تبلیغات
همه چیز درباره شبکه - فلسفه کامل پروتکل مسیریابی در شبکه Protocol Routing

همه چیز درباره شبکه
 
به دوستان خود بگویید www.supnet.blogfa.com

سرآیند هر پروتکل : وقتی كه یك تودة خام اطلاعات (دیتاگرام)، جهت ارسال به پروتكل شبكه تحویل داده می شود اولین وظیفة پروتكل، قالب بندی و ایجاد واحدهای مستقل ودارای هویّت است.

هر واحد مستقل و دارای هویّت كه اصطلاحاً ”بسته -Packet-” نامیده می شود شناسنامة دقیقی را بهمراه خواهد داشت تا با استفاده از این شناسنامه هدایت بسته ها به مقصد ممكن باشد. فراموش نكنید كه ساختار و قالب هر بسته، استاندارد است و ربطی به سخت افزار یا نرم افزار ماشین تولیدكنندة آن ندارد.

برای تشریح وظیفة سرآیند هر پروتكل شبكه، به سرآیند پروتكل مشهور IP می پردازیم. وقتی یك تودة اطلاعات برای انتقال برروی شبكه، تحویل پروتكل IP می شود، یكی از اولین عملیات، اضافه كردن سرآیند دقیق و متناسب، به آن خواهد بود. شكل (1-5) فیلدهای سرآیند بسته IP را نشان می دهد.


فیلد Version مشخص می كند كه برای قالب دهی به داده ها از كدام نسخة پروتكل IP استفاده شده است. نسخه ای كه امروزه در همه جا عمومیت دارد نسخه چهار(Ipv4 ) است؛ البته Ipv6 (نسخة شش از پروتكل IP) در حال رائج شدن است ودرآینده ای نه چندان دور Ipv4 را از رونق خواهد انداخت . (برخی از مؤسسات و شركتها آزمایش Ipv8- پروتكل IP نسخة هشت را آغاز كرده اند)

فیلد Version اولین فیلدی است كه مسیریاب برای آغاز عملیات پردازش و مسیریابی بسته، به آن احتیاج خواهد داشت.

فیلد (IHL (IP Header : این فیلد چهاربیتی، طول كل سرآیند بسته را برمبنای كلمات 32 بیتی مشخص می نماید. بعنوان مثال اگر در این فیلد عدد 10 قرارگرفته باشد بدین معناست كه كل سرآیند، 320 بیت معادل چهل بایت خواهد بود. اگر به ساختار یك بستة IP دقت شود به غیر از فیلد Options كه اختیاری است، وجود تمام فیلدهای سرآیند الزامی می باشد. طول قسمت اجباریِ سرآیند 20 بایت است و بهمین دلیل حداقل عددی كه در فیلد HIL قرارمی گیرد 5 یا 2(0101) خواهدبود و هر مقدار كمتر از 5 به عنوان خطا تلقی شده و منجر به حذف بسته خواهدشد. با توجه به طول 4 بیتی این فیلد، بدیهی است كه حداكثر مقدار آن 15 یا 2(1111) خواهد بود كه در این صورت طول قسمت سرآیند 60 بایت (4*15) و طول قسمت اختیاری 40 بایت می باشد. قسمت اختیاری در سرآیند برای اضافه كردن اطلاعاتی مثل آدرس مسیرهای پیموده شده، ”مهرزمان” و برخی دیگر از گزینه ها است. با استفاده از این فیلد مسیریاب قادر است مرز بین داده ها و سرآیند بسته را تشخیص بدهد.

فیلدType of service : این فیلد هشت بیتی است و توسط آن ماشین (یعنی ماشین تولیدكنندة بستة IP ) از مجموعة زیرشبكه (یعنی مجموعة مسیریابهای بین راه) تقاضای سرویس ویژه ای برای ارسال یك دیتاگرام می نماید. بعنوان مثال ممكن است یك ماشین میزبانبخواهد دیتاگرامِ صدا یا تصویر برای ماشین مقصد ارسال نماید؛ در چنین شرایطی از زیر شبكه تقاضای ارسال سریع و به موقع اطلاعات را دارد نه قابلیت اطمینان صددرصد، چرا كه اگر یك یا چند بیت از داده های ارسالی در مسیر دچار خرابیشود تأثیرچندانی در كیفیت كار نخواهد گذاشت ولی اگر بسته های حاوی اطلاعات صدا یا تصویر به سرعت و سرموقع تحویل نشود اشكال عمده بوجود خواهدآمد. در چنین مواقعی ماشین میزبان از زیر شبكه تقاضای سرویس سریع (ولاجرم غیرقابل اطمینان) می نماید. در برخی از محیط های دیگر مثل ارسال نامة الكترونیكی یا مبادلة فایل انتظارِ اطمینانِ (Reliability) صددرصد از زیرشبكه وجود دارد و سرعت تأثیرچندانی بر كیفیت كار ندارد.

از طریق این فیلد نوع سرویس درخواستی مشخص می شود؛ این فیلد خودش به چند بخش تقسیم شده است:

الف) سه بیت سمت چپ، اولویت بستة IP را تعیین می كند. اگر در این سه بیت صفر قرارگرفته باشد بسته اطلاعاتی از نوع معمولی تلقی می شود، یعنی دارای پایین ترین مقدار اولویت است و اگر مقدار 7 یعنی 2(111) در این سه بیت قرارگرفته باشد بالاترین اولویت برای بسته در نظرگرفته می شود. مسیریاب در بین بسته های IP كه از كانالهای مختلف واردشده اند، بسته هایی را زودتر پردازش و مسیریابی می كند كه دارای حق تقدم و اولویت بالاتری باشند. بسته های با حق تقدم بالابرای عملیاتی نظیر ارسال بسته های اطلاعاتی به منظور تنظیم و پیكربندی پارامترهای زیر شبكه مورد استفاده قرارمی گیرد.(مثلاً برای گزارش یك خرابی در زیر شبكه یا مبادلة جداول مسیریابی)

ب) بیتهای R,T,D : بیت D به معنای تأخیر، بیت R به معنای قابلیت اطمینان و بیت T به معنای توان خروجی خط (Throughput) است و ماشین میزبان با قراردادن 1 در این بیتها انتظارش را از زیرشبكه بیان می كند. مسیریابها بابررسی این سه بیت می توانند در مورد انتخاب مسیر مناسب تصمیم بگیرند. بسیاری از مسیریابهای سیسكو قادرند این فیلد را پردازش كرده ودر صورت امكان سرویس لازم را ارائه نمایند.

فیلد Total Length : در این فیلدِ شانزده بیتی عددی قرارمی گیرد كه اندازة كل بستة IP را (شامل مجموع اندازة سرآیند و ناحیه داده) بر حسب بایت تعیین می كند؛ بنابراین حداكثر طول كل بستة IP می تواند 65535 بایت باشد.

فیلد Identification : همانگونه كه قبلاً اشاره شد برخی از مواقع مسیریابها یا ماشینهای میزبان مجبورند یك دیتاگرام را به قطعات كوچكتر بشكنند و ماشین مقصد مجبور است آنها را بازسازی كند، بنابراین وقتی یك دیتاگرامِ واحد شكسته می شود باید مشخصه ای داشته باشد تا در هنگام بازسازیِ آن در مقصد بتوان قطعه های آن دیتاگرام را از بقیه جدا كرد. در این فیلدِ 16 بیتی عددی قرارمی گیرد كه شمارة یك دیتاگرامِ واحد را مشخص می كند. كلیه بسته های IP كه با این شماره وارد می شوند قطعه های مربوط به یك دیتاگرام بوده و باید پس از گردآوری قطعه ها، آن را مجدداً بازسازی كرد. بعنوان مثال اگر در این فیلد عدد 1652 قراربگیرد تمامی بسته های IP كه مشخصة 1652 دارند قطعه های مربوط به یك دیتاگرام هستند و پس از دریافت كل قطعه ها باید بازسازی شوند. البته برای حفظ ترتیب، هر قطعه گذشته از یك شمارة ترتیب نیز باشد تا بتوان آنها را طبق این شماره مرتب و بازسازی كرد.


فیلد Fragment :
این فیلد در سه بخش سازماندهی شده است:

الف(بیت DF (Don’t Fragment: با یك شدن این بیت در یك بستة IP هیچ مسیریابی حق ندارد آن را قطعه قطعه كند، چرا كه مقصد قادر به بازسازی دیتاگرام های تكه تكه شده نیست. اگر این بیت به 1 تنظیم شده باشد و مسیریابی نتواند آنرا به دلیل بزرگی اندازة آن، انتقال بدهد لاجَرَم آنراحذف خواهد كرد.

ب) بیت MF : این بیت مشخص می كند كه آیا بستة IP آخرین قطعه از یك دیتاگرام محسوب می شود یا باز هم قطعه های بعدی وجود دارد. در آخرین قطعه از یك دیتاگرام بیت MF صفر خواهد بود ودر بقیه الزاماً 1 است.

ج) Fragment offset : این قسمت كه سیزده بیتی است در حقیقت شماره ترتیب هر قطعه در یك دیتاگرام شكسته شده محسوب می شود. با توجه به سیزده بیتی بودن این فیلد، یك دیتاگرام حداكثر می تواند به 8192 تكه تقسیم شود.

فیلد Time To Live) TTL ): این فیلد هشت بیتی در نقش یك شمارنده، طول عمر بسته را مشخص می كند. طول عمر یك بسته بطور ضمنی به زمانی اشاره می كند كه یك بسته IP می تواند بر روی شبكه سرگردان باشد. حداكثر طول عمر یك بسته، 255 خواهد بود كه به ازای عبور از هر مسیریاب از مقدار این فیلد یك واحد كم می شود. هرگاه یك بستة IP به دلیل بافرشدن در حافظه یك مسیریاب زمانی را معطل بماند، به ازای هر ثانیه یك واحد از این فیلد كم خواهد شد. به محض انكه مقدار این فیلد به صفر برسد بستة IP در هر نقطه از مسیر باشد حذف شده و از ادامة سیرِ آن به سمت مقصد جلوگیری خواهد شد. (البته معمولاً یك پیام هشدار به ماشینی كه آن بسته را تولید كرده باز پس فرستاده خواهد شد.)

فیلد Protocol : دیتاگرامی كه در فیلد داده از یك بستة IP حمل می شود با ساختمان دادة خاص از لایة بالاتر تحویلِ پروتكل IP شده تا روی شبكه ارسال شود. بعنوان مثال ممكن است این داده ها را پروتكل TCP در لایه بالاتر ارسال كرده باشد و یا ممكن است این كار توسط پروتكل UDP انجام شده باشد. بنابراین مقدار این فیلد شمارة پروتكلی است كه در لایة بالاتر تقاضای ارسال یك دیتاگرام كرده است؛ بسته ها پس از دریافت در مقصد باید به پروتكل تعیین شده تحویل داده شود.

فیلد Header Checksum : این فیلد كه شانزده بیتی است به منظور كشف خطاهای احتمالی در سرآیند هر بستة IP استفاده می شود. برای محاسبة كد كشف خطا، كل سرآیند بصورت دو بایت، دوبایت با یكدیگر جمع می شود. نهایتاً حاصل جمع به روش ”مكمل یك” (Ones Compelement) منفی می شود و این عدد منفی در این فیلد سرآیند قرار می گیرد. در هر مسیریاب قبل از پردازش و مسیریابی ابتدا صحت اطلاعات درون سرآیند بررسی می شود. روش بررسی بدینصورت است كه اگر تمامی سرآیند بصورت دو بایت، دوبایت در مبنای مكمل یك با یكدیگر جمع شود باید حاصل جمع، صفر بدست آید؛ درغیر این صورت بستة IP فاقد اعتبار بوده حذف خواهد شد.

دقت كنید كه فیلد Checksum در هر مسیریاب باید از نو محاسبه و مقداردهی شود زیرا وقتی یك بستة IP وارد یك مسیریاب می شود حداقل فیلد TTL از آن بسته عوض خواهد شد.

فیلد Checksum برای كشف خطاهای احتمالی درون داده های فیلد Payload استفاده نمی شود چرا كه اینگونه خطاها در لایه پایین تر یعنی لایه فیزیكی معمولاً اوسط كدهای CRC نظارت می شود؛ در ضمن لایه های بالاتر نیز مسئلة خطا را بررسی می كنند. در حقیقت این فیلد برای كشف خطاهایی است كه یك مسیریاب در تنظیم سرآیند یك بستة IP مرتكب شده است.

فیلد Source Address : هر ماشین میزبان در شبكة اینترنت یك آدرس جهانی و یكتای 32 بیتی دارد. بنابراین هر ماشین میزبان در هنگام تولید یك بستة IP باید آدرس خودش را در این فیلد قراربدهد. (از این بعد به این آدرس، آدرسِ IP می گوییم )

فیلد Destination Address : در این فیلد آدرس 32 بیتیِ مربوط به ماشین مقصد كه باید بسته IP تحویل آن بشود، قرارمی گیرد.

فیلد اختیاری Options : در این فیلدِ اختیاری می توان تا حداكثر 40 بایت قرارداد ودر برگیرندة اطلاعاتی است كه می تواند به مسیریابها در مورد یافتن مسیر مناسب كمك كند.



ادامه مطلب

طبقه بندی: شبکه و اینترنت، 
نوشته شده در تاریخ یکشنبه 2 مرداد 1390 توسط SuP NeT
تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : supnet  
قالب وبلاگ