CCNA : برنامه ريزي و طراحي شبکه ( بخش اول )
CCNA ( برگرفته از Cisco Certified Network Associate ) اولين مدرک معتبر شرکت سيسکو در رابطه با شبکه است که مي توان آن را پيش نياز ساير مدارک اين شرکت در نظر گرفت . علاقه مندان به دريافت اين مدرک مي بايست توانائي خود را در چهار زمينه زير افزايش دهند :
- برنامه ريزي و طراحي
- پياده سازي و عمليات
- اشکال زدائي
- فناوري
در بخش برنامه ريزي و طراحي مي بايست بر روي موارد زير متمرکز و دانش خود را افزايش داد .
- طراحي يک شبکه محلي ساده با استفاده از فناوري سيسکو
- طراحي يک مدل آدرس دهي IP منطبق بر طراحي شبکه
- انتخاب يک پروتکل روتينگ مناسب
- طراحي يک ارتباط بين شبکه اي ساده با استفاده از فناوري سيسکو
- پياده سازي يک ليست دستيابي منطبق بر نياز کاربران
- انتخاب سرويس هاي WAN منطبق بر نياز مشتريان
بخش عمده اي از آزمون CCNA ، صرفا" مربوط به پيکربندي دستگاه هاي شبکه اي نمي باشد و به مواردي قبل از پيکربندي و اشکال زدائي اشاره دارد . در مجموعه مطالبي که بدين منظور آماده و بر روي سايت منتشر خواهد شد به بررسي مسائلي نظير فرآيند طراحي شبکه ، اتخاذ تصميم در خصوص استفاده از دستگاه هاي شبکه اي ، آدرس دهي IP و انتخاب پروتکل هاي روتينگ خواهيم پرداخت .
بخش اول : طراحي يک شبکه محلي ساده با استفاده از فناوري سيسکو
شبکه هاي محلي ( LAN ) اساس کار هر نوع ارتباط بين شبکه اي مي باشند . در واقع يک ارتباط بين شبکه اي ، ماحصل اتصال مجموعه اي از شبکه هاي محلي به يکديگر است . براي ايجاد يک شبکه محلي مي توان از مجموعه اي دستگاه هاي شبکه اي ( نظير سوئيچ ، روتر و هاب ) و فناوري استفاده نمود . با استفاده از دستگاه هاي فوق ، مي توان هاست هاي متعددي را به يکديگر متصل و يک شبکه محلي را ايجاد نمود . در ادامه و در صورت ضرورت مي توان يک شبکه محلي را به شبکه محلي ديگر متصل تا يک ارتباط بين شبکه اي ايجاد گردد .
تعداد شبکه ها و ضرورت استفاده از آنها در ساليان اخير به شدت رشد يافته است . شبکه هاي امروزي مي بايست به منظور تامين طيف گسترده اي از خواسته ها نظير اشتراک داده و يا چاپگر و درخواست هائي خاص نظير ويدئو کنفرانس داراي سرعتي قابل قبول و مناسب باشند . علاوه بر ضرورت به اشتراک گذاشتن منابع بر روي يک شبکه اين نياز بيش از گذشته احساس مي شود که بتوان شبکه هاي متعددي را به يکديگر متصل تا کاربران آنها بتوانند از منابع موجود بر روي هر شبکه استفاده نمايند . همواره اين احتمال وجود دارد که مجبور شويم يک شبکه بزرگ را به چندين شبکه کوچکتر تقسيم نمائيم . چراکه به موازات رشد شبکه و افزايش ترافيک آن ، زمان پاسخ به کاربران بتدريج کاهش خواهد يافت . افزايش ترافيک و يا شلوغي شبکه ( Congestion ) يکي از مسائل مهم در شبکه هاي کامپيوتري است که عوامل مختلفي در ايجاد آن موثر مي باشند :
- وجود هاست هاي فراوان در يک broadcast domain
- Broadcasts بيش از اندازه
- Multicasting
- پهناي باند کم و نارسا
- استفاده از هاب براي ارتباطات شبکه
- وجود حجم بالائي از ترافيک ARP و يا IPX (پروتکل روتينگ شرکت ناول که نظير IP است ولي به شدت پرحرف ! است )
براي حل مشکلات فوق و کاهش بار ترافيکي شبکه مي توان يک شبکه بزرگ را به چندين شبکه کوچکتر تقسيم نمود . به اين کار segmentation گفته مي شود و براي تحقق آن از روتر ، سوئيچ و bridge استفاده مي گردد .
روتر
از روترها براي اتصال شبکه ها و مسيريابي بسته هاي اطلاعاتي از يک شبکه به شبکه ديگر استفاده مي گردد . روترها به صورت پيش فرض باعث تفکيک broadcastdomain مي گردند . به مجموعه اي از دستگاه هاي موجود بر روي يک شبکه که به broadcast ارسالي بر روي سگمنت گوش مي دهند ، broadcast domain گفته مي شود . تفکيک broadcast domain در يک شبکه بسيار حائز اهميت است چراکه پس از ارسال broadcast توسط يک هاست و يا سرويس دهنده ، هر دستگاه موجود در شبکه مي بايست آن را دريافت و پردازش نمايد . در صورت استفاده از روتر ، زماني که اينترفيس آن يک broadcast را دريافت مي نمايد ، مي تواند آن را بدون نياز فورواردينگ به شبکه ديگر ، دور بياندازد .
با اين که روترها به صورت پيش فرض به عنوان دستگاه هائي جهت تفکيک broadcast domain مطرح و شناخته شده مي باشند ولي لازم است به اين نکته مهم نيز توجه گردد که روترها قادر به تفکيک collision domains نيز مي باشند . براي کاهش ازدحام و يا شلوغي شبکه توسط روتر از روش هاي متعددي استفاده مي گردد:
با اين که روترها به صورت پيش فرض به عنوان دستگاه هائي جهت تفکيک broadcast domain مطرح و شناخته شده مي باشند ولي لازم است به اين نکته مهم نيز توجه گردد که روترها قادر به تفکيک collision domains نيز مي باشند . براي کاهش ازدحام و يا شلوغي شبکه توسط روتر از روش هاي متعددي استفاده مي گردد:
- روترها به صورت پيش فرض broadcast را فوروارد نمي نمايند ( سوئيچ و bridge اين کار را انجام نمي دهند )
- روترها قادر به فيلترينگ شبکه بر اساس اطلاعات لايه سه مي باشند ( مبتني بر آدرس هاي IP ) . سوئيچ و bridge اين کار را انجام نمي دهند .
از روترها در شبکه براي تامين اهداف زير استفاده مي گردد :
- سوئيچينگ بسته هاي اطلاعاتي
- فيلترينگ بسته هاي اطلاعاتي
- ارتباطات بين شبکه اي
- انتخاب مسير و يا مسيريابي
سوئيچ
از سوئيچ هاي LAN براي ارتباطات بين شبکه اي استفاده نمي‌گردد . در مقابل ، از اين نوع دستگاه هاي شبکه اي براي افزودن قابليت هاي جديد به يک شبکه محلي استفاده مي شود . مهمترين هدف از بکارگيري سوئيچ ، بهبود کارکرد شبکه هاي محلي ( بهينه سازي کارآئي) از طريق ارائه پهناي باند بيشتر براي کاربران شبکه است. سوئيچ ها نظير روتر بسته هاي اطلاعاتي را به ساير شبکه ها فوروارد نمي نمايد . در مقابل ، آنها صرفا" فريم ها را از يک پورت به پورت ديگر فوروارد مي نمايند . سوئيچ ها نمي توانند فريم ها را بين شبکه ها فوروارد نمايند و صرفا" مي توانند حامل فريم ها براي روترها باشند تا توسط روترها به ساير شبکه ها فوروارد گردند .
به صورت پيش فرض ، سوئيچ ها باعث تفکيک Collision domain در يک شبکه مي شوند . Collision domain ، يک اصطلاح اترنتي است که از آن به منظور تشريح سناريوي زير در يک شبکه استفاده مي گردد :
به صورت پيش فرض ، سوئيچ ها باعث تفکيک Collision domain در يک شبکه مي شوند . Collision domain ، يک اصطلاح اترنتي است که از آن به منظور تشريح سناريوي زير در يک شبکه استفاده مي گردد :
- يک دستگاه خاص اقدام به ارسال يک بسته اطلاعاتي بر روي يک سگمنت شبکه مي نمايد و اين تاکيد را دارد که ساير دستگاه هاي موجود در سگمنت به آن توجه نمايند و در همان زمان دستگاهي ديگر در شبکه سعي در ارسال داده مي نمايد. وضعيت فوق يک collision را در سگمنت ايجاد مي نمايد .در زمان بروز collision ، هر دو دستگاه مي بايست مجددا" و پس از طي يک زمان تصادفي اقدام به ارسال مجدد داده نمايند . بديهي است که ماهيت collision بگونه اي است که در نهايت کاهش کارآئي يک شبکه را به دنبال خواهد داشت .
با توجه به اين که هاب صرفا" يک collision domain و يک broadcast domain را ارائه مي نمايد ، استفاده از آن کارآئي شبکه را به شدت کاهش مي دهد . در اينچنين شبکه هائي ، هر هاست موجود در سگمنت به يکي از پورت هاي هاب متصل مي گردد . در مقابل ، هر پورت موجود در يک سوئيچ collision domain مربوط به خود را ارائه مي نمايد . در واقع ، سوئيچ ها collision domain جداگانه اي را ايجاد مي نمايند ولي صرفا" يک broadcast domain را ارائه مي نمايند. روترها broadcast domain جداگانه اي را ايجاد مي نمايند .
bridge
از واژه bridging قبل از پياده سازي هاب و روتر ، استفاده مي گرديد . بنابراين طبيعي است که برخي افراد از bridge به عنوان سوئيچ ياد کنند . در واقع ، سوئيچ و bridge داراي عملکردي مشابه مي باشند ( کليات کار ) . دو دستگاه فوق ، collision domain در يک شبکه محلي را تفکيک مي نمايند . اين بدان معني است که سوئيچ اساسا" يک bridge چندين پورت با قدرک اداراک بيشتري است . علي رغم وجود شباهت هاي زياد بين سوئيچ و bridge ، تفاوت هائي نيز در اين رابطه وجود دارد . به عنوان نمونه سوئيچ ها به منظور انجام وظايف خود داراي امکانات مديريتي و قابليت هاي پيشرفته اي مي باشند . در اغلب موارد bridge صرفا" داراي يک ، دو و يا چهار پورت مي باشد.
از bridge زماني در شبکه استفاده مي شود که هدف کاهش collision در broadcast domain و افزايش collision domain در شبکه است . در چنين وضعيتي bridge پهناي باند بيشتري را براي کاربران ارائه مي نمايد. يکي از مزاياي اوليه bridging ، افزايش پهناي باند قابل دسترس بر روي يک سگمنت شبکه است ، چراکه با اين کار تعداد دستگاه هاي موجود در يک collision domain کاهش مي يابد .
از bridge زماني در شبکه استفاده مي شود که هدف کاهش collision در broadcast domain و افزايش collision domain در شبکه است . در چنين وضعيتي bridge پهناي باند بيشتري را براي کاربران ارائه مي نمايد. يکي از مزاياي اوليه bridging ، افزايش پهناي باند قابل دسترس بر روي يک سگمنت شبکه است ، چراکه با اين کار تعداد دستگاه هاي موجود در يک collision domain کاهش مي يابد .
استفاده از روتر ، سوئيچ و bridge در شبکه
شکل زير نحوه استفاده از تجهيزات شبکه اي فوق را در يک شبکه فرضي نشان مي دهد . در شکل فوق سه شبکه فرضي ( شبکه متصل شده از طريق هاب در قسمت پائين شکل ، شبکه متصل شده از طريق سوئيچ در قسمت سمت چپ شکل و شبکه متصل شده از طريق bridge در قسمت بالاي شکل ) از طريق روتر به يکديگر متصل شده اند .
توضيحات :
- همانگونه که در شکل فوق مشاهده مي نمائيد از روتر در مرکز شبکه استفاده شده است . علت اين کار استفاده از فناوري هاي قديمي تر نظير هاب و bridge است . در صورتي که صرفا" از سوئيچ استفاده گردد ، در سناريوي فوق تغييرات عمده اي ايجاد خواهد شد .
- در شبکه هاي جديد مي توان سوئيچ را در مرکز شبکه قرار داد و از روتر براي اتصال شبکه هاي منطقي به يکديگر استفاده نمود . در صورتي که قصد پياده سازي اينچنين شبکه هائي را داشته باشيم ، مي بايست شبکه هاي محلي مجازي ( VLANs ) را ايجاد نمود .
- در قسمت بالاي شکل فوق از يک bridge استفاده شده است تا به کمک آن هر دو هاب به روتر متصل شوند . همانگونه که در متن اين مقاله اشاره گرديد ، bridge باعث تفکيک collision domain مي گردد ولي تمامي هاست هاي متصل شده به هر دو هاب همچنان در يک broadcast domain مشابه قرار مي گيرند . همچنين ، bridge فوق صرفا" دو collision domain را ايجاد کرده است . بنابراين هر دستگاه متصل شده به يک هاب در يک collision domain مشابه قرار مي گيرد .
- در قسمت پائين شکل فوق ، سه عدد هاب متصل شده به هم به روتر متصل شده اند . وضعيت فوق باعث ايجاد يک collision domain بزرگ و يک broadcastdomain بزرگ مي شود ( يک بهم ريختگي بزرگ ) .
- بهترين شبکه متصل شده به روتر ، شبکه متصل شده از طريق سوئيچ موجود در قسمت سمت چپ شکل فوق است . چرا ؟ چون هر پورت موجود بر روي سوئيچ باعث تفکيک collision domain مي گردد. ولي اين يک وضعيت مطلوب نمي باشد چون تمامي دستگاه ها همچنان در يک broadcast domain مشابه قرار داشته و مي بايست به تمامي broadcast ارسالي گوش فرا دهند و اگر broadcastdomain خيلي بزرگ باشد ، کاربران پهناي باند کمتري را داشته و مي بايست broadcast بيشتري را پردازش نمايند . ماحصل اين وضعيت ، کاهش زمان پاسخ شبکه به کاربران خواهد بود .
- بهترين شبکه ، شبکه اي است که به درستي پيکربندي و منطبق بر نياز يک سازمان باشد . سوئيچ ها به همراه روترها زماني که به درستي در يک شبکه کنار هم قرار داده شوند ، طراحي شبکه بهترين وضعيت ممکن را پيدا خواهد کرد .
- در شبکه فوق ، نه collision domain و سه broadcastdomain وجود دارد .
- مشاهده broadcast domain در شکل فوق ساده است چراکه روتر به صورت پيش فرض broadcast domain را تفکيک مي نمايد و از آنجائي که روتر فوق داراي سه اتصال است ، سه broadcast domain ايجاد مي گردد .
- مشاهده collision domain در شکل فوق به سادگي broadcast domain نمي باشد. تمامي شبکه متصل شده از طريق هاب داراي يک collision domain است . شبکه متصل شده از طريق bridge شامل سه collision domain و شبکه متصل شده از طريق سوئيچ شامل پنج collision domain است ( يکي براي هر پورت سوئيچ ) . بنابراين در مجموع نه collisiondomain در شبکه فوق وجود دارد .
در بخش دوم به بررسي طراحي يک مدل آدرس دهي IP منطبق بر طراحي شبکه خواهيم پرداخت .
منبع : سخا روش