهد: این کار بین همه روترها توزیع شده است، الگوریتم های زیر متمایز می شوند:

  • مسیریابی تطبیقی ​​محلی - هر گره حاوی اطلاعاتی در مورد وضعیت خط ارتباطی، طول صف و جدول مسیریابی است.
  • مسیریابی تطبیقی ​​جهانی - بر اساس استفاده از اطلاعات دریافتی از گره های همسایه. برای انجام این کار، هر گره حاوی یک جدول مسیریابی است که زمان لازم برای ارسال پیام ها را نشان می دهد. بر اساس اطلاعات دریافتی از گره های مجاور، مقدار جدول با در نظر گرفتن طول صف در خود گره مجدداً محاسبه می شود.
  • مسیریابی تطبیقی ​​متمرکز - گره مرکزی وجود دارد که اطلاعات مربوط به وضعیت شبکه را جمع آوری می کند. این مرکز بسته های کنترلی حاوی جداول مسیریابی را تولید و به گره های ارتباطی ارسال می کند.
  • مسیریابی تطبیقی ​​ترکیبی - بر اساس استفاده از جدولی که به صورت دوره ای توسط مرکز ارسال می شود و بر اساس تجزیه و تحلیل طول صف از خود گره.

شاخص های الگوریتم (متریک)

جداول مسیریابی حاوی اطلاعاتی است که برنامه های سوئیچینگ برای انتخاب بهترین مسیر استفاده می کنند. مشخصه ساخت جداول مسیریابی چیست؟ ماهیت اطلاعاتی که آنها دارند چیست؟ این بخش در مورد عملکرد الگوریتم سعی دارد به این سوال پاسخ دهد که چگونه یک الگوریتم ترجیح یک مسیر را بر مسیرهای دیگر تعیین می کند.

الگوریتم های مسیریابی از معیارهای مختلفی استفاده می کنند. الگوریتم‌های مسیریابی پیچیده برای انتخاب مسیر را می‌توان بر اساس چند شاخص استوار کرد و آنها را به گونه‌ای ترکیب کرد که نتیجه یک نشانگر ترکیبی باشد. موارد زیر معیارهایی هستند که در الگوریتم های مسیریابی استفاده می شوند:

  • طول مسیر.
  • قابلیت اطمینان.
  • تاخیر انداختن.
  • پهنای باند

طول مسیر.

طول مسیر رایج ترین معیار مسیریابی است. برخی از پروتکل های مسیریابی به مدیران شبکه اجازه می دهند تا قیمت های دلخواه را به هر پیوند شبکه اختصاص دهند. در این حالت، طول مسیر مجموع هزینه های مربوط به هر پیوندی است که طی شده است. سایر پروتکل‌های مسیریابی یک «شمار پرش» (تعداد پرش) را مشخص می‌کنند، به عنوان مثال، اندازه‌گیری تعداد پاس‌هایی که یک بسته باید در مسیر خود از مبدا به مقصد از طریق عناصر اتصال شبکه (مانند روترها) انجام دهد.

قابلیت اطمینان.

قابلیت اطمینان، در زمینه الگوریتم‌های مسیریابی، به قابلیت اطمینان هر پیوند در یک شبکه (معمولاً بر حسب نسبت بیت/خطا توصیف می‌شود) اشاره دارد. برخی از پیوندهای شبکه ممکن است بیشتر از سایرین خراب شوند. خرابی‌های برخی از کانال‌های شبکه را می‌توان راحت‌تر یا سریع‌تر از خرابی کانال‌های دیگر برطرف کرد. هنگام تخصیص رتبه بندی قابلیت اطمینان، هر عامل قابلیت اطمینان را می توان در نظر گرفت. رتبه بندی قابلیت اطمینان معمولاً توسط مدیران به پیوندهای شبکه اختصاص داده می شود. به عنوان یک قاعده، اینها مقادیر دیجیتال دلخواه هستند.

تاخیر انداختن.

تأخیر مسیریابی معمولاً به عنوان مقدار زمانی که طول می کشد تا یک بسته از مبدا به مقصد در سراسر اینترنت سفر کند، درک می شود. تأخیر به عوامل زیادی بستگی دارد، از جمله پهنای باند پیوندهای شبکه میانی، صف‌های موجود در پورت هر روتر در طول مسیر بسته، تراکم شبکه در تمام پیوندهای میانی شبکه و فاصله فیزیکی که بسته برای جابجایی نیاز دارد. . از آنجایی که در اینجا مجموعه ای از چندین متغیر مهم وجود دارد، تأخیر رایج ترین و مفیدترین معیار است.

پهنای باند

پهنای باند به قدرت ترافیک موجود هر کانال اشاره دارد. Ceteris paribus، یک پیوند اترنت 10 مگابیت بر ثانیه بر هر خط اجاره ای با پهنای باند 64 کیلوبیت بر ثانیه ترجیح داده می شود. اگرچه پهنای باند تخمینی از حداکثر توان عملیاتی قابل دستیابی یک لینک است، مسیرهایی که از پیوندهای با پهنای باند بالاتر عبور می کنند، لزوما بهتر از مسیرهایی نیستند که از لینک های کندتر عبور می کنند.

پروتکل مسیریابی داخلی RIP

این پروتکل مسیریابی برای شبکه های نسبتا کوچک و نسبتا همگن طراحی شده است. یک مسیر با بردار فاصله تا مقصد مشخص می شود. فرض بر این است که هر روتر نقطه شروع چندین مسیر به شبکه هایی است که با آنها متصل است. توضیحات این مسیرها در جدول خاصی به نام مسیر ذخیره می شود. جدول مسیریابی RIP شامل یک ورودی برای هر ماشین سرویس شده (برای هر مسیر) است. ورودی باید شامل موارد زیر باشد:

  • نشانی آی پی مقصد.
  • متریک مسیر (از 1 تا 15، تعداد قدم ها تا مقصد).
  • آدرس IP نزدیکترین روتر (دروازه) در مسیر رسیدن به مقصد.
  • تایمرهای مسیر.

هر روتر به صورت دوره ای (هر 30 ثانیه یک بار)، یک کپی از جدول مسیریابی خود را برای همه روترهای همسایه ای که مستقیماً به آنها متصل است، پخش می کند. روتر مقصد جدول را نگاه می کند. اگر مسیر جدید یا پیام مسیر کوتاه تری در جدول وجود داشته باشد یا تغییراتی در طول مسیر ایجاد شده باشد، این تغییرات توسط گیرنده در جدول مسیریابی خود ثبت می شود. پروتکل RIP باید بتواند سه نوع خطا را مدیریت کند:

مسیرهای چرخه ای

برای سرکوب ناپایداری ها، RIP باید از مقدار کمی از حداکثر تعداد مراحل ممکن استفاده کند (بیش از 16).

توزیع آهسته اطلاعات مسیریابی در سراسر شبکه زمانی که وضعیت مسیریابی به صورت پویا تغییر می کند (سیستم با تغییرات هماهنگ نمی شود) مشکلاتی را ایجاد می کند. مقدار محدودی کوچک از متریک همگرایی را بهبود می بخشد، اما مشکل را برطرف نمی کند.

پروتکل وضعیت پیوند OSPF

پروتکل OSPF (Open Shortest Path Firs) یک پیاده سازی از الگوریتم وضعیت پیوند (در سال 1991 به تصویب رسید) است و دارای ویژگی های زیادی است که برای استفاده در شبکه های ناهمگن بزرگ است.

پروتکل OSPF مسیرها را در شبکه های IP محاسبه می کند در حالی که پروتکل های تبادل اطلاعات مسیریابی دیگر را حفظ می کند.

روترهایی که مستقیماً متصل می شوند، همسایه نامیده می شوند. هر روتر وضعیتی را که فکر می‌کند همسایه‌اش در چه وضعیتی است، پیگیری می‌کند. روتر به روترهای همسایه متکی است و تنها در صورتی بسته های داده را به آنها ارسال می کند که از عملکرد کامل آنها مطمئن باشد. برای اطلاع از وضعیت پیوندها، روترهای همسایه اغلب پیام های کوتاه HELLO را مبادله می کنند.

برای انتشار وضعیت پیوندها در سراسر شبکه، روترها پیام هایی از نوع متفاوت را مبادله می کنند. به این پیام ها تبلیغات پیوندهای روتر می گویند - تبلیغاتی در مورد پیوندهای روتر (به طور دقیق تر، در مورد وضعیت پیوندها). روترهای OSPF نه تنها اعلان های پیوند خود، بلکه سایر افراد را نیز مبادله می کنند و در نهایت اطلاعاتی در مورد وضعیت همه پیوندهای شبکه دریافت می کنند. این اطلاعات نمودار اتصال شبکه را تشکیل می دهد که البته برای همه روترهای شبکه یکسان است.

پروتکل BGP

طرح کلی نحوه عملکرد BGP به شرح زیر است. روترهای BGP ASهای همسایه که تصمیم به مبادله اطلاعات مسیریابی دارند، اتصالات BGP را بین خود برقرار می کنند و به همسایگان BGP (همتایان BGP) تبدیل می شوند.

علاوه بر این، BGP از رویکردی به نام بردار مسیر استفاده می کند که تکامل رویکرد بردار فاصله است. همسایگان BGP بردارهای مسیر را برای یکدیگر ارسال می کنند (اعلام می کنند، تبلیغ می کنند). بردار مسیر، بر خلاف بردار فاصله، فقط آدرس شبکه و فاصله تا آن را شامل نمی شود، بلکه آدرس شبکه و لیستی از ویژگی های مسیر را شامل می شود که ویژگی های مختلف مسیر را از مسیریاب منبع تا شبکه مشخص شده توصیف می کند. در ادامه، برای اختصار، مجموعه داده ای متشکل از آدرس شبکه و ویژگی های مسیر این شبکه را مسیری به این شبکه می نامیم.

پیاده سازی BGP

یک جفت همسایه BGP یک اتصال TCP بین خود برقرار می کند، پورت 179. همسایگان متعلق به AS های مختلف باید مستقیماً در دسترس یکدیگر باشند. برای همسایگان از همان AS، چنین محدودیتی وجود ندارد، زیرا پروتکل مسیریابی داخلی در دسترس بودن همه مسیرهای لازم بین گره های همان سیستم مستقل را تضمین می کند.

جریان اطلاعاتی که بین همسایگان BGP از طریق TCP رد و بدل می شود، متشکل از دنباله ای از پیام های BGP است. حداکثر طول پیام 4096 اکتت و حداقل 19 است. 4 نوع پیام وجود دارد.

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-2.jpg" alt="(!LANG:>پروتکل مسیریابی IP">!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-3.jpg" alt="(!LANG:>آدرس IP l IPv 4 -آدرس یک دنباله 32 بیتی منحصر به فرد است از ارقام باینری،"> IP-адрес l IPv 4 -адрес - это уникальная 32 разрядная последовательность двоичных цифр, с помощью которой компьютер однозначно идентифицируется в IP сети. (на канальном уровне в роли таких же уникальных адресов компьютеров выступают МАС адреса сетевых адаптеров, невозможность совпадения которых контролируется изготовителями на стадии производства.)!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-4.jpg" alt="(!LANG:>IP نسخه 1 نسخه 4، یا IPv 4 l نسخه 6 ( IPv6)"> Версии l версия 4 протокола IP, или IPv 4 l версия 6 (IPv 6), в которой IP адрес представляется в виде 128 битной последовательности двоичных цифр. ipv 6 install!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-5.jpg" alt="(!LANG:>ساختار l برای سهولت کار با آدرس های IP32، یک دنباله بیت معمولا است"> Структура l Для удобства работы с IP адресами 32 разрядную последовательность обычно разделяют на 4 части по 8 битов (на октеты) l каждый октет переводят в десятичное число и при записи разделяют эти числа точками. l в таком виде (это представление называется «десятичные числа с точками» , или, «dotted decimal notation») IP адреса занимают гораздо меньше места и намного легче запоминаются 192. 168. 5. 200 11000000 10101000 0000101 11001000!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-6.jpg" alt="(!LANG:>ماسک زیر شبکه l ماسک زیر شبکه یک عدد 32 بیتی است از رفتن"> Маска подсети l Маска подсети - это 32 разрядное число, состоящее из идущих вначале единиц, а затем - нулей, например (в десятичном представлении) 255. 0 ИЛИ 255. 240. 0.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-7.jpg" alt="(!LANG:>Subnet mask l ماسک زیر شبکه نقش بسیار مهمی در IP ایفا می کند. آدرس دادن و"> Маска подсети l Маска подсети играет исключительно важную роль в IP адресации и маршрутизации l сеть ARPANet строилась как набор соединенных друг с другом гетерогенных сетей. Для правильного взаимодействия в такой сложной сети каждый участник должен уметь определять, какие IP адреса принадлежат его локальной сети, а какие - удаленным сетям. l здесь и используется маска подсети, с помощью которой производится разделение любого IP адреса на две части: идентификатор сети (Net ID) и идентификатор узла (Host ID). l такое разделение делается очень просто: там, где в маске подсети стоят единицы, находится идентификатор сети, а где стоят нули - идентификатор узла. Например, в IP адресе 192. 168. 5. 200 при использовании маски подсети 255. 0 идентификатором сети будет число 192. 168. 5. 0, а идентификатором узла - число 200. Стоит поменять маску подсети, на число 255. 0. 0, как и идентификатор узла, и идентификатор сети изменятся на 192. 168. 0. 0 и 5. 200, соответственно, и от этого, иначе будет вести себя компьютер при посылке IP пакетов.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-8.jpg" alt="(!LANG:>قوانین تخصیص آدرس های IP شبکه و میزبان فقط می تواند حاوی"> Правила назначения IP-адресов сетей и узлов 1. идентификатор сети не может содержать только двоичные нули или только единицы. Например, адрес 0. 0 не может являться идентификатором сети; 2. идентификатор узла также не может содержать только двоичные нули или только единицы - такие адреса зарезервированы для специальных целей l все нули в идентификаторе узла означают, что этот адрес является адресом сети. Например, 192. 168. 5. 0 является правильным адресом сети при использовании маски 255. 0 и его нельзя использовать для адресации компьютеров, l все единицы в идентификаторе узла означают, что этот адрес является адресом широковещания для данной сети. Например, 192. 168. 5. 255 является адресом широковещания в сети 192. 168. 5. 0 при использовании маски 255. 0 и его нельзя использовать для адресации компьютеров!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-9.jpg" alt="(!LANG:>قوانین تخصیص آدرس IP شبکه و میزبان در یک شناسه میزبان و"> Правила назначения IP-адресов сетей и узлов l идентификатор узла в пределах одной и той же подсети должен быть уникальным; l диапазон адресов от 127. 0. 0. 1 до 127. 255. 254 нельзя использовать в качестве IP адресов компьютеров. Вся сеть 127. 0. 0. 0 по маске 255. 0. 0. 0 зарезервирована под так называемый «адрес заглушки» (loopback), используемый в IP для обращения компьютера к самому себе. PING 127. 12. 34. 56!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-10.jpg" alt="(!LANG:>l آدرس های IP در سطح جهانی توسط یک شرکت خصوصی غیرحرفه ای اختصاص داده می شود. ICANN نامیده می شود"> l Распределением IP адресов в мире занимается частная некоммерческая корпорация под названием ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers), а точнее, работающая под ее патронажем организация IANA (Internet Assigned Numbers Authority).!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-11.jpg" alt="(!LANG:>آدرس IP کلاسیک و بدون کلاس">!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-12.jpg" alt="(!LANG:>توسعه l در ابتدا، کل فضای آدرس های IP ممکن تقسیم شد به پنج کلاس"> Развитие l Первоначальная все пространство возможных IP адресов было разбито на пять классов l принадлежность IP адреса к определенному классу определялась по нескольким битам первого октета l для адресации сетей и узлов использовались только классы А, В и С. l для этих сетей были определены фиксированные маски подсети по умолчанию, равные, соответственно, 255. 0. 0. 0, 255. 0. 0 и 255. 0, которые не только жестко определяли диапазон возможных IP адресов узлов в таких сетях, но и механизм маршрутизации.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-13.jpg" alt="(!LANG:>کلاس‌های آدرس در طرح آدرس‌دهی IP اصلی، تعداد دسته‌های اول پست‌ها که در"> Классы адресов в первоначальной схеме IP-адресации Класс Первые Возможное число биты в значения сетей узлов в сети октете первого октета А 0 1 -126 16777214 В 10 128 -191 16384 65534 С 110 192 -223 2097152 254 D 1110 224 -239 Используется для многоадресной рассылки (multicast) Е 1111 240 -254 Зарезервирован как экспериментальный!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-14.jpg" alt="(!LANG:>مشکلات l برای به دست آوردن محدوده مورد نیاز از آدرس های IP، سازمان ها درخواست برای پر کردن فرم ثبت نام،"> Проблемы l Для получения нужного диапазона IP адресов организациям предлагалось заполнить регистрационную форму, в которой следовало указать текущее число компьютеров и планируемый рост компью терного парка в течение двух лет. l с развитием Интернета такой подход к распределению IP адресов стал вызывать проблемы, особенно острые для сетей класса В. l организациям, в которых число компьютеров не превышало нескольких сотен (скажем, 500), приходилось регистрировать для себя целую сеть класса В. l Поэтому количество доступных сетей класса В стало на глазах «таять» , но при этом громадные диапазоны IP адресов (в нашем примере - более 65000) пропадали зря.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-15.jpg" alt="(!LANG:>حل مشکل l برای حل مشکل، یک آدرس IP بدون کلاس توسعه داده شد">!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-16.jpg" alt="(!LANG:>مسیریابی بین دامنه بدون کلاس،) CIDR، آدرس IP موجود نیست الزام آور"> Бесклассовая схема IP-адресации (Classless Inter. Domain Routing,), CIDR l отсутствует привязка IP адреса к классу сети и маске подсети по умолчанию l допускается применение так называемых масок подсети с переменной длиной (Variable Length Subnet Mask, VLSM). l Например, если при выделении сети для вышеуказанной организации с 500 компьютерами вместо фиксированной маски 255. 0. 0 использовать маску 255. 254. 0 то получившегося диапазона из 512 возможных IP адресов будет вполне достаточно. Оставшиеся 65 тысяч адресов можно зарезервировать на будущее или раздать другим желающим подключиться к Интернету. Этот подход позволил гораздо более эффективно выделять организациям нужные им диапазоны IP адресов, и проблема с нехваткой IP сетей и адресов стала менее острой.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-17.jpg" alt="(!LANG:>l محاسبه حداکثر تعداد گره های ممکن در هر شبکه IP چگونه چند بیت"> l Рассчет максимально возможного количества узлов в любой IP сети сколько битов содержится в идентификаторе узла, или, иначе, сколько нулей имеется в маске подсети. l Это число используется в качестве показателя степени двойки, а затем из результата вычитается два зарезервированных адреса (сети и широковещания). l Аналогичным способом легко вычислить и возможное количество сетей классов А, В или С, если учесть, что первые биты в октете уже зарезервированы, а в классе А нельзя использовать IP адреса 0. 0 и 127. 0. 0. 0 для адресации сети.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-18.jpg" alt="(!LANG:>آدرس های IP LANG l همه آدرس های استفاده شده در اینترنت، باید ثبت شوند که در"> IP-адреса для локальных сетей l Все используемые в Интернете адреса, должны регистрироваться в IANA, что гарантирует их уникальность в масштабе всей планеты. Такие адреса называют реальными, или публичными (public) IP адресами. l Для локальных сетей, не подключенных к Интернету, регистрация IP адресов, естественно, не требуется, так что, в принципе, здесь можно использовать любые возможные адреса. Однако, чтобы не допускать возможных конфликтов при последующем подключении такой сети к Интернету, RFC 1918 рекомендует применять в локальных сетях только следующие диапазоны так называемых частных (private) IP адресов (в Интернете эти адреса не существуют и использовать их там нет возможности): ¡ 10. 0- 10. 255; ¡ 172. 16. 0. 0- 172. 31. 255; а!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-19.jpg" alt="(!LANG:>مبانی مسیریابی IP برای برقراری ارتباط صحیح با سایر رایانه ها و شبکه ها هر"> Основы IР-маршрутизации l чтобы правильно взаимодействовать с другими компьютерами и сетями, каждый компьютер определяет, какие IP адреса принадлежат его локальной сети, а какие - удаленным сетям. l если выясняется, что IP адрес компьютера назначения принадлежит локальной сети, пакет посылается непосредственно компьютеру назначения, если же это адрес удаленной сети, то пакет посылается по адресу основного шлюза.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-20.jpg" alt="(!LANG:>نمونه COMPUTER l آدرس IP - 1805.16.05. ماسک زیر شبکه l -"> Пример КОМПЬЮТЕР l IP адрес - 192. 168. 5. 200; l маска подсети - 255. 0; l основной шлюз - 192. 168. 5. 1. При запуске протокола IP на компьютере выполняется операция логического «И» между его собственными IP адресом и маской подсети l IP адрес в 32 разрядном виде 11000000 10101000 00000101 11001000; l маска подсети - 11111111 0000; l идентификатор сети - 11000000 10101000 00000101 0000 Т. е. 192. 168. 5. 0 идентификатор собственной сети!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-21.jpg" alt="(!LANG:>کار مثال: یک بسته IP را به آدرس 1619. ارسال کنید. 5. 15. کامپیوتر در حال انجام است"> Пример Задача: отправить IP-пакет по адресу 192. 168. 5. 15. l компьютер выполняет операцию логического «И» с IP адресом компьютера назначения и собственной маской подсети. l полученный в результате идентификатор сети назначения будет совпадать с идентификатором собственной сети компьютера отправителя.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-22.jpg" alt="(!LANG:>مثال او"> Пример Так наш компьютер определит, что компьютер назначения находится в одной с ним сети, и выполнит следующие операции: l с помощью протокола ARP будет определен физический МАС адрес, соответствующий IP адресу компьютера назначения; l с помощью протоколов канального и физического уровня по этому МАС адресу будет послана нужная информация.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-23.jpg" alt="(!LANG:>کار مثال 2: یک بسته IP را به آدرس 169 ارسال کنید. 10. 20. ل کامپیوتر خواهد شد"> Пример 2 Задача: отправить IP-пакет по адресу 192. 168. 10. 20. l Компьютер выполнит аналогичную процедуру определения идентификатора сети назначения. l В результате будет получен адрес 192. 168. 10. 0, не совпадающий с идентификатором сети компьютера отправителя. l Так будет установлено, что компьютер назначения находится в удаленной сети, и алгоритм действий компьютера отправителя изменится: 1. будет определен МАС адрес не компьютера назначения, а маршрутизатора; 2. с помощью протоколов канального и физического уровня по этому МАС адресу на маршрутизатор будет послана нужная информация. Дальнейшая судьба IP пакета зависит от правильной настройки маршрутизаторов, объединя ющих сети 192. 168. 5. 0 и 192. 168. 10. 0. важна правильная настройка маски подсети в параметрах IP адресации!!!!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-24.jpg" alt="(!LANG:> راه هایی برای پیکربندی تنظیمات IP و بررسی اینکه آیا به صورت دستی کار می کند یا خیر. اختصاص دادن (به راحتی اشتباه کنید وقتی"> Способами настройки параметров IP и проверка работоспособности 1. назначить вручную (легко ошибиться, при изменении надо перенастраивать, сетевые администраторы полностью контролируют все IP адреса, невозможно работать в крупных корпоративных сетях с мобильными устройствами типа ноутбуков или КПК, которые часто перемещаются из одного сегмента сети в другой) 2. автоматическое получение IP адреса. Специальные серверы, поддерживающие протокол динамической конфигурации узлов (Dynamic Host Con iguration Protocol, DHCP), задача которых состоит f в обслуживании запросов клиентов на получение IP адреса и другой информации, необходимой для правильной работы в сети. Если сервер DHCP недоступен (отсутствует или не работает), то начиная с версии Windows 98 компьютеры самостоятельно назначают себе IP адрес. При этом используется механизм автоматической личной IP адресации (Automatic Private IP Addressing, АРIPA), для которого корпорацией Microsoft в IANA был зарегистрирован диапазон адресов 169. 254. 0. 0 - 169. 254. 255.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-25.jpg" alt="(!LANG:>بررسی IP 1. IPCONFIG / ALL. پارامترهای عملکرد 2. 127."> Проверка параметров и работоспособности протокола IP 1. IPCONFIG /ALL. 2. PING 127. 0. 0. 1 3. PING w. x. y. z, где w. x. y. z - IP адрес соседнего компьютера. 4. PING w. x. y. z, где w. x. y. z - IP адрес основного шлюза. 5. PING w. x. y. z, гдеw. x. y. z - IP адрес любого удаленного компьютера.!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-26.jpg" alt="(!LANG:>سوالات 1. چه پارامترها و تنظیماتی برای اطمینان از عملکرد مورد نیاز است پشته پروتکل TCP /IP?2."> Вопросы 1. Какие параметры и настройки обязательны дляобеспечения работы стека протоколов TCP/IP? 2. Что такое IP адрес? Какова его структура? Какиевозможны способы представления IP адресов? 3. Чем отличаются версии 4 и 6 протокола IP? Какие преимущества обеспечит версия 6 протокола IP? Почему возникла необходимость в переходе на версию 6 протокола IP? 4. Что такое маска подсети? Для чего она нужна? 5. В чем заключается смысл разделения IP адреса на идентификаторы сети и узла? Для чего это требуется? 6. Какие IP адреса и маски являются допустимыми, а какие - нет? Почему? 7. В чем различие между классовой и бесклассовой IP адресациями? Каковы их преимущества и недостатки?!}

Src="https://present5.com/presentation/3/159928527_437552731.pdf-img/159928527_437552731.pdf-27.jpg" alt="(!LANG:>سوالات 1. کلاس های آدرس IP چیست؟ تعیین می شود؟"> Вопросы 1. Что такое классы IP адресов? По каким правилам они определяются? 2. Как назначить IP адреса в локальной сети (без выхода в Интернет)? 3. Каковы основные принципы маршрутизации пакетов в локальных и удаленных сетях? 4. Что такое таблица маршрутов (таблица маршрутизации)? Объясните смысл каждой из ее колонок. 5. Как «прописать» в таблице маршрутизации отсутствующий в ней новый маршрут? 6. Что такое динамическая конфигурация узлов? Для чего она нужна? 7. В чем заключается технология автоматической личной IP адресации? 8. Каков типовой алгоритм проверки работоспособности протокола IP?!}

پروتکل RIP (پروتکل اطلاعات مسیریابی)یکی از قدیمی ترین پروتکل ها برای تبادل اطلاعات مسیریابی است، اما همچنان در شبکه های کامپیوتری بسیار رایج است. علاوه بر یک نسخه RIP برای شبکه های TCP/IP، یک نسخه RIP برای شبکه های IPX/SPX نیز از Novell وجود دارد.

در این پروتکل همه شبکه ها دارای اعداد هستند (نحوه شکل گیری عدد بستگی به پروتکل لایه شبکه مورد استفاده در شبکه دارد) و همه روترها دارای شناسه هستند. پروتکل RIP به طور گسترده از مفهوم "بردار فاصله" استفاده می کند. بردار فاصله مجموعه ای از جفت اعداد است که اعداد شبکه و فواصل آنها با هاپ هستند.

بردارهای فاصله به طور مکرر توسط روترها در شبکه منتشر می شوند و پس از چند مرحله، هر روتر داده هایی را در شبکه هایی که می تواند به آنها برسد و فواصل آنها را دارد. اگر اتصال با هر شبکه ای قطع شود، روتر با اختصاص حداکثر مقدار ممکن به عنصر برداری مربوط به فاصله به این شبکه، که معنای خاصی دارد - "بدون اتصال" به این واقعیت توجه می کند. این مقدار در پروتکل RIP عدد 16 است.

شکل 8.1 نمونه ای از یک شبکه متشکل از شش روتر با شناسه های 1 تا 6 و شش شبکه A تا F را نشان می دهد که توسط پیوندهای مستقیم نقطه به نقطه تشکیل شده اند.

برنج. 8.1. تبادل اطلاعات مسیریابی با استفاده از پروتکل RIP

شکل، اطلاعات اولیه موجود در پایگاه توپولوژیک روتر 2 و همچنین اطلاعات موجود در همان پایگاه را پس از دو بار تکرار مبادله بسته های مسیریابی پروتکل RIP نشان می دهد. پس از تعداد معینی از تکرار، روتر 2 فواصل تا تمام شبکه های اینترنت را می داند و ممکن است چندین گزینه جایگزین برای ارسال یک بسته به شبکه مقصد داشته باشد. اجازه دهید در مثال ما، شبکه مقصد شبکه D است.

هنگامی که نیاز به ارسال بسته ای به شبکه D دارد، روتر پایگاه داده مسیر خود را جستجو می کند و پورتی را که کمترین فاصله را با شبکه مقصد دارد (در این مورد، پورتی که آن را به روتر 3 متصل می کند) انتخاب می کند.

یک تایمر با هر ورودی جدول مسیریابی مرتبط است تا با تغییرات در وضعیت پیوندها و تجهیزات سازگار شود. اگر هیچ پیام جدیدی در بازه زمانی تایید این مسیر دریافت نشد، از جدول مسیریابی حذف می شود.

هنگام استفاده از پروتکل RIP، الگوریتم برنامه نویسی پویا بلمن-فورد اکتشافی کار می کند و راه حلی که با کمک آن یافت می شود بهینه نیست، اما نزدیک به بهینه است. مزیت پروتکل RIP سادگی محاسباتی آن است و معایب آن افزایش ترافیک هنگام ارسال دوره ای بسته های پخش و بهینه نبودن مسیر یافت شده است.

شکل 8.2 یک مورد از عملکرد شبکه ناپایدار از طریق پروتکل RIP را در هنگام تغییر پیکربندی نشان می دهد - پیوند ارتباطی بین روتر M1 و شبکه 1 از کار می افتد. هنگامی که این اتصال عملیاتی می شود، هر روتر یک ورودی در جدول مسیر در مورد شبکه شماره 1 دارد و فاصله مربوط به آن

برنج. 8.2. مثالی از عملکرد شبکه ناپایدار هنگام استفاده از پروتکل RIP

هنگامی که اتصال با شبکه 1 قطع می شود، روتر M1 توجه می کند که فاصله تا این شبکه مقدار 16 را گرفته است. اما پس از دریافت پیام مسیریابی از روتر M2 پس از مدتی مبنی بر اینکه فاصله آن تا شبکه 1 2 پرش است، روتر M1 این فاصله را 1 افزایش می دهد و توجه می کند که شبکه 1 از طریق روتر 2 قابل دسترسی است. در نتیجه، بسته ای که برای شبکه 1 تعیین شده است بین روترهای M1 و M2 گردش می کند تا زمانی که ورودی شبکه 1 در روتر 2 منقضی شود و این اطلاعات روتر M1 را ارسال کند. .

برای جلوگیری از چنین شرایطی، اطلاعات مسیریابی در مورد شبکه شناخته شده برای روتر به روتری که از آن آمده است منتقل نمی شود.

موارد پیچیده دیگری از رفتار ناپایدار شبکه ها با استفاده از پروتکل RIP در هنگام تغییر وضعیت پیوندها یا روترهای شبکه وجود دارد.

مقالات مرتبط