در بخش اول به اين موضوع اشاره گرديد که علاقه مندان به دريافت مدرک CCNA مي بايست توانائي خود را در چهار زمينه زير افزايش دهند :
- برنامه ريزي و طراحي شامل :
- طراحي يک شبکه محلي ساده با استفاده از فناوري سيسکو
- طراحي يک مدل آدرس دهي IP منطبق بر طرح 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 - پياده سازي و عمليات
- اشکال زدائي
- فناوري
در بخش اول با تمرکز بر روي "برنامه ريزي و طراحي " ، با نحوه طراحي يک شبکه محلي ساده با استفاده از فناوري سيسکو آشنا شديم . در اين بخش ضمن تداوم تمرکز خود بر روي " برنامه ريزي و طراحي "، به بررسي طراحي يک مدل آدرس دهي IP منطبق بر طرح شبکه خواهيم پرداخت .
بخش دوم : طراحي يک مدل آدرس دهي IP منطبق بر طرح شبکه
آدرس IP ، يک شناسه عددي است که به هر ماشين موجود بر روي يک شبکه IP نسبت داده مي شود . آدرس فوق ، مکان خاص يک دستگاه بر روي شبکه را مشخص مي نمايد . آدرس IP يک آدرس نرم افزاري است ( نه يک آدرس سخت افزاري ) . هر اينترفيس شبکه داراي يک آدرس سخت افزاري نيز مي باشد که از آن به منظور يافتن هاست بر روي يک شبکه محلي استفاده مي گردد . آدرس دهي مبتني بر IP ، امکان مبادله اطلاعات بين هاست موجود در يک شبکه محلي با هاست موجود بر روي شبکه ديگر صرفنظر از نوع شبکه محلي را فراهم مي نمايد .
در زمان طراحي مدل آدرس دهي IP در يک شبکه ، مي بايست به مواردي متعددي توجه شود چراکه با در نظر گرفتن برخي ملاحظات در زمان طراحي ، نگهداري شبکه 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 ، کلاس هاي متفاوت آدرس دهي IP ، آدرس هاي IP خصوصي ، آدرس هاي broadcast و NAT ( برگرفته از network address translation ) اشاره خواهيم کرد .
اصطلاحات IP
· بيت ( bit ) : يک بيت شامل يک رقم است . صفر و يا يک
· بايت ( byte ) : يک بايت بسته به اين که از parity استفاده شده باشد از هفت و يا هشت بيت تشکيل مي گردد . در ادامه همواره فرض ما بر اين است که يک بايت از هشت بيت تشکيل شده است .
· اکتت ( octet ) : يک اکتت از هشت بيت تشکيل مي گردد و صرفا" يک عدد هشت بيتي در مبناي دو را نشان مي دهد . در ادامه به دفعات از واژه هاي بايت و اکتت به جاي هم استفاده شده است .
· آدرس شبکه ( Network address ) : از آدرس شبکه به منظور روتينگ و ارسال بسته هاي اطلاعاتي به يک شبکه 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 يک شبکه استفاده مي نمايند .
255 . 255 . 255 . 255 تمامي شبکه ها و تمامي گره ها
255 . 255 . 16 . 172 تمام subnet و هاست ها بر روي شبکه 0 . 0 . 16 . 172
255 . 255 . 255 . 10 به تمامي subnet و هاست موجود بر روي شبکه 0 . 0 . 0 . 10
نمونه هائي از آدرس هاي broadcast مي باشند .
255 . 255 . 255 . 255 تمامي شبکه ها و تمامي گره ها
255 . 255 . 16 . 172 تمام subnet و هاست ها بر روي شبکه 0 . 0 . 16 . 172
255 . 255 . 255 . 10 به تمامي subnet و هاست موجود بر روي شبکه 0 . 0 . 0 . 10
نمونه هائي از آدرس هاي broadcast مي باشند .
مدل آدرس دهي سلسله مراتبي IP
يک آدرس IP شامل 32 بيت اطلاعات است . اين بيت ها به چهار بخش تقسيم مي گردند که به هر بخش بايت و يا اکتت گفته مي شود . هر بايت و اکتت شامل هشت بيت مي باشد . براي نمايش يک 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 يک آدرس IP مشابه را نمايش مي دهند . در زمان بحث بر روي آدرس دهي IP از مبناي شانزده به ميزاني که از "دهدهي - جدا شده توسط نقطه" و يا باينري استفاده مي شود ، استفاده نمي گردد . در برخي برنامه ها ممکن است از يک آدرس IP به صورت مبناي شانزده استفاده گردد . ريجستري ويندوز يک نمونه مناسب از برنامه هائي است که آدرس IP ماشين را به صورت مبناي شانزده ذخيره مي نمايد .
آدرس سي و دو بيتي IP ، يک آدرس ساختيافته و يا سلسله مراتبي است ( در مقابل آدرس هاي غيرسلسله مراتبي و flat ) . با اين که مي توان از هر نوع مدل آدرس دهي استفاده نمود ، ولي توصيه مي گردد که از آدرس دهي سلسله مراتبي استفاده شود . ارائه تعداد بسيار زيادي آدرس ، مزيت عمده استفاده از يک مدل آدرس دهي سلسله مراتبي است . با توجه به اين که آدرس IP سي و دو بيتي است و هر بيت مي تواند مقدار صفر و يا يک را دارا باشد ، در مجموع دو به توان سي و دو آدرس را خواهيم داشت ( 3 / 4 ميليارد و يا 4,294,967,296 ) .
اشکال مدل آدرس دهي flat و علت عدم استفاده از آن براي آدرس دهي IP به روتينگ مربوط مي گردد . در صورتي که 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 غيرممکن مي سازد حتي اگر صرفا" بخشي از آدرس هاي موجود استفاده شده باشد .
براي حل اين مشکل مي توان از مدل آدرسي دهي سلسله مراتبي با دو و يا سه سطح استفاده نمود که در آن آدرس ها بر اساس شبکه ، هاست ( دو سطح ) و يا شبکه ، زير شبکه و هاست ( سه سطح ) سازماندهي مي شوند .
مدل آدرس دهي سلسله مراتبي ( با دو و يا سه سطح ) را مي توان با يک شماره تلفن مقايسه نمود . در يک شماره تلفن ، بخش اول مربوط به کد شهر است . بخش دوم مربوط به يک ناحيه محلي در شهر مورد نظر است و بخش نهائي شماره مشترک است . آدرس هاي IP از يک ساختار لايه اي مشابه استفاده مي نمايند . در مقابل اين که تمامي سي و دو بيت به عنوان يک شناسه منحصربفرد در نظر گرفته شود ( نظير مدل آدرس دهي flat ) ، بخشي از آدرس ، شامل آدرس شبکه و ساير بخش ها به عنوان زيرشبکه و يا هاست ( سه سطح ) و يا صرفا" آدرس هاست ( دو سطح ) در نظر گرفته مي شود .
آدرس سي و دو بيتي IP ، يک آدرس ساختيافته و يا سلسله مراتبي است ( در مقابل آدرس هاي غيرسلسله مراتبي و flat ) . با اين که مي توان از هر نوع مدل آدرس دهي استفاده نمود ، ولي توصيه مي گردد که از آدرس دهي سلسله مراتبي استفاده شود . ارائه تعداد بسيار زيادي آدرس ، مزيت عمده استفاده از يک مدل آدرس دهي سلسله مراتبي است . با توجه به اين که آدرس IP سي و دو بيتي است و هر بيت مي تواند مقدار صفر و يا يک را دارا باشد ، در مجموع دو به توان سي و دو آدرس را خواهيم داشت ( 3 / 4 ميليارد و يا 4,294,967,296 ) .
اشکال مدل آدرس دهي flat و علت عدم استفاده از آن براي آدرس دهي IP به روتينگ مربوط مي گردد . در صورتي که 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 غيرممکن مي سازد حتي اگر صرفا" بخشي از آدرس هاي موجود استفاده شده باشد .
براي حل اين مشکل مي توان از مدل آدرسي دهي سلسله مراتبي با دو و يا سه سطح استفاده نمود که در آن آدرس ها بر اساس شبکه ، هاست ( دو سطح ) و يا شبکه ، زير شبکه و هاست ( سه سطح ) سازماندهي مي شوند .
مدل آدرس دهي سلسله مراتبي ( با دو و يا سه سطح ) را مي توان با يک شماره تلفن مقايسه نمود . در يک شماره تلفن ، بخش اول مربوط به کد شهر است . بخش دوم مربوط به يک ناحيه محلي در شهر مورد نظر است و بخش نهائي شماره مشترک است . آدرس هاي IP از يک ساختار لايه اي مشابه استفاده مي نمايند . در مقابل اين که تمامي سي و دو بيت به عنوان يک شناسه منحصربفرد در نظر گرفته شود ( نظير مدل آدرس دهي flat ) ، بخشي از آدرس ، شامل آدرس شبکه و ساير بخش ها به عنوان زيرشبکه و يا هاست ( سه سطح ) و يا صرفا" آدرس هاست ( دو سطح ) در نظر گرفته مي شود .
آدرس دهي شبکه
آدرس شبکه که به آن شماره شبکه نيز گفته مي شود ، بطور منحصربفرد هر شبکه را مشخص مي نمايد . آدرس شبکه هر ماشين موجود بر روي يک شبکه مشابه ، به عنوان بخشي از آدرس IP آن در نظر گرفته مي شود . در آدرس IP:172.16.30.56 ، اعداد 16 . 172 آدرس شبکه را مشخص مي نمايد .
آدرس گره بطور منحصربفرد هر ماشين موجود بر روي يک شبکه را مشخص مي نمايد. آدرس گره مي بايست منحصربفرد باشد چراکه اين آدرس يک ماشين خاص موجود بر روي يک شبکه را شناسائي مي نمايد . به عدد فوق ( آدرس گره ) به عنوان يک 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 شبکه تصميم به ايجاد کلاس هاي مختلف شبکه نموده اند:
· براي تعداد شبکه هاي اندکي که گره هاي فراواني را شامل مي شوند، کلاس A در نظر گرفته شده است.
· براي تعداد شبکه هاي زيادي که داراي گره هاي کمتري مي باشند ، کلاس C در نظر گرفته شده است .
· براي شبکه هاي بين شبکه هاي بسيار بزرگ و بسيار کوچک ، کلاس B در نظر گرفته شده است .
تقسيم يک آدرس IP به آدرس يک شبکه و گره ( هاست ) توسط کلاس استفاده شده در شبکه مشخص مي گردد . شکل زير کلاس هاي مختلف شبکه را نشان مي دهد :
براي اطمينان از روتينگ موثر ، طراحان اينترنت يک قانون را براي بخش بيت هاي آغازين آدرس هر يک از کلاس هاي مختلف شبکه تعريف کرده اند . مثلا" ، با توجه به اين که يک روتر مي داند که آدرس هاي شبکه کلاس A همواره با صفر شروع مي شوند ، وي مي تواند صرفا" پس از خواندن اولين بيت آدرس مورد نظر با سرعت قابل قبول يک بسته اطلاعاتي را به مقصد مورد نظر هدايت نمايد . اين موضوع نکته مهم در خصوص مدل تعريف شده و وجه تمايز بين آدرس هاي کلاس A ، کلاس B و کلاس C مي باشد .
در ادامه به بررسي کلاس هاي مختلف شبکه خواهيم پرداخت .
در ادامه به بررسي کلاس هاي مختلف شبکه خواهيم پرداخت .
کلاس A
· در يک آدرس شبکه کلاس A ، اولين بايت به آدرس شبکه اختصاص يافته است و سه بايت باقيمانده براي آدرس گره ها در نظر گرفته شده است . فرمت کلاس A به صورت network.node.node.node مي باشد . به عنوان مثال در آدرس IP: 49.22.102.70 ، عدد 49 آدرس شبکه و 70 . 102 . 22 آدرس گره را مشخص مي نمايد . هر ماشين موجود بر روي اين شبکه خاص مي بايست داراي آدرس شبکه 49 باشد .
· طول آدرس هاي شبکه کلاس A صرفا" يک بايت است. بيت اول اين بايت رزو شده و از هفت بيت باقيمانده براي آدرس دهي استفاده مي گردد . بدين ترتيب ، حداکثر 128 شبکه کلاس A را مي توان ايجاد نمود ( دو به توان هفت ) .
· اولين بيت مربوط به اولين بايت در يک آدرس شبکه کلاس A مي بايست همواره صفر باشد. اين بدان معني است که يک آدرس کلاس A مي بايست بين صفر و 127 باشد . با توجه به اين که در آدرس هاي کلاس A صرفا" يک بايت براي آدرس شبکه در نظر گرفته مي شود در صورتي که 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 يک ( 01111111) در نظر بگيريم ، محدوده آدرس هاي شبکه کلاس A مشخص مي گردد ( بين صفر تا 127 ) .
· آدرس شبکه تمام صفر ( 0000 0000 ) ، براي مسير پيش فرض رزو شده مي باشد . همچنين آدرس 127 براي اشکال زدائي رزو شده است و نمي توان از آن استفاده نمود . بدين ترتيب ، تعداد واقعي آدرس هاي شبکه کلاس A معادل 126 مي باشد ( 126 = 2 - 128 ) .
· هر آدرس کلاس A داراي سه بايت ( 24 بيت ) براي آدرس دهي يک ماشين در شبکه است . اين بدان معني است که به تعداد دو به توان 24 ( معادل 16,777,216 ) آدرس وجود خواهد داشت که بطور منحصربفرد براي آدرس دهي گره ها در هر شبکه کلاس A استفاده مي شود . با توجه به اين که آدرس هاي گره تمام صفر و تمام يک رزو شده مي باشند تعداد واقعي گره ها براي يک شبکه کلاس A معادل 16,777,214 ( دو به توان 24 منهاي دو ) مي‌باشد. بدين ترتيب مي توان تعداد بسيار فراواني هاست را بر روي يک سگمنت شبکه آدرس دهي و استفاده نمود .
براي استخراج محدوده آدرس هاي معتبر هاست ها در يک شبکه کلاس A مي توان از روش زير استفاده نمود :
· در صورت صفر کردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( سه بايت ) ، آدرس شبکه مشخص مي گردد :
0 . 0 . 0 . 10
0 . 0 . 0 . 10
· در صورت يک کردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( سه بايت ) ، آدرس broadcast مشخص مي گردد :
255 . 255 . 255 . 10
255 . 255 . 255 . 10
هاست هاي معتبر ، اعداد بين آدرس شبکه و آدرس broadcast مي باشند .
( در مثال فوق از 1 . 0 . 0 . 10 تا 254 . 255 . 255 . 10 ) . بخاطر داشته باشيد در مواردي که سعي در يافتن آدرس هاي معتبر هاست مي نمائيد ، بيت هاي هاست نمي توانند تمام صفر و يا تمام يک باشند .
( در مثال فوق از 1 . 0 . 0 . 10 تا 254 . 255 . 255 . 10 ) . بخاطر داشته باشيد در مواردي که سعي در يافتن آدرس هاي معتبر هاست مي نمائيد ، بيت هاي هاست نمي توانند تمام صفر و يا تمام يک باشند .
کلاس B
· در يک آدرس شبکه کلاس B ، دو بايت اول اختصاص به آدرس شبکه دارد و از دو بايت باقيمانده براي آدرس دهي گره استفاده مي گردد. فرمت آدرس هاي کلاس B به صورت : network.network.node.node مي باشد . به عنوان نمونه آدرس IP : 172.16.30.56 ، آدرس شبکه 16 . 172 و آدرس گره 56 . 30 است .
· اولين بيت مربوط به اولين بايت مي بايست همواره مقدار يک و دومين بيت همواره مقدار صفر را داشته باشد . در صورتي که ساير بيت هاي باقيمانده در بايت اول را صفر (10000000) و يا يک ( 10111111 ) در نظر بگيريم محدوده شبکه هاي کلاس B مشخص مي گردد .(بين 128 تا 191 ) .
· براي آدرس شبکه دو بايت در نظر گرفته شده است . بدين ترتيب ، دو به توان 16 عدد شناسه منحصربفرد براي آدرس دهي شبکه وجود خواهد داشت ولي با توجه به اين که تمامي آدرس هاي شبکه کلاس B مي بايست با 1 و صفر شروع شوند ( دو بيت رزو شده ) ، براي آدرس دهي شبکه از 14 بيت باقيمانده استفاده خواهد شد . بنابراين در نهايت دو به توان 14 شناسه منحصر بفرد (16,384) براي آدرس دهي شبکه هاي کلاس B وجود خواهد داشت .
· در آدرس هاي کلاس B از دو بايت براي آدرس دهي گره ها استفاده مي شود . اين بدان معني است که به تعداد دو به توان 16 منهاي دو ( تمام صفر و تمام يک ) يعني معادل 65,534 گره را مي توان براي هر شبکه کلاس B آدرس دهي نمود .
براي استخراج محدوده آدرس هاي معتبر هاست ها در يک شبکه کلاس B مي توان از روش زير استفاده نمود :
· در صورت صفر کردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( دو بايت ) ، آدرس شبکه مشخص مي گردد :
0 . 0 . 16 . 172
0 . 0 . 16 . 172
· در صورت يک کردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( دو بايت ) ، آدرس broadcast مشخص مي گردد :
255 . 255 . 16 . 172
255 . 255 . 16 . 172
هاست هاي معتبر، اعداد بين آدرس شبکه و آدرس broadcast مي باشند.
( در مثال فوق از 1 . 0 . 16 . 172 تا 254 . 255 . 16 . 172 )
( در مثال فوق از 1 . 0 . 16 . 172 تا 254 . 255 . 16 . 172 )
کلاس C
· سه بايت اول آدرس هاي کلاس C به بخش آدرس شبکه و صرفا" يک بايت باقيمانده به آدرس گره اختصاص مي يابد . فرمت آدرس هاي کلاس C به صورت : network.network.network.node است . به عنوان نمونه در آدرس IP:192.168.100.102 ، آدرس شبکه 100 . 168 . 192 و آدرس گره 102 مي باشد.
· در شبکه هاي کلاس C ، دو بيت اولين اکتت يک و سومين بيت همواره صفر است (110) . براي مشخص کردن محدوده آدرس هاي شبکه کلاس C پس از دنبال نمودن فرآيندي مشابه با آنچه که در مورد کلاس A و B اشاره گرديد مي توان محدوده شبکه هاي کلاس C را بدست آورد ( بين 192 تا 223 ) . بنابراين در صورت مشاهده يک آدرس IP که شروع آن با 192 تا 223 است ، مشخص مي گردد که آدرس فوق يک آدرس IP کلاس C مي باشد .
· در يک آدرس شبکه کلاس C ، سه بيت اول بايت اول 110 مي باشد . بدين ترتيب مي توان با انجام محاسباتي ساده تعداد شبکه دردسترس کلاس C را مشخص نمود . 3 بايت ( و يا 24 بيت ) منهاي سه بخش رزو شده ، 21 بيت جهت آدرس دهي را ارائه مي نمايد که به کمک آنها مي توان به تعداد 2 به توان 21 و يا 2,097,152 شبکه کلاس C را ايجاد نمود .
· هر شبکه منحصربفرد کلاس C از يک 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 يک ) را مي توان براي هر شبکه کلاس C آدرس دهي نمود ( 254 گره) .
براي استخراج محدوده آدرس هاي معتبر هاست ها در يک شبکه کلاس C مي توان از روش زير استفاده نمود :
· در صورت صفر کردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( يک بايت ) ، آدرس شبکه مشخص مي گردد :
0 . 100 . 168 . 192
0 . 100 . 168 . 192
· در صورت يک کردن تمامي بيت هاي مربوط به هاست ( يک بايت ) ، آدرس broadcast مشخص مي گردد :
255 . 100 . 168 . 192
255 . 100 . 168 . 192
هاست هاي معتبر ، اعداد بين آدرس شبکه و آدرس broadcast مي باشند .
( در مثال فوق از 1 . 100 . 168 . 192 تا 254 . 100 . 168 . 192 ) .
( در مثال فوق از 1 . 100 . 168 . 192 تا 254 . 100 . 168 . 192 ) .
کلاس هاي D و E
آدرس هاي بين 224 و 255 براي شبکه هاي کلاس D و E رزو شده اند . از کلاس D ( بين 224 تا 239 ) براي آدرس هاي multicast و از کلاس 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 .
شکل يک : کلاس هاي مختلف شبکه