روتر یک نوع کامپیوتر خاص است که دارای عناصر مشابه یک کامپیوتر استاندارد شخصی نظیر پردازنده ، حافظه ، خطوط داده و اینترفیس های مختلف ورودی و خروجی است. روترها به منظور انجام عملیات بسیار خاص که عموما” نمی توان آنان را توسط کامپیوترهای شخصی انجام داد ، طراحی شده اند . مثلا” با استفاده از روتر می توان دو شبکه را به یکدیگر متصل تا در ادامه امکان مبادله اطلاعات بین آنان فراهم گردد . روتر ، همچنین بهترین مسیر ارسال داده از یک شبکه به شبکه ای دیگر را تعیین می نماید.
کامپیوترها به منظور اجرای برنامه های نرم افزاری به یک سیستم عامل نیاز دارند ، این وضعیت در روترها نیز وجود داشته و آنان نیز جهت اجرای فایل های پیکربندی به یک سیستم عامل که به آن IOS ( برگرفته از Internetwork Operating System software ) گفته می شود ، نیاز خواهند داشت . فایل های پیکربندی شامل دستورالعمل ها و پارامترهائی می باشند که بر اساس آنان ترافیک ورودی و خروجی روتر کنترل می گردد . مثلا” روترها با استفاده از پروتکل های روتینگ ، قادر به اتخاذ تصمیم مناسب در خصوص بهترین مسیر بسته های اطلاعاتی می باشند .
روتر و جایگاه آن در شبکه های WAN شبکه های LAN و WAN حافظه های RAM ، NVRAM ، فلش ، ROM و اینترفیس
حافظه های RAM ، NVRAM ، فلش ، ROM و اینترفیس ها مهمترین عناصر داخلی یک روتر می باشند که در ادامه به بررسی هر یک از آنان خواهیم پرداخت .
حافظه RAM ( برگرفته از random access memory ) : حافظه RAM که به آن DRAM ( حافظه RAM پویا ) نیز گفته می‌شود دارای خصوصیات و وظایف زیر می باشد :
ذخیره جداول روتینگ
نگهداری ARP Cache
نگهداری fast-Switching cache
نگهداری و پشتیبانی از صف های حاوی بسته های اطلاعاتی
ارائه حافظه موقت برای فایل پیکربندی در زمان روشن کردن روتر
عدم نگهداری اطلاعات پس از خاموش کردن و یا راه اندازی مجدد روتر
حافظه NVRAM ( برگرفته از nonvolatile random-access memory ) : حافظه NVRAM یا غیرفرار دارای خصایص و وظایف زیر می باشد :
محل نگهداری فایل پیکربندی راه اندازی روتر
نگهداری اطلاعات پس از خاموش کردن و یا راه اندازی مجدد روتر
حافظه فلش : حافظه فلش دارای خصایص و وظایف زیر می باشد :
نگهداری IOS ( سیستم عامل )
بهنگام سازی نرم افزار بدون ضرورت تعویض و یا جایگزینی تراشه های موجود بر روی پردازنده
نگهداری اطلاعات پس از خاموش کردن و یا راه اندازی مجدد روتر
قابلیت ذخیره چندین نسخه از نرم افزار IOS
امکان حذف اطلاعات ( یک نوع خاص از حافظه های ROM با قابلیت حذف الکترونیکی اطلاعات : EEPROM )
حافظه ROM ( برگرفته از Read-only memory ) ، حافظه ROM و یا فقط خواندنی دارای خصایص و وظایف زیر می باشد :
نگهداری دستورالعمل های لازم برای اشکال زدائی و اجرای برنامه POST ( برگرفته از power-on self test )
ذخیره برنامه راه اندازی روتر موسوم به bootstrap و نرم افزار اولیه سیستم عامل
تعویض تراشه های موجود بر روی برد اصلی در صورت نیاز به ارتقاء نرم افزار ذخیره شده
اینترفیس ها : اینترفیس ها دارای خصایص و وظایف زیر می باشند :
روتر را به شبکه متصل می نمایند ( ورود و خروج فریم ها ) .
اینترفیس ها ممکن است بر روی برد اصلی و یا به عنوان ماژول های جداگانه ارائه گردند .
جایگاه روتر در شبکه های LAN و WAN
با این که می توان از روتر برای تقسیم ( Segmentation ) یک شبکه محلی استفاده نمود ولی مهمترین کاربرد آن به عنوان یک دستگاه شبکه ای در شبکه های WAN می باشد . شکل زیر نحوه استفاده از روتر دریک شبکه محلی را نشان می دهد .
استفاده از روتر دریک شبکه محلی
از تکنولوژی های WAN در اکثر موارد به منظور اتصال روترها به یکدیگر استفاده می گردد و روترها با اتصالات مبتی بر WAN با یکدیگر ارتباط برقرار می نمایند . روترها مسئولیت ایجاد ستون فقرات در شبکه های داخلی بزرگ ( اینترانت ) و یا اینترنت را برعهده داشته و در لایه سوم مدل مرجع OSI فعالیت می نمایند ( اتخاذ تصمیم بر اساس آدرس های شبکه ) .
انتخاب بهترین مسیر و سوئیچینگ فریم ها به اینترفیس مناسب از مهمترین وظایف یک روتر محسوب می گردد. روترها به منظور انجام وظایف فوق جداول روتینگی را ایجاد ( ایستا و یا پویا ) تا به کمک آن اقدام به مبادله اطلاعات شبکه با سایر روترها نمایند . یک مدیر شبکه می تواند با پیکربندی مسیرهای ایستا ، اطلاعات جداول روتینگ را سازماندهی و مدیریت نماید ولی عموما” اطلاعات موجود در جداول روتینگ به صورت پویا و با استفاده از یک پروتکل روتینگ ذخیره و بهنگام می گردند . مسئولیت پروتکل روتینگ ، مبادله اطلاعات توپولوژی شبکه ( مسیر ) با سایر روترها می باشد .
یک شبکه به منظور ارتباط با سایر شبکه ها می بایست به درستی پیکربندی گردد . اینچنین شبکه هائی امکانات زیر را ارائه می نمایند :
- آدرس دهی پیوسته و سازگار
- انتخاب بهترین مسیر
- روتینگ ایستا و یا پویا
- سوئیچینگ
آدرس هائی که بیانگر توپولوژی های شبکه می باشند .
جایگاه روتر در شبکه های WAN
شبکه های WAN در لایه فیزیکی و data link مدل مرجع OSI فعالیت می نمایند . مطلب فوق بدین معنی نمی باشد که پنج لایه دیگر مدل مرجع OSI در شبکه های WAN جایگاهی ندارند . عبارت فوق بر این نکته مهم تاکید می نماید که خصایصی که یک شبکه WAN را از LAN متمایز می نماید در لایه های فیزیکی و data link حضور موثر و کاملا” مشهودی را دارند . به عبارت دیگر ، استانداردها و پروتکل های استفاده شده در شبکه های WAN و در لایه های اول و دوم متفاوت با استانداردها و پروتکل های استفاده شده در شبکه های محلی و در لایه های مشابه می باشد .
لایه فیزیکی WAN ، اینترفیس بین DTE ( برگرفته از data terminal equipment ) و DCE ( برگرفته از data circuit-terminating equipment ) را تشریح می نماید . عموما” ، DCE یک ارائه دهنده سرویس و DTE دستگاه ضمیمه می باشد . به عبارت دیگر DTE ، دستگاه کاربر با اینترفیس مربوطه است که به لینک WAN متصل می گردد . در این مدل ، سرویس های ارائه شده به DTE از طریق یک مودم و یا CSU/DSU در دسترس قرار می گیرد .
وظیفه اصلی یک روتر ، روتینگ است و روتینگ در لایه شبکه و یا لایه سوم مدل مرجع OSI محقق می گردد ولی اگر یک شبکه WAN در لایه های اول و دوم مدل مرجع OSI فعالیت می نماید ، آیا روتر یک دستگاه شبکه محلی و یا یک دستگاه WAN است ؟ در پاسخ به سوال فوق می بایست گفت که هر دو گزینه درست می باشند . یک روتر ممکن است انحصارا” به عنوان یک دستگاه شبکه محلی ایفای وظیفه نماید و یا ممکن است منحصرا” وظیفه یک دستگاه WAN را در شبکه برعهده داشته باشد و یا در برخی موارد که در محدوده مرزی بین یک شبکه LAN و WAN استفاده می گردد ، در یک لحظه می‌تواند هم به عنوان یک دستگاه شبکه محلی و هم به عنوان یک دستگاه WAN وظایف محوله را انجام دهد .
یکی از وظایف روتر در شبکه های WAN ،مسیردهی بسته های اطلاعاتی در لایه سوم است ولی روتر در یک شبکه محلی نیز دارای چنین مسئولیتی است . بنابراین نمی توان روتینگ را به عنوان یک وظیفه اختصاصی برای روتر در شبکه های WAN در نظر گرفت . زمانی که یک روتر از استانداردها و پروتکل های مرتبط با WAN در لایه های فیزیکی و data link استفاده می نماید ، وی به عنوان یک دستگاه WAN در شبکه ایفای وظیفه می نماید . اولین وظیفه روتر در یک شبکه WAN روتینگ نمی باشد و اگر قرار است برای آن وظیفه ای اختصاصی را تعریف نمائیم بهتر است گفته شود که مسئولیت روتر در شبکه های WAN ، ارائه اتصالات لازم بین استانداردهای مختلف data link و فیریکی WAN است .
مثلا” یک روتر ممکن است دارای یک اینترفیس ISDN باشد که از کپسوله سازی PPP استفاده می نماید و همچنین دارای یک اینترفیس سریال T1 باشد که در آن از کپسوله سازی Frame Relay استفاده می گردد . در چنین وضعیتی روتر می بایست قادر به انتقال بیت ها از یک نوع سرویس ( نظیر ISDN ) به سرویس دیگر ( نظیر T1 ) و تغییر کپسوله سازی data link از PPP به Frame Relay باشد .
استانداردها و پروتکل های لایه فیزیکی و data link در شبکه های WAN
برخی‌از پروتکل ها و استانداردهای لایه فیزیکی 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 پروتکل ها و استانداردهای لایه 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