با سلام و احترام به وبلاگ من خوش آمدید

روترها شبکه های کامپیوتری را به یکد یگر وصل کرده واطلاعاتی را که بین آنها رد و بدل میشودتنظیم می نمایند. یک روتر در هر بار فقط میتواند یک قطعه ی اطلاعاتی را منتقل کند. وقتی داده هابه شبکه ی کامپیوتری می رسند شکسته شده و به قطعات کوچکتری که بسته نام دارد تبد یل میشوند.هر بسته ی داده ای حاوی اطلاعات کنترل کننده مانند آدرسی که مقصد نهایی بسته را نشان میدهد باشد.روتر ها همچنین با مودمهای کابلی و Dsl متفاوت میباشند. روتر ها دارای اندازه های مختلفی هستند.یک روتر معمولی میتواند امکان به اشتراک گذاری اتصال اینترنتی را میان 250 کامپیوتر فراهم کند.

ویژگی های عمومی روتر ها  

تمام روتر ها کامپیوتر های موجود در شبکه را به یکدیگر و نیز به اتصال اینترنتی وصل می کنند . صرف نظر از این وظیفه ی عمومی روترها ویژگی های دیگری نیز دارند :دیواره ی آتش تعبیه شده: چنین ویژگی به شما اجازه میدهد که در شبکه تان تنها از یک آدرسIp برای اتصال اینترنتی استفاده نمایید. بزرگترین مزیت امنیتی روش فوق این است که کاربران میتوانند منابع شبکه شان را به اشتراک بگذارند بی آنکه سایر کامپیوتر ها ی موجود دراینترنت از حضور آنها مطلع شوند . البته سایرین میتوانند به آدرس Ip روتر دسترسی داشته باشند ولی برای یافتن آدرس Ip تک تک کامپیوتر ها باید وقت بسیاری را صرف نمایند.اتصال بی سیم : یکی از مزایای دیگر روتر ها امکان برقراری اتصالات بی سیم میباشد.برای دسترسی به این امکان باید از روتر بی سیم استفاده کرد. ویژگی بی سیم بودن این روترها این مزیت را دارد که می توان بدون نیاز به کابل کشی ومشکلات مربوط به آنهاسیستمهایی را که دراتاقهای مختلف یک خانه و یا یک اداره قرار دارند با هم شبکه کرد.

آشنائی با مفهوم روتينگ

روتينگ ( Routing ) يکی از مهمترين ويژگی های مورد نياز در يک شبکه به منظور ارتباط با ساير شبکه ها است. در صورتی که امکان روتينگ پروتکل ها وجود نداشته باشد ، کامپيوترها قادر به مبادله داده نخواهند بود .

تعريف

از روتينگ به منظور دريافت يک بسته اطلاعاتی ( packet ) از يک دستگاه و ارسال آن از طريق شبکه برای دستگاهی ديگر و بر روی شبکه ای متفاوت ، استفاده می گردد . در صورتی که شبکه شما دارای روتر نباشد ، امکان روتينگ داده بين شبکه شما و ساير شبکه ها وجود نخواهد داشت . يک روتر به منظور مسيريابی يک بسته اطلاعاتی ، می بايست آگاهی لازم در خصوص اطلاعات زير را داشته باشد :

آدرس مقصد

روترهای مجاور که با استفاده از آنان امکان اخذ اطلاعات لازم در خصوص شبکه های از راه دور، فراهم می گردد .

مسيرهای موجود به تمامی شبکه های از راه دور

بهترين مسير به هر يک از شبکه های از راه دور

نحوه نگهداری و بررسی اطلاعات روتينگ

 

 

 

همگرائی ( Convergence )  

فرآيند مورد نياز برای تمامی روترهای موجود  در يک شبکه به منظور بهنگام سازی جداول روتينگ و ايجاد يک نگرش سازگار از شبکه با استفاده ار بهترين مسيرهای موجود . در زمان انجام فرآيند فوق ( همگرائی ) ، داده کاربر ارسال نخواهد شد .

مسير پيش فرض ( Default Route  )

يک مسير استاندارد درج شده در جدول روتينگ که به عنوان اولين گزينه در نظر گرفته می شود . هر بسته اطلاعاتی که توسط يک دستگاه ارسال می گردد در ابتدا به مسير پيش فرض ارسال خواهد شد . در صورتی که مسير فوق مشکل داشته باشد ، يک مسير ديگر انتخاب می گردد .

مسير ايستا ( Static Route )  

يک مسير دائم که به صورت دستی درون يک جدول روتينگ درج می گردد . مسير فوق حتی در موارديکه ارتباط غير فعال است در جدول روتينگ باقی مانده و  صرفا" به صورت دستی حذف می گردد .

مسير پويا ( Dynamic Route )

 يک مسير که به صورت پويا ( اتوماتيک ) و متناسب با تغييرات شبکه ، بهنگام می گردد .مسيرهای پويا نقطه مقابل مسيرهای ايستا می باشند .

آشنائی با پروتکل های روتينگ

پروتکل های روتينگ به منظور استفاده در روترها ، ايجاد شده اند . پروتکل های فوق ،  بدين منظور طراحی شده اند که امکان مبادله اطلاعات جداول روتينگ  بين روترها را فراهم نمايد . تاکنون پروتکل های متفاوتی به منظور استفاده در شبکه هائی با ابعاد گوناگون ، طراحی و پياده سازی شده است .  

  مفاهيم اوليه

روتر يكی از دستگاه های شبكه ای مهم و حياتی است كه از آن در شبكه های LAN و WAN استفاده می گردد .

روتر يك نوع كامپيوتر خاص است كه دارای عناصر مشابه يك كامپيوتر استاندارد شخصی نظير پردازنده ، حافظه ، خطوط داده و اينترفيس های مختلف ورودی و خروجی است. روترها به منظور انجام عمليات بسيار خاص كه عموما" نمی توان آنان را توسط كامپيوترهای شخصی انجام داد ‌، طراحی شده اند . مثلا" با استفاده از روتر می توان دو شبكه را به يكديگر متصل تا در ادامه امكان مبادله اطلاعات بين آنان فراهم گردد . روتر ، همچنين بهترين مسير ارسال داده از يك شبكه به شبكه ای ديگر را تعيين می نمايد.

با اين كه می توان از روتر برای تقسيم ( Segmentation ) يك شبكه محلی استفاده نمود ولی‌ مهمترين كاربرد آن به عنوان يك دستگاه شبكه ای در شبكه های WAN می باشد .

WAN ( برگرفته از   wide-area network  ) ،‌ يك شبكه ارتباطی است كه يك حوزه جغرافيائی گسترده نظير يك شهرستان ، استان و يا كشور را تحت پوشش قرار می دهد. اين نوع شبكه ها دارای  مشخصات منحصربفرد مختص به خود می باشند كه آنان را از يك شبكه محلی متمايز می نمايد .

شبكه های WAN دارای تفاوت های عمده ای  نسبت به شبكه های LAN می‌باشند . مثلا" برخلاف يك شبكه LAN كه ايستگاه ها ، دستگاه های جانبی ، ترمينال ها و ساير دستگاه های موجود در يك ساختمان و يا منطقه جغرافيائی محدود و كوچك را به يكديگر متصل می نمايد ، شبكه های WAN امكان مبادله اطلاعات بين دستگاه های موجود در يك حوزه جغرافيائی گسترده را فراهم می نمايند .

شبكه های WAN در لايه فيزيكی و لايه data link مدل مرجع OSI كار می كنند . با استفاده از اين نوع شبكه ها ، می توان شبكه های محلی موجود در مكان های متعدد و مسافت های طولانی را به يكديگر متصل نمود .

از تكنولوژی های WAN  در اكثر موارد به منظور اتصال روترها به يكديگر استفاده می گردد و  روترها با اتصالات مبتی بر WAN با يكديگر ارتباط برقرار می نمايند . روترها  مسئوليت ايجاد ستون فقرات در شبكه های داخلی بزرگ ( اينترانت ) و يا اينترنت را برعهده داشته و در لايه سوم مدل مرجع OSI فعاليت می نمايند ( اتخاذ تصميم بر اساس آدرس های شبكه ) .

شبكه های WAN در لايه فيزيكی و data link مدل مرجع OSI  فعاليت می نمايند . مطلب فوق بدين معنی نمی باشد كه پنج لايه ديگر مدل مرجع OSI در شبكه های WAN جايگاهی ندارند . عبارت فوق بر اين نكته مهم تاكيد  می نمايد كه خصايصی كه يك شبكه WAN را از LAN متمايز می نمايد در لايه های فيزيكی و data link حضور موثر و كاملا" مشهودی را دارند . به عبارت ديگر ، استانداردها و پروتكل های استفاده شده در شبكه های WAN و در لايه های اول و دوم متفاوت با استانداردها و پروتكل های‌ استفاده شده در شبكه های محلی و در لايه های‌ مشابه می باشد .

روتر و جايگاه آن در شبكه های WAN  

روتر يكی از دستگاه های شبكه ای مهم و حياتی است كه از آن در شبكه های LAN و WAN استفاده می گردد . در اين مطلب پس از آشنائی اوليه با روتر ، با جايگاه آن در شبكه های WAN  آشنا خواهيم شد .

آشنائی اوليه با روتر   

روتر يك نوع كامپيوتر خاص است كه دارای عناصر مشابه يك كامپيوتر استاندارد شخصی نظير پردازنده ، حافظه ، خطوط داده و اينترفيس های مختلف ورودی و خروجی است. روترها به منظور انجام عمليات بسيار خاص كه عموما" نمی توان آنان را توسط كامپيوترهای شخصی انجام داد ‌، طراحی شده اند . مثلا" با استفاده از روتر می توان دو شبكه را به يكديگر متصل تا در ادامه امكان مبادله اطلاعات بين آنان فراهم گردد . روتر ، همچنين بهترين مسير ارسال داده از يك شبكه به شبكه ای ديگر را تعيين می نمايد.

كامپيوترها  به منظور اجرای برنامه های نرم افزاری به يك سيستم عامل نياز دارند ، اين وضعيت در روترها  نيز وجود داشته و آنان نيز جهت اجرای فايل های پيكربندی به يك سيستم عامل كه به آن IOS ( برگرفته از Internetwork Operating System software  ) گفته می شود ، نياز خواهند داشت .  فايل های پيكربندی شامل دستورالعمل ها و پارامترهائی می باشند كه بر اساس آنان ترافيك ورودی و خروجی روتر كنترل می گردد . مثلا" روترها با استفاده از پروتكل های روتينگ ، قادر به اتخاذ تصميم مناسب در خصوص بهترين مسير بسته های اطلاعاتی می باشند .  

حافظه های  RAM ، NVRAM ،‌ فلش ، ROM و اينترفيس ها مهمترين عناصر داخلی يك روتر می باشند كه در ادامه به بررسی هر يك از آنان خواهيم پرداخت .

حافظه RAM ( برگرفته از random access memory )   : حافظه RAM كه به آن DRAM ( حافظه RAM پويا ) نيز گفته می‌شود دارای خصوصيات و وظايف زير می باشد  :

ذخيره جداول روتينگ

نگهداری ARP Cache

نگهداری fast-Switching cache

نگهداری و پشتيبانی از صف های حاوی بسته های اطلاعاتی

ارائه حافظه موقت برای فايل پيكربندی در زمان روشن كردن روتر

عدم نگهداری اطلاعات پس از خاموش كردن و يا راه اندازی مجدد روتر

حافظه  NVRAM  ( برگرفته از nonvolatile random-access memory ) :  حافظه VRAM  يا غيرفرار  دارای خصايص و وظايف زير می باشد :

محل نگهداری فايل پيكربندی راه اندازی روتر

نگهداری اطلاعات پس از خاموش كردن و يا راه اندازی مجدد روتر

حافظه فلش : حافظه فلش دارای خصايص و وظايف زير می باشد :

نگهداری IOS ( سيستم عامل )

بهنگام سازی نرم افزار بدون ضرورت تعويض و يا جايگزينی تراشه های موجود بر روی پردازنده

نگهداری اطلاعات پس از خاموش كردن و يا راه اندازی مجدد روتر

قابليت ذخيره چندين نسخه از نرم افزار IOS

امكان حذف اطلاعات ( يك نوع خاص از حافظه های ROM  با قابليت  حذف الكترونيكی اطلاعات :  EEPROM  )
حافظه ROM  ( برگرفته از Read-only memory )  ، حافظه ROM و يا فقط خواندنی  دارای خصايص و وظايف زير می باشد :

نگهداری دستورالعمل های لازم برای اشكال زدائی و اجرای برنامه POST  ( برگرفته از power-on self test )

ذخيره برنامه راه اندازی روتر  موسوم به bootstrap و نرم افزار اوليه سيستم عامل

تعويض تراشه های موجود بر روی برد اصلی در صورت نياز به ارتقاء نرم افزار ذخيره شده

اينترفيس ها : اينترفيس ها دارای خصايص و وظايف زير می باشند :

روتر را به شبكه متصل می نمايند ( ورود و خروج فريم ها ) .

اينترفيس ها ممكن است بر روی برد اصلی و  يا به عنوان ماژول های جداگانه ارائه گردند .

دو سناریوی رفتار جمعی

یكی از انواع هوشمندی، هوشمندی توده‌ایست كه جدیداً مورد توجه قرار گرفته است. باید در همین آغاز كار تفاوت هوشمندی توده‌ای را با هوشمندی اجتماعی روشن كنیم. سعی خواهیم‌كرد تا این قضیه را با دو مثال روشن‌كنیم.

فرایند ساخت یك خانه توسط انسان یك فرایند اجتماعی در تمام سطوح آن است. حین ساخت یك بنا، گاه تا چند ده نفر بر اساس یك نقشه از پیش معین با یكدیگر همكاری می‌كنند. هریك از كارگران باید تا این حد هوشمندی را دارا باشند كه در جزئیات وظایف خود نیازمند دریافت راهنمایی نباشند. مثلا ممكن است به یكی از آنها گفته شود كه یك توده آجر را جابه‌جا كند. كارگر مورد نظر ما خود باید تا بدین حد هوشمند باشد تا بداند برای این كار باید از فرغون استفاده كند و نه مثلاً بیل! و علاوه بر این، او باید قادر به انتخاب بهترین راه برای حمل آجر از مبدا تا مقصد باشد.

این‌است كه تمام كارگران جامعه كوچك مورد نظر ما (جامعه كوچكی كه در حال ساخت یك خانه هستند) حداقلی از هوشمندی را دارا هستند. نكته‌ای دیگر كه بسیار با اهمیت است مسئله تفاوت افراد این جامعه نمونه است. این تفاوت هم به لحاظ هوشمندی به‌كار گرفته شده و هم به لحاظ وظایف است. مثلاً هوشمندی مورد نیاز برای وظیفه معماری تفاوت دارد با وظیفه سركارگری و یا بنایی و یا كارگری. در واقع جامعه كوچك ما به شدت یك جامعه سلسله مراتبی و هرم گونه است.

 

 

مثال دوم فرایند ساخت لانه(خانه؟!) توسط موریانه‌‌هاست كه مورد توجه دانشمندی فرانسوی به نام گرس قرارگرفت.

موریانه‌ها برای ساخت لانه سه فعالیت مشخص از خود بروز می‌دهند:  در ابتدا صدها موریانه به صورت تصادفی به این‌طرف و آن‌طرف حركت می‌كنند. هر موریانه به محض رسیدن به فضایی كه كمی بالاتر از سطح زمین قرار دارد ، شروع به ترشح بزاق می‌كند و خاك را به بزاق خود آغشته می‌كند. به این ترتیب گلوله‌های كوچك خاكی با بزاق خود درست می‌كند. علیرغم خصلت كاملاً تصادفی این رفتار ، نتیجه تا حدی منظم است. در منطقه‌ای محدود تپه‌های بسیار كوچك مینیاتوری ازاین گلوله‌های خاكی آغشته به بزاق شكل گرفته‌است.

پس ازاین ، همین تپه‌های مینیاتوری باعث می‌شوند تا موریانه‌ها رفتار دیگری از خود بروز دهند. در واقع این تپه‌ها به صورت نوعی نشانه برای موریانه ها عمل می‌كنند. هر موریانه به محض رسیدن به این تپه‌ها با انرژی بسیار بالایی شروع به تولید گلوله‌های خاكی با بزاق می‌كند. این‌كار باعث تبدیل شدن تپه‌های مینیاتوری به نوعی ستون می‌شود.

این رفتار ادامه می‌یابد تا زمانی كه ارتفاع هر ستون به حد معینی برسد. در این صورت موریانه‌ها رفتار سومی از خود بروز می‌دهند: اگر در نزدیكی ستون فعلی ستون دیگری نباشد بلافاصله آن ستون را رها می‌كنند در غیر این صورت یعنی در حالتی كه در نزدیكی این ستون تعداد قابل ملاحظه‌ای ستون دیگر باشد ، موریانه‌ها شروع به وصل‌كردن ستون‌ها و ساختن لانه می‌كنند.

تفاوت‌های هوشمندی اجتماعی انسان با هوشمندی توده‌ای موریانه را در همین رفتار ساخت خانه می‌توانید مشاهده كنید. كارگران ساختمانی كاملاً بر اساس یك نقشه از پیش معین كار می‌كنند در حالی‌كه رفتار اولیه موریانه‌ها كاملاً تصادفیست. علاوه بر این ارتباط مابین كارگران ساختمانی مستقیم و از طریق كلمات است در حالی كه بین موریانه‌ها هیچ نوع ارتباط مستقیمی وجود ندارد و آنها تنها به صورت غیرمستقیم و از طریق نشانه‌ها با یكدیگر در تماس‌اند. گرس نام این رفتار را Stigmergie گذاشت به معنی رفتاری كه هماهنگی مابین موجودات را تنها از طریق تغییرات ایجادشده در محیط ممكن می‌سازد.

هوشمندی توده‌ای(Swarm Intelligence)

یك توده(Swarm) عبارت است از مجموعه‌ای از عامل‌ها(موجودات) كه با یكدیگر یا به صورت مستقیم (كلمات، سیگنال‌ها، علائم...) یا به صورت غیر مستقیم (از طریق تأثیرگذاری در محیط ) در تماس‌اند و همگی یك مسئله را به صورت گسترده حل می‌كنند.

بدین ترتیب این توده می‌تواند گلبول‌های سفید در سیستم ایمنی بدن باشد(كه در شماره‌های بعد به آنها خواهیم‌پرداخت) یا كولونی مورچه‌ها و یا زنبورها. جالب است كه در تمامی این موارد رفتار هوشمند جمعی حاصل اجتماع عناصری ست كه تك تك آنها دارای حداقل هوشمندی هستند.

بهینه‌سازی مسائل ریاضی به روش مورچه‌ها(ACO)

تا به حال روش كار بدین‌گونه بوده است كه زیست شناسان و بیولوژیست‌ها طبیعت را تنها به منظور درك كامل و بهتر آن مطالعه می‌كردند. هدف تنها درك مكانیزم‌های موجود در طبیعت بوده‌است. اما اكنون در واقع حاصل كار بیولوژیست‌ها می‌تواند الهام‌بخش مهندسان باشد. دست كم در موضوع مورد بحث ما كه حل بهینه(هوشمندانه) مسائل است.

یكی از جالب‌ترین سیستم‌های مورد مطالعه تا كنون، كه كاربردهایی هم در مهندسی یافته‌است كولونی مورچه‌هاست. در واقع مورچه‌ها قادر به یافتن كوتاه‌ترین مسیر از لانه به منبع غذا هستند. كسانی كه با علوم مهندسی(مشخصاً رباتیك) یا ریاضی به صورت اعم سرو كار دارند به خوبی با این صورت مسئله آشنا هستند و می‌دانند كه یافتن كوتاه‌ترین مسیر یك مسئله بهینه‌سازیست (Optimization) كه گاه حل آن بسیار دشوار است و گاه نیز بسیار زمان‌بر. بنابراین این سؤال برای دانشمندان مطرح شد كه مورچه‌ها چگونه این مسئله را حل‌كرده‌اند؟

در واقع راه‌حل مورچه‌ها كه یك راه‌حل توده‌ای‌است بسیار ساده است. مورچه‌ها هنگام راه رفتن از خود ردی از فرمون (pheromone) به جا می‌گذارند. البته این فرمون به زودی تبخیر می‌شود اما در كوتاه‌مدت به عنوان رد مورچه بر سطح زمین باقی می‌ماند. یك رفتار بسیار ساده پایه‌ای در مورچه‌ها وجود دارد: آنها هنگام انتخاب بین دو مسیر به صورت احتمالاتی(Statistical) مسیری را انتخاب می‌كنند كه فرمون بیشتری داشته باشد یا به عبارت دیگر مورچه‌های بیشتری قبلا از آن عبور كرده‌باشند. حال دقت كنید كه همین یك تمهید ساده چگونه منجر به پیدا كردن كوتاه‌ترین مسیر خواهد شد:

فرض كنید در مسیر شكل 1 یك مانع قرارگرفته و مورچه‌های دیگر به سادگی قادر به دستیابی به منبع غذا نباشند. همانگونه كه مشخص است اینك دو راه برای دستیابی به غذا وجود دارد راه بالا كه كوتاه‌تر و راه پایین كه طولانی‌تر است.حال مورچه‌ها بر اساس همان رفتار پایه‌ای كه گفتیم به تصادف یكی از دو راه بالا یا پایین را انتخاب می‌كنند. فرض كنید نیمی از راه بالایی و نیمی از راه پایین حركت كنند و البته در دو جهت یعنی هم به سمت منبع غذا و هم به سمت لانه.

در ابتدا انتخاب كاملاً تصادفیست اما بعد ازاینكه در هر یك از مسیرها ردی از فرمون ایجادشد مورچه‌ها به احتمال بیشتر مسیر پر فرمون‌تر را انتخاب می‌كنند. از آنجایی كه طول مسیر بالا كوتاه‌تر است زمان رفت و برگشت به آن هم كمتر است پس مورچه‌های بیشتری نسبت به مسیر پایین آن را طی می‌كنند. بنابراین فرمون بیشتری در آن ترشح می‌شود و در نهایت با احتمال بیشتری توسط مورچه‌ها انتخاب می‌شود(هر چه فرمون بیشتر باشد احتمال انتخاب مسیر بیشتر است). به همین دلیل پس از مدتی همه مورچه‌ها(یا تقریباً همه مورچه‌ها) مسیر كوتاه‌تر را طی خواهندكرد.

باید توجه كرد كه هرچند احتمال انتخاب مسیر پر فرمون‌تر توسط مورچه‌ها بیشتر است اما این كماكان احتمال است و قطعیت نیست. به عبارتی اگر مسیر A پرفرمون‌تر از مسیر B باشد به‌هیچ‌وجه نمی‌توان نتیجه‌گرفت كه همه مورچه‌ها از مسیر A حركت خواهندكرد بلكه تنها می‌توان گفت كه مثلاً به احتمال 90% هر مورچه مسیر A را انتخاب خواهد كرد.

اگر به جای این احتمال قطعیت بود، یعنی اگر هر مورچه حتماً و حتماً مسیر پر فرمون‌تر را انتخاب می‌كرد ، اساساً روش ممكن بود به جواب نرسد. فرض كنید تصادفاً اولین مورچه مسیر پایین را انتخاب می‌كرد و ردی از فرمون در آن به جا می‌گذاشت. در این‌صورت همه مورچه‌ها به قطعیت رد او را دنبال می‌كردند و هیچ‌وقت مسیر كوتاه‌تر را پیدا نمی‌كردند. بنابراین تصادف نقش عمده‌ای در ACO بر عهده دارد(و البته در هوشمندی توده‌ای).

نكته دیگری كه باید در نظر داشت مسئله تبخیر و از بین رفتن فرمون یا رد مورچه‌هاست(Evaporation). فرض كنید كه مانع موجود در شكل برداشته شود. اگر فرمون‌ها تبخیر نشوند ، مورچه‌ها اساساً همان مسیر پر فرمون قبلی را دنبال می‌كنند و به حالت اولیه(شكل 1) كه كوتاه‌ترین مسیر بود باز نمی‌گردند. ولی با در نظر گرفتن مسئله تبخیر فرمون، بعد از برداشتن مانع، پس از چندی مورچه‌ها بازهم كوتاه‌ترین مسیر را پیدا خواهندكرد.

(Ant Colony Optimization)ACO و (Traveling Sales Man)TSP: استفاده از بهینه‌سازی كولونی مورچه‌ها در مسئله فروشنده دوره‌گرد

یكی از مسائل كلاسیك تئوری گراف در ریاضیات مسئله فروشنده دوره‌گرد است كه البته كاربردهای بسیار زیادی در علوم مهندسی دارد. صورت مسئله ازاین قرار است. یك فروشنده دوره گرد می‌خواهد از شهر خودش شروع به حركت كرده و پس از گذر از N شهر به شهر خود بازگردد. منتها شرط این‌است كه اولاً از هر شهر فقط یك بار عبور كند و دوماً كوتاه‌ترین مسیر را در مجموع طی كند. در واقع مسئله یافتن كوتاه‌ترین مسیریست كه N گره یك گراف را به هم متصل می‌كند.

برای این مسئله تاكنون راه حل‌های زیادی ارائه شده است كه اكنون می‌توان گفت روش ACO در لیست بهترین این راه حل‌ها می‌باشد. برای استفاده از ACO در TSP می‌توان متا الگوریتم زیر را پیشنهاد داد:

تعداد زیادی عامل هوشمند در نظر می‌گیریم كه قرار است از N نود یك گراف(N شهر) عبور كنند. این عامل‌های هوشمند شهر بعدی را به تناسب میزان فرمون موجود در مسیر انتخاب می‌كنند(با در نظر گرفتن عامل تصادف). این فرمون در كامپیوتر مثلاً می‌تواند توسط یك عدد یا وزن به هر یال گراف(هر جاده) اختصاص یابد. مثلا مسیر شهر A به شهر B دارای وزن 7/0 است، به این معنی كه میزان فرمون موجود در مسیر 7/0 است.

 

هر عامل هوشمند پس از طی یك تور كامل در تمامی N شهر به نسبت عكس طول مسیر طی شده بر تمامی یال‌هایی(جاده‌هایی) كه ازآن عبور كرده است فرمون به جا می‌گذارد. به این ترتیب پس از مدتی از اجرای الگوریتم همانند كولونی مورچه‌ها تقریباً تمامی عامل‌های هوشمند ما كوتاه‌ترین تور بین N شهر را طی خواهندكرد. یعنی كوتاه‌ترین مسیر ، مسیریست با بیشترین وزن یا بیشترین فرمون.

 

بدین ترتیب برای یك مسئله پیچیده ریاضی یك راه حل Meta Heuristic ساده یافته‌ایم كه در زمان نسبتاً معقولی نیز به جواب می‌رسد.

 

 

علاوه بر همه اینها ACO بر سایر روش‌ها یك مزیت مهم دیگر نیز دارد. بقیه روش‌ها فقط كوتاه‌ترین مسیر را می‌یابند و اگر یكی از جاده‌ها یا یال‌ها حذف‌شود مسئله باید از ابتدا حل شود. اما در ACO بعد از حذف یك یال می‌توان به سادگی مسیری را پیدا كرد كه نسبت به مسیر قبلی فرمون كمتر و نسبت به مابقی مسیرها فرمون بیشتری دارد و به این ترتیب نیازی به حل مجدد مسئله نیست.

 

 

 

بهینه‌سازی شبكه‌های كامپیوتری با الهام از كولونی مورچه‌ها

از جمله مسائل مهم دیگری كه ایده AS(Ant System)می‌تواند در آنها مورد استفاده قرار گیرد مسئله مسیریابی در شبكه‌های كامپیوتری Routing است.

 

یكی از خصلت‌های مهم كولونی مورچه‌ها هوشمندی توده‌ای‌است كه در ابتدای مقاله به آن اشاره كردیم، بدین معنی كه كولونی مورچه‌ها نه بر اساس هوشمندی یك مغز مركزی بلكه بر اساس توده‌ای از عامل‌های هوشمند (در اینجا مورچه‌ها كه البته هوشمندی بسیار اندكی دارند)، و رابطه بین آنها، عمل می‌كند. همین ویژگی سبب می‌شود كه بتوان از این ایده در بهینه‌سازی عمل مسیریابی Routing در شبكه‌های كامپیوتری سود جست.

اطلاعات بر روی شبكه اینترنت به صورت بسته‌های اطلاعاتی كوچك (Packet) منتقل می‌شود. هر یك از این بسته‌ها در طی مسیر از مبدأ تا مقصد باید از گره‌های زیادی كه همان مسیریاب‌ها (Router ) باشند عبور كند. در داخل هر مسیریاب جدولی قرار دارد كه بهترین مسیر بعدی را تا مقصد می‌توان از طریق آن شناسایی كرد. بنابراین بسته‌های اطلاعاتی حین گذر از مسیریاب‌های مابین راه با توجه به محتویات این جداول عبور داده می‌شوند.

 

روشی به نام ACR(Ant Colony Routing) پیشنهاد شده كه بر اساس ایده كولونی مورچه‌ها به بهینه‌سازی این جداول مسیر یابی می‌پردازد و در واقع به هر مسیری با توجه به بهینگی آن امتیاز می‌دهد. استفاده از ACR به این منظور دارای این برتری به سایر روش‌هاست كه بسیار با طبیعت دینامیك شبكه اینترنت سازگار است. زیرا به عنوان مثال ممكن است مسیری كه تا به حال خلوت بوده و كمترین تأخیر را داشته ، اكنون به دلایلی شلوغ باشد و یا در مسیری، یك مسیریاب از كار افتاده باشد و ... كه همه این‌ها به شبكه اینترنت خصلتی پویا همانند خصلت دنیای واقعی مسیریابی مورچه‌ها می‌دهد. با توجه به آنچه در انتهای بخش قبل گفته‌شد ، بعد از از كار افتادن هر مسیر همواره بهترین راه حل بعدی توسط این روش در دسترس است.

افق آینده

توجه به كولونی مورچه‌ها و نیز استفاده وسیع ازآن بیشتر ناشی از توجه خاصی بوده كه پیشتر، بیولوژیست‌ها به كولونی مورچه‌ها داشته‌اند. چه بسا سیستم‌های دیگر طبیعی نیز باشند كه تاكنون مورد مطالعه قرار نگرفته‌اند یا اگرهم مطالعه شده‌اند با دید معطوف به هوشمندی و بهینه‌سازی نبوده است.

بنابراین می‌توان تصوركرد كه در سال‌های آینده روش‌های زیاد دیگری جهت بهینه‌سازی و نیز كنترل هوشمند با استفاده از سیستم‌های طبیعی پیشنهاد شوند . تا به حال به كرات به مزایای این نوع هوشمندی اشاره كرده‌ایم اما اكنون بار دیگر تأكید می‌كنیم كه این نوع از هوشمندی علاوه بر تمامی مزایای مهندسی، یك مزیت عمده و اصلی دارد: تمامی این روش‌ها قابلیت تعمق زیستی دارند(Biologicaly plusible) به این معنی كه طبیعت آنها را در طی میلیون‌ها سال به عنوان روش بهینه انتخاب كرده است. پس این سؤال پیش می‌آید كه آیا ما می‌توانیم روشی بهتر از روش‌های طبیعت ارائه دهیم؟

   

 جايگاه روتر در شبكه های LAN و WAN  

با اين كه می توان از روتر برای تقسيم ( Segmentation ) يك شبكه محلی استفاده نمود ولی‌ مهمترين كاربرد آن به عنوان يك دستگاه شبكه ای در شبكه های WAN می باشد . شكل زير نحوه استفاده از روتر دريك شبكه محلی را نشان می دهد .

استفاده از روتر دريك شبكه محلی ( منبع : سايت سيسكو )

از تكنولوژی های WAN  در اكثر موارد به منظور اتصال روترها به يكديگر استفاده می گردد و  روترها با اتصالات مبتی بر WAN با يكديگر ارتباط برقرار می نمايند . روترها  مسئوليت ايجاد ستون فقرات در شبكه های داخلی بزرگ (اينترانت ) و يا اينترنت را برعهده داشته و در لايه سوم مدل مرجع OSI فعاليت می نمايند ( اتخاذ تصميم بر اساس آدرس های شبكه ) .

انتخاب بهترين مسير و سوئيچينگ فريم ها به اينترفيس مناسب از مهمترين وظايف يك روتر محسوب می گردد. روترها به منظور انجام وظايف فوق جداول روتينگی را ايجاد ( ايستا و يا پويا )  تا به كمك آن اقدام به مبادله اطلاعات شبكه با ساير روترها نمايند . يك مدير شبكه می تواند با پيكربندی مسيرهای ايستا ، اطلاعات جداول روتينگ را سازماندهی و مديريت نمايد ولی عموما" اطلاعات موجود در جداول روتينگ به صورت پويا و با استفاده از يك پروتكل روتينگ ذخيره و بهنگام می گردند . مسئوليت پروتكل روتينگ ، مبادله اطلاعات توپولوژی شبكه ( مسير ) با سایر روترها می باشد .  

يك شبكه به منظور ارتباط با ساير شبكه ها می بايست به درستی پيكربندی گردد . اينچنين شبكه هائی امكانات زير را ارائه می نمايند :

آدرس دهی پيوسته و سازگار

انتخاب بهترين مسير

روتينگ ايستا و يا پويا

سوئيچينگ

آدرس هائی كه بيانگر  توپولوژی های شبكه می باشند .

جايگاه روتر در شبكه های WAN  

شبكه های WAN در لايه فيزيكی و data link مدل مرجع OSI  فعاليت می نمايند . مطلب فوق بدين معنی نمی باشد كه پنج لايه ديگر مدل مرجع OSI در شبكه های WAN جايگاهی ندارند . عبارت فوق بر اين نكته مهم تاكيد  می نمايد كه خصايصی كه يك شبكه WAN را از LAN متمايز می نمايد در لايه های فيزيكی و data link حضور موثر و كاملا" مشهودی را دارند . به عبارت ديگر ، استانداردها و پروتكل های استفاده شده در شبكه های WAN و در لايه های اول و دوم متفاوت با استانداردها و پروتكل های‌ استفاده شده در شبكه های محلی و در لايه های‌ مشابه می باشد .  

لايه فيزيكی WAN ، اينترفيس بين DTE ( برگرفته از data terminal equipment  ) و DCE ( برگرفته از data circuit-terminating equipment   ) را تشريح می نمايد .  عموما" ، DCE  يك ارائه دهنده سرويس  و DTE دستگاه ضميمه می باشد . به عبارت ديگر DTE ،‌ دستگاه كاربر با اينترفيس مربوطه است كه به لينك WAN متصل می گردد . در اين مدل ، سرويس های ارائه شده به DTE از طريق يك مودم و يا CSU/DSU در دسترس قرار می گيرد .  

وظيفه اصلی يك روتر ، روتينگ است و روتينگ در لايه شبكه و يا لايه سوم مدل مرجع OSI محقق می گردد ولی اگر يك شبكه WAN در لايه های اول و دوم مدل مرجع OSI فعاليت می نمايد ،‌ آيا روتر يك دستگاه شبكه محلی و يا يك دستگاه WAN است ؟ در پاسخ به سوال فوق می بايست گفت كه هر دو گزينه درست می باشند . يك روتر ممكن است انحصارا" به عنوان يك دستگاه شبكه محلی ايفای وظيفه نمايد و يا ممكن است منحصرا" وظيفه يك دستگاه WAN را در شبكه برعهده داشته باشد و يا در برخی موارد كه در محدوده مرزی بين يك شبكه LAN و WAN استفاده می گردد ، در يك لحظه می‌تواند هم به عنوان يك دستگاه شبكه محلی و هم به عنوان يك دستگاه WAN وظايف محوله را انجام دهد .  

يكی از وظايف روتر در شبكه های WAN ،‌مسيردهی‌ بسته های اطلاعاتی در لايه سوم است ولی روتر در يك شبكه محلی نيز دارای چنين مسئوليتی است . بنابراين نمی توان روتينگ را به عنوان يك وظيفه اختصاصی برای‌ روتر در شبكه های WAN در نظر گرفت . زمانی كه يك روتر از استانداردها و پروتكل های مرتبط با WAN در لايه های فيزيكی و data link استفاده می نمايد ، وی به عنوان يك دستگاه WAN در شبكه ايفای وظيفه می نمايد . اولين وظيفه روتر در يك شبكه WAN روتينگ نمی باشد و اگر قرار است برای آن وظيفه ای اختصاصی را تعريف نمائيم بهتر است گفته شود كه مسئوليت روتر در شبكه های WAN ،  ارائه اتصالات لازم بين استانداردهای مختلف data link و فيريكی WAN است .  

مثلا" يك روتر ممكن است دارای يك اينترفيس ISDN باشد كه از كپسوله سازی PPP استفاده می نمايد و همچنين دارای يك اينترفيس سريال T1 باشد  كه در آن از كپسوله سازی Frame Relay استفاده می‌ گردد . در چنين وضعيتی روتر می بايست قادر به  انتقال بيت ها از يك نوع سرويس ( نظير ISDN ) به سرويس ديگر ( نظير T1 ) و تغيير  كپسوله سازی data link  از PPP به Frame Relay  باشد .

 

 

استانداردها و پروتكل های لايه فيزيكی و data link در شبكه های WAN  

برخی‌از پروتكل ها و استانداردهای لايه فيزيكی عبارتند از :‌

EIA/TIA-232

EIA/TIA-449

V.24

V.35

X.21

G.703

EIA-530

ISDN

T1, T3, E1, and E3

xDSL

SONET (OC-3, OC-12, OC-48, OC-192)

برخی از پروتكل ها و استانداردهای لايه data link عبارتند از :

High-level data link control (HDLC)

Frame Relay

Point-to-Point Protocol (PPP)

Synchronous Data Link Control (SDLC)

Serial Line Internet Protocol (SLIP)

X.25

ATM

LAPB

LAPD

LAPF

 

آشنائی با عناصر داخلی روتر

روتر يكی از دستگاه های شبكه ای مهم و حياتی است كه از آن در شبكه های LAN و WAN استفاده می گردد . روترها تاكنون در مدل های متفاوت و  با معماری مختلف طراحی ، توليد و عرضه شده اند . در اين مطلب با عناصر اصلی داخلی يك روتر  آشنا خواهيم شد .

عناصر داخلی روتر

پردازنده ( CPU ) : پردازنده مسئوليت اجرای دستورالعمل ها در سيستم عامل را برعهده دارد . مقداردهی اوليه سيستم ، عمليات روتينگ و كنترل اينترفيس شبكه از جمله وظايف يك پردازنده می باشد . CPU ،‌ يك ريزپردازنده است و در روترهای بزرگ ممكن است از چندين پردازنده استفاده گردد .

حافظه اصلی ( RAM ) : از حافظه فوق به منظور ذخيره اطلاعات جدول روتينگ ، صف های بسته های اطلاعاتی ، اجراء پيكربندی و cache سوئيچينگ سريع استفاده می‌گردد . در اكثر روترها ، حافظه RAM فضای زمان اجراء برای نرم افزار IOS  و زير سيستم های مربوطه را فراهم می نمايد . حافظه RAM منطقا" به دو بخش حافظه پردازنده اصلی  و حافظه ورودی و خروجی مشترك تقسيم می گردد .  از حافظه ورودی و خروجی مشترك ( Shared I/O ) توسط اينترفيس ها و به منظور  ذخيره  موقت بسته های‌ اطلاعاتی استفاده می گردد. با توجه به تكنولوژی استفاده شده در ساخت اينگونه حافظه ها ، پس از خاموش كردن و يا راه اندازی مجدد روتر اطلاعات موجود در حافطه RAM حذف می گردد . حافظه های فوق معمولا" از نوع DRAM ( حافظه RAM پويا ) بوده و می توان با افزودن ماژول های DIMMs ظرفيت آنان را تغيير و افزايش داد .

حافظه فلش ( Flash ) : از اين نوع حافظه ها  به منظور ذخيره نسخه كامل نرم افزار IOS استفاده می‌ گردد . روتر، معمولا" IOS پيش فرض خود را از  حافظه فلش دريافت می نمايد . با توجه به تكنولوژی استفاده شده در ساخت اينگونه حافظه ها ، همواره می توان نرم افزار ذخيره شده درون آنان را ارتقاء و با يك نسخه جديد جايگزين نمود . IOS ممكن است به صورت فشرده و يا معمولی ذخيره شده باشد . در اكثر روترها يك نسخه اجرائی از IOS در زمان راه اندازی روتر به حافظه RAM  انتقال می يابد . در ساير روترها ،  IOS ممكن است مستقيما" از طريق حافظه فلش اجراء گردد . با افزودن و يا تعويض ماژول های SIMMs و يا كارت های PCMCIA می‌ توان ظرفيت حافظه فلش را ارتقاء داد .

حافظه NVRAM : از اين نوع حافظه های غير فرار به منظور ذخيره پيكربندی راه اندازی روتر استفاده می گردد . در برخی دستگاه ها ، NVRAM بر اساس تكنولوژی EEPROMs  و  در ساير دستگاه ها به صورت حافظه های فلش پياده سازی می گردد. اطلاعات موجود در  NVRAM  پس از خاموش شدن و يا راه اندازی مجدد روتر از بين نخواهند رفت .

گذرگاه ها ( Buses ) : اكثر روترها شامل يك گذرگاه سيستم و يك گذرگاه پردازنده می‌باشند . از گذرگاه سيستم به منظور مبادله اطلاعات بين پردازنده و اينترفيس ها و يا تجهيزات جانبی نصب شده در يكی از اسلات های سيستم ، استفاده می گردد . گذرگاه فوق مسئوليت مبادله  بسته های اطلاعاتی به اينترفيس ها را برعهده دارد(دريافت و ارسال ).  

گذرگاه  پردازنده توسط پردازنده و به منظور دستيابی عناصر از طريق حافظه اصلی روتر استفاده می گردد. اين گذرگاه مسئوليت مبادله دستورالعمل ها و داده به يك  آدرس خاص از حافظه را برعهده دارد ( ذخيره و بازيابی ).

حافظه ROM : از اين نوع حافظه به منظور ذخيره دائم كد اشكال زدائی راه انداز ( ROM Monitor ) استفاده می‌گردد . مهمترين وظيفه حافظه ROM ، تست و عيب يابی سخت افزار در زمان راه اندازی روتر و استقرار نرم افزار IOS از حافظه فلش  به درون حافظه RAM می‌باشد . برخی روترها دارای يك نسخه خاص و سبك تر  از  IOS می باشند  كه می توان  از آن به عنوان يك گزينه و منبع  جايگزين  در زمان راه اندازی روتر استفاده نمود .اطلاعات موجود در اينگونه حافظه ها را نمی توان حذف نمود و در صورت نياز به ارتقاء ، می‌بايست تراشه مربوطه را تعويض نمود .

اينترفيس ها : اينترفيس ها مسئوليت اتصالات روتر به دنيای خارج را برعهده داشته و  می توان آنان را به سه گروه عمده تقسيم نمود : اينترفيس های مختص شبكه محلی :  اين نوع اينترفيس ها معمولا" يكی از گزينه های متفاوت اترنت و يا Token Ring می باشند . اينترفيس های فوق دارای تراشه های كنترلی خاصی می باشند كه منطق لازم برای اتصال سيستم به محيط انتقال را ارائه می نمايند . پيكربندی اينترفيس های فوق ممكن است به صورت ثابت و يا  ماژولار ( پيمانه ای و قابل افزايش با توجه به نياز ) باشد .  

 اينترفيس های مختص شبكه WAN  : شامل  اينترفيس های سريال  ، ISDN  و CSUs ( برگرفته از Channel Service Unit ) می باشد. همانند اينترفيس شبكه های محلی ، اين نوع اينترفيس ها نيز دارای تراشه های كنترلی خاصی می باشند كه منطق لازم برای اتصال سيستم به محيط انتقال را ارائه می نمايند . پيكربندی اينترفيس های فوق ممكن است به صورت ثابت و يا  ماژولار باشد .

اينترفيس  های كنسول و كمكی : اين نوع اينترفيس ها ، پورت های سريالی می باشند كه از آنان جهت پيكربندی اوليه روتر استفاده می گردد . پورت های فوق را نمی توان به عنوان پورت های شبكه در نظر گرفت و از آنان  صرفا" جهت برقراری ارتباط از طريق پورت های ارتباطی كامپيوتر و يا مودم استفاده بعمل می آيد.

منبع تغذيه : منبع تغذيه توان لازم برای عملكرد صحيح عناصر داخلی روتر را تامين می نمايد . روترهای بزرگ ممكن است دارای چندين منبع تغذيه باشند . در روترهای كوچك منبع تغذيه ممكن است به صورت External باشد .

 

آشنائی با اينترفيس های روتر  

همانگونه كه در مطلب  آشنائی با عناصر داخلی روتر  اشاره گرديد ، اينترفيس ها مسئوليت اتصالات روتر به دنيای خارج را برعهده داشته و  می توان آنان را به سه گروه عمده  اينترفيس های مختص شبكه محلی ،  اينترفيس های مختص شبكه WAN  و  اينترفيس  های كنسول و كمكی  تقسيم نمود . در اين مطلب با اينترفيس های فوق آشنا خواهيم شد.

انواع اينترفيس های روتر  

اينترفيس ها مسئوليت اتصالات روتر به دنيای خارج را برعهده داشته و  می توان آنان را به سه گروه عمده تقسيم نمود :

اينترفيس های مختص شبكه محلی : با استفاده از اينترفيس های فوق يك روتر می تواند به محيط انتقال شبكه محلی متصل گردد. اينگونه اينترفيس ها معمولا" نوع خاصی از اترنت می باشند . در برخی موارد ممكن است از ساير تكنولوژی های LAN نظير Token Ring و يا ATM ( برگرفته از Asynchronous Transfer Mode ) نيز استفاده گردد .

اينترفيس های مختص شبكه WAN  : اين نوع اينترفيس ها اتصالات مورد نياز از طريق يك ارائه دهنده سرويس به يك سايت خاص و يا اينترنت را فراهم می نمايند . اتصالات فوق ممكن است از نوع سريال و يا هر  تعداد ديگر از اينترفيس های WAN باشند . در زمان استفاده از برخی اينترفيس های WAN ، به يك دستگاه خارجی نظير CSU به منظور اتصال روتر به اتصال محلی ‌ارائه دهنده سرويس نياز می باشد . در برخی ديگر از اتصالات WAN ، ممكن است ‌روتر مستقيما" به ارائه دهنده سرويس متصل گردد .

 

اينترفيس  های كنسول و كمكی : عملكرد پورت های مديريتی متفاوت از ساير اتصالات است . اتصالات LAN و WAN ،‌ مسوليت ايجاد اتصالات شبكه ای به منظور ارسال فريم ها را برعهده دارند ولی پورت های مديريتی يك اتصال مبتنی بر متن  به منظور پيكربندی و اشكال زدائی روتر را ارائه می نمايند . پورت های كمكی (  auxilliary )  و كنسول (console )  دو نمونه متداول از پورت های مديريت روتر می باشند . اين نوع پورت ها ، از نوع پورت های سريال غيرهمزمان EIA-232 می باشند كه به يك پورت ارتباطی كامپيوتر متصل می گردند . در چنين مواردی از يك برنامه شبيه ساز ترمينال بر روی كامپيوتر به منظور ايجاد يك ارتباط مبتنی بر متن با روتر استفاده می گردد . مديران شبكه می توانند با استفاده از ارتباط ايجاد شده مديريت و پيكربندی دستگاه مورد نظر را انجام دهند .

 

 انواع اينترفيس  يك روتر ( منبع : سايت سيسكو )

در ادامه با نحوه استفاده از اينترفيس های فوق آشنا خواهيم شد.

پيكربندی‌ روتر با استفاده از پورت های مديريت  

پورت های كنسول و كمكی به منزله پورت های مديريتی می باشند كه از آنان به منظور مديريت و پيكربندی روتر استفاده می گردد . اين نوع پورت های سريال غيرهمزمان به عنوان پورت های شبكه ای طراحی نشده اند . برای پيكريندی اوليه روتر از يكی از پورت های فوق استفاده می گردد . معمولا" برای پيكريندی اوليه ، استفاده از پورت كنسول توصيه می گردد چراكه تمامی روترها ممكن است دارای يك پورت كمكی نباشند .  

زمانی كه روتر برای اولين مرتبه وارد مدار و يا سرويس می گردد ، با توجه به عدم وجود پارامترهای پيكربندی شده ،‌ امكان برقراری ارتباط با هيچ شبكه ای وجود نخواهد داشت . برای پيكربندی و راه اندازی اوليه روتر ، می توان از يك ترمينال و يا كامپيوتر كه به پورت كنسول روتر متصل می گردد، استفاده نمود . پس از اتصال كامپيوتر به روتر ، می توان با استفاده از دستورات پيكربندی ، تنظيمات مربوطه را انجام داد . پس از پيكربندی روتر با استفاده از پورت كنسول و يا كمكی ، زمينه اتصال روتر به شبكه  به منظور اشكال زدائی و يا مانيتورينگ فراهم می گردد.

   

نحوه اتصال به پورت كنسول روتر

برای اتصال كامپيوتر به پورت كنسول روتر ، به يك كابل rollover و يك آداپتور RJ-45 to DB-9 نياز می باشد . روترهای سيسكو به همراه آداپتورهای مورد نياز برای اتصال به پورت كنسول ارائه می گردند . كامپيوتر و يا ترمينال می بايست  قادر به حمايت از شبيه سازی ترمينال VT100 باشند. در اين رابطه از نرم افزارهای شبيه ساز ترمينال نظير HyperTerminal استفاده می‌گردد

برای اتصال كامپيوتر به روتر  می بايست مراحل زير را دنبال نمود :

پيكربندی نرم افزار شبيه سازی ترمينال بر روی كامپيوتر  ( انتخاب شماره پورت مناسب و ... )

اتصال كانكتور RJ-45 كابل rollover به پورت كنسول روتر

اتصال سر ديگر كابل rollover به آداپتور RJ-45 to DB-9

اتصال آداپتور DB-9 به كامپيوتر

شكل زير نحوه اتصال كامپيوتر به روتر را با استفاده از يك كابل rollover نشان می دهد :‌

  

 اتصال كامپيوتر به روتر

 برای مديريت و پيكربندی از راه دور روتر ،‌ می توان يك مودم را به پورت كنسول و يا كمكی روتر متصل نمود . شكل زير نحوه اتصال روتر به يك مودم را نشان می دهد :

 ارتباط با روتر از طريق مودم

به منظور اشكال زدائی روتر، استفاده از پورت كنسول نسبت به پورت كمكی ترجيح داده می شود . در زمان استفاده از پورت كنسول به صورت پيش فرض پيام های خطاء ، اشكال زدائی و راه اندازی نمايش داده می‌ شوند. از پورت كنسول در مواردی كه سرويس های شبكه فعال نشده و يا با مشكل مواجه شده اند نيز می توان استفاده نمود . بنابراين پورت كنسول گزينه ای مناسب برای بازيافت رمز عبور و ساير مشكلات غيرقابل پيش بينی می باشد .

اتصال اينترفيس های LAN  

در اكثر محيط های LAN ، روتر با استفاده از يك اينترفيس Ethernet و يا Fast Ethernet به شبكه متصل می گردد . در چنين مواردی روتر  همانند يك ميزبان است كه با شبكه LAN از طريق يك هاب و يا سوئيچ ارتباط برقرار می نمايد . به منظور ايجاد اتصال از يك كابل  straight-through  استفاده می گردد . دربرخی موارد، اتصال اترنت روتر مستقيما"به كامپيوتر و يا روتر ديگری متصل می گردد . در چنين مواردی از يك كابل Crossover استفاده می گردد . در صورت عدم استفاده صحيح از اينترفيس ها  ، ممكن است روتر و يا ساير تجهيزات شبكه ای با مشكل مواجه گردند .

اتصال اينترفيس های WAN  

اتصالات WAN دارای انواع مختلفی بوده و از تكنولوژی های متفاوتی استفاده می نمايند. سرويس های WAN معمولا" از ارائه دهندگان سرويس اجاره می گردد .خطوط leased  و يا packet-switched نمونه هائی از انواع متفاوت اتصالات WAN می باشند .  

برای هر يك از انواع سرويس های WAN ، دستگاه مشتری ( اغلب يك روتر است ) به منزله يك  DTE ( برگرفته از data terminal equipment ) رفتار می نمايد . پايانه فوق با استفاده از يك دستگاه DCE ( برگرفته از data circuit-terminating equipment)  كه معمولا" يك مودم و يا  CSU/DSU ( برگرفته از channel service unit/data service unit   ) می باشد به ارائه دهنده سرويس متصل می گردد . از دستگاه فوق برای تبديل داده از DTE به يك شكل قابل قبول برای ارائه دهنده سرويس WAN ، استفاده می گردد .

استفاده از اينترفيس WAN ( منبع : سايت سيسكو )

اينترفيس های سريال ، متداولترين اينترفيس استفاده شده در روتر برای سرويس های WAN می باشند . برای انتخاب كابل سريال مناسب، بررسی موارد زير پيشنهاد می گردد :

نوع اينترفيس : روترهای سيسكو ممكن است از كانكتورهای متفاوتی برای اينترفيس های سريال استفاده نمايند . مثلا" در برخی روترها از اينترفيس های سريال smart و يا يك اتصال DB-60 استفاده می گردد .

نوع اتصال شبكه : آيا شبكه به يك دستگاه DCE و يا DTE متصل است ؟ DCE و DTE دو نوع اينترفيس سريال می باشند كه دستگاه ها از آنان به منظور ارتباط با يكديگر استفاده می نمايند . ارائه سيگنال كلاك برای مبادله اطلاعات بر روی گذرگاه، مهمترين ويژگی دستگاه های ‍ DTE محسوب می گردد .

نوع سيگنالينگ : برای هر دستگاه می توان از يك استاندارد سريال متفاوت استفاده نمود . هر استاندارد، سيگنال های موجود بر روی كابل را تعريف و  نوع كانكتورهای دو سر كابل را مشخص می نمايد .

نوع كانكتور  : برای استفاده از كابل به چه نوع كانكتورهائی نياز می باشد ؟

محل نصب عناصر داخلی درون روتر

 برای استفاده از روتر لازم نيست كه با محل نصب عناصر اشاره شده درون روتر آشنا باشيم ولی در برخی موارد نظير ارتقاء حافظه اين موضوع می تواند ضرورت خاص خود را داشته باشد .

نوع عناصر و محل نصب آنان در روترها با توجه به مدل آنان می تواند متفاوت و متغير باشد . شكل زير عناصر اصلی داخلی در يك روتر 2600 را نشان می دهد .

عناصر اصلی داخلی روتر 2600 ( منبع : سايت سيسكو )

 

 

شكل زير برخی كانكتورهای خارجی يك روتر 2600 را نشان می دهد .

  كانكتورهای خارجی روتر 2600  ( منبع : سايت سيسكو )

 

انواع روتر

استفاده از روترها در شبکه به امری متداول تبديل شده است . يکی از دلايل مهم گسترش استفاده از روتر ، ضرورت اتصال يک شبکه به چندين شبکه ديگر ( اينترنت و يا ساير سايت ها ی از راه دور ) در عصر حاضر است . نام در نظر گرفته شده برای روترها ، متناسب با کاری است که آنان انجام می دهند : " ارسال داده از يک شبکه به شبکه ای ديگر " . مثلا" در صورتی که يک شرکت دارای شعبه ای در تهران و  يک دفتر ديگر در اهواز باشد ، به منظور اتصال آنان به يکديگر می توان از يک خط  leased ( اختصاصی ) که به هر يک از روترهای موجود در دفاتر متصل می گردد ، استفاده نمود . بدين ترتيب ، هر گونه ترافيکی که لازم است از يک سايت به سايت ديگر انجام شود از طريق روتر محقق شده و تمامی ترافيک های غيرضروری ديگر فيلتر و در پهنای باند و هزينه های مربوطه ، صرفه جوئی می گردد .

انواع روترها  

روترها را می توان به دو گروه عمده سخت افزاری و نرم افزاری تقسيم نمود:

روترهای سخت افزاری : روترهای فوق ، سخت افزارهائی می باشند که نرم افزارهای خاص توليد شده توسط توليد کنندگان را اجراء می نمايند (در حال حاضر صرفا" به صورت black box به آنان نگاه می کنيم ).نرم افزار فوق ، قابليت روتينگ را برای روترها فراهم نموده تا آنان مهمترين و شايد ساده ترين وظيفه خود که ارسال داده از يک شبکه به شبکه ديگر است را بخوبی انجام دهند . اکثر شرکت ها ترجيح می دهند که از روترهای سخت افزاری استفاده نمايند چراکه آنان در مقايسه با روترهای نرم افزاری، دارای سرعت و اعتماد پذيری بيشتری می باشند . شکل زير يک نمونه روتر را نشان می دهد . ( Cisco 2600 Series Multiservice Platform )

منبع : سايت سيسکو

روترهای نرم افزاری : روترهای نرم افزاری دارای عملکردی  مشابه با روترهای سخت افزاری بوده و مسئوليت اصلی آنان نيز ارسال داده از يک شبکه به شبکه ديگر است. يک روتر نرم افزاری می تواند يک سرويس دهنده NT  ، يک سرويس دهنده نت ور و يا يک سرويس دهنده لينوکس باشد . تمامی سيستم های عامل شبکه ای مطرح ،دارای قابليت های روتينگ از قبل تعبيه شده می باشند .

در اکثر موارد از روترها به عنوان فايروال و يا gateway  اينترنت ، استفاده می گردد . در اين رابطه لازم است به يکی از مهمترين تفاوت های موجود بين روترهای نرم افزاری و سخت افزاری ، اشاره گردد : در اکثر موارد نمی توان يک روتر نرم افزاری را جايگزين يک روتر سخت افزاری نمود ، چراکه روترهای سخت افزاری دارای سخت افزار لازم و از قبل تعبيه شده ای می باشند که به آنان امکان اتصال به يک لينک خاص WAN ( از نوع Frame Relay ، ISDN و يا ATM ) را خواهد داد .يک روتر نرم افزاری ( نظير سرويس دهنده ويندوز ) دارای تعدادی کارت شبکه است که هر يک از آنان به يک شبکه LAN متصل شده و ساير اتصالات به شبکه های WAN از طريق روترهای سخت افزاری ، انجام خواهد شد.

استفاده از روتر به منظور اتصال دو شبکه به يکديگر و ارتباط به اينترنت  

فرض کنيد از يک روتر مطابق شکل زير به منظور اتصال دو شبکه LAN به يکديگر و اينترنت ، استفاده شده است . زمانی که روتر داده ای را از طريق يک شبکه LAN و يا اينترنت دريافت می نمايد ، پس از بررسی آدرس مبداء و مقصد ، داده دريافتی را برای هر يک از شبکه ها و يا اينترنت ارسال می نمايد . روتر استفاده شده در شکل زير ، شبکه را به دو بخش متفاوت تقسيم نموده است .( دو شبکه مجزاء ) . هر شبکه دارای يک هاب است که تمامی کامپيوترهای موجود در شبکه به آن متصل شده اند . علاوه بر موارد فوق ، روتر استفاده شده دارای اينترفيس های لازم به منظور اتصال هر شبکه به آن بوده و از يک اينترفيس ديگر به منظور اتصال به اينترنت ، استفاده می نمايد . بدين ترتيب ،  روتر قادر است داده مورد نظر را به مقصد درست ، ارسال نمايد .

 

استفاده از روتر در يک شبکه LAN  

فرض کنيد از يک روتر مطابق شکل زير در يک شبکه LAN ، استفاده شده است . در مدل فوق ، هر يک از دستگاههای  موجود در شبکه با روتر موجود نظير يک gateway برخورد می نمايند . بدين ترتيب ، هر يک از ماشين های موجود بر روی شبکه LAN که قصد ارسال يک بسته اطلاعاتی ( اينترنت و يا هر محل خارج از شبکه LAN ) را داشته باشند ، بسته اطلاعاتی مورد نظر را برای gateway ارسال می نمايند . روتر ( gateway ) نسبت به محل ارسال داده دارای آگاهی لازم می باشد . ( در زمان تنظيم خصلت های پروتکل TCP/IP برای هر يک از ماشين های موجود در شبکه يک آدرس IP برای gateway در نظر گرفته می شود شکل زير نحوه استفاده از يک روتر به منظور دستيابی کاربران به اينترنت در شبکه LAN را نشان می دهد :

  استفاده از روتر به منظور اتصال دو دفتر کار  

فرض کنيد ، بخواهيم از روتر به منظور اتصال دو دفتر کار يک سازمان به يکديگر ، استفاده نمائيم . بدين منظور هر يک از روترهای موجود در شبکه با استفاده از يک پروتکل WAN نظير ISDN به يکديگر متصل می گردند . عملا" ، با استفاده از يک کابل که توسط ISP مربوطه ارائه می گردد ، امکان اتصال به اينترفيس WAN روتر فراهم شده و از آنجا سيگنال مستقيما" به شبکه ISP مربوطه رفته و سر ديگر آن به اينترفيس WAN روتر ديگر متصل می گردد . روترها ، قادر به حمايت از پروتکل های WAN متعددی نظير  Frame Relay , ATM , HDLC و يا PPP ، می باشند .

مهمترين ويژگی های يک روتر :

روترها دستگاههای لايه سوم ( مدل مرجع OSI ) می باشند .

روترها ماداميکه برنامه ريزی نگردند ، امکان توزيع داده را نخواهند داشت .

اکثر روترهای مهم  دارای سيستم عامل اختصاصی خاص خود می باشند .

روترها از پروتکل های خاصی به منظور مبادله اطلاعات ضروری خود ( منظور داده نيست ) ، استفاده می نمايند .

نحوه عملکرد يک روتر در اينترنت  : مسير ايجاد شده برای انجام مبادله اطلاعاتی بين سرويس گيرنده و سرويس دهنده در تمامی مدت زمان انجام تراکش ثابت و يکسان نبوده و متناسب با وضعيت ترافيک موجود و در دسترس بودن مسير ، تغيير می نمايد .

تاريخچه مسيرياب‌هاي سخت افزاري

همان‌طوركه قبلا گفته شد نام كلي كه براي مسيرياب‌ها در نظرگرفته شده به خاطر اولين و اصلي‌ترين وظيفه هر روتر يعني عمل مسيريابي است و انتخاب اين نام هم به سال 1984 بر‌مي‌گردد. يعني زماني‌كه رفته رفته با ظهور كامپيوترهاي شخصي مشكل تعدد استانداردها تبديل به يك مشكل حاد براي شبكه هاي موجود شد. گويا در اين هنگام دو دانشمند به نام‌هاي Leonard Bosack و Sandy Lerner از دانشگاه استنفورد براي اتصال شبكه ها و مسيريابي داده ها بين اين شبكه‌ها و حل مشكل عدم سازگاري پروتكل‌هاي مختلف در سطح مسيرياب‌ها، ايده مسيريابي (Routing) را مطرح نمودند و موفق شدند اولين مسيرياب را با هزينه شخصي توليد كرده و آن‌را در دانشگاه استنفورد نصب نمايند. با توجه به استقبالي كه از اين محصول جديد شد اين دو نفر تصميم گرفتند كه محصول خود را تجاري كنند. در اين سال بود كه غول تجهيزات شبكه‌هاي كامپيوتري يعني شركت در‌زمينه طراحي و توليد مسيرياب‌هاي سخت‌افزاري حرف اول را مي زند و در اين زمينه به‌جز چند شركت ازجمله Foundry Networks و Nortel Networks رقيب جدي ديگري ندارد و طي سال‌ها با ارائه راه‌حل‌هاي جديدي نظير ايجاد تنوع در كليه محصولات و ارائه گواهينامه‌هاي مهندسي تجهيزات سيسكو نظيرCCNA ،CCDA ، CCNP و CCIE و ... موقعيت خود را بيش از پيش تثبيت نموده است. به همين دليل از مجموعه شركت‌هاي توليدكننده روترهاي سخت‌افزاري تنها برروي مسيرياب‌هاي شركت سيسكو تمركز مي كنيم و به‌دليل تنوع زياد مسيرياب‌هاي اين شركت و همچنين تعدد ماجول‌هاي مورد استفاده كه به منظور افزايش انعطاف‌پذيري مسيرياب‌ها استفاده مي‌شوند، تنها به تشريح مدل‌هاي معروف‌تر خواهيم پرداخت. البته در قسمت نخست مقاله به بيان ويژگي‌هاي كلي و در قسمت دوم كه در شماره آينده به چاپ مي‌رسد به بررسي سري‌هاي پركاربرد آن مي‌پردازيم.

يك مسيرياب صرف‌نظر از نوع، سري و قيمت آن، همانند يك كامپيوتر داراي اجزاي سخت‌افزاري نظير جعبه
(Case) برد اصلي (MotherBoard) ، پردازنده، حافظه موقت (RAM)، حافظه دائمي (Flash) و رابط‌ها و ماجول‌هاي مختلف است كه بسته به كاربرد هر مسيرياب توان و ظرفيت متفاوتي دارند و همچنين هر مسيرياب داراي يك سيستم عامل است كه IOS ناميده مي شود و سرنام كلمات Internetworking Operating System مي‌باشد. ولي از‌آنجائي‌كه مسيرياب‌ها فاقد صفحه كليد و مانيتور هستند، معمولا به سه طريق مي‌توان فرامين سيستم عامل را براي پيكربندي مسيرياب وارد نمود، اين سه روش عبارتند از

كنسول به همراه هر مسيرياب يك كابل 8 رشته مخصوص به نام كابل Rollover ارائه مي شود كه با استفاده از آن و يك كامپيوتر شخصي و از طريق برنامه هايي نظير Term90 يا HyperTerminal ويندوز كه قابليت تبادل داده با پورت‌هاي سريال كامپيوتر را دارند، مي‌توان پيكربندي روتر را در بالاترين سطح دسترسي انجام داد.

نكته‌

 با امكان دسترسي فقط در اين سطح، مي توان تحت شرايطي حتي رمزهاي عبور دستگاه را نيز تعويض نمود. به همين دليل است كه حفاظت فيزيكي دستگاه روتر بسيار حائز اهميت است.

اولين باري كه بخواهيد پيكربندي يك روتر را انجام دهيد، حتما" مي‌بايست از اين طريق اقدام كنيد.  

Telnet  

از آنجايي‌كه اصولاً مسيرياب‌ها در لايه شبكه مدل TCP/IP كار مي‌كنند، مي‌توانيم به آنها آدرس IP اختصاص دهيم و طبعاً با استفاده از پروتكل Telnet و پورت اترنت روتر مي توانيم از راه دور به آن متصل شده و روتر را پيكربندي كنيم. البته بايد بدانيد كه اجازه اين نوع دسترسي قبلاً مي بايست از طريق كنسول صادر شده باشد و همچنين اين‌كه كاربري كه به اين صورت به مسيرياب متصل شده، نسبت به روش اول از سطح دسترسي كمتري برخوردار است .

Aux  

اين امكان براي مديراني است كه مي خواهند از طريق شماره گيري به مودم مسيرياب متصل شوند و آن‌را متناسب شرايط مدنظرشان پيكربندي كنند . براي اين‌كار نيز لازم است از طريق كنسول دستگاه امكان استفاده از Aux را فعال نمائيم.

در ادامه ابتدا درخصوص سري‌ها و مدل‌هاي مختلف مسيرياب‌هاي سيسكو و سپس درباره مشخصه هاي سخت‌افزاري مسيرياب‌ها و انواع آن‌ها نكاتي را عنوان مي نمائيم.  

سري‌ها و مدل‌هاي مسيرياب‌هاي سيسكو  

سيسكو سري‌هاي مختلف مسيرياب‌هاي خود را معمولاً توسط يك عدد چهار رقمي مشخص مي كند كه عبارتند از سري‌هاي 1000، 1600، 1700، 2500، 2600، 3200، 3600، 3700، 6400 و 7200 تا 7600 (البته استثنائاتي مثل سري 70، 90،10000، 10700 و 12000 نيز وجود دارند ) و هر سري شامل مجموعه‌اي از مدل‌هاي مختلف است مثل 1601 و 1605 از سري 1600 يا 2620 و 2621 از سري 2600 وغيره، البته دليل اين نوع نامگذاري به خاطر وجود ويژگي‌هاي مشترك بين مدل‌هاي مختلف يك سري خاص مي باشد كه هر سري را از بقيه سري‌ها متمايز مي نمايد و به طراح شبكه كمك مي كند كه با توجه به نيازهاي كلي‌اش سري مورد نظر خود را انتخاب كرده و سپس با در نظرگرفتن جزئيات مورد نظرش، مدل مناسب محيط سازماني خود را خريداري نمايد.

مشخصه‌هاي سخت‌افزاري مسيرياب‌هاي سيسكو

  Case  

روترهاي سيسكو با توجه به نوع و مدل داراي بدنه‌هاي متفاوتي هستند. مثلا‌ً بدنه‌هاي Desktop كه مربوط به سري‌هاي 70 يا 90 مي‌باشند. اين بدنه‌ها قابليت افزودن ماجول يا ساير ملحقات را ندارند. در مقابل بدنه‌هايrackmount هستند كه قابليت نصب در رك را دارند. از همين نوع بدنه، بعضي كه بزرگتر بوده و قابليت نصب ماجول‌ها و كارت‌هاي زيادي را دارند به نام شاسي (Chasis) شناخته مي‌شوند.

CPU  

اگر بخواهيد سرعت پردازنده هاي كامپيوترهاي شخصي را با مسيرياب‌ها مقايسه كنيد حتماً تعجب خواهيد كرد، چرا كه حتي سريع‌ترين روترها كه مي‌توانند در ستون فقرات شبكه‌هاي اينترنتي استفاده شوند و طبعاً مي‌بايست حجم بسيار وسيعي از ترافيك اينترنت را در زمان بسيار كوتاهي پردازش نمايند، سرعتي در حدود 200 مگاهرتز دارند. وليكن از آنجايي‌كه مسيرياب‌ها واسط گرافيكي كاربر ندارند و در محيط متني كار مي كنند و همچنين به دليل تك‌منظوره بودن اين پردازنده ها اين سرعت براي اين منظور كفايت خواهد كرد. ضمناً جالب است كه بدانيد مسيرياب‌هاي سيسكو عمدتاً از پردازنده‌هاي سري 68000 شركت موتورلا استفاده مي كنند.

 مادربورد  

مادربوردهاي مورد استفاده شركت سيسكو عمدتا توسط شركت‌هاي Asus و Iwill و Supermicro ساخته
مي شوند و طبيعتا" براي سري‌هاي مختلف توان و مشخصه هاي متفاوتي ارائه مي‌شود.   

حافظه  

در سخت افزار مسيرياب‌هاي سيسكو بسته به نوع و كاربرد، از انواع مختلفي از حافظه ها پشتيباني مي شود كه عبارتند از‌-‌RAM كه گاهي DRAM نيز ناميده مي‌شود و براي ذخيره اطلاعات حين كار به كار مي رود و يا به اصلاح سيسكو براي نگهداري Running Config مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در بعضي مدل‌ها، اين حافظه قابل ارتقاء و در برخي ديگر ثابت مي باشد و عموماً در ظرفيت‌هاي 4 و 8 و 16 و 32 و 64 مگابايت موجود مي باشد.

- ‌‌ROM كه در اين نوع حافظه يك تصوير قابل بوت از سيتم عامل روتر (IOS Image) قرار مي گيرد و در مراحل اوليه روند بوت مسيرياب مورد استفاده قرار مي گيرد .

Flash Memory  

همانند هاردديسك درPC ‌ها مي‌باشد و براي ذخيره كل IOS مورد‌استفاده قرار مي‌گيرد. ضمناً براي ذخيره فايل‌هاي پيكربندي نيز از اين حافظه استفاده مي‌شود كه در ظرفيت‌هاي مختلفي عرضه مي‌شود. البته نسبت به مدل و سري مسيرياب معمولاً قابل ارتقا است.

‌‌NVRAM

 روترها از فايلي به نام Startup Config براي نگهداري تنظيمات ابتدايي پيكربندي مسيرياب استفاده مي كنند و اين فايل در اين حافظه نگهداري مي شود و پس از اين‌كه در روند بوت به داخل RAM دستگاه روتر بارگذاري شد، Running Config ناميده مي‌شود.

 

 

دو نوع عمده روتينگ : پويا و  ايستا   

روتر ، با استفاده از روترهای مجاور ( همسايه) و يا توسط مدير شبکه، آگاهی لازم در خصوص شبکه های راه دور را پيدا می نمايد . روتر در ادامه ، يک جدول روتينگ را ايجاد که مسئوليت آن تشريح نحوه يافتن شبکه های راه دور است . در صورتی که شبکه مستقيما" متصل شده باشد ، روتر در خصوص شبکه ، مشکل خاصی نخواهد داشت . در صورتی که شبکه ها به يکديگر متصل نمی باشند ، روتر می بايست آگاهی لازم در خصوص شبکه های راه دور را پيدا نمايد . در اين رابطه از روتينگ ايستا (درج دستی مسيرها در جدول روتينگ توسط مدير شبکه ) و يا روتينگ پويا ( درج اتوماتيک مسيرها در جدول روتينگ با استفاده از پروتکل های روتينگ )، استفاده می گردد.
روترها در ادامه اقدام به بهنگام سازی اطلاعات خود در ارتباط با تمامی شبکه هائی می نمايند که نسبت به آنان آگاهی لازم را پيدا نموده اند . در صورتی که تغييری ايجاد گردد ( مثلا" يک روتر با مشکل مواجه شده و عملا" قادر به سرويس دهی نباشد ) ، پروتکل های روتينگ پويا ، به صورت اتوماتيک به تمامی روترها اين موضوع را اطلاع خواهند داد . در صورت استفاده از روتينگ ايستا ، می بايست مدير شبکه تغييرات لازم را در تمامی روترها ، اعمال نمايد ( عدم استفاده از پروتکل های روتينگ ) .  

در روتينگ پويا از پروتکل های روتينگ به منظور نيل به اهداف زير استفاده می گردد .

تشخيص و نگهداری پويای روترها

محاسبه مسيرها

توزيع اطلاعات بهنگام شده روتينگ برای ساير روترها

حصول توافق با ساير روترها در خصوص توپولوژی شبکه

در صورت برنامه ريزی ايستای روترها ، امکان يافتن روترها و يا ارسال اطلاعات برای ساير روترها وجود نخواهد داشت . آنان داده مورد نظر را بر روی روترهائی که توسط مدير شبکه تعريف شده است ، ارسال می نمايند .

پروتکل های روتينگ پويا  

در اين رابطه از سه نوع( گروه) پروتکل روتينگ پويا استفاده می گردد . تفاوت عمده بين آنان ، روش استفاده شده به منظور  يافتن روترها و محاسبات لازم در خصوص مسيريابی آنان است.

Distance Vector : اين نوع روترها بهترين مسير  را از طريق اطلاعات ارسال شده توسط ساير روترهای مجاور ، محاسبه می نمايند .

Link state : اين نوع روترها هر يک دارای نسخه ای  از تمامی مپ شبکه بوده و بهترين مسير را با استفاده از آن محاسبه می نمايند .

Hybrid  : پروتکل های روتينگ Hybrid  حد فاصل بين پروتکل های روتينگ Link state و Distance Vector می باشند

MAC Address  چيست ؟  

هر کامپيوتر موجود در شبکه به منظور ايجاد ارتباط با ساير کامپيوترها ،می بايست شناسائی و دارای يک آدرس منحصربفرد باشد . قطعا" تاکنون با آدرس های IP و يا   MAC  ( اقتباس شده از کلمات Media Access Control ) برخورد داشته ايد و شايد اين سوال برای شما مطرح شده باشد که اولا" ضرورت وجود دو  نوع آدرس چيست و ثانيا" جايگاه اسفاده از آنان چيست ؟  

MAC Address ، يک آدرس فيزيکی است در حالی که آدرس های IP  ، به منزله  آدرس های منطقی می باشند. آدرس های منطقی شما را ملزم می نمايند که به منظور پيکربندی کامپيوتر و کارت شبکه ، درايورها و يا پروتکل های خاصی را در حافظه مستقر نمائيد ( مثلا" استفاده  از  آدرس های IP  ) . اين وضعيت در رابطه با  MAC Address صدق نخواهد کرد و اينگونه آدرس ها نيازمند درايور های خاصی نخواهند بود ، چراکه آدرس های فوق درون تراشه کارت شبکه قرار می گيرند .

دليل استفاده از MAC Address  هر کامپيوتر موجود در شبکه ، می بايست با استفاده از روش هائی خاص شناسائی گردد . برای شناسائی يک کامپيوتر موجود در شبکه ،  صرف داشتن يک آدرس IP به تنهائی کفايت نخواهد کرد . حتما" علاقه منديد که علت اين موضوع را بدانيد . بدين منظور، لازم است نگاهی به مدل معروف  Open Systems Interconnect) OSI ) و لايه های آن داشته باشيم :

 

همانگونه که مشاهده می نمائيد ،  MAC Address  در لايه DataLink ( لايه دوم مدل OSI ) قرار دارد  و اين لايه مسئول بررسی اين موضوع خواهد بود که داده متعلق به کداميک از کامپيوترهای موجود در شبکه است . زمانی که يک بسته اطلاعاتی ( Packet ) به لايه Datalink می رسد ( از طريق لايه اول ) ، وی آن را در اختيار لايه بالائی خود ( لايه سوم ) قرار خواهد داد . بنابراين ما نيازمند استفاده از روش خاصی به منظور شناسائی يک کامپيوتر قبل از لايه سوم هستيم . MAC Address ، در پاسخ به نياز فوق در نظر گرفته شده و با استقرار در لايه دوم ، وظيفه شناسائی کامپيوتر قبل از لايه سوم را بر عهده دارد. تمامی ماشين های موجود بر روی يک شبکه ، اقدام به بررسی بسته های اطلاعاتی نموده تا مشخص گردد که آيا  MAC Address موجود در بخش "آدرس مقصد " بسته اطلاعاتی ارسالی با آدرس آنان مطابقت می نمايد؟ لايه فيزيکی ( لايه اول ) قادر به شناخت سيگنال های الکتريکی موجود بر روی شبکه بوده و فريم هائی را توليد می نمايد که در اختيار لايه Datalink ، گذاشته می شود  . در صورت مطابقت MAC Address موجود در بخش "آدرس مقصد " بسته اطلاعاتی ارسالی با MAC Address يکی از کامپيوترهای موجود در شبکه ، کامپيوتر مورد نظر آن را دريافت و با ارسال آن به لايه سوم ، آدرس شبکه ای بسته اطلاعاتی ( IP ) بررسی تا اين اطمينان حاصل گردد که آدرس فوق با آدرس شبکه ای که  کامپيوتر مورد نظر با آن پيکربندی شده است بدرستی مطابقت می نمايد .

ساختار  MAC Address  يک MAC Address بر روی هر کارت شبکه همواره دارای طولی مشابه و يکسان می باشند . ( شش بايت و يا 48 بيت ) . در صورت بررسی  MAC Address  يک کامپيوتر که بر روی آن کارت شبکه نصب شده است ، آن را با فرمت مبنای شانزده ( Hex ) ، مشاهده خواهيد ديد . مثلا" MAC Address کارت شبکه موجود بر روی يک کامپيوتر می تواند به صورت زير باشد :

زمانی که يک توليد کننده نظير اينتل ، کارت ها ی شبکه خود را توليد می نمايد ، آنان هر آدرس دلخواهی را نمی توانند برای MAC Address در نظر بگيرند . در صورتی که تمامی توليد کنندگان کارت های شبکه بخواهند بدون وجود يک ضابطه خاص ، اقدام به تعريف آدرس های فوق نمايند ، قطعا" امکان تعارض بين آدرس های فوق بوجود خواهد آمد . ( عدم تشخيص توليد کننده کارت و وجود دو کارت شبکه از دو توليد کننده متفاوت با آدرس های يکسان ).حتما" اين سوال برای شما مطرح می گردد که  MAC Address  توسط چه افراد و يا سازمان هائی و به چه صورت به کارت های شبکه نسبت داده می شود ؟  به منظور برخورد با مشکلات فوق ، گروه IEEE ،  هر MAC Address  را به دو بخش مساوی تقسيم که از اولين بخش آن به منظور شناسائی توليد کننده کارت و دومين بخش به توليد کنندگان اختصاص داده شده تا آنان يک شماره سريال را در آن درج نمايند .  

کد توليد کنندگان بر اساس RFC-1700 به آنان نسبت داده می شود . در صورت مشاهده RFC فوق حتما" متوجه خواهيد شد که برخی از توليد کنندگان دارای بيش از يک کد می باشند .علت اين امر به حجم گسترده محصولات توليدی آنان برمی گردد .  

با اين که MAC Address در حافظه کارت شبکه ثبت می گردد ، برخی از توليد کنندگان به شما اين اجازه را خواهند داد که با دريافت و استفاده از يک برنامه خاص ، بتوانيد بخش دوم  MAC Address کارت شبکه خود را تغيير دهيد( شماره سريال کارت شبکه )  . علت اين موضوع به استفاده مجدد از سريال های استفاده شده در ساير محصولات توليد شده توسط آنان برمی گردد ( تجاوز از محدود مورد نظر ) .  

در حال حاضر احتمال اين که شما دو کارت شبکه را خريداری نمائيد که دارای MAC Address يکسانی باشند، بسيار ضعيف و شايد هم غيرممکن باشد.