بررسى فرآيند روتينگ

سخاروش – روتينگ ( Routing ) يکى از مهمترين پتانسيل هاى مورد نياز در يک شبکه به منظور ارتباط با ساير شبکه ها است. در صورتى که امکان روتينگ پروتکل ها وجود نداشته باشد ، کامپيوترها قادر به مبادله داده نخواهند بود.

بسيارى از علاقه مندانى که جديدا” به دنياى گسترده شبکه هاى کامپيوترى پيوسته اند ، فکر مى کنند که به منظور ارتباط با يک ماشين صرفا” به آدرس IP آن نياز است . با مطالعه اين مطلب مشخص خواهد شد که در اين رابطه به اطلاعات بمراتب بيشترى نياز مى باشد. به منظور آشنائى با فرآيند روتينگ ، يک نمونه مثال را مرحله به مرحله دنبال نموده تا با فرآيند روتينگ اطلاعات، بيشتر آشنا شويم .

مثال : برررسى فرآيند روتينگ در دو شبکه LAN
دو شبکه فرضى A و B از طريق يک روتر ( روتر A ) که داراى دو اينترفيس E0 و E1 مى باشد ، به يکديگر متصل شده اند . اينترفيس هاى فوق ، مشابه اينترفيس هاى موجود بر روى کارت هاى شبکه بوده که درون روتر تعبيه شه اند ( RJ-45 ) . کامپيوتر A (موجود بر روى شبکه A ) ، قصد برقرارى يک ارتباط با کامپيوتر B ( موجود بر روى شبکه B) را دارد .

مرحله يک : کامپيوتر ( ميزبان ) A از طريق خط دستور ، فرمان ping 200.200.200.5 را تايپ مى نمايد .

مرحله دوم : پروتکل IP با پروتکل ARP ( اقتباس شده از کلمات Address Resolution protocol ) کار نموده تا مشخص گردد که بسته اطلاعاتى فوق عازم چه شبکه اى است . بدين منظور آدرس IP و Subnet Mask کامپيوتر A بررسى مى گردد. با توجه به اين که درخواست فوق براى يک کامپيوتر راه دور مى باشد ، مى بايست بسته اطلاعاتى براى روتر ( Gateway شبکه A ) ارسال تا وى بتواند آن را به شبکه مورد نظر هدايت نمايد ( در اين مود خاص شبکه B ) .

مرحله سوم : کامپيوتر A به منظور ارسال بسته اطلاعاتى براى روتر، نيازمند آگاهى از آدرس سخت افزارى اينترفيس روتر است که به شبکه A متصل شده است.( منظور آدرس MAC مربوط به اينترفيس E0 است که شبکه A از طريق آن به روتر متصل شده است ) . به منظور دريافت آدرس MAC ، کامپيوتر A محتويات ARP cache خود را بررسى مى نمايد . ARP Cache ، محلى از حافظه است که آدرس هاى MAC براى چندين ثانيه در آنجا ذخيره مى گردند .

مرحله چهارم : در صورتى که آدرس MAC مربوط به اينترفيس روتر که به شبکه A متصل شده است در ARP Cache کامپيوتر A پيدا نشود ، نشاند هنده اين موضوع است که مدت زمان زيادى از ارتباط وى با رور گذشته و يا وى قادر به يافتن آدرس MAC مربوط به روتر ( اينترفيسى که به شبکه A متصل شده است ) نمى باشد . با توجه به وضعيت فوق ، کامپيوتر A اقدام به ارسال يک ARP broadcast مى نمايد . پيام ارسالى در پى يافتن پاسخى مناسب بدين سوال است که : ” آدرس MAC مربوط به IP:192.168.0.1 چيست ؟ “. پس از ارسال پيام broadcast ، روتر تشخيص مى دهد که آدرس IP مربوط به وى بوده و مى بايست به درخواست فوق ، پاسخ دهد . بدين ترتيب ، روتر با ارسال آدرس MAC مربوط به اينترفيس E0 ، پاسخ لازم را به کامپيوتر A خواهد داد . يکى از دلايلى که در برخى مواقع دستور Ping در اولين مرتبه با Time out مواجه مى شود به موضوع اشاره شده برمى گردد. در چنين موادى مدت زمان زيادى طول خواهد کشيد که يک ARP ارسال و ماشين مربوطه با ارسال آدرس MAC خود به آن پاسخ دهد ( TTL:Time To Live اولين بسته اطلاعاتى Ping به سر آمده و پيام Time out را خواهيم داشت ) .

مرحله پنجم: روتر با ارسال آدرس IP:192.168.0.1 که به اينترفيس E0 آن نسبت داده شده است ، پاسخ مورد نظر را خواهد داد . بدين ترتيب ، کامپيوتر A تمامى اطلاعات مورد نياز به منظور ارسال يک بسته اطلاعاتى به خارج از شيکه و براى روتر را دارا مى باشد. لايه شبکه به لايه DataLink که بسته اطلاعاتى را توسط Ping ( يک ICMP echo request ) توليد نموده است ، به همراه آدرس سخت افزارى روتر ، اشاره مى نمايد. بسته اطلاعاتى شامل آدرس هاى IP مبداء و مقصد به همراه ICMP echo است که در لايه شبکه مشخص شده است .

مرحله ششم : لايه DataLink مربوط به کامپيوتر A ، يک فريم را توليد که يک بسته اطلاعاتى کپسوله شده به همراه اطلاعات مورد نياز براى ارسال بر روى شبکه محلى است ( شبکه A ).اطلاعات فوق ، شامل آدرس سخت افزارى کامپيوترهاى مبداء و مقصد ( آدرس MAC ) و فيلد نوع است که مسئوليت مشخص نمودن پروتکل لايه شبکه ( مثلا” IPv4 ) و ARP را برعهده دارد. در انتهاى فريم ، در بخش FCS فريم، لايه DataLink يک CRC را مستقر نموده تا ماشين دريافت کننده ( روتر ) قادر به تشخيص سالم بودن بسته اطلاعاتى دريافتى باشد .

مرحله هفتم : لايه DataLink کامپيوتر A ، فريم را در اختيار لايه فيزيکى قرار داده تا صفر و يک هاى موجود در آن به يک سيگنال ديجيتال تبديل و بر روى محيط فيزيکى شبکه ارسال گردد .

مرحله هشتم : سيگنال ارسالى توسط اينترفيس E0 روتر برداشته شده و فريم خوانده مى شود . روتر در ابتدا بخش CRC آن را بررسى و آن را با مقدار CRC اضافه شده به فريم توسط کامپيوتر A مقايسه مى نمايد ( حصول اطمينان از عدم خرابى فريم ) .

مرحله نهم : در ادامه ، آدرس سخت افزارى مقصد ( MAC ) فريم دريافتى، بررسى مى گردد . با توجه به وجود يک مورد آدرس که با آن مطابقت خواهد کرد، فيلد “نوع فريم” بررسى تا نحوه برخورد روتر با بسته اطلاعاتى ، مشخص گردد . IP در “فيلد نوع ” بده و روتر بسته اطلاعاتى را در اختيار پروتکل IP که بر روى روتر در حال اجراء است ، قرار خواهد داد . فريم از وضعيت موجود خارج و بسته اطلاعاتى اوليه اى که توسط کامپيوتر A توليد شده است در بافر روتر ذخيره مى گردد .

مرحله دهم : پروتکل IP بررسى لازم در خصوص آدرس IP مقصد را انجام داده تا مشخص گردد که آيا بسته اطلاعاتى براى روتر است.با توجه به اينکه آدرس IP : 200.200.200.5 ، مى باشد ، روتر با استفاده از جدول روتينگ خود تشخيص خواهد داد که آدرس فوق مربوط به شبکه اى است که از طريق اينترفيس E1 مستقيما” به روتر متصل شده است .

مرحله يازدهم : روتر ، بسته اطلاعاتى را در بافر اينترفيس E1 مستقر نموده و مى بايست يک فريم به منظور ارسال بسته اطلاعاتى براى کامپيوتر مقصد را توليد نمايد. روتر در ابتدا ARP Cache خود را به منظور يافتن آدرس سخت افزارى مربوط به IP:200.200.200.5 ، بررسى مى نمايد . در صورت عدم وجود آدرس فوق در ARP cache ، روتر يک ARP broadcast را از طريق اينترفيس E1 به منظور پيدا نمودن آدرس سخت افزارى فوق ، ارسال مى نمايد .

مرحله دوازدهم : کامپيوتر B با ارائه يک ARP Reply پاسخ لازم در خصوص آدرس سخت افزارى کارت شبکه مربوط به خود را خواهد داد . بدين ترتيب ، اينترفيس E1 روتر تمامى اطلاعات لازم به منظور ارسال بسته اطلاعاتى به مقصد نهائى را دارا مى باشد .

مرحله سيزدهم : فريم وليد شده توسط اينترفيس E1 روتر داراى آدرس سخت افزارى مبداء مربوط به اينترفيس E1 و آدرس سخت افزارى مقصد مربوط به کارت شبکه کامپيوتر B مى باشد.با اين که آدرس هاى سخت افزارى مبداء و مقصد فريم در هر يک از اينترفيس هاى روتر تغيير مى نمايد ، آدرس IP کامپيوترهاى مبداء و مقصد هرگز تغيير پيدا نمى نمايد ( بسته اطلاعاتى هرگز تغيير نکرده و صرفا” فريم تغيير مى نمايد ) .

مرحله چهاردهم : کامپيوتر B ، فريم را دريافت و بررسى لازم در خصوص CRC را انجام مى دهد . در صورتى که ماحصل بررسى انجام شده موفقيت آميز نباشد ، فريم دورانداخته مى شود. در ادامه، آدرس IP مقصد بررسى مى گردد. با توجه به اين که آدرس مقصد با پيکربندى IP انجام شده بر روى کامپيوتر B ، مطابقت مى نمايد ، فيلد پروتکل بسته اطلاعاتى بررسى تا اهداف بسته اطلاعاتى مشخص گردد .

مرحله پا نزدهم:با توجه به اين که بسته اطلاعاتى يک درخواست ICMP echo است، کامپيوتر B يک ICMP echo-reply جديد را که شامل آدرس IP مبداء ( کامپيوتر B ) و آدرس IP مقصد مربوط به کامپيوتر A مى باشد را ايجاد مى نمايد . فرآيند فوق، مجددا” و در جهت معکوس تکرار مى گردد. در اين مرحله ، آدرس سخت افزارى هر يک از دستگاه هاى موجود درطول مسير شناخته شده بوده و هر دستگاه صرفا” نيازمند بررسى ARP cache مربوط به خود به منظور تشخيص آدرس سخت افزارى هر يک از اينترفيس ها مى باشد ( آدرس MAC ) .