بررسی فرآیند روتینگ

روتینگ Routing یکی از مهمترین پتانسیل های مورد نیاز در یک شبکه به منظور ارتباط با سایر شبکه ها است

روتینگ ( Routing ) یکی از مهمترین پتانسیل های مورد نیاز در یک شبکه به منظور ارتباط با سایر شبکه ها است. در صورتی که امکان روتینگ پروتکل ها وجود نداشته باشد ، کامپیوترها قادر به مبادله داده نخواهند بود.

بسیاری از علاقه مندانی که جدیدا" به دنیای گسترده شبکه های کامپیوتری پیوسته اند ، فکر می کنند که به منظور ارتباط با یک ماشین صرفا" به آدرس IP آن نیاز است . با مطالعه این مطلب مشخص خواهد شد که در این رابطه به اطلاعات بمراتب بیشتری نیاز می باشد. به منظور آشنائی با فرآیند روتینگ ، یک نمونه مثال را مرحله به مرحله دنبال نموده تا با فرآیند روتینگ اطلاعات، بیشتر آشنا شویم .

● برررسی فرآیند روتینگ در دو شبکه LAN

دو شبکه فرضی A و B از طریق یک روتر ( روتر A ) که دارای دو اینترفیس E۰ و E۱ می باشد ، به یکدیگر متصل شده اند . اینترفیس های فوق ، مشابه اینترفیس های موجود بر روی کارت های شبکه بوده که درون روتر تعبیه شده اند ( RJ-۴۵ ) . کامپیوتر A (موجود بر روی شبکه A ) ، قصد برقراری یک ارتباط با کامپیوتر B ( موجود بر روی شبکه B) را دارد .

▪ مرحله یک : کامپیوتر ( میزبان ) A از طریق خط دستور ، فرمان ping ۲۰۰.۲۰۰.۲۰۰.۵ را تایپ می نماید .

▪ مرحله دوم : پروتکل IP با پروتکل ARP ( اقتباس شده از کلمات Address Resolution protocol ) کار نموده تا مشخص گردد که بسته اطلاعاتی فوق عازم چه شبکه ای است . بدین منظور آدرس IP و Subnet Mask کامپیوتر A بررسی می گردد. با توجه به این که درخواست فوق برای یک کامپیوتر راه دور می باشد ، می بایست بسته اطلاعاتی برای روتر ( Gateway شبکه A ) ارسال تا وی بتواند آن را به شبکه مورد نظر هدایت نماید ( در این مورد خاص شبکه B ) .

▪ مرحله سوم : کامپیوتر A به منظور ارسال بسته اطلاعاتی برای روتر، نیازمند آگاهی از آدرس سخت افزاری اینترفیس روتر است که به شبکه A متصل شده است.( منظور آدرس MAC مربوط به اینترفیس E۰ است که شبکه A از طریق آن به روتر متصل شده است ) . به منظور دریافت آدرس MAC ، کامپیوتر A محتویات ARP cache خود را بررسی می نماید . ARP Cache ، محلی از حافظه است که آدرس های MAC برای چندین ثانیه در آنجا ذخیره می گردند .

▪ مرحله چهارم : در صورتی که آدرس MAC مربوط به اینترفیس روتر که به شبکه A متصل شده است در ARP Cache کامپیوتر A پیدا نشود ، نشاند هنده این موضوع است که مدت زمان زیادی از ارتباط وی با روتر گذشته و یا وی قادر به یافتن آدرس MAC مربوط به روتر ( اینترفیسی که به شبکه A متصل شده است ) نمی باشد . با توجه به وضعیت فوق ، کامپیوتر A اقدام به ارسال یک ARP broadcast می نماید . پیام ارسالی در پی یافتن پاسخی مناسب بدین سوال است که : " آدرس MAC مربوط به IP:۱۹۲.۱۶۸.۰.۱ چیست ؟ ". پس از ارسال پیام broadcast ، روتر تشخیص می دهد که آدرس IP مربوط به وی بوده و می بایست به درخواست فوق ، پاسخ دهد . بدین ترتیب ، روتر با ارسال آدرس MAC مربوط به اینترفیس E۰ ، پاسخ لازم را به کامپیوتر A خواهد داد . یکی از دلایلی که در برخی مواقع دستور Ping در اولین مرتبه با Time out مواجه می شود به موضوع اشاره شده برمی گردد. در چنین مواردی مدت زمان زیادی طول خواهد کشید که یک ARP ارسال و ماشین مربوطه با ارسال آدرس MAC خود به آن پاسخ دهد ( TTL:Time To Live اولین بسته اطلاعاتی Ping به سر آمده و پیام Time out را خواهیم داشت ) .

▪ مرحله پنجم: روتر با ارسال آدرس IP:۱۹۲.۱۶۸.۰.۱ که به اینترفیس E۰ آن نسبت داده شده است ، پاسخ مورد نظر را خواهد داد . بدین ترتیب ، کامپیوتر A تمامی اطلاعات مورد نیاز به منظور ارسال یک بسته اطلاعاتی به خارج از شیکه و برای روتر را دارا می باشد. لایه شبکه به لایه DataLink که بسته اطلاعاتی را توسط Ping ( یک ICMP echo request ) تولید نموده است ، به همراه آدرس سخت افزاری روتر ، اشاره می نماید. بسته اطلاعاتی شامل آدرس های IP مبداء و مقصد به همراه ICMP echo است که در لایه شبکه مشخص شده است .

▪ مرحله ششم : لایه DataLink مربوط به کامپیوتر A ، یک فریم را تولید که یک بسته اطلاعاتی کپسوله شده به همراه اطلاعات مورد نیاز برای ارسال بر روی شبکه محلی است ( شبکه A ).اطلاعات فوق ، شامل آدرس سخت افزاری کامپیوترهای مبداء و مقصد ( آدرس MAC ) و فیلد نوع است که مسئولیت مشخص نمودن پروتکل لایه شبکه ( مثلا" IPv۴ ) و ARP را برعهده دارد. در انتهای فریم ، در بخش FCS فریم، لایه DataLink یک CRC را مستقر نموده تا ماشین دریافت کننده ( روتر ) قادر به تشخیص سالم بودن بسته اطلاعاتی دریافتی باشد .

▪ مرحله هفتم : لایه DataLink کامپیوتر A ، فریم را در اختیار لایه فیزیکی قرار داده تا صفر و یک های موجود در آن به یک سیگنال دیجیتال تبدیل و بر روی محیط فیزیکی شبکه ارسال گردد .

▪ مرحله هشتم : سیگنال ارسالی توسط اینترفیس E۰ روتر برداشته شده و فریم خوانده می شود . روتر در ابتدا بخش CRC آن را بررسی و آن را با مقدار CRC اضافه شده به فریم توسط کامپیوتر A مقایسه می نماید ( حصول اطمینان از عدم خرابی فریم ) .

▪ مرحله نهم : در ادامه ، آدرس سخت افزاری مقصد ( MAC ) فریم دریافتی، بررسی می گردد . با توجه به وجود یک مورد آدرس که با آن مطابقت خواهد کرد، فیلد "نوع فریم" بررسی تا نحوه برخورد روتر با بسته اطلاعاتی ، مشخص گردد . IP در "فیلد نوع " بوده و روتر بسته اطلاعاتی را در اختیار پروتکل IP که بر روی روتر در حال اجراء است ، قرار خواهد داد . فریم از وضعیت موجود خارج و بسته اطلاعاتی اولیه ای که توسط کامپیوتر A تولید شده است در بافر روتر ذخیره می گردد .

▪ مرحله دهم : پروتکل IP بررسی لازم در خصوص آدرس IP مقصد را انجام داده تا مشخص گردد که آیا بسته اطلاعاتی برای روتر است.با توجه به اینکه آدرس IP : ۲۰۰.۲۰۰.۲۰۰.۵ ، می باشد ، روتر با استفاده از جدول روتینگ خود تشخیص خواهد داد که آدرس فوق مربوط به شبکه ای است که از طریق اینترفیس E۱ مستقیما" به روتر متصل شده است .

▪ مرحله یازدهم : روتر ، بسته اطلاعاتی را در بافر اینترفیس E۱ مستقر نموده و می بایست یک فریم به منظور ارسال بسته اطلاعاتی برای کامپیوتر مقصد را تولید نماید. روتر در ابتدا ARP Cache خود را به منظور یافتن آدرس سخت افزاری مربوط به IP:۲۰۰.۲۰۰.۲۰۰.۵ ، بررسی می نماید . در صورت عدم وجود آدرس فوق در ARP cache ، روتر یک ARP broadcast را از طریق اینترفیس E۱ به منظور پیدا نمودن آدرس سخت افزاری فوق ، ارسال می نماید .

▪ مرحله دوازدهم : کامپیوتر B با ارائه یک ARP Reply پاسخ لازم در خصوص آدرس سخت افزاری کارت شبکه مربوط به خود را خواهد داد . بدین ترتیب ، اینترفیس E۱ روتر تمامی اطلاعات لازم به منظور ارسال بسته اطلاعاتی به مقصد نهائی را دارا می باشد .

▪ مرحله سیزدهم : فریم تولید شده توسط اینترفیس E۱ روتر دارای آدرس سخت افزاری مبداء مربوط به اینترفیس E۱ و آدرس سخت افزاری مقصد مربوط به کارت شبکه کامپیوتر B می باشد.با این که آدرس های سخت افزاری مبداء و مقصد فریم در هر یک از اینترفیس های روتر تغییر می نماید ، آدرس IP کامپیوترهای مبداء و مقصد هرگز تغییر پیدا نمی نماید ( بسته اطلاعاتی هرگز تغییر نکرده و صرفا" فریم تغییر می نماید ) .

▪ مرحله چهاردهم : کامپیوتر B ، فریم را دریافت و بررسی لازم در خصوص CRC را انجام می دهد . در صورتی که ماحصل بررسی انجام شده موفقیت آمیز نباشد ، فریم دورانداخته می شود. در ادامه، آدرس IP مقصد بررسی می گردد. با توجه به این که آدرس مقصد با پیکربندی IP انجام شده بر روی کامپیوتر B ، مطابقت می نماید ، فیلد پروتکل بسته اطلاعاتی بررسی تا اهداف بسته اطلاعاتی مشخص گردد .

▪ مرحله پا نزدهم:با توجه به این که بسته اطلاعاتی یک درخواست ICMP echo است، کامپیوتر B یک ICMP echo-reply جدید را که شامل آدرس IP مبداء ( کامپیوتر B ) و آدرس IP مقصد مربوط به کامپیوتر A می باشد را ایجاد می نماید . فرآیند فوق، مجددا" و در جهت معکوس تکرار می گردد. در این مرحله ، آدرس سخت افزاری هر یک از دستگاه های موجود درطول مسیر شناخته شده بوده و هر دستگاه صرفا" نیازمند بررسی ARP cache مربوط به خود به منظور تشخیص آدرس سخت افزاری هر یک از اینترفیس ها می باشد ( آدرس MAC )