پروژه نقش Router در مسیریابی

کارشناسی ناپیوسته کامپیوتر 

چکیده

اگر بخواهیم چکیده ای از مطالب راجع به روترها را بگوئیم باید به این نکته اشاره کنیم که روترها کامپیوترهای خاصی هستند که پیام های اطلاعاتی کاربران را با استفاده از هزاران مسیر موجود به مقاصد مورد نظر هدایت می نمایند.

استفاده از روترها در شبکه به امری متداول تبدیل شده است . یکی از دلایل مهم گسترش استفاده از روتر ، ضرورت اتصال یک شبکه به چندین شبکه دیگر  (اینترنت و یا سایر سایت ها ی از راه دور) در عصر حاضر است . نام در نظر گرفته شده برای روترها ، متناسب با کاری است که آنان انجام می دهند : " ارسال داده از یک شبکه به شبکه ای دیگر " . مثلا" در صورتی که یک شرکت دارای شعبه ای در تهران و  یک دفتر دیگر در اهواز باشد ، به منظور اتصال آنان به یکدیگر می توان از یک خط  leased ( اختصاصی ) که به هر یک از روترهای موجود در دفاتر متصل می گردد ، استفاده نمود . بدین ترتیب ، هر گونه ترافیکی که لازم است از یک سایت به سایت دیگر انجام شود از طریق روتر محقق شده و تمامی ترافیک های غیرضروری دیگر فیلتر و در پهنای باند و هزینه های مربوطه ، صرفه جوئی می گردد .

مقدمه

امروزه دنیا به نیروی متخصص و زبده در زمینه‌ی فناوری اطلاعات نیاز مبرم دارد واین نیاز در هیچ زمینه‌ای به اندازه‌ی تخصص در تکنولوژی شبکه و مسیریابی، بطور جدی احساس نمی‌شود.

مسیریابی و هدایت اطلاعات همان عاملی است که جهان را به یک گردهمائی مردمی و دهکده کوچک تبد یل کرده است.

همیشه تکنولوژی مسیریابی با پیچیدگی‌ها و مشکلات خاص خود مواجه بوده و هست . ابزارهای مسیریابی نسبتاً گران هستند و حیات بسیاری از شرکت ها و سازمانها  (بالاخص مؤسسات تجاری) به این ابزارها و ابسته‌اند، به همین دلیل اغلب شرکت‌ها و سازمان‌ها ترجیح می‌دهند مهندسین مجرب و متخصص را به خدمت بگیرند تا اولاً زمان و هزینه‌ی زیادی صرف کسب تجربه‌ی این افراد نشود؛ ثالثاً تحویل دادن یک مسیریاب مثلاً پنجاه هزار دلاری به یک فرد زبده و مجرب مخاطره‌ی کمتری دارد.

لذا این مطالب به درد افرادی می‌خورند که تصمیم دارند معلومات تخصص خود را گسترش بدهند و به یک حرفه‌ای تبدیل شوند.

تاریخچه

در دهه‌ی شصت و هفتاد فقدان ابزارهای مسیریابی هوشمند مشکل حادی نبود زیرا شبکه‌هائی که نیاز به ارتباط با یکدیگر داشتند می‌توانستند از تکنولوژی سوئیچ بسته (هر چند با سرعت و کارائی ناچیز) استفاده کنند. در آن زمان کامپیوترهای شخصی وجود نداشت.

پس از آنکه PC بعنوان یک کامپیوتر کوچک، کامل و همه‌ی منظوره در محیط‌های کاری (و حتی منزل افراد) پذیرفته شد و جا افتاد، متخصصین این رشته با مسائل جدیدی مواجه شدند.

PC یک کامپیوتر مستقل محسوب می‌شود و همانند یک کامپیوتر Mainframe به اتصال مستقیم با کانال اصلی شبکه احتیاج دارد. بعنوان مثال اگر تکنولوژی برقراری ارتباط بین کامپیوتر مبتنی بر «توپولوژی حلقه» (Ring) باشد، اتصال 60 کامپیوتر PC (و آن هم با پهنای باند 4Mbps) کارائی شبکه را بسیار کم خواهد کرد.

پس از ظهور PC و استقبال چشمگیر از این پدیده که نتیجه‌ی مستقیم قیمت ارزان و قابلیت بالای آن بود، متخصصین شبکه و صاحبان صنایع به ساخت مسیریاب برای اتصال شبکه‌های کوچک و محلی ترغیب شدند. بدین ترتیب می‌شد تا شبکه‌های محلی کوچک و با راندمان بالا طراحی و پیاده کرد و ارتباط مابین آنها را از طریق مسیریاب برقرار نمود.

با استفاده از یک مسیریاب دیگر لازم نبود که همه‌ی ماشین‌های شبکه از سخت‌افزار، نرم‌افزار و پروتکل ارتباطی یکسان استفاده کنند و بدین ترتیب انعطاف لازم در توسعه‌ی انواع سخت افزار و نرم افزار‌های شبکه پدید آمد .

شبکه‌ های کوچک محلی، کارآمدتر و قابل مدیریت هستند؛ پس می‌شود یک شبکه‌ی بزرگ را به چند شبکه‌ی کوچک شکست و با استفاده از مسیریاب ارتباط آنها را برقرار ساخت.

شاید بتوان بنیانگزاران تکنولوژی مسیریابی را Lerner و Bosack دانست. این دو نفر بدون حمایت مالی و با سرمایه‌گذاری شخصی، تحقق و توسعه‌ی تکنولوژی مسیریاب را آغاز کردند. پس از دو سال کار آنها به نتیجه رسید و اولین مسیریاب را عرضه کرده و آن را در دانشگاه استنفورد بکار گرفتند.

شرکت سیسکو اولین مسیریاب خود را در اکتبر سال 1984 به بازار عرضه کرد.

فصل 1 

1-1 مسیریابی و اینترنت

در بدو دهه‌‌ی هشتاد که سیل کامپیوترهای شخصی به سمت فروشگاه‌ها روانه شد شبکه‌های کوچک (Bulletin Board Service) BBS در پهنه‌ی کشورها سربرآوردند. از طریق سرویس دهنده‌های BBS که بطور معمول در محیط‌های دانشگاهی بزرگ قرار داشتند (چون قادر به تهیه‌ی مدیریت تکنولوژی لازم بودند)، کاربران می‌توانستند از درون منزل خود شماره‌گیری کرده و (از طریق خط تلفن) به این شبکه‌ها وارد شوند.

جمیع کاربران BBS می‌توانستند ازطریق شماره‌گیری به یک ماشین مشخص در شبکه BBS متصل شده و به اطلاعات، اخبار، خدمات گفتگو و گپ زنی (chat) ، خدمات پیام رسانی (سرویس e-mail قدیم) دسترسی داشته باشند. این اجتماع کوچک از کاربرانی که از طریق مودم به یک BBS بزرگ متصل می‌شدند، حلقه‌های کوچکی از شبکه اینترنت فعلی را تشکیل دادند.

بزرگترین عیب BBS در فقدان ارتباط بین آنها بود یعنی کاربران یک BBS فقط می‌توانستند از خدمات شبکه‌ی خود استفاده کنند و امکان ارتباط بین BBS های مختلف وجود نداشت. بیش از پنج سال کاربران نقاط مختلف دنیا بدون آنکه چیزی از تکنولوژی BBS بدانند با وصل به BBS دانشگاه محل خود با غریبه‌هائی که شاید در کشور دیگری بودند گفتگو می‌کردند. سرانجام پس از آنکه محصولات مسیریابی  به بازار و دانشگاه‌ها عرضه شد، BBSهای مجزا شروع به اتصال و ارتباط با یکدیگر کردند. بدین ترتیب یک کاربر نه تنها می‌توانست به BBS دانشگاه  خود متصل شده و اطلاعاتی را از این دانشگاه دریافت کند بلکه می‌توانست به اطلاعات دانشگاههای دیگر  نیز دسترسی داشته باشد.

1- 2 عناصر اصلی در یک روتر سیسکو

1-2-1 اینترفیس ( Interfaces  ) .با استفاده از اینترفیس ها  ، امکان استفاده از روتر فراهم می گردد . اینترفیس  ها شامل  پورت های سریال و اترنت  مختلفی می باشند که از آنان به منظور اتصال روتر به شبکه LAN استفاده می گردد .هر روتر با توجه به پتانسیل های ارائه شده ، دارای اینترفیس های متعددی است . برای هر یک از اینترفیس های روتر از یک نام خاص استفاده می شود . جدول زیر برخی از اسامی متداول را نشان می دهد .

همانگونه که مشاهده می نمائید ، روتر فوق حتی دارای سوکت های مختص تلفن نیز می باشد ، چراکه با توجه به این که روتر فوق از نوع ISDN می باشد ، می بایست یک تلفن دیجیتالی را به یک خط ISDN متصل نمود. روتر فوق علاوه بر اینترفیس های ISDN دارای یک اینترفیس اترنت به منظور اتصال به یک دستگاه در شبکه LAN است ( معمولا" یک هاب و یا یک کامپیوتر ) . در صورتی که اینترفیس فوق را به پورت uplink یک هاب متصل نمائید ، می بایست سوئیچ کوچک موجود در پشت روتر را در حالت هاب ، تنظیم نمود . در صورتی که اینترفیس فوق را به یک دستگاه کامپیوتر متصل نمائید ، می بایست وضعیت سوئیچ را در حالت node قرار داد . پورت Config و یا Console از نوع کانکتور DB9 ( مادگی ) بوده که با استفاده از یک کابل خاص به پورت سریال کامپیوتر متصل  تا  امکان پیکربندی مستقیم روتر ، فراهم می گردد .

1-2-2 پردازنده ( CPU ) : تمامی روترهای سیسکو دارای یک پردازنده اصلی می باشند که مسئولیت انجام عملیات اصلی در روتر را برعهده دارند . پردازنده با تولید وققه ( IRQ ) با سایر عناصر موجود در روتر ارتباط برقرار می نماید . روترهای سیسکو از پردازنده های RISC موتورولا  استفاده می نمایند. معمولا" درصد استفاده از پردازنده بر روی یک روتر معمولی  از بیست تجاوز نمی نماید

1- 3 وظایف مسیریاب ها

مسیریاب‌ها وظیفه داشتند تا داده‌ها را به سریعترین و کارآمدترین روش از یک سیستم به سیستم دیگر هدایت کنند. اصولی که مسیریاب‌های اولیه بر آن استوار بودند با مسیریاب‌های امروزی تفاوتی نکرده است. آنها باید بسته‌ها را دریافت و پردازش می‌کردند، مسیرها را محاسبه و ارزیابی می‌نمودند و نهایتاً برای هدایت آن بسته، تصمیم دقیق و هوشمندانه می‌گرفتند.

مسیریاب‌های مدرن می‌توانند از فرآیند NAT[1]، غربال‌سازی بسته‌ها (Packer Filtering) پشتیبانی کنند یا بصورت یک دیوار آتش جلوی دسترسی غیرمجاز به شبکه را بگیرند و امکان اتصال از راه دور به شبکه را فراهم نمایند. با این وجود رسالت اصلی مسیریاب در طول این سال‌ها بر یک اصل باقی مانده است : «انتقال کارآمد و سریع داده بین سیستم‌ها و شبکه‌های مختلف» .

در بسیاری از ISP ها یک مسیریاب در بیرونی‌ترین مرز شبکه قرار می‌گیرد یعنی ارتباط با ماشین‌های درون شبکه فقط از طریق این مسیریاب مؤثر است و هیچ راه ارتباطیی (مثل مودم‌هائی که به ماشین‌های درون شبکه متصلند) وجود ندارد. هرگاه تنها کانال ارتباطی مسیریاب سیسکو باشد می‌توان سیاست‌های امنیتی را بر روی آن اعمال کرد. (اعمال دیوار آتش، NAT ، فرآیند فیلترینگ و نظایر آن)

پس از آنکه کاربر ( با وارد کردن مشخصه‌ی شناسائی و کلمه‌ی عبور) احراز هویت شد قادر خواهد بود که به جستجو و گشت و گذار در وب بپردازد چرا که ساختار ارتباطی مسیریاب‌ها، ارتباط او را با سایت موردنظرش برقرار خواهند کرد.

فرض کنید از یک روتر مطابق شکل زیر به منظور اتصال دو شبکه LAN به یکدیگر و اینترنت ، استفاده شده است . زمانی که روتر داده ای را از طریق یک شبکه LAN و یا اینترنت دریافت می نماید ، پس از بررسی آدرس مبداء و مقصد ، داده دریافتی را برای هر یک از شبکه ها و یا اینترنت ارسال می نماید . روتر استفاده شده در شکل زیر ، شبکه را به دو بخش متفاوت تقسیم نموده است .( دو شبکه مجزاء ) . هر شبکه دارای یک هاب است که تمامی کامپیوترهای موجود در شبکه به آن متصل شده اند . علاوه بر موارد فوق ، روتر استفاده شده دارای اینترفیس های لازم به منظور اتصال هر شبکه به آن بوده و از یک اینترفیس دیگر به منظور اتصال به اینترنت ، استفاده می نماید . بدین ترتیب ،  روتر قادر است داده مورد نظر را به مقصد درست ، ارسال نماید .

(نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است)