روتر
استفاده از روترها در شبکه به امري متداول تبديل شده است . يکي از دلايل مهم گسترش استفاده از روتر ، ضرورت اتصال يک شبکه به چندين شبکه ديگر اينترنت و يا ساير سايت ها ي از راه دور در عصر حاضر است . نام در نظر گرفته شده براي روترها ، متناسب با کاري است که آنان انجام مي دهند : " ارسال داده از يک شبکه به شبکه اي ديگر " . مثلا" در صورتي که يک شرکت داراي شعبه اي در تهران و يک دفتر ديگر در اهواز باشد ، به منظور اتصال آنان به يکديگر مي توان از يک خط leased اختصاصي که به هر يک از روترهاي موجود در دفاتر متصل مي گردد ، استفاده نمود . بدين ترتيب ، هر گونه ترافيکي که لازم است از يک سايت به سايت ديگر انجام شود از طريق روتر محقق شده و تمامي ترافيک هاي غيرضروري ديگر فيلتر و در پهناي باند و هزينه هاي مربوطه ، صرفه جوئي مي گردد .
انواع روترها
روترهاي سخت افزاري : روترهاي فوق ، سخت افزارهائي مي باشند که نرم افزارهاي خاص توليد شده توسط توليد کنندگان را اجراء مي نمايند در حال حاضر صرفا" به صورت black box به آنان نگاه مي کنيم .نرم افزار فوق ، قابليت روتينگ را براي روترها فراهم نموده تا آنان مهمترين و شايد ساده ترين وظيفه خود که ارسال داده از يک شبکه به شبکه ديگر است را بخوبي انجام دهند . اکثر شرکت ها ترجيح مي دهند که از روترهاي سخت افزاري استفاده نمايند چراکه آنان در مقايسه با روترهاي نرم افزاري، داراي سرعت و اعتماد پذيري بيشتري مي باشند . شکل زير يک نمونه روتر را نشان مي دهد . Cisco 2600 Series Multiservice Platform
روترهاي نرم افزاري : روترهاي نرم افزاري داراي عملکردي مشابه با روترهاي سخت افزاري بوده و مسئوليت اصلي آنان نيز ارسال داده از يک شبکه به شبکه ديگر است. يک روتر نرم افزاري مي تواند يک سرويس دهنده NT ، يک سرويس دهنده نت ور و يا يک سرويس دهنده لينوکس باشد . تمامي سيستم هاي عامل شبکه اي مطرح ،داراي قابليت هاي روتينگ از قبل تعبيه شده مي باشند .
در اکثر موارد از روترها به عنوان فايروال و يا gateway اينترنت ، استفاده مي گردد . در اين رابطه لازم است به يکي از مهمترين تفاوت هاي موجود بين روترهاي نرم افزاري و سخت افزاري ، اشاره گردد : در اکثر موارد نمي توان يک روتر نرم افزاري را جايگزين يک روتر سخت افزاري نمود ، چراکه روترهاي سخت افزاري داراي سخت افزار لازم و از قبل تعبيه شده اي مي باشند که به آنان امکان اتصال به يک لينک خاص WAN از نوع Frame Relay ، ISDN و يا ATM را خواهد داد .يک روتر نرم افزاري نظير سرويس دهنده ويندوز داراي تعدادي کارت شبکه است که هر يک از آنان به يک شبکه LAN متصل شده و ساير اتصالات به شبکه هاي WAN از طريق روترهاي سخت افزاري ، انجام خواهد شد .
مثال 1 : استفاده از روتر به منظور اتصال دو شبکه به يکديگر و ارتباط به اينترنت
فرض کنيد از يک روتر مطابق شکل زير به منظور اتصال دو شبکه LAN به يکديگر و اينترنت ، استفاده شده است . زماني که روتر داده اي را از طريق يک شبکه LAN و يا اينترنت دريافت مي نمايد ، پس از بررسي آدرس مبداء و مقصد ، داده دريافتي را براي هر يک از شبکه ها و يا اينترنت ارسال مي نمايد . روتر استفاده شده در شکل زير ، شبکه را به دو بخش متفاوت تقسيم نموده است . دو شبکه مجزاء . هر شبکه داراي يک هاب است که تمامي کامپيوترهاي موجود در شبکه به آن متصل شده اند . علاوه بر موارد فوق ، روتر استفاده شده داراي اينترفيس هاي لازم به منظور اتصال هر شبکه به آن بوده و از يک اينترفيس ديگر به منظور اتصال به اينترنت ، استفاده مي نمايد . بدين ترتيب ، روتر قادر است داده مورد نظر را به مقصد درست ، ارسال نمايد .
مثال 2: استفاده از روتر در يک شبکه LAN
فرض کنيد از يک روتر مطابق شکل زير در يک شبکه LAN ، استفاده شده است . در مدل فوق ، هر يک از دستگاههاي موجود در شبکه با روتر موجود نظير يک gateway برخورد مي نمايند . بدين ترتيب ، هر يک از ماشين هاي موجود بر روي شبکه LAN که قصد ارسال يک بسته اطلاعاتي اينترنت و يا هر محل خارج از شبکه LAN را داشته باشند ، بسته اطلاعاتي مورد نظر را براي gateway ارسال مي نمايند . روتر gateway نسبت به محل ارسال داده داراي آگاهي لازم مي باشد . در زمان تنظيم خصلت هاي پروتکل TCP/IP براي هر يک از ماشين هاي موجود در شبکه يک آدرس IP براي gateway در نظر گرفته مي شود . شکل زير نحوه استفاده از يک روتر به منظور دستيابي کاربران به اينترنت در شبکه LAN را نشان مي دهد :
مثال 3: استفاده از روتر به منظور اتصال دو دفتر کار
فرض کنيد ، بخواهيم از روتر به منظور اتصال دو دفتر کار يک سازمان به يکديگر ، استفاده نمائيم . بدين منظور هر يک از روترهاي موجود در شبکه با استفاده از يک پروتکل WAN نظير ISDN به يکديگر متصل مي گردند . عملا" ، با استفاده از يک کابل که توسط ISP مربوطه ارائه مي گردد ، امکان اتصال به اينترفيس WAN روتر فراهم شده و از آنجا سيگنال مستقيما" به شبکه ISP مربوطه رفته و سر ديگر آن به اينترفيس WAN روتر ديگر متصل مي گردد . روترها ، قادر به حمايت از پروتکل هاي WAN متعددي نظير Frame Relay , ATM , HDLC و يا PPP ، مي باشند .
مهمترين ويژگي هاي يک روتر :
روترها دستگاههاي لايه سوم مدل مرجع OSI مي باشند .
روترها ماداميکه برنامه ريزي نگردند ، امکان توزيع داده را نخواهند داشت .
اکثر روترهاي مهم داراي سيستم عامل اختصاصي خاص خود مي باشند .
روترها از پروتکل هاي خاصي به منظور مبادله اطلاعات ضروري خود منظور داده نيست ، استفاده مي نمايند .
نحوه عملکرد يک روتر در اينترنت : مسير ايجاد شده براي انجام مبادله اطلاعاتي بين سرويس گيرنده و سرويس دهنده در تمامي مدت زمان انجام تراکش ثابت و يکسان نبوده و متناسب با وضعيت ترافيک موجود و در دسترس بودن مسير ، تغيير مي نمايد .
اينترنت يکي از شاهکارهاي بشريت در زمينه ارتباطات است . با ايجاد زير ساخت مناسب ارتباطي ، کاربران موجود در اقصي نقاط دنيا قادر به ارسال نامه هاي الکترونيکي ، مشاهده صفحات وب ، ارسال و دريافت فايل هاي اطلاعاتي در کمتر از چند ثانيه مي باشند. شبکه ارتباطي موجود با بکارگيري انواع تجهيزات مخابراتي، سخت افزاري و نرم افزاري ، زير ساخت مناسب ارتباطي را براي عموم کاربران اينترنت فراهم آورده است . يکي از عناصر اصلي و مهم که شايد اغلب کاربران اينترنت آن را تاکنون مشاهده ننموده اند ، روتر است . روترها کامپيوترهاي خاصي هستند که پيام هاي اطلاعاتي کاربران را با استفاده از هزاران مسير موجود به مقاصد مورد نظر هدايت مي نمايند.
نحوه ارسال پيام
براي شناخت عملکرد روترها در اينترنت با يک مثال ساده شروع مي نمائيم . زمانيکه براي يکي از دوستان خود ، يک E-mail را ارسال مي داريد ، پيام فوق به چه صورت توسط دوست شما دريافت مي گردد ؟ نحوه مسير يابي پيام فوق به چه صورت انجام مي گيرد که فقط کامپيوتر دوست شما در ميان ميليون ها کامپيوتر موجود در دنيا ، آن را دريافت خواهد کرد. ؟ اکثر عمليات مربوط به ارسال يک پيام توسط کامپيوتر فرستنده و دريافت آن توسط کامپيوتر گيرنده ، توسط روتر انجام مي گيرد.روترها دستگاههاي خاصي مي باشند که امکان حرکت پيام ها در طول شبکه را فراهم مي نمايند.
بمنظور آگاهي از عملکرد روتر ، سازماني را در نظر بگيريد که داراي يک شبکه داخلي و اختصاصي خود است . کارکنان سازمان فوق هر يک با توجه به نوع کار خود از شبکه استفاده مي نمايند. در سازمان فوق تعدادي گرافيست کامپيوتري مشغول بکار هستند که بکمک کامپيوتر طرح هاي مورد نظر را طراحي مي نمايند. زمانيکه يک گرافيست فايلي را از طريق شبکه براي همکار خود ارسال مي دارد ، بدليل حجم بالاي فايل ارسالي ، اکثر ظرفيت شبکه اشغال و بدنبال آن براي ساير کاربران ، شبکه کند خواهد شد. علت فوق تاثير عملکرد يک کاربر بر تمام عملکرد شبکه براي ساير کاربران به ماهيت شبکه هاي اترنت برمي گردد. در شبکه هاي فوق هر بسته اطلاعاتي که توسط کاربري ارسال مي گردد ، براي تمام کامپيوترهاي موجود در شبکه نيز ارسال خواهد شد. هر کامپيوتر آدرس بسته اطلاعاتي دريافت شده را بمنظور آگاهي از مقصد بسته اطلاعاتي بررسي خواهد کرد. رويکرد فوق در رفتار شبکه هاي اترنت ، طراحي و پياده سازي آنان را ساده مي نمايد ولي همزمان با گسترش شبکه و افزايش عمليات مورد انتظار ، کارآئي شبکه کاهش پيدا خواهد کرد. سازمان مورد نظر در مثال فوق براي حل مشکل فوق تصميم به ايجاد دو شبکه مجزا مي گيرد. يک شبکه براي گرافيست ها ايجاد و شبکه دوم براي ساير کاربران سازمان در نظر گرفته مي شود. بمنظور ارتباط دو شبکه فوق بيکديگر و اينترنت از يکدستگاه روتر استفاده مي گردد.
روتر، تنها دستگاه موجود در شبکه است که تمام پيامهاي ارسالي توسط کامپيوترهاي موجود در شبکه هاي سازمان ، را مشاهده مي نمايد. زمانيکه يک گرافيست، فايلي با ظرفيت بالا را براي گرافيست ديگري ارسال مي دارد ، روتر آدرس دريافت کننده فايل را بررسي و با توجه به اينکه فايل مورد نظر مربوط به شبکه گرافيست ها در سازمان است ، اطلاعات را بسمت شبکه فوق هدايت خواهد کرد. در صورتيکه يک گرافيست اطلاعاتي را براي يکي از پرسنل شاغل در بخش مالي سازمان ارسال دارد ، روتر با بررسي آدرس مقصد بسته اطلاعاتي به اين نکنه پي خواهد برد که پيام فوق را مي بايست به شبکه ديگر انتقال دهد. بدين ترتيب روتر قادر به مسيريابي صحيح يک بسته اطلاعاتي و هدايت آن به شبکه مورد نظر شده است .
يکي از ابزارهائي که روتر از آن براي تعيين مقصد يک بسته اطلاعاتي استفاده مي نمايد ، " جدول پيکربندي " است . جدول فوق شامل مجموعه اطلاعاتي بشرح ذيل است :
اطلاعاتي در رابطه با نحوه هدايت اتصالات به آدرس هاي مورد نظر
اولويت هاي تعريف شده براي هر اتصال
قوانين مربوط به تبين ترافيک در حالت طبيعي وشرايط خاص
جدول فوق مي تواند ساده ويا شامل صدها خط برنامه در يک روترهاي کوچک باشد. در روترهاي بزرگ جدول فوق پيچيده تر بوده بگونه اي که قادر به عمليات مسيريابي در اينترنت باشند. يک روتر داراي دو وظيفه اصلي است :
تضمين عدم ارسال اطلاعات به محلي که به آنها نياز نيست
تضمين ارسال اطلاعات به مقصد صحيح
با توجه به وظايف اساسي فوق ، مناسبترين محل استفاده از يک روتر، اتصال دو شبکه است . با اتصال دو شبکه توسط روتر ، اطلاعات موجود در يک شبکه قادر به ارسال در شبکه ديگر و بالعکس خواهند بود. در برخي موارد ترجمه هاي لازم با توجه به پروتکل هاي استفاده شده در هريک از شبکه ها ، نيز توسط روتر انجام خواهد شد. روتر شبکه ها را در مقابل يکديگر حفاظت و از ترافيک غيرضروري پيشگيري مي نمايد. تاثير ترافيک موجود در يک شبکه بر شبکه ديگر با فرض غير لازم بودن اطلاعات حاصل از ترافيک در شبکه اول براي شبکه دوم . همزمان با گسترش شبکه ، جدول پيکربندي نيز رشد و توان پردازنده روتر نيز مي بايست افزايش يابد. صرفنظر از تعداد شبکه هائي که به يک روتر متصل مي باشند ، نوع و نحوه انجام عمليات در تمامي روترها مشابه است . اينترنت بعنوان بزرگترين شبکه کامپيوتري از هزاران شبکه کوچکتر تشکيل شده است. روترها در اتصال شبکه هاي کوچکتر در اينترنت داراي نقشي اساسي و ضروري مي باشند.
ارسال بسته هاي اطلاعاتي
زمانيکه از طريق تلفن با شخصي تماسي برقرار مي گردد ، سيستم تلفن، يک مدار پايدار بين تماس گيرنده و شخص مورد نظر ايجاد مي نمايد. مدار ايجاد شده مي بايست مراحل متفاوتي را با استفاده از کابل هاي مسي ، سوئيچ ها ، فيبر هاي نوري ، ماکروويو و ماهواره انجام دهد. تمام مراحل مورد نظر بمنظور برپاسازي يک ارتباط پايدار بين تماس گيرنده و مخاطب مورد نظر در مدت زمان تماس ، ثابت خواهند بود. کيفيت خط ارتباطي مشروط به عدم بروز مشکلات فني و غيرفني در هر يک از تجهيزات اشاره شده ، در مدت برقراري تماس ثابت خواهد بود. با بروز هر گونه اشکال نظير خرابي يک سوئيچ و .. خط ارتباطي ايجاد شده با مشکل مواجه خواهد شد.
اطلاعات موجود در اينترنت صفحات وب ، پيام هاي الکترونيکي و ... با استفاده از سيستمي با نام Packet -switching network به حرکت در مي آيند. در سيستم فوق ، داده هاي موجود در يک پيام و يا يک فايل به بسته هاي 1500 بايتي تقسيم مي گردند.هر يک از بسته هاي فوق شامل اطلاعات مربوط به : آدرس فرستنده ، آدرس گيرنده ، موقعيت بسته در پيام و بررسي ارسال درست اطلاعات توسط گيرنده است. هر يک از بسته هاي فوق را Packet مي گويند. در ادامه بسته هاي فوق با استفاده از بهترين و مناسبترين مسير براي مقصد ارسال خواهند شد. عمليات فوق در مقايسه با سيستم استفاده شده در تلفن پيچيده تر بنظر مي آيد ، ولي در يک شبکه مبتني بر داده دودليل مزيت عمده براي استفاده از تکنولوژي Packet switching وجود دارد :
شبکه قادر به تنظيم لود موجود بر روي هر يک از دستگاهها با سرعت بالا است.
در صورت وجود اشکال در يک دستگاه ، بسته اطلاعاتي از مسير ديگر عبور داده شده تا به مقصد برسد.
روترها که بخش اصلي شبکه اينترنت را تشکيل مي دهند ، قادر به " پيکربندي مجدد مسير " بسته هاي اطلاعاتي مي باشند. در اين راستا شرايط حاکم بر خطوط نظير تاخير در دريافت و ارسال اطلاعات و ترافيک موجود بر روي عناصر متفاوت شبکه بصورت دائم مورد بررسي قرار خواهند گرفت . روتر داراي اندازه هاي متفاوت است :
- در صورتيکه از امکان Internet connection sharing بين دو کامپيوتري که بر روي آنها ويندوز 98 نصب شده است استفاده گردد، يکي از کامپيوترها که خط اينترنت به آن متصل شده است بعنوان يک روتر ساده رفتار مي نمايد. در مدل فوق روتر، عمليات ساده اي را انجام مي دهد. داده مورد نظر بررسي تا مقصد آن براي يکي از دو کامپيوتر تعيين گردد.
- روترهاي بزرگتر نظير روترهائي که يک سازمان کوچک را به اينترنت متصل مي نمايند ، عمليات بمراتب بيشتري را نسبت به مدل قبلي انجام مي دهند. روترهاي فوق از مجموعه قوانين امنيتي حاکم بر سازمان مربوطه تبعيت و بصورت ادواري سيستم امنيتي تبين شده اي را بررسي مي نمايند.
- روترهاي بزرگتر مشابه روترهائي که ترافيک اطلاعات را در نقط حساس ومهم اينترنت کنترل مي نمايند ، در هر ثانيه ميليون ها بسته اطلاعاتي را مسيريابي مي نمايند.
در اغلب سازمانها و موسسات از روترهاي متوسط استفاده مي گردد. در اين سازمانها از روتر بمنظور اتصال دو شبکه استفاده مي شود. شبکه داخلي سازمان از طريق روتر به شبکه اينترنت متصل مي گردد. شبکه داخلي سازمان از طريق يک خط اترنت يک اتصال 100base-T 9 ، خط فوق داراي نرخ انتقال 100 مگابيت در ثانيه بوده و از کابل هاي بهم تابيده هشت رشته استفاده مي گردد به روتر متصل مي گردد. بمنظور ارتباط روتر به مرکز ارائه دهنده خدمات اينترنت ISP مي توان از خطوط اختصاصي با سرعت هاي متفاوت استفاده کرد. خط اختصاصي T1 يک نمونه متداول در اين زمينه بوده و داراي سرعت 1.5 مگابيت در ثانيه است . برخي از موسسات با توجه به حساسيت و نوع کار خود مي توانند از يک خط ديگر نيز بمنظور ارتباط روتر با ISP استفاده نمايند. خط فوق بصورت Backup بوده و بمحض بروز اشکال در خط اختصاصي مثلا" T1 مي توان از خط دوم استفاده نمود. با توجه به اينکه خط فوق بصورت موقت و در مواقع اضطراري استفاده مي شود ، مي توان يک خط با سرعت پايين تر را استفاده کرد
استفاده از روترها در شبکه به امري متداول تبديل شده است . يکي از دلايل مهم گسترش استفاده از روتر ، ضرورت اتصال يک شبکه به چندين شبکه ديگر اينترنت و يا ساير سايت ها ي از راه دور در عصر حاضر است . نام در نظر گرفته شده براي روترها ، متناسب با کاري است که آنان انجام مي دهند : " ارسال داده از يک شبکه به شبکه اي ديگر " . مثلا" در صورتي که يک شرکت داراي شعبه اي در تهران و يک دفتر ديگر در اهواز باشد ، به منظور اتصال آنان به يکديگر مي توان از يک خط leased اختصاصي که به هر يک از روترهاي موجود در دفاتر متصل مي گردد ، استفاده نمود . بدين ترتيب ، هر گونه ترافيکي که لازم است از يک سايت به سايت ديگر انجام شود از طريق روتر محقق شده و تمامي ترافيک هاي غيرضروري ديگر فيلتر و در پهناي باند و هزينه هاي مربوطه ، صرفه جوئي مي گردد .
انواع روترها
روترهاي سخت افزاري : روترهاي فوق ، سخت افزارهائي مي باشند که نرم افزارهاي خاص توليد شده توسط توليد کنندگان را اجراء مي نمايند در حال حاضر صرفا" به صورت black box به آنان نگاه مي کنيم .نرم افزار فوق ، قابليت روتينگ را براي روترها فراهم نموده تا آنان مهمترين و شايد ساده ترين وظيفه خود که ارسال داده از يک شبکه به شبکه ديگر است را بخوبي انجام دهند . اکثر شرکت ها ترجيح مي دهند که از روترهاي سخت افزاري استفاده نمايند چراکه آنان در مقايسه با روترهاي نرم افزاري، داراي سرعت و اعتماد پذيري بيشتري مي باشند . شکل زير يک نمونه روتر را نشان مي دهد . Cisco 2600 Series Multiservice Platform
روترهاي نرم افزاري : روترهاي نرم افزاري داراي عملکردي مشابه با روترهاي سخت افزاري بوده و مسئوليت اصلي آنان نيز ارسال داده از يک شبکه به شبکه ديگر است. يک روتر نرم افزاري مي تواند يک سرويس دهنده NT ، يک سرويس دهنده نت ور و يا يک سرويس دهنده لينوکس باشد . تمامي سيستم هاي عامل شبکه اي مطرح ،داراي قابليت هاي روتينگ از قبل تعبيه شده مي باشند .
در اکثر موارد از روترها به عنوان فايروال و يا gateway اينترنت ، استفاده مي گردد . در اين رابطه لازم است به يکي از مهمترين تفاوت هاي موجود بين روترهاي نرم افزاري و سخت افزاري ، اشاره گردد : در اکثر موارد نمي توان يک روتر نرم افزاري را جايگزين يک روتر سخت افزاري نمود ، چراکه روترهاي سخت افزاري داراي سخت افزار لازم و از قبل تعبيه شده اي مي باشند که به آنان امکان اتصال به يک لينک خاص WAN از نوع Frame Relay ، ISDN و يا ATM را خواهد داد .يک روتر نرم افزاري نظير سرويس دهنده ويندوز داراي تعدادي کارت شبکه است که هر يک از آنان به يک شبکه LAN متصل شده و ساير اتصالات به شبکه هاي WAN از طريق روترهاي سخت افزاري ، انجام خواهد شد .
مثال 1 : استفاده از روتر به منظور اتصال دو شبکه به يکديگر و ارتباط به اينترنت
فرض کنيد از يک روتر مطابق شکل زير به منظور اتصال دو شبکه LAN به يکديگر و اينترنت ، استفاده شده است . زماني که روتر داده اي را از طريق يک شبکه LAN و يا اينترنت دريافت مي نمايد ، پس از بررسي آدرس مبداء و مقصد ، داده دريافتي را براي هر يک از شبکه ها و يا اينترنت ارسال مي نمايد . روتر استفاده شده در شکل زير ، شبکه را به دو بخش متفاوت تقسيم نموده است . دو شبکه مجزاء . هر شبکه داراي يک هاب است که تمامي کامپيوترهاي موجود در شبکه به آن متصل شده اند . علاوه بر موارد فوق ، روتر استفاده شده داراي اينترفيس هاي لازم به منظور اتصال هر شبکه به آن بوده و از يک اينترفيس ديگر به منظور اتصال به اينترنت ، استفاده مي نمايد . بدين ترتيب ، روتر قادر است داده مورد نظر را به مقصد درست ، ارسال نمايد .
مثال 2: استفاده از روتر در يک شبکه LAN
فرض کنيد از يک روتر مطابق شکل زير در يک شبکه LAN ، استفاده شده است . در مدل فوق ، هر يک از دستگاههاي موجود در شبکه با روتر موجود نظير يک gateway برخورد مي نمايند . بدين ترتيب ، هر يک از ماشين هاي موجود بر روي شبکه LAN که قصد ارسال يک بسته اطلاعاتي اينترنت و يا هر محل خارج از شبکه LAN را داشته باشند ، بسته اطلاعاتي مورد نظر را براي gateway ارسال مي نمايند . روتر gateway نسبت به محل ارسال داده داراي آگاهي لازم مي باشد . در زمان تنظيم خصلت هاي پروتکل TCP/IP براي هر يک از ماشين هاي موجود در شبکه يک آدرس IP براي gateway در نظر گرفته مي شود . شکل زير نحوه استفاده از يک روتر به منظور دستيابي کاربران به اينترنت در شبکه LAN را نشان مي دهد :
مثال 3: استفاده از روتر به منظور اتصال دو دفتر کار
فرض کنيد ، بخواهيم از روتر به منظور اتصال دو دفتر کار يک سازمان به يکديگر ، استفاده نمائيم . بدين منظور هر يک از روترهاي موجود در شبکه با استفاده از يک پروتکل WAN نظير ISDN به يکديگر متصل مي گردند . عملا" ، با استفاده از يک کابل که توسط ISP مربوطه ارائه مي گردد ، امکان اتصال به اينترفيس WAN روتر فراهم شده و از آنجا سيگنال مستقيما" به شبکه ISP مربوطه رفته و سر ديگر آن به اينترفيس WAN روتر ديگر متصل مي گردد . روترها ، قادر به حمايت از پروتکل هاي WAN متعددي نظير Frame Relay , ATM , HDLC و يا PPP ، مي باشند .
مهمترين ويژگي هاي يک روتر :
روترها دستگاههاي لايه سوم مدل مرجع OSI مي باشند .
روترها ماداميکه برنامه ريزي نگردند ، امکان توزيع داده را نخواهند داشت .
اکثر روترهاي مهم داراي سيستم عامل اختصاصي خاص خود مي باشند .
روترها از پروتکل هاي خاصي به منظور مبادله اطلاعات ضروري خود منظور داده نيست ، استفاده مي نمايند .
نحوه عملکرد يک روتر در اينترنت : مسير ايجاد شده براي انجام مبادله اطلاعاتي بين سرويس گيرنده و سرويس دهنده در تمامي مدت زمان انجام تراکش ثابت و يکسان نبوده و متناسب با وضعيت ترافيک موجود و در دسترس بودن مسير ، تغيير مي نمايد .
اينترنت يکي از شاهکارهاي بشريت در زمينه ارتباطات است . با ايجاد زير ساخت مناسب ارتباطي ، کاربران موجود در اقصي نقاط دنيا قادر به ارسال نامه هاي الکترونيکي ، مشاهده صفحات وب ، ارسال و دريافت فايل هاي اطلاعاتي در کمتر از چند ثانيه مي باشند. شبکه ارتباطي موجود با بکارگيري انواع تجهيزات مخابراتي، سخت افزاري و نرم افزاري ، زير ساخت مناسب ارتباطي را براي عموم کاربران اينترنت فراهم آورده است . يکي از عناصر اصلي و مهم که شايد اغلب کاربران اينترنت آن را تاکنون مشاهده ننموده اند ، روتر است . روترها کامپيوترهاي خاصي هستند که پيام هاي اطلاعاتي کاربران را با استفاده از هزاران مسير موجود به مقاصد مورد نظر هدايت مي نمايند.
نحوه ارسال پيام
براي شناخت عملکرد روترها در اينترنت با يک مثال ساده شروع مي نمائيم . زمانيکه براي يکي از دوستان خود ، يک E-mail را ارسال مي داريد ، پيام فوق به چه صورت توسط دوست شما دريافت مي گردد ؟ نحوه مسير يابي پيام فوق به چه صورت انجام مي گيرد که فقط کامپيوتر دوست شما در ميان ميليون ها کامپيوتر موجود در دنيا ، آن را دريافت خواهد کرد. ؟ اکثر عمليات مربوط به ارسال يک پيام توسط کامپيوتر فرستنده و دريافت آن توسط کامپيوتر گيرنده ، توسط روتر انجام مي گيرد.روترها دستگاههاي خاصي مي باشند که امکان حرکت پيام ها در طول شبکه را فراهم مي نمايند.
بمنظور آگاهي از عملکرد روتر ، سازماني را در نظر بگيريد که داراي يک شبکه داخلي و اختصاصي خود است . کارکنان سازمان فوق هر يک با توجه به نوع کار خود از شبکه استفاده مي نمايند. در سازمان فوق تعدادي گرافيست کامپيوتري مشغول بکار هستند که بکمک کامپيوتر طرح هاي مورد نظر را طراحي مي نمايند. زمانيکه يک گرافيست فايلي را از طريق شبکه براي همکار خود ارسال مي دارد ، بدليل حجم بالاي فايل ارسالي ، اکثر ظرفيت شبکه اشغال و بدنبال آن براي ساير کاربران ، شبکه کند خواهد شد. علت فوق تاثير عملکرد يک کاربر بر تمام عملکرد شبکه براي ساير کاربران به ماهيت شبکه هاي اترنت برمي گردد. در شبکه هاي فوق هر بسته اطلاعاتي که توسط کاربري ارسال مي گردد ، براي تمام کامپيوترهاي موجود در شبکه نيز ارسال خواهد شد. هر کامپيوتر آدرس بسته اطلاعاتي دريافت شده را بمنظور آگاهي از مقصد بسته اطلاعاتي بررسي خواهد کرد. رويکرد فوق در رفتار شبکه هاي اترنت ، طراحي و پياده سازي آنان را ساده مي نمايد ولي همزمان با گسترش شبکه و افزايش عمليات مورد انتظار ، کارآئي شبکه کاهش پيدا خواهد کرد. سازمان مورد نظر در مثال فوق براي حل مشکل فوق تصميم به ايجاد دو شبکه مجزا مي گيرد. يک شبکه براي گرافيست ها ايجاد و شبکه دوم براي ساير کاربران سازمان در نظر گرفته مي شود. بمنظور ارتباط دو شبکه فوق بيکديگر و اينترنت از يکدستگاه روتر استفاده مي گردد.
روتر، تنها دستگاه موجود در شبکه است که تمام پيامهاي ارسالي توسط کامپيوترهاي موجود در شبکه هاي سازمان ، را مشاهده مي نمايد. زمانيکه يک گرافيست، فايلي با ظرفيت بالا را براي گرافيست ديگري ارسال مي دارد ، روتر آدرس دريافت کننده فايل را بررسي و با توجه به اينکه فايل مورد نظر مربوط به شبکه گرافيست ها در سازمان است ، اطلاعات را بسمت شبکه فوق هدايت خواهد کرد. در صورتيکه يک گرافيست اطلاعاتي را براي يکي از پرسنل شاغل در بخش مالي سازمان ارسال دارد ، روتر با بررسي آدرس مقصد بسته اطلاعاتي به اين نکنه پي خواهد برد که پيام فوق را مي بايست به شبکه ديگر انتقال دهد. بدين ترتيب روتر قادر به مسيريابي صحيح يک بسته اطلاعاتي و هدايت آن به شبکه مورد نظر شده است .
يکي از ابزارهائي که روتر از آن براي تعيين مقصد يک بسته اطلاعاتي استفاده مي نمايد ، " جدول پيکربندي " است . جدول فوق شامل مجموعه اطلاعاتي بشرح ذيل است :
اطلاعاتي در رابطه با نحوه هدايت اتصالات به آدرس هاي مورد نظر
اولويت هاي تعريف شده براي هر اتصال
قوانين مربوط به تبين ترافيک در حالت طبيعي وشرايط خاص
جدول فوق مي تواند ساده ويا شامل صدها خط برنامه در يک روترهاي کوچک باشد. در روترهاي بزرگ جدول فوق پيچيده تر بوده بگونه اي که قادر به عمليات مسيريابي در اينترنت باشند. يک روتر داراي دو وظيفه اصلي است :
تضمين عدم ارسال اطلاعات به محلي که به آنها نياز نيست
تضمين ارسال اطلاعات به مقصد صحيح
با توجه به وظايف اساسي فوق ، مناسبترين محل استفاده از يک روتر، اتصال دو شبکه است . با اتصال دو شبکه توسط روتر ، اطلاعات موجود در يک شبکه قادر به ارسال در شبکه ديگر و بالعکس خواهند بود. در برخي موارد ترجمه هاي لازم با توجه به پروتکل هاي استفاده شده در هريک از شبکه ها ، نيز توسط روتر انجام خواهد شد. روتر شبکه ها را در مقابل يکديگر حفاظت و از ترافيک غيرضروري پيشگيري مي نمايد. تاثير ترافيک موجود در يک شبکه بر شبکه ديگر با فرض غير لازم بودن اطلاعات حاصل از ترافيک در شبکه اول براي شبکه دوم . همزمان با گسترش شبکه ، جدول پيکربندي نيز رشد و توان پردازنده روتر نيز مي بايست افزايش يابد. صرفنظر از تعداد شبکه هائي که به يک روتر متصل مي باشند ، نوع و نحوه انجام عمليات در تمامي روترها مشابه است . اينترنت بعنوان بزرگترين شبکه کامپيوتري از هزاران شبکه کوچکتر تشکيل شده است. روترها در اتصال شبکه هاي کوچکتر در اينترنت داراي نقشي اساسي و ضروري مي باشند.
ارسال بسته هاي اطلاعاتي
زمانيکه از طريق تلفن با شخصي تماسي برقرار مي گردد ، سيستم تلفن، يک مدار پايدار بين تماس گيرنده و شخص مورد نظر ايجاد مي نمايد. مدار ايجاد شده مي بايست مراحل متفاوتي را با استفاده از کابل هاي مسي ، سوئيچ ها ، فيبر هاي نوري ، ماکروويو و ماهواره انجام دهد. تمام مراحل مورد نظر بمنظور برپاسازي يک ارتباط پايدار بين تماس گيرنده و مخاطب مورد نظر در مدت زمان تماس ، ثابت خواهند بود. کيفيت خط ارتباطي مشروط به عدم بروز مشکلات فني و غيرفني در هر يک از تجهيزات اشاره شده ، در مدت برقراري تماس ثابت خواهد بود. با بروز هر گونه اشکال نظير خرابي يک سوئيچ و .. خط ارتباطي ايجاد شده با مشکل مواجه خواهد شد.
اطلاعات موجود در اينترنت صفحات وب ، پيام هاي الکترونيکي و ... با استفاده از سيستمي با نام Packet -switching network به حرکت در مي آيند. در سيستم فوق ، داده هاي موجود در يک پيام و يا يک فايل به بسته هاي 1500 بايتي تقسيم مي گردند.هر يک از بسته هاي فوق شامل اطلاعات مربوط به : آدرس فرستنده ، آدرس گيرنده ، موقعيت بسته در پيام و بررسي ارسال درست اطلاعات توسط گيرنده است. هر يک از بسته هاي فوق را Packet مي گويند. در ادامه بسته هاي فوق با استفاده از بهترين و مناسبترين مسير براي مقصد ارسال خواهند شد. عمليات فوق در مقايسه با سيستم استفاده شده در تلفن پيچيده تر بنظر مي آيد ، ولي در يک شبکه مبتني بر داده دودليل مزيت عمده براي استفاده از تکنولوژي Packet switching وجود دارد :
شبکه قادر به تنظيم لود موجود بر روي هر يک از دستگاهها با سرعت بالا است.
در صورت وجود اشکال در يک دستگاه ، بسته اطلاعاتي از مسير ديگر عبور داده شده تا به مقصد برسد.
روترها که بخش اصلي شبکه اينترنت را تشکيل مي دهند ، قادر به " پيکربندي مجدد مسير " بسته هاي اطلاعاتي مي باشند. در اين راستا شرايط حاکم بر خطوط نظير تاخير در دريافت و ارسال اطلاعات و ترافيک موجود بر روي عناصر متفاوت شبکه بصورت دائم مورد بررسي قرار خواهند گرفت . روتر داراي اندازه هاي متفاوت است :
- در صورتيکه از امکان Internet connection sharing بين دو کامپيوتري که بر روي آنها ويندوز 98 نصب شده است استفاده گردد، يکي از کامپيوترها که خط اينترنت به آن متصل شده است بعنوان يک روتر ساده رفتار مي نمايد. در مدل فوق روتر، عمليات ساده اي را انجام مي دهد. داده مورد نظر بررسي تا مقصد آن براي يکي از دو کامپيوتر تعيين گردد.
- روترهاي بزرگتر نظير روترهائي که يک سازمان کوچک را به اينترنت متصل مي نمايند ، عمليات بمراتب بيشتري را نسبت به مدل قبلي انجام مي دهند. روترهاي فوق از مجموعه قوانين امنيتي حاکم بر سازمان مربوطه تبعيت و بصورت ادواري سيستم امنيتي تبين شده اي را بررسي مي نمايند.
- روترهاي بزرگتر مشابه روترهائي که ترافيک اطلاعات را در نقط حساس ومهم اينترنت کنترل مي نمايند ، در هر ثانيه ميليون ها بسته اطلاعاتي را مسيريابي مي نمايند.
در اغلب سازمانها و موسسات از روترهاي متوسط استفاده مي گردد. در اين سازمانها از روتر بمنظور اتصال دو شبکه استفاده مي شود. شبکه داخلي سازمان از طريق روتر به شبکه اينترنت متصل مي گردد. شبکه داخلي سازمان از طريق يک خط اترنت يک اتصال 100base-T 9 ، خط فوق داراي نرخ انتقال 100 مگابيت در ثانيه بوده و از کابل هاي بهم تابيده هشت رشته استفاده مي گردد به روتر متصل مي گردد. بمنظور ارتباط روتر به مرکز ارائه دهنده خدمات اينترنت ISP مي توان از خطوط اختصاصي با سرعت هاي متفاوت استفاده کرد. خط اختصاصي T1 يک نمونه متداول در اين زمينه بوده و داراي سرعت 1.5 مگابيت در ثانيه است . برخي از موسسات با توجه به حساسيت و نوع کار خود مي توانند از يک خط ديگر نيز بمنظور ارتباط روتر با ISP استفاده نمايند. خط فوق بصورت Backup بوده و بمحض بروز اشکال در خط اختصاصي مثلا" T1 مي توان از خط دوم استفاده نمود. با توجه به اينکه خط فوق بصورت موقت و در مواقع اضطراري استفاده مي شود ، مي توان يک خط با سرعت پايين تر را استفاده کرد