: برنامه ریزی و طراحی شبکه ( بخش دوم )

در بخش اول به این موضوع اشاره گردید که علاقه مندان به دریافت مدرک CCNA می بایست توانائی خود را در چهار زمینه زیر افزایش دهند :

• - طراحی یک مدل آدرس دهی IP منطبق بر طرح شبکه
  - انتخاب یک پروتکل روتینگ مناسب
  - طراحی یک ارتباط بین شبکه ای ساده با استفاده از فناوری سیسکو
  - پیاده سازی یک لیست دستیابی منطبق بر نیاز کاربران
  - انتخاب سرویس های WAN منطبق بر نیاز مشتریان
• در بخش اول با تمرکز بر روی "برنامه ریزی و طراحی " ، با نحوه طراحی یک شبکه محلی ساده با استفاده از فناوری سیسکو آشنا شدیم . در این بخش ضمن تداوم تمرکز خود بر روی " برنامه ریزی و طراحی "، به بررسی طراحی یک مدل آدرس دهی IP منطبق بر طرح شبکه خواهیم پرداخت .
  بخش دوم : طراحی یک مدل آدرس دهی IP منطبق بر طرح شبکه
  
  آدرس IP ، یک شناسه عددی است که به هر ماشین موجود بر روی یک شبکه IP نسبت داده می شود . آدرس فوق ، مکان خاص یک دستگاه بر روی شبکه را مشخص می نماید . آدرس IP یک آدرس نرم افزاری است ( نه یک آدرس سخت افزاری ) . هر اینترفیس شبکه دارای یک آدرس سخت افزاری نیز می باشد که از آن به منظور یافتن هاست بر روی یک شبکه محلی استفاده می گردد . آدرس دهی مبتنی بر IP ، امکان مبادله اطلاعات بین هاست موجود در یک شبکه محلی با هاست موجود بر روی شبکه دیگر صرفنظر از نوع شبکه محلی را فراهم می نماید .
  در زمان طراحی مدل آدرس دهی IP در یک شبکه ، می بایست به مواردی متعددی توجه شود چراکه با در نظر گرفتن برخی ملاحظات در زمان طراحی ، نگهداری شبکه در مدت زمان حیات آن راحت تر می گردد .
  در ادامه به برخی از اصطلاحات اساسی در خصوص سیستم آدرس دهی IP ، سیستم سلسله مراتبی آدرس دهی IP ، کلاس های متفاوت آدرس دهی IP ، آدرس های IP خصوصی ، آدرس های broadcast و NAT ( برگرفته از network address translation ) اشاره خواهیم کرد .
  
  اصطلاحات IP
  · بیت ( bit ) : یک بیت شامل یک رقم است . صفر و یا یک
  · بایت ( byte ) : یک بایت بسته به این که از parity استفاده شده باشد از هفت و یا هشت بیت تشکیل می گردد . در ادامه همواره فرض ما بر این است که یک بایت از هشت بیت تشکیل شده است .
  · اکتت ( octet ) : یک اکتت از هشت بیت تشکیل می گردد و صرفا" یک عدد هشت بیتی در مبنای دو را نشان می دهد . در ادامه به دفعات از واژه های بایت و اکتت به جای هم استفاده شده است .
  · آدرس شبکه ( Network address ) : از آدرس شبکه به منظور روتینگ و ارسال بسته های اطلاعاتی به یک شبکه راه دور استفاده می شود . آدرس های 0 . 0 . 0 . 10 و 0 . 10 . 168 . 192 نمونه هائی در این زمینه می باشند .
  · آدرس پخش ( Broadcast address ) : از آدرس های فوق ، برنامه ها و هاست ها جهت ارسال اطلاعات برای تمامی گره های موجود در یک شبکه استفاده می نمایند .
  255 . 255 . 255 . 255 تمامی شبکه ها و تمامی گره ها
  255 . 255 . 16 . 172 تمام subnet و هاست ها بر روی شبکه 0 . 0 . 16 . 172
  255 . 255 . 255 . 10 به تمامی subnet و هاست موجود بر روی شبکه 0 . 0 . 0 . 10
  نمونه هائی از آدرس های broadcast می باشند .
  مدل آدرس دهی سلسله مراتبی IP
  
  یک آدرس IP شامل 32 بیت اطلاعات است . این بیت ها به چهار بخش تقسیم می گردند که به هر بخش بایت و یا اکتت گفته می شود . هر بایت و اکتت شامل هشت بیت می باشد . برای نمایش یک آدرس IP می توان از روش های متعددی استفاده نمود :
  · دهدهی - جدا شده توسط نقطه ( 56 . 30 . 16 . 172 )
  · باینری یا مبنای دو ( 00111000 . 00011110 . 00010000 . 10101100 )
  · مبنای شانزده ( AC.10.1E.38 )
  تمامی مثال های فوق یک آدرس IP مشابه را نمایش می دهند . در زمان بحث بر روی آدرس دهی IP از مبنای شانزده به میزانی که از "دهدهی - جدا شده توسط نقطه" و یا باینری استفاده می شود ، استفاده نمی گردد . در برخی برنامه ها ممکن است از یک آدرس IP به صورت مبنای شانزده استفاده گردد . ریجستری ویندوز یک نمونه مناسب از برنامه هائی است که آدرس IP ماشین را به صورت مبنای شانزده ذخیره می نماید .
  آدرس سی و دو بیتی IP ، یک آدرس ساختیافته و یا سلسله مراتبی است ( در مقابل آدرس های غیرسلسله مراتبی و flat ) . با این که می توان از هر نوع مدل آدرس دهی استفاده نمود ، ولی توصیه می گردد که از آدرس دهی سلسله مراتبی استفاده شود . ارائه تعداد بسیار زیادی آدرس ، مزیت عمده استفاده از یک مدل آدرس دهی سلسله مراتبی است . با توجه به این که آدرس IP سی و دو بیتی است و هر بیت می تواند مقدار صفر و یا یک را دارا باشد ،‌ در مجموع دو به توان سی و دو آدرس را خواهیم داشت ( 3 / 4 میلیارد و یا 4,294,967,296 ) .
  اشکال مدل آدرس دهی flat و علت عدم استفاده از آن برای آدرس دهی IP به روتینگ مربوط می گردد . در صورتی که هر آدرس منحصربفرد باشد ، تمامی روترهای موجود در اینترنت می بایست آدرس هر ماشین موجود در اینترنت را ذخیره نمایند . این موضوع روتینگ موثر را غیرممکن می سازد حتی اگر صرفا" بخشی از آدرس های موجود استفاده شده باشد .
  برای حل این مشکل می توان از مدل آدرسی دهی سلسله مراتبی با دو و یا سه سطح استفاده نمود که در آن آدرس ها بر اساس شبکه ، هاست ( دو سطح ) و یا شبکه ، زیر شبکه و هاست ( سه سطح ) سازماندهی می شوند .
  مدل آدرس دهی سلسله مراتبی ( با دو و یا سه سطح ) را می توان با یک شماره تلفن مقایسه نمود . در یک شماره تلفن ، بخش اول مربوط به کد شهر است . بخش دوم مربوط به یک ناحیه محلی در شهر مورد نظر است و بخش نهائی شماره مشترک است . آدرس های IP از یک ساختار لایه ای مشابه استفاده می نمایند . در مقابل این که تمامی سی و دو بیت به عنوان یک شناسه منحصربفرد در نظر گرفته شود ( نظیر مدل آدرس دهی flat ) ، بخشی از آدرس ، شامل آدرس شبکه و سایر بخش ها به عنوان زیرشبکه و یا هاست ( سه سطح ) و یا صرفا" آدرس هاست ( دو سطح ) در نظر گرفته می شود .
  آدرس دهی شبکه
  
  آدرس شبکه که به آن شماره شبکه نیز گفته می شود ، بطور منحصربفرد هر شبکه را مشخص می نماید . آدرس شبکه هر ماشین موجود بر روی یک شبکه مشابه ، به عنوان بخشی از آدرس IP آن در نظر گرفته می شود . در آدرس IP:172.16.30.56 ، اعداد 16 . 172 آدرس شبکه را مشخص می نماید .
  آدرس گره بطور منحصربفرد هر ماشین موجود بر روی یک شبکه را مشخص می نماید. آدرس گره می بایست منحصربفرد باشد چراکه این آدرس یک ماشین خاص موجود بر روی یک شبکه را شناسائی می نماید . به عدد فوق ( آدرس گره ) به عنوان یک آدرس هاست مراجعه می گردد . در نمونه آدرس IP:172.16.30.56 ، اعداد 56 . 30 آدرس گره را مشخص می نماید .
  طراحان اینترنت ، با توجه به اندازه شبکه تصمیم به ایجاد کلاس های مختلف شبکه نموده اند:
  · برای تعداد شبکه های اندکی که گره های فراوانی را شامل می شوند، کلاس A در نظر گرفته شده است.
  · برای تعداد شبکه های زیادی که دارای گره های کمتری می باشند ، کلاس C در نظر گرفته شده است .
  · برای شبکه های بین شبکه های بسیار بزرگ و بسیار کوچک ، کلاس B در نظر گرفته شده است .
  تقسیم یک آدرس IP به آدرس یک شبکه و گره ( هاست ) توسط کلاس استفاده شده در شبکه مشخص می گردد . شکل زیر کلاس های مختلف شبکه را نشان م‍ی دهد :
  برای اطمینان از روتینگ موثر ، طراحان اینترنت یک قانون را برای بخش بیت های آغازین آدرس هر یک از کلاس های مختلف شبکه تعریف کرده اند . مثلا" ، با توجه به این که یک روتر می داند که آدرس های شبکه کلاس A همواره با صفر شروع می شوند ، وی می تواند صرفا" پس از خواندن اولین بیت آدرس مورد نظر با سرعت قابل قبول یک بسته اطلاعاتی را به مقصد مورد نظر هدایت نماید . این موضوع نکته مهم در خصوص مدل تعریف شده و وجه تمایز بین آدرس های کلاس A ، کلاس B و کلاس C می باشد .
  در ادامه به بررسی کلاس های مختلف شبکه خواهیم پرداخت .
  کلاس A
  · در یک آدرس شبکه کلاس A ، اولین بایت به آدرس شبکه اختصاص یافته است و سه بایت باقیمانده برای آدرس گره ها در نظر گرفته شده است . فرمت کلاس A به صورت network.node.node.node می باشد . به عنوان مثال در آدرس IP: 49.22.102.70 ، عدد 49 آدرس شبکه و 70 . 102 . 22 آدرس گره را مشخص می نماید . هر ماشین موجود بر روی این شبکه خاص می بایست دارای آدرس شبکه 49 باشد .
  · طول آدرس های شبکه کلاس A صرفا" یک بایت است. بیت اول این بایت رزو شده و از هفت بیت باقیمانده برای آدرس دهی استفاده می گردد . بدین ترتیب ، حداکثر 128 شبکه کلاس A را می توان ایجاد نمود ( دو به توان هفت ) .
  · اولین بیت مربوط به اولین بایت در یک آدرس شبکه کلاس A می بایست همواره صفر باشد. این بدان معنی است که یک آدرس کلاس A می بایست بین صفر و 127 باشد . با توجه به این که در آدرس های کلاس A صرفا" یک بایت برای آدرس شبکه در نظر گرفته می شود در صورتی که این آدرس را با توجه به محدودیت اشاره شده ( مقدار صفر اولین بیت در بایت مربوطه ) به صورت 0xxxxxxx در نظر بگیریم و در ابتدا تمامی هفت بیت باقیمانده را صفر (00000000) و در مرتبه دوم یک ( 01111111) در نظر بگیریم ، محدوده آدرس های شبکه کلاس A مشخص می گردد ( بین صفر تا 127 ) .
  · آدرس شبکه تمام صفر ( 0000 0000 ) ، برای مسیر پیش فرض رزو شده می باشد . همچنین آدرس 127 برای اشکال زدائی رزو شده است و نمی توان از آن استفاده نمود . بدین ترتیب ، تعداد واقعی آدرس های شبکه کلاس A معادل 126 می باشد ( 126 = 2 - 128 ) .
  · هر آدرس کلاس A دارای سه بایت ( 24 بیت ) برای آدرس دهی یک ماشین در شبکه است . این بدان معنی است که به تعداد دو به توان 24 ( معادل 16,777,216 ) آدرس وجود خواهد داشت که بطور منحصربفرد برای آدرس دهی گره ها در هر شبکه کلاس A استفاده می شود . با توجه به این که آدرس های گره تمام صفر و تمام یک رزو شده می باشند تعداد واقعی گره ها برای یک شبکه کلاس A معادل 16,777,214 ( دو به توان 24 منهای دو ) می‌باشد. بدین ترتیب می توان تعداد بسیار فراوانی هاست را بر روی یک سگمنت شبکه آدرس دهی و استفاده نمود .
  برای استخراج محدوده آدرس های معتبر هاست ها در یک شبکه کلاس A می توان از روش زیر استفاده نمود :
  · در صورت صفر کردن تمامی بیت های مربوط به هاست ( سه بایت ) ، آدرس شبکه مشخص می گردد :
  0 . 0 . 0 . 10
  · در صورت یک کردن تمامی بیت های مربوط به هاست ( سه بایت ) ، آدرس broadcast مشخص می گردد :
  255 . 255 . 255 . 10
  هاست های معتبر ، اعداد بین آدرس شبکه و آدرس broadcast می باشند .
  ( در مثال فوق از 1 . 0 . 0 . 10 تا 254 . 255 . 255 . 10 ) . بخاطر داشته باشید در مواردی که سعی در یافتن آدرس های معتبر هاست می نمائید ، بیت های هاست نمی توانند تمام صفر و یا تمام یک باشند .
  کلاس B
  · در یک آدرس شبکه کلاس B ، دو بایت اول اختصاص به آدرس شبکه دارد و از دو بایت باقیمانده برای آدرس دهی گره استفاده می گردد. فرمت آدرس های کلاس B به صورت : network.network.node.node می باشد . به عنوان نمونه آدرس IP : 172.16.30.56 ، آدرس شبکه 16 . 172 و آدرس گره 56 . 30 است .
  · اولین بیت مربوط به اولین بایت می بایست همواره مقدار یک و دومین بیت همواره مقدار صفر را داشته باشد . در صورتی که سایر بیت های باقیمانده در بایت اول را صفر (10000000) و یا یک ( 10111111 ) در نظر بگیریم محدوده شبکه های کلاس B مشخص می گردد .(بین 128 تا 191 ) .
  · برای آدرس شبکه دو بایت در نظر گرفته شده است . بدین ترتیب ، دو به توان 16 عدد شناسه منحصربفرد برای آدرس دهی شبکه وجود خواهد داشت ولی با توجه به این که تمامی آدرس های شبکه کلاس B می بایست با 1 و صفر شروع شوند ( دو بیت رزو شده ) ، برای آدرس دهی شبکه از 14 بیت باقیمانده استفاده خواهد شد . بنابراین در نهایت دو به توان 14 شناسه منحصر بفرد (16,384) برای آدرس دهی شبکه های کلاس B وجود خواهد داشت .
  · در آدرس های کلاس B از دو بایت برای آدرس دهی گره ها استفاده می شود . این بدان معنی است که به تعداد دو به توان 16 منهای دو ( تمام صفر و تمام یک ) یعنی معادل 65,534 گره را می توان برای هر شبکه کلاس B آدرس دهی نمود .
  برای استخراج محدوده آدرس های معتبر هاست ها در یک شبکه کلاس B می توان از روش زیر استفاده نمود :
  · در صورت صفر کردن تمامی بیت های مربوط به هاست ( دو بایت ) ، آدرس شبکه مشخص می گردد :
  0 . 0 . 16 . 172
  · در صورت یک کردن تمامی بیت های مربوط به هاست ( دو بایت ) ، آدرس broadcast مشخص می گردد :
  255 . 255 . 16 . 172
  هاست های معتبر، اعداد بین آدرس شبکه و آدرس broadcast می باشند.
  ( در مثال فوق از 1 . 0 . 16 . 172 تا 254 . 255 . 16 . 172 )
  کلاس C
  · سه بایت اول آدرس های کلاس C به بخش آدرس شبکه و صرفا" یک بایت باقیمانده به آدرس گره اختصاص می یابد . فرمت آدرس های 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 می باشد.
  · در شبکه های کلاس C ، دو بیت اولین اکتت یک و سومین بیت همواره صفر است (110) . برای مشخص کردن محدوده آدرس های شبکه کلاس C پس از دنبال نمودن فرآیندی مشابه با آنچه که در مورد کلاس A و B اشاره گردید می توان محدوده شبکه های کلاس C را بدست آورد ( بین 192 تا 223 ) . بنابراین در صورت مشاهده یک آدرس IP که شروع آن با 192 تا 223 است ، مشخص می گردد که آدرس فوق یک آدرس IP کلاس C می باشد .
  · در یک آدرس شبکه کلاس C ، سه بیت اول بایت اول 110 می باشد . بدین ترتیب می توان با انجام محاسباتی ساده تعداد شبکه دردسترس کلاس C را مشخص نمود . 3 بایت ( و یا 24 بیت ) منهای سه بخش رزو شده ، 21 بیت جهت آدرس دهی را ارائه می نماید که به کمک آنها می توان به تعداد 2 به توان 21 و یا 2,097,152 شبکه کلاس C را ایجاد نمود .
  · هر شبکه منحصربفرد کلاس C از یک بایت برای آدرس دهی گره ها استفاده می نماید . بدین ترتیب به تعداد دو به توان 8 و یا 256 منهای دو آدرس رزو شده ( تمام صفر و یا تمام یک ) را می توان برای هر شبکه کلاس C آدرس دهی نمود ( 254 گره) .
  برای استخراج محدوده آدرس های معتبر هاست ها در یک شبکه کلاس C می توان از روش زیر استفاده نمود :
  · در صورت صفر کردن تمامی بیت های مربوط به هاست ( یک بایت ) ، آدرس شبکه مشخص می گردد :
  0 . 100 . 168 . 192
  · در صورت یک کردن تمامی بیت های مربوط به هاست ( یک بایت ) ، آدرس broadcast مشخص می گردد :
  255 . 100 . 168 . 192
  هاست های معتبر ، اعداد بین آدرس شبکه و آدرس broadcast می باشند .
  ( در مثال فوق از 1 . 100 . 168 . 192 تا 254 . 100 . 168 . 192 ) .
  کلاس های D و E
  
  آدرس های بین 224 و 255 برای شبکه های کلاس D و E رزو شده اند . از کلاس D ( بین 224 تا 239 ) برای آدرس های multicast و از کلاس E ( بین 240 تا 255 ) برای اهداف علمی و تحقیقاتی استفاده می گردد .
  با توجه به طولانی شدن این بخش اجازه دهید ادامه بحث را در بخش بعدی دنبال نمائیم .
  
  
  شکل یک : کلاس های مختلف شبکه