Transcript network2-7
به نام خدا شبكه هاي كامپيوتري 2 زهره زرین قلمی Email: [email protected] فصل پنجم: الیه شبکه آدرس دهی در الیه شبکه الیه پیوند داده ها وظیفه انتقال داده ما بین دو کامپیوتر در یک شبکه را بر عهده دارد و الیه شبکه مسئول مسیر یابی و انتقال داده ما بین دو کامپیوتر در مجموعه ای از شبکه های به هم متصل است. پروتکل هایی که الیه شبکه ندارند مانند پروتکل های الیه پیوند داده نظیر اترنت و توکن رینگ و ...فقط در یک شبکه محلی و داخلی قابل استفاده هستند و معموال برای شناسایی کامپیوتر های درون یک شبکه از آدرس ( MACآدرس فیزیکی منحصر به فرد کارت شبکه) استفاده می کنند مشکل این نوع آدرس دهی این است که اگر اندازه شبکه بزرگ و تعداد کامپیوترها بسیار زیاد شود مدیریت آن نیز بسیار پیچیده و در بعضی مواقع غیر ممکن می شود. 3 آدرس دهی در الیه شبکه پروتکل هایی که الیه شبکه دارند از یک آدرس منطقی منحصر به فرد و جهانی به نام آدرس IPبه جای آدرس MACاستفاده می کنند. به صورت نرم افزاری می توان برای هر کامپیوتر یا مسیر یاب یک آدرس IP تعریف نمود. آدرس MACبه صورت مسطح است( )Flatکه یافتن یک کامپیوتر را درون یک شبکه بزرگ بسیار مشکل می کند. آدرس MACرا می توان مانند نام و نام خانوادگی برای یک شخص در نظر گرفت آدرس های IPبه صورت سلسله مراتبی ( )Hierarchicalهستند که یافتن آن ها را در شبکه بسیار ساده می کند بنابراین عمل مسیر یابی و هدایت صحیح داده در شبکه از مبدا به مقصد با توجه به آدرس سلسله مراتبی ساده نیز می شود. سیستم شماره گذاری تلفن مثالی از یک آدرس سلسله مراتبی است. 4 آدرس دهی در الیه شبکه هر شماره تلفن دوازده رقمی شامل شماره کشور مثال کد 98ایران است که ابتدا بایستی شماره گیری شود(اولین پرش) سپس شماره شهر مثال کد 711کد شهر شیراز (پرش دوم) و آخرین شماره ،شماره محلی مقصد در شیراز است که عددی هفت رقمی است (پرش سوم) پس با شماره تلفن به راحتی می توان آدرس و محل یک شخص را تعیین کرد. اگر شخص محل خود را تغییر دهد نام و نام خانوادگی او ثابت باقی می ماند(همانند آدرس MACکارت شبکه که به یک شبکه دیگر انتقال می یابد) ولی شماره تلفن او تغییر می کند(همانند آدرس IPکامپیوتر که در یک شبکه دیگر مقدار دیگری می گیرد). در ادامه آدرس های IPیا آدرس های اینترنت بررسی می شوند. 5 آدرس IP آدرس IPیک عدد 32بیتی منحصر به فرد و جهانی است که به هر کامپیوتر یا مسیریاب متصل به اینترنت نسبت داده می شود. برای این که نوشتن ،خواندن و یا به خاطر سپردن یک عدد 32بیتی باینری مشکل است ،آن را به صورت یک عدد دسیمال نقطه گذاری شده ()Dotted Decimal نشان می دهند. در این روش نمادگذاری هر عدد باینری 32بیتی به 4بایت 8بیتی مجزا تقسیم شده که توسط نقطه از یکدیگر جدا می شوند و هر بایت توسط یک عدد دسیمال(صفر تا )255نمایش داده می شود. 6 آدرس IP نکته اول :آدرس IPیک عدد 32بیتی ( 4عدد 8بیتی ) است هر بیت فقط مقادیر صفر و یک می تواند داشته باشد تبدیل یک آدرس 8بیتی به عدد دسیمال بسیار ساده است. به طوری که ارزش دسیمال بیت ها از سمت راست به چپ و مطابق شکل به ترتیب برابر است با .)27(128, )26(64,..., )23(8, )22(4,)21(2,)20( 1 7 آدرس IP بنابراین برای تبدیل یک عدد باینری به دسیمال کافی است عدد دسیمال محل هایی که فقط بیت یک دارند با یکدیگر جمع شوند به طوری که برای سمت چپ ترین عدد شکل فوق فقط دو بیت ششم و هفتم معادل 26و 27 آن یک است. پس معادل دسیمال آن برابر با 128+64=192می شود به همین ترتیب معادل دسیمال عدد دوم در سمت چپ به علت این که بیت های صفرم ()20 و دوم آن ( )22برابر با یک است برابر با 4+1=5می شود. 8 آدرس IP نکته دوم :تبدیل یک عدد دسیمال به یک عدد 8بیتی نیز بسیار ساده است کافی است که عدد دسیمال را به ترتیب و در صورت امکان از توان های عدد 2یعنی 64 ،128 و 32و ...و 2و 1کم نمود مثال زیر مراحل تبدیل عدد دسیمال 173به عدد باینری را نشان می دهد. مرحله :1ابتدا عدد دسیمال 173با 128مقایسه شده و اگر عدد دسیمال بزرگتر یا مساوی با 128باشد عدد 128از آن کم می شود و گرنه هیچ عملی انجام نمی شود. 173-128=45 آیا 173 ≤ 128پاسخ:بله ،پس مرحله :2نتیجه مرحله 1یعنی 45با عدد 64مقایسه شده و اگر بزرگتر یا مساوی با 64باشد عدد 64از آن کم می شود و گرنه هیچ عملی انجام نمی شود. 45 آیا 45 ≤ 64پاسخ:خیر ،پس 9 آدرس IP مرحله :3نتیجه مرحله 2یعنی 45با عدد 32مقایسه می شود و عملیات الزم انجام می شود 45-32=13 آیا 45 ≤ 32پاسخ :بله ،پس مرحله 4تا : 8نتایج هر مرحله با توان های کمتر 2مقایسه شده و عملیات زیر انجام می شود. 16 آیا 13 ≤ 16پاسخ :خیر ،پس 13-8=5 آیا 13 ≤ 8پاسخ :بله ،پس 5-4=1 آیا 5 ≤ 4پاسخ :بله ،پس 1 آیا 1 ≤ 2پاسخ :خیر ،پس 1-1=0 آیا 1 ≤ 1پاسخ :بله ،پس مرحله :9در این قسمت کافی است از مرحله 1تا 8به جای پاسخ های بله عدد 1و به جای پاسخ های خیر عدد صفر قرار داده شود تا معادل باینری عدد دسیمال اولیه به دست آید یعنی 10101101 10 کالس های آدرس IP آدرس های IPبه پنج کالس مختلف E ،D ،C ،B ،Aتقسیم می شوند با استفاده از نمایش باینری چندین بیت ابتدای آدرس های IPیعنی پر ارزش ترین بیت ها برای تمایز کالس های مختلف به کار می روند. نمایش کالس های مختلف آدرس IPاست. 11 کالس های آدرس IP برای اینکه مشخص شود هر دستگاه متصل به شبکه متعلق به کدام کالس است عدد دسیمال اول نشان دهنده کالس یک آدرس است و هر کالس نیز در محدوده اعداد خاصی به صورت شکل زیر قرار می گیرد. 12 کالس های آدرس IP کالس های Dبرای پخش گروهی استفاده می شوند و به همراه کالس هاس Eرزرو شده اند و در شبکه جهانی اینترنت از آن ها استفاده نمی شود. کالس های آدرس C ،B ،Aدارای دو قسمت شماره شبکه )(Network IDو شماره میزبان ) (Host IDهستند. قسمت شماره شبکه برای مشخص کردن شبکه ای است که دستگاه (کامپیوتر یا مسیریاب) به آن متصل است و قسمت شماره میزبان نیز شماره آن دستگاه متصل به شبکه است. 13 کالس های آدرس IP مقایسه ای از کلیه کالس ها به صورت کامل در جدول زیر آمده است. کالس Aدارای شماره شبکه یک بایتی و شماره میزبان سه بایتی است. کالس Bدارای شماره شبکه و شماره میزبان دو بایتی است و کالس Cنیز دارای شماره شبکه سه بایتی و شماره میزبان یک بایتی است. 14 کالس های آدرس IP •به طور مثال 27یا 128شبکه کالس Aوجود دارد. •زیرا بایت اول نشان دهنده شماره شبکه است که همواره پرارزش ترین بیت آن صفر است و هفت بیت دیگر می تواند تغییر کند و شماره شبکه های مختلف ایجاد نماید. •البته شبکه هایی با آدرس 127.x.y.zو 0.x.y.zرزرو شده اند در اینترنت استفاده نمی شوند ( xو yو zاعداد دسیمال ما بین صفر تا 255هستند). •از طرف دیگر برای شماره میزبان 24بیت باقی می ماند که در هر شبکه کالس A می توان 224-2میزبان تعریف نمود •زیرا در تمامی کالس های آدرس IPهمواره دو آدرس از تعداد میزبان ها کم می شود به طوری که x.y.z.0به عنوان آدرس خود شبکه و آدرس x.y.z.255به عنوان آدرس پخش همگانی در شبکه استفاده می شود. 15 IP مقایسه کلی کالس های مختلف آدرس 16 IP Address Class Format Purpose High-order Bit(s) Address Range A N.H.H.H1 0 1.0.0.0 to 126.0.0.0 B N.N.H.H 1,0 128.0.0.0 to 191.254.0.0 C N.N.N.H 1,1,0 192.0.0.0 to 223.255.254 .0 D N/A Few large organizatio ns Mediumsize organizatio ns Relatively small organizatio ns Multicast groups (RFC 1112) E N/A Experiment al No.Bits Network/H ost 7/24 Max.Hosts Max Network 16,777,214 (224-2) 27 14/16 65,543 (2162) 214 21/8 254(28-2) 221 1,1,1,0 240.0.0.0 to N/A(not for 239.255.255 commercial .255 use) N/A N/A 1,1,1,1 240.0.0.0 to 254.255.255 .255 N/A N/A N/A 1 N= Network number, H=Host number کالس های آدرس IP همچنین آدرس های IPزیر توسط شبکه های محلی و برای استفاده داخلی کاربرد دارند. این آدرس ها هیچگاه برای کامپیوتر های درون اینترنت استفاده نمی شوند. این آدرس ها از کالس های C ،B ،Aو به صورت زیر هستند: -1آدرس های 10.255.255.255تا 10.0.0.0برای کالس A -2آدرس های 172.31.255.255تا 172.16.0.0برای کالس B -3آدرس های 192.168.255.255تا 192.168.0.0برای کالس C 17 زیر شبکه سازی ()Subnet working زیر شبکه سازی روشی برای تقسیم کالس های آدرس B ،Aیا Cبه شبکه های کوچک تر است .دالیل زیر شبکه سازی عبارتند از: -1شرکتی با 100ایستگاه کاری نیاز به 100آدرس IPدارد .اگر این شرکت یک کالس Cرا در اختیار بگیرد 254آدرس IPبرای 254ایستگاه به دست می آورد که تعدادی از آن ها استفاده نمی شود. این امر بخصوص برای کالس های Aو Bبا تعداد آدرس های IPزیاد ،نمود بیشتری دارد. بنابراین باید به طریقی فقط همان تعداد مورد نظر آدرس به شرکت داده شود. -2اگر ایستگاه های کاری این شرکت در چندین شهر مختلف پراکنده باشند چگونه آدرس های IPبه آن ها تخصیص یابد. 18 زیر شبکه سازی ()Subnet working -3اگر تمامی 100ایستگاه کاری در یک شبکه مثال شبکه 10BaseTبا کانال پخش همگانی قرار داشته باشند آن گاه تعداد برخوردها افزایش یافته و کارایی کاهش می یابد. در حالی که با زیر شبکه سازی و تقسیم یک شبکه بزرگ به سه یا چهار شبکه کوچک تر با تعداد 20تا 30ایستگاه کاری برخوردها کاهش و کارایی افزایش می یابد. -4با تقسیم یک شبکه به چندین زیر شبکه ترافیک محلی زیر شبکه ها منتقل نمی شود و امنیت افزایش می یابد. 19 زیر شبکه سازی ()Subnet working عمل زیر شبکه سازی بر عهده مدیر شبکه است و بایستی به درستی و با دقت انجام پذیرد. برای انجام زیر شبکه سازی می توان شماره میزبان کالس آدرس IPرا به دوقسمت مجزای شماره زیر شبکه ( )Subnet IDو شماره میزبان( (Host IDتقسیم نمود. به طور مثال کالس Bدارای 2بایت شماره شبکه و 2بایت شماره میزبان است که می توان 2بایت شماره میزبان را مطابق شکل زیر به قسمت های زیر شبکه(یک بایت) و شماره میزبان (یک بایت ) تقسیم نمود. 20 ماسک زیر شبکه ()Subnet Mask ماسک زیر شبکه یک الگوی 32بیتی از صفرها و یک ها است که برای تفکیک قسمت زیر شبکه از قسمت شماره میزبان در یک کالس آدرس IPبه کار می رود. تمامی ایستگاه های درون اینترنت عالوه بر داشتن آدرس IPبایستی دارای ماسک زیر شبکه نیز باشند در صورتی که این ماسک برای ایستگاهی تعریف نشده باشد ،این ماسک به صورت پیش فرض و با توجه به کالس آدرس IPو مطابق جدول زیر انتخاب می شود. 21 ماسک زیر شبکه ()Subnet Mask همواره بیت های یک ماسک زیر شبکه در سمت چپ و بیت های صفر آن در سمت راست قرار می گیرند. اکنون فرض کنید کامپیوتری با یک آدرس IPمبدا می خواهد بسته اطالعاتی را برای کامپیوتر دیگر با آدرس IPمقصد ارسال نماید. چگونه مشخص می شود که این دو کامپیوتر هر دو در یک شبکه قرار دارند و یا بر اساس زیر شبکه سازی در دو شبکه مختلف قرار گرفته اند؟ جواب بستگی به ماسک زیر شبکه کامپیوتر مبدا دارد. 22 ماسک زیر شبکه ()Subnet Mask با دو مثال مفهوم فوق بیان می شود. مثال :1کامپیوتری با آدرس 197.59.66.200و ماسک زیر شبکه پیش فرض 255.255.255.0می خواهد بسته ای را برای کامپیوتر مقصد با آدرس 197.59.66.17ارسال نماید. کامپیوتر مبدا بایستی ابتدا آدرس IPخود و مقصد را تجزیه و تحلیل نماید به طوری که ابتدا ماسک زیر شبکه را با آدرس IPخود به صورت بیتی ANDمی نماید و سپس ماسک زیر شبکه را با آدرس IPمقصد نیز ANDبیتی می نماید(در حقیقت شماره میزبان خود و مقصد را صفر می کند) و سپس نتایج حاصل را مقایسه می کند اگر هردو یکسان باشد یعنی هر دو کامپیوتر در یک شبکه قرار دارند و گرنه دو کامپیوتر در دو شبکه مختلف قرار گرفته اند. 23 ماسک زیر شبکه ()Subnet Mask بنابراین ابتدا برای آدرس مبدا داریم: بنابراین با توجه به این که نتایج حاصل یکسان است پس هر دو در یک شبکه قرار دارند. 24 ماسک زیر شبکه ()Subnet Mask مثال :2کامپیوتری با آدرس 197.59.66.200و ماسک زیر شبکه غیر پیش فرض 255.255.255.240می خواهد بسته ای را برای کامپیوتر مقصد با آدرس 197.59.66.13ارسال نماید ابتدا آدرس IPخود را با زیر شبکه به صورت زیر ANDمی نماید: با توجه به این که نتایج حاصل یکسان نیست پس درکامپیوتردر دو شبکه مختلف قرار دارند و بایستی کامپیوتر مبدا بسته اطالعاتی را برای مسیریاب پیش فرض ارسال نماید. 25 فوق شبکه سازی فوق شبکه سازی عکس زیر شبکه سازی است. در زیر شبکه سازی از بیت های شماره میزبان برای تقسیم به چندین زیر شبکه، قرض گرفته می شود اما در فوق شبکه سازی از بیت های شماره شبکه چندین شبکه، برای ایجاد یک شبکه بزرگتر قرض گرفته و استفاده می شود. 26