آشنایی با انواع روترها در شبکه های کامپیوتری

اینترنت یکی از بزرگترین پیشرفتهای صنعت ارتباطات در قرن بیستم می باشد. اینترنت به افراد اجازه می دهد تا در طی چند ثانیه برای هم Email بفرستند و مطالب مختلف را در سایتهای مختلف بخوانند. ما به دیدن قسمتهای مختلف اینترنت مانند صفحه های وب، پیامهای Email و فایلهای download ی که اینترنت را به یک رسانه پویا تبدیل کرده اند عادت کرده ایم. اما هیچ یک از اینها هرگز به کامپیوتر شما نمی رسند مگر به کمک قطعه ای که حتی ممکن است شما هیچگاه آن را ندیده باشید. در حقیقت اکثر مردم هرگز رو در ماشین با تکنولوژیی که به صورت عمده موجب وجود اینترنت است نایستاده اند.

عناصر اصلی در یک روتر سیسکو
▪ اینترفیس ( Interfaces ) .با استفاده از اینترفیس ها ، امکان استفاده از روتر فراهم می گردد . اینترفیس ها شامل پورت های سریال و اترنت مختلفی می باشند که از آنان به منظور اتصال روتر به شبکه LAN استفاده می گردد .هر روتر با توجه به پتانسیل های ارائه شده ، دارای اینترفیس های متعددی است . برای هر یک از اینترفیس های روتر از یک نام خاص استفاده می شود . جدول زیر برخی از اسامی متداول را نشان می دهد .
نام اینترفیس / کاربرد
E۰ / first Ethernet interface
E۱ / second Ethernet interface
S۰ / first Serial interface
S۱ / second Serial interface
BRI ۰ / first B channel for Basic ISDN
BRI ۱ / second B channel for Basic ISDN
در شکل زیر نمای پشت یک روتر سیسکو را به همراه اینترفیس های متفاوت آن مشاهده می نمائید . ( یک روتر با قابلیت استفاده از ISDN ) .
همانگونه که مشاهده می نمائید ، روتر فوق حتی دارای سوکت های مختص تلفن نیز می باشد ، چراکه با توجه به این که روتر فوق از نوع ISDN می باشد ، می بایست یک تلفن دیجیتالی را به یک خط ISDN متصل نمود. روتر فوق علاوه بر اینترفیس های ISDN دارای یک اینترفیس اترنت به منظور اتصال به یک دستگاه در شبکه LAN است ( معمولا" یک هاب و یا یک کامپیوتر ) . در صورتی که اینترفیس فوق را به پورت uplink یک هاب متصل نمائید ، می بایست سوئیچ کوچک موجود در پشت روتر را در حالت هاب ، تنظیم نمود . در صورتی که اینترفیس فوق را به یک دستگاه کامپیوتر متصل نمائید ، می بایست وضعیت سوئیچ را در حالت node قرار داد . پورت Config و یا Console از نوع کانکتور DB۹ ( مادگی ) بوده که با استفاده از یک کابل خاص به پورت سریال کامپیوتر متصل تا امکان پیکربندی مستقیم روتر ، فراهم می گردد .
▪ پردازنده ( CPU ) : تمامی روترهای سیسکو دارای یک پردازنده اصلی می باشند که مسئولیت انجام عملیات اصلی در روتر را برعهده دارند . پردازنده با تولید وققه ( IRQ ) با سایر عناصر موجود در روتر ارتباط برقرار می نماید . روترهای سیسکو از پردازنده های RISC موتورولا استفاده می نمایند. معمولا" درصد استفاده از پردازنده بر روی یک روتر معمولی از بیست تجاوز نمی نماید .
▪ IOS ، سیستم عامل اصلی اجراء شده بر روی روترها است . IOS بر اساس فرآیند موسوم به Bootup ، لود و در حافظه مستقر می گردد . حجم IOS معمولا" بین دو تا پنچ مگابایت بوده و این حجم می تواند با توجه به نوع روتر از میزان اشاره شده نیز تجاوز نماید . آخرین نسخه IOS در حال حاضر ، نسخه شماره دوازده است . شرکت سیسکو به صورت مستمر و با هدف برطرف نمودن باگ ها و یا افزودن قابلیـت های اضافه ، اقدام به ارائه نسخه های جانبی متعددی در طی هر ماه می نماید . ( ۱ . ۱۲ ، ۲. ۱۲ ) .
IOS ، قابلیت ها و پتانسیل های متعددی را در رابطه با روتر ارائه داده و می توان آن را بهنگام و یا به منظور Backup گرفتن آن را از روتر download نمود . در سری ۱۶۰۰۰ به بالا ، IOS بر روی یک حافظه فلش کارت PCMCIA ارائه شده است . حافظه فوق ، در ادامه به یک اسلات موجود در پشت روتر متصل شده و از طریق آن IOS image ، لود می گردد . IOS image ، معمولا" فشرده بوده و روتر می بایست آن را از حالت فشرده خارج نماید. شاید برای شما این سوال مطرح شده باشد که در صورت اتصال بیش از دو دستگاه کامپیوتر به هاب ، چگونه و بر اساس چه مکانیزمی داده به مقصد مورد نظر خواهد رسید . رمز این کار در کارت شبکه است . هر کارت شبکه اترنت در کارخانه تولید کننده برنامه نویسی شده و یک آدرس MAC ( برگرفته از Media Access Control ) منحصربفرد در آن نوشته می گردد . زمانی که یک کامپیوتر موجود در یک شبکه اترنت که شامل چندین دستگاه متصل به هاب است ، اقدام به ارسال داده می نماید ، داده برای هر یک از کامپیوترها ارسال خواهد شد . کامپیوترهای دریافت کننده پس از دریافت داده ، آدرس مقصد آن را با آدرس MAC خود مقایسه می نمایند و در صورت مطابقت دو آدرس ( آدرس ارسالی موجود در بسته اطلاعاتی با آدرس کامپیوتر دریافت کننده ) ، مقصد داده مشخص خواهد شد و در صورتی که دو آدرس اشاره شده با یکدیگر مطابقت ننمایند ، کامپیوتر دریافت کننده از داده صرفنظر خواهد کرد .
: روتر (Router).
روترها کامپیوترهای اختصاصی هستند که پیغامهای شما و دیگر کاربران اینترنت را در امتداد هزاران مسیر به سرعت به سوی مقصدشان روانه می دارند. در این فصل ما به این ماشینها که در پشت صحنه باعث کار کردن اینترنت هستند نگاهی می اندازیم.
در حرکت نگاه داشتن پیغامها
هنگامیکه شما Email برای دوستتان در آن طرف دنیا می فرستید، پیغام چگونه می داند در کامپیوتر دوست شما به مسیر خود خاتمه دهد نه در میلیونها کامپیوتر دیگر در سرتاسر دنیا؟ اکثر کار مربوط به رساندن از کامپیوتری به کامپیوتر دیگر توسط روترها انجام می گیرد، زیرا آنها وسایل اختصاصی جهت رساندن پیامها از یک شبکه به شبکه دیگر به جای جریان در یک شبکه می باشند.
بیایید به کاری که یک روتر خیلی ساده انجام می دهد نگاهی بیندازیم. شرکت کوچکی را در نظر بگیرید که انیمیشنهای سه بعدی برای ایستگاههای تلوزیون محلی می سازد. شرکت ده کارمند دارد که هر کدام دارای یک کامپیوتر می باشند، چهار کارمند انیماتورند و بقیه در قسمتهای فروش، حسابداری و مدیریت کار می کنند. انیماتورها اغلب در مواردی که بر روی یک پروژه کار می کنند نیاز به ارسال فایلهای حجیم برای یکدیگر دارند. برای این منظور آنها از شبکه استفاده می کنند. وقتیکه یکی از انیماتورها فایلی را برای انیماتور دیگر می فرستد، فایل بزرگ از اکثر ظرفیت شبکه استفاده خواهد نمود و باعث می شود شبکه برای کاربران دیگر بسیار کند گردد. یکی از دلایلی که یک کاربر می تواند تمامی شبکه را تحت تاثیرقرار دهد، نتیجه طریقی است که Ethernet کار می کند. هر بسته اطلاعاتی که از کامپیوتری فرستاده می شود توسط تمام کامپیوترهای دیگر در آن شبکه محلی دیده می شود، سپس هر کامپیوتر بسته را امتحان می کند و تصمیم می گیرد که آیا منظور آدرس او بوده است یا نه. این موضوع طرح مقدماتی شبکه را ساده می کند اما دارای پیامدهایی در کارایی هنگامیکه اندازه و میزان فعالیت شبکه افزایش می یابد است. برای جلوگیری از دخول کار انیماتورها با افرادی که در قسمتهای دیگر اداره کار می کنند، کمپانی دو شبکه مجزا احداث می کند، یکی برای انیماتورها و یکی برای بقیه شرکت. یک روتر دو شبکه را به هم متصل کرده و هر دو را به اینترنت وصل می کند.
انواع روترها
1. روترهای سخت افزاری : روترهای فوق ، سخت افزارهائی می باشند که نرم افزارهای خاص تولید شده توسط تولید کنندگان را اجراء می نمایند در حال حاضر صرفا" به صورت black box به آنان نگاه می کنیم .نرم افزار فوق ، قابلیت روتینگ را برای روترها فراهم نموده تا آنان مهمترین و شاید ساده ترین وظیفه خود که ارسال داده از یک شبکه به شبکه دیگر است را بخوبی انجام دهند. این برنامه در فروش روتر سیسکو تغییراتی نیز ایجاد کرده است. اکثر شرکت ها ترجیح می دهند که از روترهای سخت افزاری استفاده نمایند چراکه آنان در مقایسه با روترهای نرم افزاری، دارای سرعت و اعتماد پذیری بیشتری می باشند . شکل زیر یک نمونه روتر را نشان می دهد .

Cisco 2600 Series Multiservice Platform

2. روترهای نرم افزاری : روترهای نرم افزاری دارای عملکردی مشابه با روترهای سخت افزاری بوده و مسئولیت اصلی آنان نیز ارسال داده از یک شبکه به شبکه دیگر است. یک روتر نرم افزاری می تواند یک سرویس دهنده NT ، یک سرویس دهنده نت ور و یا یک سرویس دهنده لینوکس باشد . تمامی سیستم های عامل شبکه ای مطرح ،دارای قابلیت های روتینگ از قبل تعبیه شده می باشند .
در اکثر موارد از روترها به عنوان فایروال و یا gateway اینترنت ، استفاده می گردد . در این رابطه لازم است به یکی از مهمترین تفاوت های موجود بین روترهای نرم افزاری و سخت افزاری ، اشاره گردد : در اکثر موارد نمی توان یک روتر نرم افزاری را جایگزین یک روتر سخت افزاری نمود ، چراکه روترهای سخت افزاری دارای سخت افزار لازم و از قبل تعبیه شده ای می باشند که به آنان امکان اتصال به یک لینک خاص WAN از نوع Frame Relay ، ISDN و یا ATM را خواهد داد .یک روتر نرم افزاری نظیر سرویس دهنده ویندوز دارای تعدادی کارت شبکه است که هر یک از آنان به یک شبکه LAN متصل شده و سایر اتصالات به شبکه های WAN از طریق روترهای سخت افزاری ، انجام خواهد شد .

مثال 1 : استفاده از روتر به منظور اتصال دو شبکه به یکدیگر و ارتباط به اینترنت
فرض کنید از یک روتر مطابق شکل زیر به منظور اتصال دو شبکه LAN به یکدیگر و اینترنت ، استفاده شده است . زمانی که روتر داده ای را از طریق یک شبکه LAN و یا اینترنت دریافت می نماید ، پس از بررسی آدرس مبداء و مقصد ، داده دریافتی را برای هر یک از شبکه ها و یا اینترنت ارسال می نماید . روتر استفاده شده در شکل زیر ، شبکه را به دو بخش متفاوت تقسیم نموده است . دو شبکه مجزاء . هر شبکه دارای یک هاب است که تمامی کامپیوترهای موجود در شبکه به آن متصل شده اند . علاوه بر موارد فوق ، روتر استفاده شده دارای اینترفیس های لازم به منظور اتصال هر شبکه به آن بوده و از یک اینترفیس دیگر به منظور اتصال به اینترنت ، استفاده می نماید . بدین ترتیب ، روتر قادر است داده مورد نظر را به مقصد درست ، ارسال نماید .

مثال 2: استفاده از روتر در یک شبکه LAN
فرض کنید از یک روتر مطابق شکل زیر در یک شبکه LAN ، استفاده شده است . در مدل فوق ، هر یک از دستگاههای موجود در شبکه با روتر موجود نظیر یک gateway برخورد می نمایند . بدین ترتیب ، هر یک از ماشین های موجود بر روی شبکه LAN که قصد ارسال یک بسته اطلاعاتی اینترنت و یا هر محل خارج از شبکه LAN را داشته باشند ، بسته اطلاعاتی مورد نظر را برای gateway ارسال می نمایند . روتر gateway نسبت به محل ارسال داده دارای آگاهی لازم می باشد . در زمان تنظیم خصلت های پروتکل TCP/IP برای هر یک از ماشین های موجود در شبکه یک آدرس IP برای gateway در نظر گرفته می شود . شکل زیر نحوه استفاده از یک روتر به منظور دستیابی کاربران به اینترنت در شبکه LAN را نشان می دهد :

مثال 3: استفاده از روتر به منظور اتصال دو دفتر کار
فرض کنید ، بخواهیم از روتر به منظور اتصال دو دفتر کار یک سازمان به یکدیگر ، استفاده نمائیم . بدین منظور هر یک از روترهای موجود در شبکه با استفاده از یک پروتکل WAN نظیر ISDN به یکدیگر متصل می گردند . عملا" ، با استفاده از یک کابل که توسط ISP مربوطه ارائه می گردد ، امکان اتصال به اینترفیس WAN روتر فراهم شده و از آنجا سیگنال مستقیما" به شبکه ISP مربوطه رفته و سر دیگر آن به اینترفیس WAN روتر دیگر متصل می گردد . روترها ، قادر به حمایت از پروتکل های WAN متعددی نظیر Frame Relay , ATM , HDLC و یا PPP ، می باشند .

مهمترین ویژگی های یک روتر :
روترها دستگاههای لایه سوم مدل مرجع OSI می باشند .
روترها مادامیکه برنامه ریزی نگردند ، امکان توزیع داده را نخواهند داشت .
اکثر روترهای مهم دارای سیستم عامل اختصاصی خاص خود می باشند .
روترها از پروتکل های خاصی به منظور مبادله اطلاعات ضروری خود منظور داده نیست ، استفاده می نمایند .
نحوه عملکرد یک روتر در اینترنت : مسیر ایجاد شده برای انجام مبادله اطلاعاتی بین سرویس گیرنده و سرویس دهنده در تمامی مدت زمان انجام تراکش ثابت و یکسان نبوده و متناسب با وضعیت ترافیک موجود و در دسترس بودن مسیر ، تغییر می نماید .
اینترنت یکی از شاهکارهای بشریت در زمینه ارتباطات است . با ایجاد زیر ساخت مناسب ارتباطی ، کاربران موجود در اقصی نقاط دنیا قادر به ارسال نامه های الکترونیکی ، مشاهده صفحات وب ، ارسال و دریافت فایل های اطلاعاتی در کمتر از چند ثانیه می باشند. شبکه ارتباطی موجود با بکارگیری انواع تجهیزات مخابراتی، سخت افزاری و نرم افزاری ، زیر ساخت مناسب ارتباطی را برای عموم کاربران اینترنت فراهم آورده است . یکی از عناصر اصلی و مهم که شاید اغلب کاربران اینترنت آن را تاکنون مشاهده ننموده اند ، روتر است . کنترل تغییرات
کوین شوارتز یک متخصص شبکه در Burns & McDonnell که یک شرکت مهندسین مشاور در شهر کانزاس سیتی ایالت میسوری می باشد، از نرم افزار True Control محصول Rendition Networks برای کنترل تغییرات موجود در فروش سوئیچ سیسکو و روترها استفاده می کند. این نرم افزار به او کمک کرده تا بتواند فرآیند کنترل تغییرات را در شرکت خود به اجرا در آورد. در گذشته، دسترسی و اعطای مجوز به ۴۶ دیوایس شرکت (روترها و سوئیچها) از نزدیک نمایش داده نشد. Schwartz می گوید، متدها تنها یک روش ضعیف و ناپایدار در ردیابی و کنترل تغییرات بود. اکنون ما می توانیم تغییرات ایجاد شده در هر سخت افزار را کنترل نماییم و این از بیمه نامه و هر چیز دیگری با ارزش تر است. True Control چند مرحله ضروری برای کسب رضایت و تایید و ایجاد تغییرات در دیوایسهای درون یک سیستم را که پیامها و یادآوریها و همچنین محدودیتها را بطور خودکار اعلام می کند، ضمیمه می نماید.
Schwartz می گوید این نرم افزار فعالیت دیوایسهایی را که او برای نمایش پیکربندی نموده است، ثبت می نماید. این نرم افزار با وجود خط مشی هایی که او و تیمش بوجود آورده و پیش گرفته اند، دسترسی به دیوایسهایی را که محدود به آن گروه دارای مجوز هستند، تضمین می کند. او می گوید این نرم افزار جلوی زمان بیکاری بالقوه را می گیرد وانجام عملیات دستی را کاهش داده و به حفظ اجرای tab روی نسخه های روزآمد و جدید روتر کمک می کند. این نرم افزار همچنین امکان تماس با یک روتر از راه دور را از طریق مودم برای او میسر می سازد و آنرا زنده می نماید، کاری که قبلا انجام آن مستلزم وجود یک متخصص و سفر به دوردستها بود. Schwartz می گوید یک ویژگی ناپیدا در این محصول توانایی آن در توزیع نسخه های روزآمد نرم افزاری به روترها می باشد. او می گوید: ما باید اطمینان حاصل کنیم که روترها دفتر منطقه ای ما همگی یک نرم افزار را اجرا می کنند و باید از آن نوع ویژگی استفاده کنیم که به ما امکان می دهد نسخه جدید نرم افزار را برای روترها ایجاد نماییم. . روترها کامپیوترهای خاصی هستند که پیام های اطلاعاتی کاربران را با استفاده از هزاران مسیر موجود به مقاصد مورد نظر هدایت می نمایند. روتر تنها وسیله ای است که هر پیغامی را که به وسیله هر کامپیوتری در هر یک از شبکه های شرکت ارسال می شود می بیند. وقتی یکی از انیماتورها فایل عظیمی را برای انیماتور دیگر می فرستد، روتر به آدرس گیرنده نگاه می کند و تراقیک را در شبکه انیماتورها نگاه می دارد. از طرف دیگر وقتی یکی از انیماتورها پیغامی به دفتردار می فرستد و درخواست چک کردن صورت هزینه را می دهد، روتر آدرس گیرنده را می بیند و پیغام را بین دو شبکه ارسال می کند. همانگونه که اشاره گردید ، در مواردی که کامپیوترهای موجود در یک شبکه از طریق هاب به یکدیگر متصل می گردند ، هر بسته اطلاعاتی برای هر یک از کامپیوترهای موجود در شبکه ارسال خواهد شد . یکی از نکات قابل تامل در این سناریو ، ارسال فرازمانی داده توسط هر کامپیوتر است ( در هر زمان دلخواه امکان ارسال داده وجود خواهد داشت ) . این وضعیت مشابه طرح سوال همزمان از طرف دو دانشجو در یک کلاس درس است که قصد استفاده از یک منبع مشترک ( معلم ) را دارند . وضعیتی اینچنین بدفعات در شبکه اتفاق می افتد .