امروز مطالعه روترها را شروع خواهیم کرد. اگر دوره ویدیویی من را از درس اول تا هفدهم به پایان رسانده اید، قبلاً اصول سوئیچ ها را یاد گرفته اید. اکنون به دستگاه بعدی می رویم - روتر. همانطور که از درس تصویری قبلی می دانید یکی از سرفصل های دوره CCNA Cisco Switching & Routing نام دارد.
در این مجموعه به بررسی روترهای سیسکو نخواهیم پرداخت، بلکه به طور کلی به مفهوم مسیریابی خواهیم پرداخت. سه موضوع خواهیم داشت. اولی مروری بر آنچه قبلاً در مورد روترها می‌دانید و گفتگو در مورد نحوه استفاده از آن در ارتباط با دانشی است که در فرآیند مطالعه سوئیچ‌ها به دست آورده‌اید. ما باید درک کنیم که سوئیچ ها و روترها چگونه با هم کار می کنند.
در ادامه به بررسی این موضوع خواهیم پرداخت که مسیریابی چیست، به چه معناست و چگونه کار می کند و سپس به سراغ انواع پروتکل های مسیریابی می رویم. امروز من از توپولوژی استفاده می کنم که قبلاً در درس های قبلی دیده اید.
ما به نحوه حرکت داده ها در یک شبکه و نحوه انجام دست دادن سه طرفه TCP نگاه کردیم. اولین پیام ارسال شده از طریق شبکه یک بسته SYN است. بیایید ببینیم که چگونه یک دست دادن سه طرفه زمانی رخ می دهد که رایانه ای با آدرس IP 10.1.1.10 می خواهد با سرور 30.1.1.10 تماس بگیرد، یعنی سعی می کند یک اتصال FTP برقرار کند.
برای شروع اتصال، رایانه یک پورت منبع با شماره تصادفی 25113 ایجاد می‌کند. اگر فراموش کرده‌اید که چگونه این اتفاق می‌افتد، به شما توصیه می‌کنم آموزش‌های ویدیویی قبلی را که در مورد این موضوع بحث شده است، مرور کنید.
بعد، شماره پورت مقصد را در قاب قرار می دهد زیرا می داند باید به پورت 21 متصل شود، سپس اطلاعات OSI Layer 3 را اضافه می کند که آدرس IP خودش و آدرس IP مقصد است. داده های نقطه گذاری شده تا زمانی که به نقطه پایانی نرسند تغییر نمی کنند. با رسیدن به سرور ، آنها نیز تغییر نمی کنند ، اما سرور اطلاعات سطح دوم را به فریم اضافه می کند ، یعنی آدرس MAC. این به دلیل این واقعیت است که سوئیچ ها فقط اطلاعات سطح 2 OSI را درک می کنند. در این سناریو، روتر تنها دستگاه شبکه ای است که اطلاعات لایه 3 را در نظر می گیرد؛ طبیعتا کامپیوتر نیز با این اطلاعات کار می کند. بنابراین سوئیچ فقط با اطلاعات سطح XNUMX کار می کند و روتر فقط با اطلاعات سطح XNUMX کار می کند.
سوئیچ آدرس MAC منبع XXXX:XXXX:1111 را می‌داند و می‌خواهد آدرس MAC سروری را که رایانه به آن دسترسی دارد، بداند. آدرس IP مبدا را با آدرس مقصد مقایسه می‌کند، متوجه می‌شود که این دستگاه‌ها در زیرشبکه‌های مختلف قرار دارند و تصمیم می‌گیرد از یک دروازه برای دسترسی به یک زیرشبکه متفاوت استفاده کند.
اغلب از من این سوال پرسیده می شود که چه کسی تصمیم می گیرد آدرس IP دروازه چیست. ابتدا، مدیر شبکه تصمیم می گیرد که شبکه را ایجاد می کند و یک آدرس IP برای هر دستگاه ارائه می دهد. به عنوان یک سرپرست، می‌توانید هر آدرسی را در محدوده آدرس‌های مجاز در زیرشبکه خود به روتر خود اختصاص دهید. این آدرس معمولاً اولین یا آخرین آدرس معتبر است، اما هیچ قانون دقیقی در مورد تخصیص آن وجود ندارد. در مورد ما، مدیر آدرس دروازه یا روتر را 10.1.1.1 اختصاص داده و آن را به پورت F0/0 اختصاص داده است.
هنگامی که شبکه ای را روی رایانه ای با آدرس IP ثابت 10.1.1.10 راه اندازی می کنید، یک زیر شبکه ماسک 255.255.255.0 و یک دروازه پیش فرض 10.1.1.1 اختصاص می دهید. اگر از یک آدرس ثابت استفاده نمی کنید، کامپیوتر شما از DHCP استفاده می کند که یک آدرس پویا را اختصاص می دهد. صرف نظر از اینکه یک کامپیوتر از چه آدرس IP استفاده می کند، ایستا یا پویا، باید یک آدرس دروازه برای دسترسی به شبکه دیگری داشته باشد.
بنابراین، کامپیوتر 10.1.1.10 می داند که باید یک فریم به روتر 10.1.1.1 ارسال کند. این انتقال در داخل شبکه محلی انجام می شود، جایی که آدرس IP مهم نیست، فقط آدرس MAC در اینجا مهم است. بیایید فرض کنیم که کامپیوتر قبلا هرگز با روتر ارتباط برقرار نکرده و آدرس MAC خود را نمی‌داند، بنابراین ابتدا باید یک درخواست ARP ارسال کند که از همه دستگاه‌های زیر شبکه بپرسد: "هی، کدام یک از شما آدرس 10.1.1.1 را دارد؟ لطفا آدرس مک خود را به من بگویید! از آنجایی که ARP یک پیام پخش است، به تمام پورت های همه دستگاه ها از جمله روتر ارسال می شود.
کامپیوتر 10.1.1.12، با دریافت ARP، فکر می کند: "نه، آدرس من 10.1.1.1 نیست" و درخواست را رد می کند؛ کامپیوتر 10.1.1.13 نیز همین کار را می کند. روتر پس از دریافت درخواست، متوجه می شود که از او خواسته می شود و آدرس MAC پورت F0/0 - و همه پورت ها دارای یک آدرس MAC متفاوت هستند - به کامپیوتر 10.1.1.10 ارسال می کند. حال با دانستن آدرس دروازه XXXX:AAAA که در این مورد آدرس مقصد است، کامپیوتر آن را به انتهای فریم آدرس داده شده به سرور اضافه می کند. در همان زمان، هدر فریم FCS/CRC را تنظیم می کند که مکانیزم بررسی خطای انتقال است.
پس از این، فریم کامپیوتر 10.1.1.10 از طریق سیم به روتر 10.1.1.1 ارسال می شود. پس از دریافت فریم، روتر FCS/CRC را با استفاده از الگوریتم مشابه رایانه برای تأیید حذف می‌کند. داده ها چیزی بیش از مجموعه ای از یک ها و صفرها نیستند. اگر داده ها خراب شود، یعنی 1 تبدیل به 0 یا 0 تبدیل به یک، یا نشت داده وجود دارد، که اغلب هنگام استفاده از هاب رخ می دهد، دستگاه باید دوباره فریم را ارسال کند.
اگر بررسی FCS/CRC موفقیت آمیز باشد، روتر به آدرس های MAC مبدا و مقصد نگاه می کند و آنها را حذف می کند، زیرا این اطلاعات لایه 2 است، و به بدنه فریم که حاوی اطلاعات لایه 3 است می رود. از آن او متوجه می شود که اطلاعات موجود در قاب برای دستگاهی با آدرس IP 30.1.1.10 در نظر گرفته شده است.
روتر به نوعی می داند که این دستگاه در کجا قرار دارد. وقتی به نحوه عملکرد سوئیچ ها نگاه کردیم، درباره این موضوع صحبت نکردیم، بنابراین اکنون به آن خواهیم پرداخت. روتر دارای 4 پورت است، بنابراین من چند اتصال دیگر به آن اضافه کردم. بنابراین، روتر چگونه می داند که داده های دستگاه با آدرس IP 30.1.1.10 باید از طریق پورت F0/1 ارسال شود؟ چرا آنها را از طریق پورت F0/3 یا F0/2 ارسال نمی کند؟
واقعیت این است که روتر با جدول مسیریابی کار می کند. هر روتر دارای چنین جدولی است که به شما امکان می دهد تصمیم بگیرید از طریق کدام پورت یک فریم خاص را منتقل کنید.
در این حالت پورت F0/0 به آدرس IP 10.1.1.1 پیکربندی می شود و این بدان معناست که به شبکه 10.1.1.10/24 متصل است. به طور مشابه، پورت F0/1 به آدرس 20.1.1.1 پیکربندی شده است، یعنی به شبکه 20.1.1.0/24 متصل است. روتر هر دوی این شبکه ها را می شناسد زیرا مستقیماً به پورت های آن متصل هستند. بنابراین، اطلاعاتی که ترافیک شبکه 10.1.10/24 باید از پورت F0/0 و برای شبکه 20.1.1.0/24 از پورت F0/1 عبور کند، به طور پیش فرض شناخته شده است. چگونه روتر می داند که از طریق کدام پورت ها با شبکه های دیگر کار کند؟
می بینیم که شبکه 40.1.1.0/24 به پورت F0/2، شبکه 50.1.1.0/24 به پورت F0/3 و شبکه 30.1.1.0/24 روتر دوم را به سرور متصل می کند. روتر دوم یک جدول مسیریابی نیز دارد که می گوید شبکه 30 به پورت آن متصل است، آن را 0/1 نشان می دهیم و از طریق پورت 0/0 به روتر اول متصل می شود. این روتر می داند که پورت 0/0 آن به شبکه 20 و پورت 0/1 به شبکه 30 متصل است و چیز دیگری نمی داند.
به طور مشابه، اولین روتر در مورد شبکه های 40. و 50. متصل به پورت های 0/2 و 0/3 می داند، اما چیزی در مورد شبکه 30 نمی داند. پروتکل مسیریابی اطلاعاتی را در اختیار روترها قرار می دهد که به طور پیش فرض در اختیار ندارند. مکانیزمی که این روترها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، اساس مسیریابی است و مسیریابی پویا و ایستا وجود دارد.
مسیریابی استاتیک به این صورت است که به اولین روتر اطلاعات داده می شود: اگر نیاز به تماس با شبکه 30.1.1.0/24 دارید، باید از پورت F0/1 استفاده کنید. با این حال، وقتی روتر دوم از سروری که برای کامپیوتر 10.1.1.10 در نظر گرفته شده است ترافیک دریافت می کند، نمی داند با آن چه کند، زیرا جدول مسیریابی آن فقط حاوی اطلاعات مربوط به شبکه های 30 و 20 است. بنابراین، این روتر نیز نیاز دارد. برای ثبت مسیریابی استاتیک: اگر ترافیک شبکه 10 را دریافت می کند، باید آن را از طریق پورت 0/0 ارسال کند.
مشکل مسیریابی استاتیک این است که باید روتر اول را به صورت دستی پیکربندی کنم تا با شبکه 30 کار کند و روتر دوم را برای کار با شبکه 10. این کار آسان است اگر من فقط 2 روتر داشته باشم، اما وقتی 10 روتر دارم، راه اندازی کنم. مسیریابی استاتیک زمان زیادی می برد. در این مورد، استفاده از مسیریابی پویا منطقی است.
بنابراین، با دریافت یک فریم از رایانه، اولین روتر به جدول مسیریابی خود نگاه می کند و تصمیم می گیرد آن را از طریق پورت F0/1 ارسال کند. در همان زمان، آدرس MAC مبدا XXXX.BBBB و آدرس MAC مقصد XXXX.CCSS را به فریم اضافه می کند.
با دریافت این فریم، روتر دوم آدرس های MAC مربوط به لایه دوم OSI را "برش" می دهد و به اطلاعات لایه سوم می رود. او می بیند که آدرس IP مقصد 3 متعلق به همان شبکه پورت 30.1.1.10/0 روتر است، آدرس MAC مبدا و آدرس MAC مقصد را به فریم اضافه می کند و فریم را به سرور می فرستد.
همانطور که قبلاً گفتم ، سپس یک روند مشابه در جهت مخالف تکرار می شود ، یعنی مرحله دوم دست دادن انجام می شود که در آن سرور یک پیام SYN ACK را ارسال می کند. قبل از انجام این کار، تمام اطلاعات غیر ضروری را دور می اندازد و فقط بسته SYN را باقی می گذارد.
روتر دوم با دریافت این بسته، اطلاعات دریافتی را بررسی کرده، آن را تکمیل و ارسال می کند.
بنابراین، در درس‌های قبلی یاد گرفتیم که سوئیچ چگونه کار می‌کند و اکنون نحوه کار روترها را یاد گرفتیم. اجازه دهید به این سوال پاسخ دهیم که مسیریابی به معنای جهانی چیست. فرض کنید با چنین تابلوی جاده ای مواجه شده اید که در یک تقاطع دوربرگردان نصب شده است. می بینید که شعبه اول به RAF Fairfax، دومی به فرودگاه و سومی به جنوب منتهی می شود. اگر از خروجی چهارم خارج شوید به بن بست خواهید رسید، اما در پنجمین خروجی می توانید از مرکز شهر به سمت قلعه برکسبی برانید.
به طور کلی، مسیریابی چیزی است که مسیریاب را مجبور می کند تا در مورد مکان ارسال ترافیک تصمیم گیری کند. در این صورت شما به عنوان راننده باید تصمیم بگیرید که از کدام خروجی از تقاطع خارج شوید. در شبکه ها، روترها باید در مورد محل ارسال بسته ها یا فریم ها تصمیم بگیرند. باید بدانید که مسیریابی به شما امکان می دهد جداول را بر اساس مسیریاب هایی که این تصمیمات را می گیرند ایجاد کنید.
همانطور که گفتم مسیریابی استاتیک و پویا وجود دارد. بیایید به مسیریابی استاتیک نگاه کنیم که برای آن 3 دستگاه متصل به یکدیگر را ترسیم می کنم که دستگاه اول و سوم به شبکه متصل است. فرض کنید یک شبکه 10.1.1.0 می خواهد با شبکه 40.1.1.0 ارتباط برقرار کند و بین روترها شبکه های 20.1.1.0 و 30.1.1.0 وجود دارد.
در این حالت، پورت های روتر باید متعلق به زیر شبکه های مختلف باشد. روتر 1 به طور پیش فرض فقط در مورد شبکه های 10 و 20 می داند و در مورد شبکه های دیگر چیزی نمی داند. روتر 2 فقط شبکه های 20 و 30 را می داند چون به آن متصل هستند و روتر 3 فقط شبکه های 30 و 40 را می داند. اگر شبکه 10 بخواهد با شبکه 40 تماس بگیرد باید به روتر 1 در مورد شبکه 30 بگویم. و اینکه اگر بخواهد یک فریم را به شبکه 40 منتقل کند باید از رابط شبکه 20 استفاده کند و فریم را روی همان شبکه 20 ارسال کند.
من باید 2 مسیر را به روتر دوم اختصاص دهم: اگر می خواهد یک بسته را از شبکه 40 به شبکه 10 منتقل کند، باید از پورت شبکه 20 استفاده کند و برای انتقال یک بسته از شبکه 10 به شبکه 40 - شبکه پورت 30. به همین ترتیب، من باید اطلاعات روتر 3 را در مورد شبکه های 10 و 20 ارائه کنم.
اگر شبکه های کوچکی دارید، راه اندازی مسیریابی استاتیک بسیار آسان است. با این حال، هر چه شبکه بزرگ‌تر شود، مشکلات بیشتری در مسیریابی استاتیک ایجاد می‌شود. بیایید تصور کنیم که یک اتصال جدید ایجاد کرده اید که مستقیماً روترهای اول و سوم را به هم متصل می کند. در این حالت، پروتکل مسیریابی پویا به طور خودکار جدول مسیریابی روتر 1 را با موارد زیر به روز می کند: "اگر نیاز به تماس با روتر 3 دارید، از یک مسیر مستقیم استفاده کنید"!
دو نوع پروتکل مسیریابی وجود دارد: پروتکل دروازه داخلی IGP و پروتکل دروازه خارجی EGP. اولین پروتکل بر روی یک سیستم مستقل و مستقل که به نام دامنه مسیریابی شناخته می شود، عمل می کند. تصور کنید که یک سازمان کوچک با تنها 5 روتر دارید. اگر ما فقط در مورد اتصال بین این روترها صحبت می کنیم، منظور ما IGP است، اما اگر از شبکه خود برای برقراری ارتباط با اینترنت استفاده می کنید، همانطور که ارائه دهندگان ISP انجام می دهند، از EGP استفاده می کنید.
IGP از 3 پروتکل محبوب استفاده می کند: RIP، OSPF و EIGRP. برنامه درسی CCNA فقط دو پروتکل آخر را ذکر می کند زیرا RIP قدیمی است. این ساده ترین پروتکل مسیریابی است و هنوز در برخی موارد استفاده می شود، اما امنیت شبکه لازم را فراهم نمی کند. این یکی از دلایلی است که سیسکو RIP را از دوره آموزشی حذف کرد. با این حال، من به هر حال در مورد آن به شما خواهم گفت زیرا یادگیری آن به شما کمک می کند تا اصول مسیریابی را درک کنید.
طبقه بندی پروتکل EGP از دو پروتکل استفاده می کند: BGP و خود پروتکل EGP. در دوره CCNA ما فقط BGP، OSPF و EIGRP را پوشش خواهیم داد. داستان RIP را می توان اطلاعات جایزه در نظر گرفت که در یکی از آموزش های ویدیویی منعکس خواهد شد.
2 نوع دیگر از پروتکل های مسیریابی وجود دارد: پروتکل های بردار فاصله و پروتکل های مسیریابی وضعیت پیوند.
اولین پاس به بردارهای فاصله و جهت نگاه می کند. به عنوان مثال، من می توانم مستقیماً بین روتر R1 و R4 ارتباط برقرار کنم یا می توانم در مسیر R1-R2-R3-R4 ارتباط برقرار کنم. اگر ما در مورد پروتکل های مسیریابی صحبت می کنیم که از روش برداری فاصله استفاده می کنند، در این صورت اتصال همیشه در کوتاه ترین مسیر انجام می شود. مهم نیست که این اتصال حداقل سرعت داشته باشد. در مورد ما، این 128 کیلوبیت در ثانیه است، که بسیار کندتر از اتصال در طول مسیر R1-R2-R3-R4 است که سرعت آن 100 مگابیت در ثانیه است.
بیایید پروتکل بردار فاصله RIP را در نظر بگیریم. من شبکه 1 را جلوی روتر R10 و شبکه 4 را در پشت روتر R40 ترسیم می کنم. فرض کنید کامپیوترهای زیادی در این شبکه ها وجود دارد. اگر بخواهم بین شبکه 10. R1 و شبکه 40. R4 ارتباط برقرار کنم، مسیریابی استاتیک را به R1 اختصاص می دهم مانند: "اگر نیاز به اتصال به شبکه 40 دارید، از یک اتصال مستقیم به روتر R4 استفاده کنید." در عین حال باید RIP را به صورت دستی روی هر 4 روتر پیکربندی کنم. سپس جدول مسیریابی R1 به طور خودکار می گوید که اگر شبکه 10 بخواهد با شبکه 40 ارتباط برقرار کند، باید از اتصال مستقیم R1-R4 استفاده کند. حتی اگر بای پس سریع‌تر باشد، پروتکل Distance Vector همچنان کوتاه‌ترین مسیر را با کوتاه‌ترین فاصله انتقال انتخاب می‌کند.
OSPF یک پروتکل مسیریابی حالت پیوند است که همیشه به وضعیت بخش های شبکه نگاه می کند. در این صورت سرعت کانال ها را ارزیابی می کند و اگر ببیند سرعت انتقال ترافیک در کانال R1-R4 بسیار کم است مسیری را با سرعت بالاتر R1-R2-R3-R4 انتخاب می کند، حتی اگر طول از کوتاه ترین مسیر بیشتر است. بنابراین، اگر پروتکل OSPF را روی همه روترها پیکربندی کنم، وقتی سعی می کنم شبکه 40. را به شبکه 10 متصل کنم، ترافیک در مسیر R1-R2-R3-R4 ارسال می شود. بنابراین، RIP یک پروتکل برداری فاصله است و OSPF یک پروتکل مسیریابی وضعیت پیوند است.
پروتکل دیگری وجود دارد - EIGRP، یک پروتکل مسیریابی اختصاصی سیسکو. اگر در مورد دستگاه های شبکه از تولید کنندگان دیگر صحبت کنیم، به عنوان مثال، Juniper، آنها از EIGRP پشتیبانی نمی کنند. این یک پروتکل مسیریابی عالی است که بسیار کارآمدتر از RIP و OSPF است، اما فقط در شبکه های مبتنی بر دستگاه های سیسکو قابل استفاده است. بعداً با جزئیات بیشتری به شما خواهم گفت که چرا این پروتکل اینقدر خوب است. در حال حاضر، متذکر می شوم که EIGRP ویژگی های پروتکل های برداری فاصله و پروتکل های مسیریابی حالت پیوند را ترکیب می کند، که نشان دهنده یک پروتکل ترکیبی است.
در درس ویدیویی بعدی از نزدیک به بررسی روترهای سیسکو خواهیم پرداخت؛ من کمی در مورد سیستم عامل سیسکو IOS که هم برای سوئیچ ها و هم برای روترها در نظر گرفته شده است، توضیح خواهم داد. امیدوارم در روز 19 یا روز 20، به جزئیات بیشتری در مورد پروتکل های مسیریابی بپردازیم، و نحوه پیکربندی روترهای سیسکو را با استفاده از شبکه های کوچک به عنوان مثال نشان خواهم داد.
از اینکه با ما ماندید متشکرم آیا مقالات ما را دوست دارید؟ آیا می خواهید مطالب جالب تری ببینید؟ با ثبت سفارش یا معرفی به دوستان از ما حمایت کنید 30٪ تخفیف برای کاربران Habr در آنالوگ منحصر به فرد سرورهای سطح ورودی که توسط ما برای شما اختراع شده است: (در دسترس با RAID1 و RAID10، حداکثر 24 هسته و حداکثر 40 گیگابایت DDR4).
Dell R730xd 2 برابر ارزان تر است؟ فقط اینجا در هلند! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - از 99 دلار! در مورد بخوانید
منبع: www.habr.com