شبکه هزاره | مقالات | مقالات عمومي شبكه | : برنامه ريزي و طراحي شبكه ( بخش دوم )

مقالات » مقالات عمومي شبكه » : برنامه ريزي و طراحي شبكه ( بخش دوم )

: برنامه ريزي و طراحي شبكه ( بخش دوم ) Thumbs up

در بخش اول به اين موضوع اشاره گرديد كه علاقه مندان به دريافت مدرك CCNA مي بايست توانائي خود را در چهار زمينه زير افزايش دهند :

برنامه ريزي و طراحي شامل :
- طراحي يك شبكه محلي ساده با استفاده از فناوري سيسكو
- طراحي يك مدل آدرس دهي IP منطبق بر طرح شبكه
- انتخاب يك پروتكل روتينگ مناسب
- طراحي يك ارتباط بين شبكه اي ساده با استفاده از فناوري سيسكو
- پياده سازي يك ليست دستيابي منطبق بر نياز كاربران
- انتخاب سرويس هاي WAN منطبق بر نياز مشتريان
پياده سازي و عمليات
اشكال زدائي
فناوري

در بخش اول با تمركز بر روي "برنامه ريزي و طراحي " ، با نحوه طراحي يك شبكه محلي ساده با استفاده از فناوري سيسكو آشنا شديم . در اين بخش ضمن تداوم تمركز خود بر روي " برنامه ريزي و طراحي "، به بررسي طراحي يك مدل آدرس دهي IP منطبق بر طرح شبكه خواهيم پرداخت .

بخش دوم : طراحي يك مدل آدرس دهي IP منطبق بر طرح شبكه

آدرس IP ، يك شناسه عددي است كه به هر ماشين موجود بر روي يك شبكه IP نسبت داده مي شود . آدرس فوق ، مكان خاص يك دستگاه بر روي شبكه را مشخص مي نمايد . آدرس IP يك آدرس نرم افزاري است ( نه يك آدرس سخت افزاري ) . هر اينترفيس شبكه داراي يك آدرس سخت افزاري نيز مي باشد كه از آن به منظور يافتن هاست بر روي يك شبكه محلي استفاده مي گردد . آدرس دهي مبتني بر IP ، امكان مبادله اطلاعات بين هاست موجود در يك شبكه محلي با هاست موجود بر روي شبكه ديگر صرفنظر از نوع شبكه محلي را فراهم مي نمايد .
در زمان طراحي مدل آدرس دهي IP در يك شبكه ، مي بايست به مواردي متعددي توجه شود چراكه با در نظر گرفتن برخي ملاحظات در زمان طراحي ، نگهداري شبكه در مدت زمان حيات آن راحت تر مي گردد .
در ادامه به برخي از اصطلاحات اساسي در خصوص سيستم آدرس دهي IP ، سيستم سلسله مراتبي آدرس دهي IP ، كلاس هاي متفاوت آدرس دهي IP ، آدرس هاي IP خصوصي ، آدرس هاي broadcast و NAT ( برگرفته از network address translation ) اشاره خواهيم كرد .

اصطلاحات IP

· بيت ( bit ) : يك بيت شامل يك رقم است . صفر و يا يك

· بايت ( byte ) : يك بايت بسته به اين كه از parity استفاده شده باشد از هفت و يا هشت بيت تشكيل مي گردد . در ادامه همواره فرض ما بر اين است كه يك بايت از هشت بيت تشكيل شده است .

· اكتت ( octet ) : يك اكتت از هشت بيت تشكيل مي گردد و صرفا" يك عدد هشت بيتي در مبناي دو را نشان مي دهد . در ادامه به دفعات از واژه هاي بايت و اكتت به جاي هم استفاده شده است .

· آدرس شبكه ( Network address ) : از آدرس شبكه به منظور روتينگ و ارسال بسته هاي اطلاعاتي به يك شبكه راه دور استفاده مي شود . آدرس هاي 0 . 0 . 0 . 10 و 0 . 10 . 168 . 192 نمونه هائي در اين زمينه مي باشند .

· آدرس پخش ( Broadcast address ) : از آدرس هاي فوق ، برنامه ها و هاست ها جهت ارسال اطلاعات براي تمامي گره هاي موجود در يك شبكه استفاده مي نمايند .
255 . 255 . 255 . 255 تمامي شبكه ها و تمامي گره ها
255 . 255 . 16 . 172 تمام subnet و هاست ها بر روي شبكه 0 . 0 . 16 . 172
255 . 255 . 255 . 10 به تمامي subnet و هاست موجود بر روي شبكه 0 . 0 . 0 . 10
نمونه هائي از آدرس هاي broadcast مي باشند .

مدل آدرس دهي سلسله مراتبي IP

يك آدرس IP شامل 32 بيت اطلاعات است . اين بيت ها به چهار بخش تقسيم مي گردند كه به هر بخش بايت و يا اكتت گفته مي شود . هر بايت و اكتت شامل هشت بيت مي باشد . براي نمايش يك آدرس IP مي توان از روش هاي متعددي استفاده نمود :

· دهدهي - جدا شده توسط نقطه ( 56 . 30 . 16 . 172 )

· باينري يا مبناي دو ( 00111000 . 00011110 . 00010000 . 10101100 )

· مبناي شانزده ( AC.10.1E.38 )

تمامي مثال هاي فوق يك آدرس IP مشابه را نمايش مي دهند . در زمان بحث بر روي آدرس دهي IP از مبناي شانزده به ميزاني كه از "دهدهي - جدا شده توسط نقطه" و يا باينري استفاده مي شود ، استفاده نمي گردد . در برخي برنامه ها ممكن است از يك آدرس IP به صورت مبناي شانزده استفاده گردد . ريجستري ويندوز يك نمونه مناسب از برنامه هائي است كه آدرس IP ماشين را به صورت مبناي شانزده ذخيره مي نمايد .
آدرس سي و دو بيتي IP ، يك آدرس ساختيافته و يا سلسله مراتبي است ( در مقابل آدرس هاي غيرسلسله مراتبي و flat ) . با اين كه مي توان از هر نوع مدل آدرس دهي استفاده نمود ، ولي توصيه مي گردد كه از آدرس دهي سلسله مراتبي استفاده شود . ارائه تعداد بسيار زيادي آدرس ، مزيت عمده استفاده از يك مدل آدرس دهي سلسله مراتبي است . با توجه به اين كه آدرس IP سي و دو بيتي است و هر بيت مي تواند مقدار صفر و يا يك را دارا باشد ،‌ در مجموع دو به توان سي و دو آدرس را خواهيم داشت ( 3 / 4 ميليارد و يا 4,294,967,296 ) .
اشكال مدل آدرس دهي flat و علت عدم استفاده از آن براي آدرس دهي IP به روتينگ مربوط مي گردد . در صورتي كه هر آدرس منحصربفرد باشد ، تمامي روترهاي موجود در اينترنت مي بايست آدرس هر ماشين موجود در اينترنت را ذخيره نمايند . اين موضوع روتينگ موثر را غيرممكن مي سازد حتي اگر صرفا" بخشي از آدرس هاي موجود استفاده شده باشد .
براي حل اين مشكل مي توان از مدل آدرسي دهي سلسله مراتبي با دو و يا سه سطح استفاده نمود كه در آن آدرس ها بر اساس شبكه ، هاست ( دو سطح ) و يا شبكه ، زير شبكه و هاست ( سه سطح ) سازماندهي مي شوند .
مدل آدرس دهي سلسله مراتبي ( با دو و يا سه سطح ) را مي توان با يك شماره تلفن مقايسه نمود . در يك شماره تلفن ، بخش اول مربوط به كد شهر است . بخش دوم مربوط به يك ناحيه محلي در شهر مورد نظر است و بخش نهائي شماره مشترك است . آدرس هاي IP از يك ساختار لايه اي مشابه استفاده مي نمايند . در مقابل اين كه تمامي سي و دو بيت به عنوان يك شناسه منحصربفرد در نظر گرفته شود ( نظير مدل آدرس دهي flat ) ، بخشي از آدرس ، شامل آدرس شبكه و ساير بخش ها به عنوان زيرشبكه و يا هاست ( سه سطح ) و يا صرفا" آدرس هاست ( دو سطح ) در نظر گرفته مي شود .

آدرس دهي شبكه

آدرس شبكه كه به آن شماره شبكه نيز گفته مي شود ، بطور منحصربفرد هر شبكه را مشخص مي نمايد . آدرس شبكه هر ماشين موجود بر روي يك شبكه مشابه ، به عنوان بخشي از آدرس IP آن در نظر گرفته مي شود . در آدرس IP:172.16.30.56 ، اعداد 16 . 172 آدرس شبكه را مشخص مي نمايد .
آدرس گره بطور منحصربفرد هر ماشين موجود بر روي يك شبكه را مشخص مي نمايد. آدرس گره مي بايست منحصربفرد باشد چراكه اين آدرس يك ماشين خاص موجود بر روي يك شبكه را شناسائي مي نمايد . به عدد فوق ( آدرس گره ) به عنوان يك آدرس هاست مراجعه مي گردد . در نمونه آدرس IP:172.16.30.56 ، اعداد 56 . 30 آدرس گره را مشخص مي نمايد .
طراحان اينترنت ، با توجه به اندازه شبكه تصميم به ايجاد كلاس هاي مختلف شبكه نموده اند:

· براي تعداد شبكه هاي اندكي كه گره هاي فراواني را شامل مي شوند، كلاس A در نظر گرفته شده است.

· براي تعداد شبكه هاي زيادي كه داراي گره هاي كمتري مي باشند ، كلاس C در نظر گرفته شده است .

· براي شبكه هاي بين شبكه هاي بسيار بزرگ و بسيار كوچك ، كلاس B در نظر گرفته شده است .

تقسيم يك آدرس IP به آدرس يك شبكه و گره ( هاست ) توسط كلاس استفاده شده در شبكه مشخص مي گردد . شكل زير كلاس هاي مختلف شبكه را نشان م‍ي دهد :

شكل يك : كلاس هاي مختلف شبكه

براي اطمينان از روتينگ موثر ، طراحان اينترنت يك قانون را براي بخش بيت هاي آغازين آدرس هر يك از كلاس هاي مختلف شبكه تعريف كرده اند . مثلا" ، با توجه به اين كه يك روتر مي داند كه آدرس هاي شبكه كلاس A همواره با صفر شروع مي شوند ، وي مي تواند صرفا" پس از خواندن اولين بيت آدرس مورد نظر با سرعت قابل قبول يك بسته اطلاعاتي را به مقصد مورد نظر هدايت نمايد . اين موضوع نكته مهم در خصوص مدل تعريف شده و وجه تمايز بين آدرس هاي كلاس A ، كلاس B و كلاس C مي باشد .
در ادامه به بررسي كلاس هاي مختلف شبكه خواهيم پرداخت .

كلاس A

· در يك آدرس شبكه كلاس A ، اولين بايت به آدرس شبكه اختصاص يافته است و سه بايت باقيمانده براي آدرس گره ها در نظر گرفته شده است . فرمت كلاس A به صورت network.node.node.node مي باشد . به عنوان مثال در آدرس IP: 49.22.102.70 ، عدد 49 آدرس شبكه و 70 . 102 . 22 آدرس گره را مشخص مي نمايد . هر ماشين موجود بر روي اين شبكه خاص مي بايست داراي آدرس شبكه 49 باشد .

· طول آدرس هاي شبكه كلاس A صرفا" يك بايت است. بيت اول اين بايت رزو شده و از هفت بيت باقيمانده براي آدرس دهي استفاده مي گردد . بدين ترتيب ، حداكثر 128 شبكه كلاس A را مي توان ايجاد نمود ( دو به توان هفت ) .

· اولين بيت مربوط به اولين بايت در يك آدرس شبكه كلاس A مي بايست همواره صفر باشد. اين بدان معني است كه يك آدرس كلاس A مي بايست بين صفر و 127 باشد . با توجه به اين كه در آدرس هاي كلاس A صرفا" يك بايت براي آدرس شبكه در نظر گرفته مي شود در صورتي كه اين آدرس را با توجه به محدوديت اشاره شده ( مقدار صفر اولين بيت در بايت مربوطه ) به صورت 0xxxxxxx در نظر بگيريم و در ابتدا تمامي هفت بيت باقيمانده را صفر (00000000) و در مرتبه دوم يك ( 01111111) در نظر بگيريم ، محدوده آدرس هاي شبكه كلاس A مشخص مي گردد ( بين صفر تا 127 ) .

· آدرس شبكه تمام صفر ( 0000 0000 ) ، براي مسير پيش فرض رزو شده مي باشد . همچنين آدرس 127 براي اشكال زدائي رزو شده است و نمي توان از آن استفاده نمود . بدين ترتيب ، تعداد واقعي آدرس هاي شبكه كلاس A معادل 126 مي باشد ( 126 = 2 - 128 ) .

· هر آدرس كلاس A داراي سه بايت ( 24 بيت ) براي آدرس دهي يك ماشين در شبكه است . اين بدان معني است كه به تعداد دو به توان 24 ( معادل 16,777,216 ) آدرس وجود خواهد داشت كه بطور منحصربفرد براي آدرس دهي گره ها در هر شبكه كلاس A استفاده مي شود . با توجه به اين كه آدرس هاي گره تمام صفر و تمام يك رزو شده مي باشند تعداد واقعي گره ها براي يك شبكه كلاس A معادل 16,777,214 ( دو به توان 24 منهاي دو ) مي‌باشد. بدين ترتيب مي توان تعداد بسيار فراواني هاست را بر روي يك سگمنت شبكه آدرس دهي و استفاده نمود .

براي استخراج محدوده آدرس هاي معتبر هاست ها در يك شبكه كلاس A مي توان از روش زير استفاده نمود :

· در صورت صفر كردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( سه بايت ) ، آدرس شبكه مشخص مي گردد :
0 . 0 . 0 . 10

· در صورت يك كردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( سه بايت ) ، آدرس broadcast مشخص مي گردد :
255 . 255 . 255 . 10

هاست هاي معتبر ، اعداد بين آدرس شبكه و آدرس broadcast مي باشند .
( در مثال فوق از 1 . 0 . 0 . 10 تا 254 . 255 . 255 . 10 ) . بخاطر داشته باشيد در مواردي كه سعي در يافتن آدرس هاي معتبر هاست مي نمائيد ، بيت هاي هاست نمي توانند تمام صفر و يا تمام يك باشند .

كلاس B

· در يك آدرس شبكه كلاس B ، دو بايت اول اختصاص به آدرس شبكه دارد و از دو بايت باقيمانده براي آدرس دهي گره استفاده مي گردد. فرمت آدرس هاي كلاس B به صورت : network.network.node.node مي باشد . به عنوان نمونه آدرس IP : 172.16.30.56 ، آدرس شبكه 16 . 172 و آدرس گره 56 . 30 است .

· اولين بيت مربوط به اولين بايت مي بايست همواره مقدار يك و دومين بيت همواره مقدار صفر را داشته باشد . در صورتي كه ساير بيت هاي باقيمانده در بايت اول را صفر (10000000) و يا يك ( 10111111 ) در نظر بگيريم محدوده شبكه هاي كلاس B مشخص مي گردد .(بين 128 تا 191 ) .

· براي آدرس شبكه دو بايت در نظر گرفته شده است . بدين ترتيب ، دو به توان 16 عدد شناسه منحصربفرد براي آدرس دهي شبكه وجود خواهد داشت ولي با توجه به اين كه تمامي آدرس هاي شبكه كلاس B مي بايست با 1 و صفر شروع شوند ( دو بيت رزو شده ) ، براي آدرس دهي شبكه از 14 بيت باقيمانده استفاده خواهد شد . بنابراين در نهايت دو به توان 14 شناسه منحصر بفرد (16,384) براي آدرس دهي شبكه هاي كلاس B وجود خواهد داشت .

· در آدرس هاي كلاس B از دو بايت براي آدرس دهي گره ها استفاده مي شود . اين بدان معني است كه به تعداد دو به توان 16 منهاي دو ( تمام صفر و تمام يك ) يعني معادل 65,534 گره را مي توان براي هر شبكه كلاس B آدرس دهي نمود .

براي استخراج محدوده آدرس هاي معتبر هاست ها در يك شبكه كلاس B مي توان از روش زير استفاده نمود :

· در صورت صفر كردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( دو بايت ) ، آدرس شبكه مشخص مي گردد :
0 . 0 . 16 . 172

· در صورت يك كردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( دو بايت ) ، آدرس broadcast مشخص مي گردد :
255 . 255 . 16 . 172

هاست هاي معتبر، اعداد بين آدرس شبكه و آدرس broadcast مي باشند.
( در مثال فوق از 1 . 0 . 16 . 172 تا 254 . 255 . 16 . 172 )

كلاس C

· سه بايت اول آدرس هاي كلاس C به بخش آدرس شبكه و صرفا" يك بايت باقيمانده به آدرس گره اختصاص مي يابد . فرمت آدرس هاي كلاس C به صورت : network.network.network.node است . به عنوان نمونه در آدرس IP:192.168.100.102 ، آدرس شبكه 100 . 168 . 192 و آدرس گره 102 مي باشد.

· در شبكه هاي كلاس C ، دو بيت اولين اكتت يك و سومين بيت همواره صفر است (110) . براي مشخص كردن محدوده آدرس هاي شبكه كلاس C پس از دنبال نمودن فرآيندي مشابه با آنچه كه در مورد كلاس A و B اشاره گرديد مي توان محدوده شبكه هاي كلاس C را بدست آورد ( بين 192 تا 223 ) . بنابراين در صورت مشاهده يك آدرس IP كه شروع آن با 192 تا 223 است ، مشخص مي گردد كه آدرس فوق يك آدرس IP كلاس C مي باشد .

· در يك آدرس شبكه كلاس C ، سه بيت اول بايت اول 110 مي باشد . بدين ترتيب مي توان با انجام محاسباتي ساده تعداد شبكه دردسترس كلاس C را مشخص نمود . 3 بايت ( و يا 24 بيت ) منهاي سه بخش رزو شده ، 21 بيت جهت آدرس دهي را ارائه مي نمايد كه به كمك آنها مي توان به تعداد 2 به توان 21 و يا 2,097,152 شبكه كلاس C را ايجاد نمود .

· هر شبكه منحصربفرد كلاس C از يك بايت براي آدرس دهي گره ها استفاده مي نمايد . بدين ترتيب به تعداد دو به توان 8 و يا 256 منهاي دو آدرس رزو شده ( تمام صفر و يا تمام يك ) را مي توان براي هر شبكه كلاس C آدرس دهي نمود ( 254 گره) .

براي استخراج محدوده آدرس هاي معتبر هاست ها در يك شبكه كلاس C مي توان از روش زير استفاده نمود :

· در صورت صفر كردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( يك بايت ) ، آدرس شبكه مشخص مي گردد :
0 . 100 . 168 . 192

· در صورت يك كردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( يك بايت ) ، آدرس broadcast مشخص مي گردد :
255 . 100 . 168 . 192

هاست هاي معتبر ، اعداد بين آدرس شبكه و آدرس broadcast مي باشند .
( در مثال فوق از 1 . 100 . 168 . 192 تا 254 . 100 . 168 . 192 ) .

كلاس هاي D و E

آدرس هاي بين 224 و 255 براي شبكه هاي كلاس D و E رزو شده اند . از كلاس D ( بين 224 تا 239 ) براي آدرس هاي multicast و از كلاس E ( بين 240 تا 255 ) براي اهداف علمي و تحقيقاتي استفاده مي گردد .
با توجه به طولاني شدن اين بخش اجازه دهيد ادامه بحث را در بخش بعدي دنبال نمائيم .

پیوست :

فایل پیوست شماره : 1