Transcript 7. لایه شبکه - FullCode.ir

‫اليه شبکه‬
IP LAYER
INTERNET PROTOCOL
‫شرح وظائف‪:‬‬
‫‪ ‬مسيريابی بسته ها)‪(Routing‬‬
‫‪ ‬کنترل ازدحام )‪(Congestion Control‬‬
‫‪ ‬حل مشکل ناهمگونی شبکه ها ‪(Heterogeneous‬‬
‫)‪Networks‬‬
‫مشخصات محيط‪:‬‬
‫انواع سرويسها در اليه شبکه‪:‬‬
‫‪ ‬اتصال گرا (مدار مجازی) )‪(Virtual Circuit‬‬
‫‪ ‬بدون اتصال (‪)Datagram‬‬
‫مدار مجازی در برابر ديتاگرام‪:‬‬
‫‪ ‬در مدار مجازی ابتدا يک مسير بين مبداء و مقصد ايجاد‬
‫می گردد‪.‬‬
‫‪ ‬بسته های مربوط به يک اتصال خاص از همين مسير‬
‫عبور می کنند‪.‬‬
‫‪ ‬در ديتاگرام هر بسته (ديتاگرام) به صورت مستقل‬
‫مسيريابی می گردد‪.‬‬
‫‪ ‬کنترل ترتيب دريافت در گيرنده انجام می شود‪.‬‬
‫‪ ATM ‬دارای اليه شبکه اتصال گرا و اينترنت (‪ )IP‬بدون‬
‫اتصال است‬
‫مقايسه دو روش(مدار مجازی و ديتاگرام)‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫روش )‪ Virtual Circuit (VC‬مطمئن تر است‪.‬‬
‫در ‪ VC‬اليه های باال نياز به چک کردن مجدد بسته ندارند‪.‬‬
‫در ‪ VC‬کنترل ازدحام بهتر انجام می شود (به علت رزرو اوليه)‬
‫در ‪ VC‬يک بار مسيريابی کافی است‪.‬‬
‫نگهداری اطالعات رزرو در روتر ها هزينه بر است (مزيت ‪.)DG‬‬
‫ديتاگرام تحمل پذيری بيشتری در برابر خطا دارد‪.‬‬
‫‪ QOS‬در ‪ VC‬راحت تر به وجود می آيد‪.‬‬
‫روش بدون اتصال (ديتاگرام)‬
‫مدار مجازی‪...‬‬
‫الگوريتم مسيريابی‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫تعريف‪.‬‬
‫انواع‪:‬‬
‫• ايستا )‪ -(Static‬غير تطبيقی )‪(Non-Adaptive‬‬
‫• پويا (‪-)Dynamic‬تطبيقی)‪(Adaptive‬‬
‫‪‬‬
‫معيارهای انتخاب الگوريتم مسيريابی‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫درستی‬
‫سادگی‬
‫تحمل پذيری در برابر خطا‬
‫پايداری‬
‫عدالت‬
‫قياس پذيری‬
Shortest Path: a Static Alg.
P={A,D,E}
P={A,D}
12
P={A,D,E,F}
C=19
C=7
C=20
1
E
F
D
4
P={A}
7
P={A,B,C}
P={A,D,E,F,H}
C=16
C=23
C=0
A
A
3
10
C
H
H
P={A,B,G,H}
6
10
6
12
B
P={A,B}
C=10
C=24
2
G
P={A,B,G}
C=12
Link State: A Dynamic Routing Alg.
1.
2.
3.
Recognizing Neighbors (Hello msg)
Estimating Cost (e.g. delay) to each
Neighbor (ECHO quick reply)
Constructing Link State Tables (storing
collected data)
4.
5.
Distributing Tables (e.g using Flooding)
Computing New Routes to other
Routers (in each router).
Constructing Link State Tables
‫مسيريابی سلسله‬
‫مراتبی ‪(Hierarchical‬‬
‫)‪Routing‬‬
‫‪ ‬کاربرد در شبکه های ‪ WAN‬و اينترنت‪ ،‬به علت تعداد‬
‫زياد مسيريابها و در نتيجه زمان بر شدن مسيريابی‪.‬‬
‫‪ ‬الگو برداری از شبکه مخابرات (تلفن)‬
‫‪ ‬مسيريابها به يکسری ”ناحيه“ (سطح) تقسيم می شوند‪.‬‬
‫‪ ‬هر مسير ياب در ناحيه خود اطالعات جزئی دارد‪.‬‬
‫‪ ‬الزاما بهترين مسير پيدا نمی شود(؟)‬
‫‪ ‬کم شدن فضای جدول مسيريابی و افزايش سرعت‬
‫مسيرياب‬
AS
AS ‘B’
‘B’
AS
AS ‘A’
‘A’
AS ‘C’
BGP
BGP
Interior Gateway
Interior Gateway
Interior Gateway
Protocol
Protocol
Protocol
‫کنترل ازدحام)‪(Congestion Control‬‬
‫‪ ‬تعريف‪.‬‬
‫‪ ‬تفاوت کنترل ازدحام و کنترل جريان؟‬
‫‪ ‬عوامل ازدحام‪:‬‬
‫• پايين بودن پهنای باند خط به نسبت بار شبکه‬
‫• کندی پردازنده مسيريابها‬
‫• نامناسب بودن حجم حافظه مسيريابها‬
‫• نامناسب بودن الگوريتم مسيريابی‬
Congestion
‫عوامل موثر در ازدحام‪:‬‬
‫روشهای مقابله با ازدحام‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫روشهای حلقه باز (پيشگيری)‬
‫روشهای حلقه بسته (کشف و ترميم)که شامل مراحل‬
‫زير است‪:‬‬
‫‪ .1‬نظارت بر فکتورهايی همچون‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫باال بودن نرخ ريزش بسته ها‬
‫زياد بودن متوسط طول صف‬
‫باال بودن زمان انتظار بسته ها‬
‫‪ .2‬آگاه کردن ميزبانها و ساير مسيريابها‬
‫‪ .3‬تنظيم عملکرد سيستم برای حل مشکل‬
‫ارتباط بين شبکه ای ‪(inter-network‬‬
‫)‪Communication‬‬
‫‪ ‬تعريف‪ :‬شبکه های ناهمگون‬
‫‪ ‬شبکه حاصل از اتصال اين شکه ها را ”شبکه بندی“ يا‬
‫”ارتباط بين شبکه ای“ گويند‪.‬‬
‫‪ ‬در اين ارتباطات از ابزارهای زير استفاده می شود‪:‬‬
‫• مسيريابهای چند قراردادی )‪:(Multi-Protocol Router‬‬
‫‪ ‬برای تبديل قراردادهای اليه شبکه متفاوت‬
‫• دروازه ها)‪:(Gateway‬‬
‫‪ ‬برای تبديل قرلردادهای اليه انتقال (مثال ‪ SNA‬و ‪)TCP/IP‬‬
Connecting different Networks:
‫مسائلی که در شبکه های نا همگون بايد پاسخ‬
‫داده شود‪:‬‬
‫‪ ‬نحوه آدرس دهی ماشينها در دو شبکه ناهمگون‬
‫‪ ‬فرمت بسته ها‬
‫‪ ‬حداکثر اندازه بسته ها )‪(Maximum Segment Size‬‬
‫‪ ‬نوع و کيفيت سرويس )‪(QOS‬‬
‫‪ ‬تفاوت د روشهای کنترل خطا‬
‫‪... ‬‬
‫راه حلهای مشکل نا همگونی‪:‬‬
‫‪ ‬استفاده از مبدل )‪:(Translation‬‬
‫• مسيريابهای چند قراردادی‬
‫• دروازه ها‬
‫‪ ‬استفاده از يک قرارداد استاندارد جهانی مثل ‪ IP‬در ارتباط‬
‫بين شبکه ها‬
‫‪ ‬داالن زنی)‪(Tunneling‬‬
Translation:
‫تونل زنی )‪(Tunneling‬‬
‫‪ ‬در شرايطی که مبدا و مقصد همگون هستند اما شبکه‬
‫(ها) ی ميانی نا همگون است کاربرد دارد‪.‬‬
‫‪ ‬بسته ورودی به شبکه ميانی‪ ،‬در پوششی که بسته را با‬
‫فرمت شبکه ميانی نشان می دهد قرار می گيرد‪.‬‬
‫‪ ‬اين فرمت در هنگام خروج بسته‪ ،‬برداشته می شود‪.‬‬
Tunneling…
‫مسيريابی در ارتباط بين شبکه ای‪:‬‬
‫‪ ‬در شبکه های نا همگون مسيريابی در دو سطح مجزا‬
‫است‪:‬‬
‫• ) ‪ :IGP (Interior Gateway Protocol‬قراردادهائی که‬
‫در درون هر شبکه مور د استفاده است‪.‬‬
‫• )‪ :EGP (Exterior Gateway Protocol‬مسير يابی در‬
‫بين شبکه ها‬
‫‪OSPF (IGP)– The Interior‬‬
‫‪Gateway Routing Protocol‬‬
‫‪ ‬در اينترنت هر شبکه به طور مستقل مديريت می گردد‬
‫)‪(Autonomous System‬‬
‫‪ ‬از جمله هر شبکه روش مسيريابی خاص خود را دارد‪.‬‬
‫‪BGP – The Exterior Gateway‬‬
‫‪Routing Protocol‬‬
‫‪ ‬روشهای مسيريابی داخل شبکه ها و بين شبکه ها‬
‫مالکهای خاص خود را دارند‪.‬‬
‫‪ ‬الگوريتمهای مسيريابی در بين شبکه ها را ‪ BGP‬گويند‪.‬‬
‫قطعه بندی)‪:(Fragmentation‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫در ارتباط بين شبکه ای‪ ،‬ممکن است بسته از شبکه های ميانی عبور کند‪.‬‬
‫اگر شبکه های ميانی دارای ‪ MSS‬متفاوتی باشند‪ ،‬شکستن رخ می هد‪.‬‬
‫داليل ممکن برای تفاوت ‪ MSS‬در شبکه های گوناگون‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫سخت افزار‪ :‬اندازه قاب‬
‫سيستم عامل‪ :‬طول بافر‬
‫قراردادها‪ :‬بسته به تعداد بيتهايی که در هدر برای بيان طول بسته بکار رفته دارد‪.‬‬
‫وجود بعضی قوانين داخلی‬
‫حداقل اندازه بسته در زير شبکه ‪ 48‬بايت و حد اکثر ‪ KB 64‬است‬
‫در نهايت هر جزء )‪ (Fragment‬به وجود آمده‪ ،‬به صورت مجزا مسيريابی‬
‫می شود‪.‬‬
Fragmentation…
‫سرهم بندی )‪(Defragment‬‬
‫‪ ‬به دو صورت ممکن است انجام شود‪:‬‬
‫• به صورت شفاف)‪: (Transparent‬قبل از تحويل به شبکه‬
‫بين راهی بعدی‬
‫• غير شفاف‪ :‬در مقصد و توسط گيرنده انجام می شود‪.‬‬
‫‪ ‬در روش غير شفاف احتمال شکسته شدن مجدد بسته کم‬
‫می شود‬
‫‪ ‬مزيت روش شفاف راحت بودن کار گيرنده است‪.‬‬
‫قطعه بندی )‪(a‬شفاف‪(b) /‬غيرشفاف‪:‬‬
‫‪ :IP‬قرارداد اليه شبکه در اينترنت‬
‫هدر اليه ‪IP‬‬
‫فيلدهای اختياری )‪(Options‬در ‪IP‬‬
‫انواع آدرسهای ‪:IP‬‬
‫آدرسهای ‪ IP‬خاص‪:‬‬
‫زير شبکه ها )‪(Subnets‬‬
‫زير شبکه ها‪...‬‬
‫چگونگی تخصيص آدرس ‪IP‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫به تعداد نودها آدرس ‪ IP‬خريداری شود‪.‬‬
‫استفاده از ‪ PROXY SERVER‬و آدرسهای رزرو‬
‫شده‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪10.0.0.0‬‬
‫‪172.16.0.0‬‬
‫‪192.168.0.0‬‬
‫‪10.255.255.255‬‬
‫‪172.31.255.255‬‬
‫‪192.168.255.255‬‬
‫استفاده از )‪DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol‬‬
‫تخصيص آدرس ‪...IP‬‬
‫‪ICMP: Internet Control Message Protocol‬‬
‫‪ ‬قرارداد مربوط به پيامهای کنترلی (مديريتی) می باشد‪.‬‬
‫‪ ‬مسيريابها و ساير اجزا شبکه از طريق اين پيامها با هم‬
‫در ارتباطند‪.‬‬
‫‪ ‬دستور ‪ Ping‬نمونه ای از کاربرد اين پروتکل است‪.‬‬
‫‪ ‬پروتکلهای مديريت شبکه (مثل ‪ )SNMP‬نيز از اين‬
‫پروتکل استفاده می کنند‪.‬‬
‫‪ARP– The Address Resolution‬‬
‫‪Protocol‬‬
‫‪ ‬فرايند تبديل آدرس ‪ IP‬به آدرس فيزيکی)‪(MAC‬‬
‫‪ ‬مثال‪ :‬ورود بسته از اينترنت به شبکه محلی‬
‫‪ ‬نحوه انجام‪:‬‬
‫• مسيرياب يک بسته ‪ ARP‬در شبکه رها می کند‪.‬‬
‫• فقط نودی که آدرس ‪ IP‬متعلق به آن است پاسخ می دهد‪.‬‬
‫• در جواب آدرس فيزيکی ارسال می شود‪.‬‬
‫‪RARP: Reverse ARP‬‬
‫‪ ‬با داشتن آدرس فيزيکی)‪ ،(MAC‬می خواهيم آدرس ‪IP‬‬
‫را بدست آوريم‪.‬‬
‫‪ ‬کاربرد در نودهای بدون ديسک)‪(Diskless‬‬
‫‪ ‬در اين مدل‪ ،‬نود خاصی به نام ‪ RARP Server‬داريم‪.‬‬
IGMP: Internet Group Mgmt Pro.
.‫(نودها با هم‬MultiCast) ‫ پروتکلی برای ارتباط گروهی‬
‫)‪IPv6(IPNG‬‬
‫‪ ‬مشکل محدوديت آدرس دهی در ‪.IPv4‬‬
‫‪ ‬در نظر نگرفتن تمام مسائل امنيتی در ‪IPv4‬‬
‫‪ ‬و ‪...‬‬
‫‪ ‬در ‪:IPv6‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫آدرسهای ‪ 16 IP‬بايتی (‪ 128‬بيتی) هستند‪.‬‬
‫در نظر گرفته شدن مسائل امنيتی‬
‫مسيريابی سريع‬
‫تطابق با مسيريابی فرايندهای بی درنگ‬
‫و‪...‬‬