ترجمه فصل ششم کتاب رسمی نتورک پلاس

در پایان این فصل به سوالات زیر میتوان پاسخ داد :

• چگونه از آدرس IP مبدا و مقصد برای مسیریابی ترافیک از طریق شبکه استفاده می شود؟
• منابعی برای مسیریابی اطلاعات مورد استفاده برای جدول مسیریابی روترها چیست؟
• پروتکل های مسیریاب (routed protocols) چه تفاوتی با پروتکل های مسیریابی (routing protocols) دارند؟
• وقتی چندین پروتکل مسیریابی به یک شبکه مقصد میرسد ، کدام مسیر انتخاب می شود؟
• وقتی یک پروتکل مسیریابی منفرد از چندین مسیر برای رسیدن به یک شبکه مقصد برخوردار است ، چگونه مسیر (یا مسیرها) ترجیح داده می شود؟
• تمایز بین پروتکل [۱](IGP) و پروتکل [۲](EGP) چیست؟
• تفاوت های اصلی بین پروتکل های مسیریابی distance-vector و link-state چیست؟
• خصوصیات پروتکل های مسیریابی [۳](RIP) ، [۴](OSPF) ، ​​[۵](IS-IS) ، [۶](EIGRP) وBGP)[7]) چیست؟
• آدرس شبکه (NAT) چگونه آدرس IP را انجام می دهد و تفاوت رویکردهای (PAT)[8] ، (SNAT)[9] [10](DNAT) به NAT؟
• از چه پروتکل هایی برای مسیریابی ترافیک چندپخشی(multicast) استفاده می شود؟

در فصل ۵ ، “آدرس های IPv4 و IPv6” ، شما یاد گرفتید که چگونه می توان شبکه های پروتکل اینترنت (IP) را به زیر شبکه تقسیم کرد. هر زیر شبکه دامنه پخش خاص خود دارد و دستگاهی که دامنه های پخش را از هم جدا می کند یک روتر است (که این متن آن را مترادف با یک سوئیچ چند لایه می داند). سوئیچ چند لایه یک دستگاه شبکه است که می تواند سوئیچینگ لایه ۲ فریم ها و همچنین مسیریابی لایه ۳ بسته های IP را انجام دهد. سوئیچ های چند لایه به طور کلی از تراشه های اختصاصی برای انجام این توابع استفاده می کنند و در نتیجه ، ممکن است از یک روتر سنتی در بسته های انتقال سریعتر باشند. برای جابجایی ترافیک بین زیرشبکه ها ، این ترافیک باید مسیریابی شود که کار اصلی یک روتر است. این فصل چگونگی روتینگ را مورد بحث قرار می دهد و شما را با روشهای مختلفی برای انتقال آدرس آشنا می کند. این فصل با بحث در مورد چگونگی مسیریابی دستگاه ها برای ترافیک چندپخشی به پایان می رسد.

[۱] Interior Gateway Protocol

[۲] Exterior Gateway Protocol

[۳] Routing Information Protocol

[۴] Open Shortest Path First Protocol

[۵] Intermediate System-to-Intermediate System

[۶] Enhanced Interior Gateway Routing Protocol

[۷] Border Gateway Protocol

[۸] Port Address Translation

[۹] Static NAT

[۱۰] Dynamic NAT

مباحث بنیادی

فرآیندهای اصلی مسیریابی

برای درک فرایندهای اساسی مسیریابی ، شکل ۶-۱ را در نظر بگیرید. در این توپولوژی ، PC1 نیاز به ارسال ترافیک به Server1 دارد. توجه داشته باشید که این دستگاه ها در شبکه های مختلفی هستند. بنابراین ، این سوال مطرح می شود: “چگونه بسته ای از آدرس IP منبع ۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۲ به آدرس IP مقصد ۱۹۲٫۱۶۸٫۳٫۲ هدایت می شود؟”

شکل ۱-۶ : Basic Routing Topology

این می تواند به شما کمک کند تا به طور سیستماتیک این روند را طی کنید:

مرحله ۱٫

PC1 آدرس IP و subnet mask192.168.1.2/24 خود را با آدرس IP مقصد و subnet mask192.168.3.2/24 مقایسه می کند. PC1 نتیجه می گیرد که آدرس IP مقصد در یک زیرشبکه از راه دور قرار دارد. بنابراین ، PC1 باید بسته را به gateway پیش فرض خود بفرستد ، که می تواند به صورت دستی در PC1 پیکربندی شود یا از طریق پروتکل [۱](DHCP) به صورت پویا آموخته شود. در این مثال ، PC1 دارای یک gateway پیش فرض ۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۱ (روتر R1) است. با این حال ، برای ساخت فریم لایه ۲ ، PC1 همچنین به آدرس MAC دروازه پیش فرض خود نیاز دارد. PC1 یک درخواست [۲](ARP) را برای آدرس MAC روتر R1 ارسال می کند. PC1 پس از دریافت پاسخ ARP از روتر R1 ، PC1 آدرس MAC روتر R1 را به حافظه پنهان ARP خود اضافه می کند، PC1 اکنون داده های خود را در فریم مقصد Server1 ارسال می کند.( همانطور که در شکل ۶-۲ نشان داده شده است)

[۱] Dynamic Host Configuration Protocol

[۲] Address Resolution Protocol

شکل ۲-۶ : Basic Routing: Step 1

توجه داشته باشید

ARP یک پروتکل مبتنی بر پخش است و بنابراین ، فراتر از زیرمجموعه محلی فرستنده نمی رود.

مرحله ۲٫

روتر R1 قاب ارسالی از PC1 را دریافت می کند و عنوان IP را مورد بازجویی قرار می دهد. یک سربرگ IP شامل فیلد Time To Live (TTL) است که برای هر هاپ روتر یک بار کاهش می یابد. بنابراین ، روتر R1 قسمت TTL بسته را کاهش می دهد. اگر مقدار در قسمت TTL به ۰ کاهش یابد ، روتر فریم را دور می اندازد و پیام “بیشتر از زمان” پروتکل [۱](ICMP) را به منبع می فرستد. با فرض کاهش TTL به ۰ ، روتر R1 جدول مسیریابی خود را بررسی می کند تا بهترین مسیر برای رسیدن به شبکه ۱۹۲٫۱۶۸٫۳٫۰/۲۴ را تعیین کند. در این مثال ، جدول مسیریابی روتر R1 دارای ورودی است که بیان می کند شبکه ۱۹۲٫۱۶۸٫۳٫۰/۲۴ از طریق رابط سریال ۱/۱ قابل دسترسی است. توجه داشته باشید که ARP برای رابط های سریال مورد نیاز نیست زیرا این نوع رابط ها آدرس MAC ندارند. روتر R1 ، همانطور که در شکل ۶-۳ نشان داده شده است ، فریم را از رابط Serial 1/1 خود خارج می کند.

[۱] Internet Control Message Protocol

شکل ۳-۶ : Basic Routing: Step 2

مرحله ۳٫

وقتی روتر R2 فریم را دریافت می کند ، TTL را در هدر IP کاهش می دهد ، دقیقاً مانند روتر R1. باز هم ، با فرض اینکه TTL به ۰ کاهش پیدا نکند ، روتر R2 از هدر IP برای تعیین شبکه مقصد بازجویی می کند. در این حالت ، شبکه مقصد ۱۹۲٫۱۶۸٫۳٫۰/۲۴ مستقیماً به رابط R2 Fast Ethernet 0/0 روتر متصل است. مشابه روشی که PC1 برای تعیین آدرس MAC درگاه پیش فرض خود از طریق ارسال درخواست ARP ارسال می کند ، روتر R2 برای تعیین آدرس MAC Server1 درخواست ARP می فرستد. پس از دریافت پاسخ ARP از Server1 ، روتر R2 قاب رابط خود را از رابط Fast Ethernet 0/0 به سرور ۱ هدایت می کند ، همانطور که در شکل ۶-۴ نشان داده شده است.

شکل ۴-۶ : Basic Routing: Step 3

مراحل قبلی دو ساختار داده روتر را مشخص کرد:

• جدول مسیریابی IP: هنگامی که روتر نیاز به مسیریابی یک بسته IP دارد ، از جدول مسیریابی IP خود برای یافتن بهترین تطبیق استفاده می کند. بهترین مطابقت مسیری است که طولانی ترین prefix را داشته باشد. به طور خاص ، ورودی مسیر با طولانی ترین prefix مشخص ترین شبکه است. برای مثال ، تصور کنید که یک روتر برای شبکه ۱۰٫۰٫۰٫۰٫۰/۸ و برای شبکه ۱۰٫۱٫۱٫۰/۲۴ ورودی دارد. همچنین ، تصور کنید که روتر به دنبال بهترین تطبیق برای آدرس مقصد ۱۰٫۱٫۱٫۱/۲۴ است. روتر ورودی ۱۰٫۱٫۱٫۰/۲۴ مسیر را به عنوان بهترین ورودی انتخاب می کند زیرا این ورودی مسیر دارای طولانی ترین prefix است (/ ۲۴ طولانی تر از / ۸ است که یک ورودی خاص تر است).
• نگاشت لایه ۳ به لایه ۲: در مثال قبلی ، حافظه پنهان R2’s ARP شامل اطلاعات نقشه برداری لایه ۳ به لایه ۲ بود. به طور خاص ، حافظه پنهان ARP دارای نقشه ای بود که می گوید آدرس MAC 2222.2222.2222 با آدرس IP 192.168.3.2 مطابقت دارد.

همانطور که در مثال قبل نشان داده شده است ، روترها برای تصمیم گیری در مورد ارسال بسته به جدول مسیریابی داخلی خود اعتماد می کنند. بنابراین ، در این مرحله ، یک سوال منطقی این است که: “چگونه جدول مسیریابی روتر با ورودی ها پر می شود؟” این محور بخش بعدی است.

منابع اطلاعات مسیریابی

جدول مسیریابی روتر را می توان از منابع مختلف جمع آوری کرد. به عنوان سرپرست ، می توانید بصورت ایستا یک ورودی مسیر را پیکربندی کنید. یک مسیر را می توان از طریق یک پروتکل مسیریابی پویا (به عنوان مثال OSPF یا EIGRP) یاد گرفت ، یا یک روتر می تواند نحوه دسترسی به یک شبکه خاص را بداند ، زیرا روتر از نظر فیزیکی به آن شبکه متصل است.

روترهای مستقیماً متصل

یکی از راه های روتر برای دانستن نحوه دستیابی به یک شبکه مقصد خاص ، این واقعیت است که روتر دارای رابطی است که مستقیماً در آن شبکه شرکت می کند. به عنوان مثال ، شکل ۶-۵ را در نظر بگیرید.

شکل ۵-۶ : Directly Connected Routes

در شکل ۶-۵ ، جدول مسیریابیR1می داند که چگونه به شبکه های ۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۰/۲۴ و ۱۹۲٫۱۶۸٫۲٫۰/۳۰ دسترسی پیدا کند زیرا روتر R1 دارای یک رابط است که به طور فیزیکی به هر شبکه متصل است. به طور مشابه ، روتر R2 دارای رابط هایی است که در شبکه های ۱۰٫۱٫۱٫۰/۳۰ و ۱۹۲٫۱۶۸٫۲٫۰/۳۰ شرکت می کنند و بنابراین می داند که چگونه به آن شبکه ها دسترسی پیدا کند. ورودی هایی که در حال حاضر در جدول مسیریابی روترهای R1 و R2 وجود دارد ، مسیرهای متصل مستقیم نامیده می شوند.

مسیرهای استاتیک

مسیرها همچنین می توانند به صورت ایستایی در جدول مسیریابی روتر پیکربندی شوند. ادامه توسعه مثال قبلی ، روتر R1 را در نظر بگیرید. همانطور که در شکل ۶-۶ نشان داده شده است ، روتر R1 نیازی به دانش هر مسیر در اینترنت ندارد. به طور خاص ، روتر R1 از قبل می داند که چگونه به شبکه های متصل محلی خود دسترسی پیدا کند. تمام روترهای R1 که در این مرحله باید بدانند این است که چگونه می توان به سایر نقاط دسترسی پیدا کرد. همانطور که از شکل ۶-۶ مشاهده می کنید ، هر ترافیکی که برای یک شبکه غیر محلی (به عنوان مثال ، هر یک از شبکه های موجود در اینترنت عمومی) تعیین شده است ، می تواند به سادگی به روتر R2 ارسال شود. از آنجا که R2 هاپ بعدی روتر در طول مسیر برای دسترسی به سایر شبکه ها است ، روتر R1 می تواند با یک مسیر ثابت پیش فرض پیکربندی شود ، که می گوید ، “اگر ترافیک برای شبکه ای که در حال حاضر در جدول مسیریابی نیست مقصد باشد ، آن ترافیک را به خارج ارسال کنید رابط سریال ۱/۱٫ ”

شکل ۶-۶ : Static Routes

توجه

یک مسیر ثابت همیشه به یک رابط محلی اشاره نمی کند. در عوض ، یک مسیر ثابت ممکن است به یک آدرس IP hop بعدی (آدرس IP رابط در روتر بعدی که باید ترافیک به آن ارسال شود) اشاره کند. آدرس شبکه یک مسیر پیش فرض ۰٫۰٫۰٫۰/۰ است.

به همین ترتیب ، روتر R2 می تواند با ارسال ترافیک از رابط سریال ۱/۰ خود ، به اینترنت دسترسی پیدا کند. با این حال ، روتر R2 به اطلاعاتی در مورد چگونگی دستیابی به شبکه ۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۰/۲۴ موجود در روتر R1 نیاز دارد. برای آموزش روتر R2 در مورد چگونگی دستیابی به این شبکه ، می توان یک مسیر ثابت را که به ۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۰/۲۴ اشاره دارد ، به جدول مسیریابی روتر R2 اضافه کرد.

پروتکل های مسیریابی پویا

اگر می خواهید اطلاعات مسیریابی را به روترهای شبکه های پیچیده تر ، مانند توپولوژی نشان داده شده در شکل ۶-۷ ، اضافه کنید ، مسیریابی استاتیک مقیاس خوبی ندارد. خوشبختانه ، انواع مختلفی از پروتکل های مسیریابی پویا در دسترس است که به شما امکان می دهد با تغییر شرایط شبکه ، جدول مسیریابی روتر به روز شود.

شکل ۷-۶ : Dynamic Routes

در شکل ۶-۷ ، روتر R2 یک مسیر پیش فرض را برای همسایگان خود تبلیغ می کند (روترهای R1 ، R3 و R4). اگر PC1 بخواهد ترافیکی به اینترنت بفرستد چه اتفاقی می افتد؟ دروازه پیش فرض PC1 روتر R3 است و روتر R3 سه مسیر پیش فرض دریافت کرده است. از کدام یک استفاده می کند؟

انتخاب مسیر روتر R3 به پروتکل مسیریابی پویا مورد استفاده بستگی دارد. همانطور که بعداً در این فصل مشاهده می کنید ، یک پروتکل مسیریابی مانند Routing Information Protocol (RIP) انتخاب مسیر را براساس تعداد روترهایی که باید برای دسترسی به اینترنت استفاده شوند (یعنی تعداد هاپ) انجام می دهد. براساس توپولوژی ارائه شده ، روتر R3 پیوند ۱۲۸Kbps (که Kbps مخفف کیلوبیت در ثانیه ، به معنای هزاران بیت در ثانیه است) متصل به روتر R2 انتخاب می کند زیرا اینترنت فقط یک هاپ فاصله دارد. اگر روتر R3 به جای آن مسیری را انتخاب می کرد که به روتر R1 یا R4 نشان می داد ، اینترنت دو هاپ فاصله داشت. با این حال ، براساس پهنای باند لینک ، می بینید که مسیر از روتر R3 به روتر R2 بهینه نیست. متأسفانه ، RIP هنگام انتخاب مسیر خود ، پهنای باند موجود را در نظر نمی گیرد. برخی از پروتکل های دیگر ، مانند Open Shortest Path First (OSPF) ، می توانند پهنای باند موجود را هنگام تصمیم گیری در مورد مسیریابی در نظر بگیرند. مسیرهای پویا همچنین به یک روتر امکان می دهد تا یک پیوند ناموفق را تغییر مسیر دهد. به عنوان مثال ، در شکل ۶-۸ ، روتر R3 ترجیح داده است که از طریق روتر R4 به اینترنت برسد. با این حال ، ارتباط بین روترهای R3 و R4 از بین رفت. به لطف یک پروتکل مسیریابی پویا ، روتر R3 از دو مسیر دیگر برای دسترسی به اینترنت اطلاع دارد و بهترین مسیر بعدی را که از طریق روتر R1 است در این مثال انتخاب می کند. شما این فرآیند عدم موفقیت را از یک مسیر به مسیر پشتیبان همگرایی می نامید.( convergence)

شکل ۸-۶ : Route Redundancy

مشخصات پروتکل مسیریابی

قبل از بررسی مشخصات پروتکل های مسیریابی ، یک تمایز مهم برای ایجاد تفاوت بین پروتکل مسیریابی و پروتکل روت شده است. پروتکل مسیریابی (به عنوان مثال RIP ، OSPF یا EIGRP) پروتکلی است که اطلاعات مسیر را بین روترها تبلیغ می کند. برعکس ، یک پروتکل روت شده یک پروتکل با یک طرح آدرس دهی (به عنوان مثال IP) است که آدرس های مختلف شبکه را تعریف می کند. سپس می توان ترافیک را بین شبکه های تعریف شده هدایت کرد. این بخش ویژگی های پروتکل مسیریابی را بررسی می کند علاوه بر این ، در حضور چندین مسیر ، پروتکل های مختلف مسیریابی از معیارهای مختلفی برای تعیین بهترین مسیر استفاده می کنند. بین پروتکل های (IGP) و پروتکل های (EGP) تمایز قائل می شوند. سرانجام ، این بخش روش های مختلف ایجاد تبلیغات مسیر را مورد بحث قرار می دهد.

باورپذیری مسیر

اگر شبکه بیش از یک پروتکل مسیریابی در حال اجرا باشد ، و یک روتر از طریق پروتکل های مختلف مسیریابی دو تبلیغ مسیر را برای همان شبکه دریافت کند ، روتر به کدام تبلیغ مسیر معتقد است؟ جالب اینجاست که برخی پروتکل های مسیریاب نسبت به برخی دیگر قابل باورتر هستند. به عنوان مثال روتر سیسکو می تواند EIGRP را باورپذیرتر از RIP بداند. شاخص باورپذیری را [۱](AD) می نامند. جدول ۶-۱ AD برای منابع مختلف اطلاعات مسیریابی را نشان می دهد. توجه داشته باشید که مقادیر AD کمتر قابل باورتر از مقادیر AD بالاتر است.

[۱] administrative distance

جد.ول ۱-۶ : Administrative Distance

معیارها

برخی از شبکه ها ممکن است از طریق بیش از یک مسیر قابل دسترسی باشند. اگر یک پروتکل مسیریابی از چندین مسیر برای رسیدن به چنین شبکه ای اطلاع دارد ، پروتکل مسیریابی کدام مسیر (یا مسیرها) را انتخاب می کند؟ در حقیقت ، بسته به پروتکل مسیریابی و آنچه که آن پروتکل مسیریابی به عنوان معیار استفاده می کند (مقداری که به یک مسیر اختصاص داده می شود) متفاوت است. معیارهای پایین تر به معیارهای بالاتر ترجیح داده می شوند. اگر یک پروتکل مسیریابی بیش از یک مسیر برای رسیدن به یک شبکه مقصد می داند و آن مسیرها دارای معیارهای برابر هستند ، برخی از پروتکل های مسیریابی از تعادل بار در مسیرهای با هزینه برابر پشتیبانی می کنند. EIGRP حتی می تواند برای تعادل بار در مسیرهای با هزینه نابرابر پیکربندی شود. پروتکل های مختلف مسیریابی می توانند از پارامترهای مختلف در محاسبه یک معیار استفاده کنند. پارامترهای خاص مورد استفاده برای انواع پروتکل های مسیریابی بعداً در این فصل ارائه شده است.

پروتکل های داخلی در مقابل درگاه خارجی

پروتکل های مسیریابی را می توان بر اساس دامنه عملکرد آنها نیز دسته بندی کرد. پروتکل های (IGP) در یک سیستم خودمختار عمل می کنند ، که یک سیستم خودمختار یک شبکه تحت یک کنترل اداری واحد است. برعکس ، پروتکل های دروازه خارجی (EGP) بین سیستم های خودمختار عمل می کنند. شکل ۶-۹ را در نظر بگیرید. روترهای R1 و R2 در یک سیستم خودمختار (AS 65002) و روترهای R3 و R4 در یک سیستم خودمختار دیگر (AS 65003) قرار دارند. در آن سیستم های خودمختار ، از IGP برای تبادل اطلاعات مسیریابی استفاده می شود. با این حال ، روتر ISP1 یک روتر در یک سیستم مستقل جداگانه (AS 65001) است که توسط یک ارائه دهنده خدمات اجرا می شود. برای تبادل اطلاعات مسیریابی بین سیستم خودمختار ارائه دهنده خدمات و هر یک از سیستم های خودمختار دیگر ، از EGP (معمولاً پروتکل Border Gateway) استفاده می شود.

شکل ۹-۶ : IGPs Versus EGPs

روش تبلیغات مسیر

ویژگی دیگر پروتکل مسیریابی نحوه دریافت ، تبلیغ و ذخیره اطلاعات مسیریابی است. دو رویکرد اساسی distance vector و link state هستند.

بردار مسافت

یک پروتکل مسیریابی از راه دور – یک نسخه کامل از جدول مسیریابی خود را به همسایگان خود که مستقیماً متصل هستند می فرستد. این یک تبلیغ دوره ای است ، به این معنی که حتی اگر هیچ تغییر توپولوژیکی رخ نداده باشد ، یک پروتکل مسیریابی بردار فاصله ، در فواصل منظم ، دوباره جدول کامل مسیریابی خود را برای همسایگان خود تبلیغ می کند. بدیهی است که این تبلیغات دوره ای اطلاعات اضافی ناکارآمد است. در حالت ایده آل ، شما می خواهید فقط یکبار تبادل کامل اطلاعات مسیر رخ دهد و به روزرسانی های بعدی با تغییرات توپولوژیکی انجام شود.

یکی دیگر از اشکالاتی که در پروتکل های مسیریابی فاصله-بردار وجود دارد ، زمان جمع شدن آنهاست که زمان مورد نیاز برای به روزرسانی همه مسیریاب ها در جهت تغییر جدول توپولوژیکی در شبکه است. تایمرهای نگهدارنده می توانند روند همگرایی را تسریع کنند. پس از تغییر روتر در ورود به مسیر ، یک تایمر نگهدارنده از بروزرسانی بعدی برای مدت زمان مشخص جلوگیری می کند. این روش کمک می کند تا از جلوگیری از همگرایی مسیرهای flapping (مسیرهایی که بین قابل دسترس و غیر قابل دسترس نوسان دارند) جلوگیری کند.

مسئله دیگر در مورد پروتکل های مسیریابی مسافت-برداری ، پتانسیل یک حلقه مسیریابی است. برای توضیح ، شکل ۶-۱۰ را در نظر بگیرید. در این توپولوژی ، متریک مورد استفاده شمارش hop است ، یعنی تعداد روترهایی که باید از آن عبور کرد تا به شبکه برسد. به عنوان یک مثال ، جدول مسیریابی روتر R3 دارای ورودی مسیر برای شبکه ۱۰٫۱٫۱٫۰/۲۴ در خارج از روتر R1 است. برای اینکه روتر R3 به آن شبکه برسد ، باید دو روتر ترانزیت شود (روترهای R2 و R1). در نتیجه ، شبکه ۱۰٫۱٫۱٫۰/۲۴ در جدول مسیریابی روتر R3 با معیار (شمارش هاپ) ۲ ظاهر می شود.

شکل ۱۰-۶ : Routing Loop: Before Link Failure

در ادامه مثال ، تصور کنید که رابط Ethernet 1/0 در روتر R3 خراب شود. همانطور که در شکل ۶-۱۱ نشان داده شده است ، روتر R3 مسیر متصل مستقیم خود (با متریک ۰) به شبکه ۱۰٫۱٫۴٫۰/۲۴ را از دست می دهد. با این وجود ، روتر R2 در جدول مسیریابی خود مسیری به شماره ۱۰٫۱٫۴٫۰/۲۴ داشت (با معیار اندازه گیری ۱) ، و این مسیر به روتر R3 تبلیغ شد. روتر R3 این ورودی را برای ۱۰٫۱٫۴٫۰ به جدول مسیریابی خود اضافه کرده و معیار را ۱ افزایش می دهد.

شکل ۱۱-۶ : Routing Loop: After Link Failure

مشکل این سناریو این است که ورودی ۱۰٫۱٫۴٫۰/۲۴ در جدول مسیریابی روتر R2 به دلیل تبلیغات روتر R2 دریافت شده از روتر R3 بود. اکنون ، روتر R3 به آن مسیر اعتماد کرده است که دیگر معتبر نیست. حلقه مسیریابی همچنان ادامه دارد که روتر R3 مسیر تازه آموخته شده ۱۰٫۱٫۴٫۰/۲۴ خود را با معیار ۲ برای همسایه خود ، روتر R2 ، تبلیغ می کند. از آنجا که روتر R2 در ابتدا شبکه ۱۰٫۱٫۴٫۰/۲۴ را از روتر R3 فرا گرفته است ، وقتی روتر R2 را با همان معیار ۲ در همان مسیر تبلیغ می کند ، شبکه در جدول مسیریاب روتر R2 به روز می شود تا دارای معیار ۳ باشد ، همانطور که در تصویر نشان داده شده است شکل ۶- ۱۲

شکل ۱۲-۶ : Routing Loop: Routers R2 and R3 Incrementing the Metric for 10.1.4.0/24

معیار شبکه ۱۰٫۱٫۴٫۰/۲۴ همچنان در جدول های مسیریابی برای هر دو روتر R2 و R3 افزایش می یابد ، تا زمانی که متریک به مقداری برسد که یک مقدار غیرقابل دسترسی است (به عنوان مثال ، ۱۶ در مورد RIP). از این فرایند به عنوان یک حلقه مسیریاب یاد می شود.

پروتکل های مسیریابی distance-vector معمولاً از یکی از دو روش برای جلوگیری از حلقه های مسیریابی استفاده می کنند:

• Split horizon: ویژگی split-horizon مانع از تبلیغ مسیری می شود که در یک رابط از همان رابط خارج شده است.
• Poison reverse: ویژگی poison-reverse باعث می شود مسیری که در یک رابط دریافت شده است از همان رابط با معیاری که بی نهایت در نظر گرفته شده تبلیغ شود.

استفاده از هر دو رویکرد برای مثال قبلی باعث می شود که روتر R3 نتواند شبکه ۱۰٫۱٫۴٫۰/۲۴ را بر اساس تبلیغات روتر R2 به جدول مسیریابی خود اضافه کند.

Link State

به جای اینکه روترهای همسایه جداول مسیریابی خود را با یکدیگر عوض کنند ، یک پروتکل مسیریابی Link State به روترها اجازه می دهد تا نقشه توپولوژیکی شبکه را ایجاد کنند. سپس ، مشابه سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS) در اتومبیل ، یک روتر می تواند الگوریتمی را برای محاسبه مسیر بهینه (یا مسیرها) به شبکه مقصد اجرا کند. روترها تبلیغات مربوط به حالت پیوند (LSA) را برای تبلیغ شبکه هایی که می دانند چگونه دسترسی دارند ، ارسال می کنند. روترها سپس از آن LSA ها برای ساختن نقشه توپولوژیکی شبکه استفاده می کنند. الگوریتمی که در برابر این نقشه توپولوژیکی قرار دارد الگوریتم اولین کوتاه ترین مسیر Dijkstra برای اولین بار است.

بر خلاف پروتکل های مسیریابی distance-vector ، پروتکل های مسیریابی link-state فقط در صورتی که دو روتر در ابتدا مجاورت خود را تشکیل دهند ، اطلاعات مسیریابی کامل را رد و بدل می کنند. سپس به روزرسانی های مسیریابی ، در عوض ارسال به صورت دوره ای ، در پاسخ به تغییرات شبکه ارسال می شوند. همچنین ، پروتکل های مسیریابی حالت پیوند در مقایسه با پروتکل های مسیریابی فاصله بردار ، از زمان همگرایی کوتاهتری بهره مند می شوند.

مثالهای پروتکل مسیریابی

از محبوب ترین پروتکل های مسیریابی موجود در شبکه های مدرن:

• پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP): پروتکل مسیریابی distance-vector از متریک شمارش هاپ استفاده می کند. حداکثر تعداد هاپ بین دو روتر در یک شبکه مبتنی بر RIP 15 است. بنابراین ، یک شمارش هاپ ۱۶ بی نهایت در نظر گرفته می شود. همچنین ، RIP یک IGP است.
• Open Shortest Path First (OSPF): یک پروتکل مسیریابی حالت پیوند که از متریک هزینه استفاده می کند که براساس سرعت پیوند بین دو روتر است. OSPF به دلیل مقیاس پذیری ، همگرایی سریع و قابلیت همکاری فروشنده ، یک IGP محبوب است.
• Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS) : این پروتکل مسیریابی link-state در عملکرد مشابه OSPF است. از یک متریک قابل تنظیم ، در عین حال بدون بعد ، مرتبط با یک رابط استفاده می کند و اولین الگوریتم کوتاه ترین مسیر Dijkstra را اجرا می کند. اگرچه IS-IS به عنوان یک IGP مقیاس پذیری ، همگرایی سریع و مزایای OSPF را ارائه می دهد ، اما به اندازه OSPF استقرار پیدا نکرده است.
• Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) : یک پروتکل اختصاصی سیسکو است. این مورد در شبکه های فقط سیسکو محبوب است ، اما در محیط های mixed-vendor از محبوبیت کمتری برخوردار است. مانند OSPF ، EIGRP یک IGP با همگرایی سریع است و بسیار مقیاس پذیر است. طبقه بندی EIGRP به عنوان یک distance-vector یا یک پروتکل مسیریابی link-state چالش برانگیزتر است. به طور پیش فرض ، EIGRP از پهنای باند و تأخیر در محاسبه متریک خود استفاده می کند. اما پارامترهای دیگری را می توان در نظر گرفت. این پارامترهای اختیاری شامل قابلیت اطمینان ، بار و حداکثر اندازه واحد انتقال (MTU) است. با استفاده از تأخیر به عنوان بخشی از معیار ، EIGRP می تواند تأخیر ناشی از کندترین پیوندهای مسیر را در نظر بگیرد. برخی از ادبیات EIGRP را یک پروتکل مسیریابی پیشرفته distance-vector می نامند و برخی از ادبیات آن را یک پروتکل مسیریابی ترکیبی می نامند. EIGRP از اطلاعات همسایگان خود برای کمک به انتخاب مسیری بهینه (مانند پروتکل های مسیریابی distance-vector) استفاده می کند. با این حال ، EIGRP همچنین یک پایگاه داده از اطلاعات توپولوژیکی (مانند پروتکل مسیریابی link-state) را نگهداری می کند. الگوریتمی که EIGRP برای انتخاب مسیر خود استفاده می کند الگوریتم کوتاه ترین مسیر اولین Dijkstra نیست. در عوض ، EIGRP از الگوریتم انتشار به روزرسانی (DUAL) استفاده می کند.
• Border Gateway Protocol (BGP) : تنها EGP امروزه که به طور گسترده استفاده می شود. در حقیقت ، BGP به عنوان یک پروتکل مسیریابی در نظر گرفته می شود که اینترنت را اجرا می کند ، و این ارتباطی بین چندین سیستم مستقل است. اگرچه برخی از ادبیات BGP را به عنوان یک پروتکل مسیریابی distance-vector طبقه بندی می کنند ، با دقت بیشتری می توان آن را به عنوان یک پروتکل مسیریابی path-vector توصیف کرد ، به این معنی که می تواند از تعداد هاپ های سیستم مستقل برای رسیدن به یک شبکه مقصد به عنوان معیار خود استفاده می کند . با این حال ، انتخاب مسیر BGP فقط بر اساس هاپ سیستم مستقل نیست. BGP پارامترهای مختلف دیگری نیز دارد که می تواند در نظر بگیرد. جالب اینجاست که هیچ یک از این پارامترها بر اساس سرعت لینک نیستند. علاوه بر این ، اگرچه BGP فوق العاده مقیاس پذیر است ، اما در صورت تغییر توپولوژی به سرعت همگرا نمی شود.

یک شبکه می تواند همزمان از طریق توزیع مجدد مسیر ، از بیش از یک پروتکل مسیریابی پشتیبانی کند. به عنوان مثال ، یک روتر می تواند یکی از رابط های خود را در یک منطقه OSPF از شبکه شرکت کند و رابط دیگری نیز در یک منطقه EIGRP از شبکه شرکت کند. سپس این روتر می تواند مسیرهایی را که از طریق OSPF طی کند و آن مسیرها را به روند مسیریابی EIGRP تزریق کند. به همین ترتیب ، مسیرهای یاد گرفته شده توسط EIGRP می توانند در روند مسیریابی OSPF توزیع شوند.

انتقال آدرس

همانطور که در فصل ۵ توضیح داده شده است ، برخی از آدرس های IP از طریق public Internet قابل حمل هستند ، و سایر آدرس های IP خصوصی در نظر گرفته می شوند و برای استفاده در یک سازمان در نظر گرفته شده اند. [۱](NAT) اجازه می دهد آدرسهای IP خصوصی (همانطور که در RFC 1918 تعریف شده است) به آدرسهای IP قابل روت اینترنت (آدرسهای IP عمومی) منتقل شوند. این بخش عملکرد NAT اساسی و یک نوع به نام Port Address Translation (PAT) را بررسی می کند. انتقال آدرس همچنین می تواند برای درگاه های خاص مرتبط با آدرس IP انجام شود.

[۱] Network Address Translation

NAT

شکل ۶-۱۳ را در نظر بگیرید که یک توپولوژی اساسی را نشان می دهد. توجه داشته باشید که شبکه های IP 172.16.1.0/24 و ۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۰/۲۴ شبکه های IP خصوصی هستند ، برای این بحث فرض کنید که آدرس های IP قابل روت عمومی هستند. دلیل استفاده از این آدرسهای IP خصوصی برای نشان دادن آدرسهای IP عمومی این است که از استفاده از آدرسهای IP ثبت شده موجودیت در مثال خودداری کنید.

شکل ۱۳-۶ : Basic NAT Topology

در توپولوژی شکل ۶-۱۳ ، دو مشتری با آدرس IP خصوصی ۱۰٫۱٫۱٫۱ و ۱۰٫۱٫۱٫۲ می خواهند با یک وب سرور در اینترنت عمومی ارتباط برقرار کنند. آدرس IP سرور ۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۱ است. روتر R1 برای NAT پیکربندی شده است. به عنوان مثال ، روتر R1 بسته هایی را می گیرد که از ۱۰٫۱٫۱٫۱ برای ۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۱ در نظر گرفته شده اند و آدرس IP منبع را در هدر بسته ها به ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۱ تغییر می دهد (که ما فرض می کنیم یک آدرس IP قابل روت عمومی برای اهداف این بحث است) . هنگامی که سرور در آدرس IP 192.168.1.1 از مشتری ترافیک دریافت می کند ، ترافیک بازگشتی سرور به آدرس مقصد ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۱ ارسال می شود. وقتی روتر R1 از شبکه خارج که مقصد آن ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۱ است ، ترافیک دریافت می کند ، روتر آدرس IP مقصد را به ۱۰٫۱٫۱٫۱ ترجمه می کند و ترافیک را به داخل شبکه هدایت می کند ، در آنجا مشتری ۱ ترافیک را دریافت می کند. به همین ترتیب ، آدرس IP سرویس گیرنده ۲ با شماره ۱۰٫۱٫۱٫۲ به آدرس IP با شماره ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۲ ترجمه می شود. جدول ۶-۲ اصطلاحاتی را که هنگام توصیف آدرسهای IP مختلف درگیر در انتقال استفاده می شود ، معرفی می کند.

جدول  ۲-۶ : Names of NAT IP Addresses

به عنوان یک کمک حافظه ، به یاد داشته باشید که داخل همیشه به یک دستگاه داخلی (منبع) و بیرون همیشه به یک دستگاه خارج (مقصد) اشاره دارد. همچنین ، فکر کنید کلمه محلی شبیه کلمه اسپانیایی loco به معنی دیوانه است. این همان چیزی است که می توان به یک آدرس محلی فکر کرد. این یک آدرس دیوانه و ساخته شده است (یک آدرس IP خصوصی است که در اینترنت قابل حمل نیست). سرانجام ، بگذارید g در global خوب بودن را به شما یادآوری کند ، زیرا یک آدرس جهانی یک آدرس IP خوب (قابل حمل در اینترنت) است. بر اساس این تعاریف ، جدول ۶-۳ آدرس های IP را که قبلا در شکل ۶-۱۳ نشان داده شده است ، دسته بندی می کند.

جدول ۳ -۶ : Classifying the NAT IP Addresses in Figure 6-13

 

NAT همیشه نباید بین آدرسهای خصوصی و عمومی باشد. به عنوان مثال ، NAT می تواند بین دو دامنه آدرس خصوصی یا دو دامنه آدرس عمومی نیز پیاده سازی شود.

این که آیا آدرس محلی داخلی به صورت تصادفی از درون مجموعه آدرس های موجود به آدرس داخلی اختصاص داده می شود یا از طریق پیکربندی ایستا به آدرس اختصاص داده می شود ، نوع NAT مورد استفاده شما را تعیین می کند. به این دو رویکرد NAT DNAT و SNAT گفته می شود:

• DNAT: در مثال قبلی ، آدرسهای محلی داخلی به طور خودکار از داخل مجموعه ای از آدرسهای عمومی موجود ، یک آدرس داخلی جهانی اختصاص داده شده است. از این رویکرد NAT به عنوان NAT پویا (DNAT) یاد می شود. این اغلب به عنوان ” many-to-many” شناخته می شود ، زیرا بسیاری از کاربران محلی (یک شبکه) در یک مجموعه از آدرسهای جهانی نقشه برداری می شوند.
• SNAT: گاهی اوقات ، می خواهید آدرس جهانی داخلی را که به یک دستگاه خاص در داخل شبکه شما اختصاص داده شده است ، پیکربندی کنید. به عنوان مثال ، شما ممکن است یک سرور ایمیل در داخل شرکت خود داشته باشید ، و می خواهید سایر سرورهای ایمیل در اینترنت پیام های ایمیل را به سرور شما ارسال کنند. آن سرورهای ایمیل در اینترنت باید به یک آدرس IP خاص اشاره کنند ، نه یک آدرس که به طور تصادفی از مجموعه آدرس های IP موجود انتخاب شده است. در چنین شرایطی ، می توانید نگاشت یک آدرس محلی (آدرس IP سرور ایمیل داخلی خود) را به یک آدرس داخلی پیکربندی کنید (آدرس IP که سرورهای ایمیل در اینترنت برای شرکت شما ایمیل ارسال می کنند). از این رویکرد به NAT با عنوان Static NAT (SNAT) یاد می شود. این را اغلب نگاشت ” many-to-one ” می نامند.

PAT

با این حال ، یک چالش با NAT اساسی این است که نگاشت یک به یک از آدرسهای محلی به داخل آدرسهای جهانی وجود دارد ، به این معنی که یک شرکت به همان تعداد آدرسهای IP قابل روت عمومی که نیاز به آدرسهای IP دارد ، نیاز خواهد داشت. این مقیاس خوبی ندارد زیرا ، غالباً ، یک ارائه دهنده خدمات فقط یک آدرس IP یا یک بلوک کوچک از آدرس IP در اختیار مشتری قرار می دهد. خوشبختانه ، بسیاری از روترها از Port Address Translation (PAT) پشتیبانی می کنند ، که به چندین آدرس محلی اجازه می دهد تا یک آدرس داخلی را به اشتراک بگذارند (یک آدرس IP قابل روت شدن عمومی). به همین دلیل از PAT به عنوان “بسیاری به یک” یاد می شود. در فصل ۲ ، “مدل مرجع OSI” ، در مورد چگونگی اعتماد ارتباطات IP به شماره پورت یاد گرفتید. به عنوان یک بررسی ، هنگامی که مشتری یک بسته IP ارسال می کند ، نه تنها آن بسته دارای آدرس IP منبع و مقصد است ، بلکه دارای شماره منبع پورت و مقصد است. PAT از این شماره پورت استفاده می کند تا جریان های ارتباطی جداگانه را ردیابی کند. به عنوان مثال ، شکل ۶-۱۴ را در نظر بگیرید. برخلاف مثالی که در شکل ۶-۱۳ نشان داده شده است ، که در آن هر آدرس محلی در داخل به آدرس جهانی خود ترجمه شده است ، مثالی که در شکل ۶-۱۴ نشان داده شده است تنها یک آدرس داخلی دارد. این آدرس داخلی در میان تمام دستگاههای داخل شبکه به اشتراک گذاشته شده است. جریان های مختلف ارتباطی با در نظر گرفتن شماره پورت در جدول ترجمه NAT روتر R1 جداگانه نگهداری می شوند.

شکل ۱۴-۶ : PAT Topology

هنگامی که سرویس گیرنده ۱ بسته ای را به وب سرور می فرستد (با آدرس IP 192.168.1.1) ، شماره پورت زودگذر مشتری (پورت منبع آن انتخاب شده است که بزرگتر از ۱۰۲۳ است) ۱۰۲۵ است. روتر R1 شماره پورت را یادداشت می کند و ترجمه در داخل آدرس محلی ۱۰٫۱٫۱٫۱ با شماره پورت ۱۰۲۵ به آدرس داخلی ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۰ با شماره درگاه ۲۰۲۵٫ وقتی سرویس گیرنده ۲ یک بسته را به همان وب سرور می فرستد ، آدرس داخلی آن ۱۰٫۱٫۱٫۲ با شماره پورت ۱۰۵۰ به آدرس داخلی ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۰ با شماره پورت ۲۰۵۰ ترجمه می شود. توجه داشته باشید که هر دو مشتری ۱ و مشتری ۲ آدرس های داخلی خود را به همان آدرس داخلی ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۰ ترجمه کرده اند. بنابراین ، هنگامی که وب سرور بسته ها را به سرویس گیرنده ۱ و سرویس گیرنده ۲ ارسال می کند ، مقصد آن بسته ها همان آدرس IP (172.16.1.100) است. با این حال ، وقتی روتر R1 آن بسته ها را دریافت می کند ، می داند که هر بسته بسته به شماره پورت مقصد باید به کدام مشتری ارسال شود. به عنوان مثال ، اگر بسته ای از وب سرور (۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۱) به روتر R1 با آدرس IP مقصد ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۰ و شماره پورت مقصد ۲۰۵۰ برسد ، روتر R1 آدرس IP مقصد را به ۱۰٫۱٫۱٫۲ با شماره پورت ۱۰۵۰ ، که به مشتری ۲ ارسال می شود.

هنگامی که سرویس گیرنده ۱ بسته ای را به وب سرور می فرستد (با آدرس IP 192.168.1.1) ، شماره پورت مشتری (پورت منبع که بزرگتر از ۱۰۲۳ است انتخاب شده است) ۱۰۲۵ است. روتر R1 شماره پورت را یادداشت می کند و انتقال در داخل آدرس محلی ۱۰٫۱٫۱٫۱ با شماره پورت ۱۰۲۵ به آدرس داخلی ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۰ با شماره درگاه ۲۰۲۵انجام میشود . وقتی سرویس گیرنده ۲ یک بسته را به همان وب سرور می فرستد ، آدرس داخلی آن ۱۰٫۱٫۱٫۲ با شماره پورت ۱۰۵۰ به آدرس داخلی ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۰ با شماره پورت ۲۰۵۰ منتقل می شود. توجه داشته باشید که هر دو مشتری ۱ و مشتری ۲ آدرس های داخلی خود را به همان آدرس داخلی ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۰ منتقل کرده اند. بنابراین ، هنگامی که وب سرور بسته ها را به سرویس گیرنده ۱ و سرویس گیرنده ۲ ارسال می کند ، مقصد آن بسته ها همان آدرس IP (172.16.1.100) است. با این حال ، وقتی روتر R1 آن بسته ها را دریافت می کند ، می داند که هر بسته ، بسته به شماره پورت مقصد باید به کدام مشتری ارسال شود. به عنوان مثال ، اگر بسته ای از وب سرور (۱۹۲٫۱۶۸٫۱٫۱) به روتر R1 با آدرس IP مقصد ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۱۰۰ و شماره پورت مقصد ۲۰۵۰ برسد ، روتر R1 آدرس IP مقصد را به ۱۰٫۱٫۱٫۲ با شماره پورت ۱۰۵۰ ، به مشتری ۲ ارسال می کند.

توجه

ادبیات شبکه به اشتباه بیان می کند که IGMP مخفف Internet Group Multicast Protocol است.

IGMP

پروتکل مورد استفاده بین کلاینت ها (به عنوان مثال رایانه های شخصی) و روترها برای اینکه روترها بدانند کدام یک از رابط هایشان گیرنده چندپخشی متصل است IGMP است. اگرچه سه نسخه از IGMP وجود دارد (همانطور که در لیست زیر شرح داده شده است) ، اما فقط دو نسخه (نسخه ۱ و نسخه ۲) در مقیاس گسترده مستقر هستند:

• IGMP نسخه ۱ (IGMPv1): هنگامی که یک کامپیوتر می خواهد به یک گروه چندپخشی بپیوندد ، یک پیام گزارش IGMP را به روتر خود می فرستد و به روتر اطلاع می دهد که می خواهد برای گروه خاصی ترافیک دریافت کند. هر ۶۰ ثانیه ، به طور پیش فرض ، روتر پیام جستجوی IGMP را ارسال می کند تا تعیین کند که آیا کامپیوتر هنوز می خواهد به این گروه تعلق داشته باشد. قبل از اینکه یک روتر متوجه شود گیرنده از گروه خارج شده است ، می تواند تا ۳ دقیقه تأخیر داشته باشد. آدرس مقصد این روتر که به همه میزبانهای چندپخشی IP آدرس می دهد۲۲۴٫۰٫۰٫۰٫۱ است
• IGMP نسخه ۲ (IGMPv2): مشابه IGMPv1 ، به جز IGMP نسخه ۲ می تواند درخواست ها را به یک گروه خاص ارسال کند و از یک پیام ترک پشتیبانی کند. به طور خاص ، یک گیرنده می تواند پیش فعالانه پیام ترک را ارسال کند وقتی که دیگر نمی خواهد در یک گروه چندپخشی شرکت کند ، به روتر اجازه می دهد رابط خود را زودتر از آنچه که با IGMPv1 انجام می شود ، کوتاه کند.
• IGMP نسخه ۳ (IGMPv3): ویژگی اضافه شده به نام منبع خاص چندپخشی (SSM) را فراهم می کند ، که به مشتری اجازه می دهد تا نه تنها برای یک گروه چندپخشی خاص ، ترافیک را درخواست کند بلکه از یک سرور خاص نیز تأمین شود. به عنوان مثال ، می توانید چندین سرور ویدیویی داشته باشید که جریان های مختلف ویدئویی را پخش می کنند ، همه برای یک گروه چندپخشی یکسان هستند. با این حال ، هنگامی که مشتری با SSM (همانطور که IGMPv3 پشتیبانی می کند) به آن گروه می پیوندد ، مشتری می تواند درخواست کند که فقط از یک سرور خاص ترافیک دریافت کند. با این کار می توانید از چندین جلسه چندپخشی پشتیبانی کنید در حالی که فقط یک آدرس IP کلاس D مصرف می کنید.

شکل ۱۵-۶ یک توپولوژی multicast را نشان میدهد در بین سه PC در شبکه تنها PC2 میخواهد ترافیک multicast را دریافت کند سوئیچ و روتر از کجا می دانند که فقط پورت های منتهی به PC2 را خارج کنند؟

شکل ۱۵-۶ : Multicast Receiver Joining a Multicast Group

PC2 با ارسال یک پیام پیوستن IGMP به gateway پیش فرض خود ، نشان می دهد که می خواهد به گروه چندپخشی ۲۳۹٫۱٫۲٫۳ باشد. سوییچی که پیام پیوستن IGMP از طریق آن عبور می کند با ویژگی جاسوسی IGMP فعال می شود ، که به شما امکان می دهد تا پیام پیوستن IGMP را استراق سمع کرده و گروه چندپخشی را که PC2 می خواهد به آن بپیوندد ، تعیین کند. سپس ، در آینده ، هنگامی که سوئیچ از روتر مورد نظر برای ۲۳۹٫۱٫۲٫۳ ترافیک دریافت می کند ، سوئیچ فقط آن بسته ها را از درگاه متصل به PC2 هدایت می کند. هنگامی که روتر پیام پیوستن IGMP را از PC2 دریافت می کند ، می داند که فقط باید ترافیکی را که برای ۲۳۹٫۱٫۲٫۳ تعیین شده است را از رابطی که پیام پیوست IGMP بر روی آن دریافت شده است بفرستد. در نتیجه ، هنگامی که منبع چندپخشی جریان ترافیکی را ارسال می کند ، این ترافیک فقط از درگاه روتر و پورت سوئیچ منتهی به PC2 هدایت می شود ، همانطور که در شکل ۶-۱۶ نشان داده شده است.

شکل ۱۶-۶ : Multicast Traffic Only Being Forwarded to the Multicast Receiver

PIM

اگرچه IGMP به یک گیرنده چندپخشی اجازه می دهد تا به یک گروه چندپخشی بپیوندد ، اما همچنان نیاز به پروتکل مسیریابی چندپخشی وجود دارد که ترافیک چندپخشی را بین روترهای فعال شده چندپخشی هدایت کند. محبوب ترین پروتکل مسیریابی چندپخشی PIM است. هدف اصلی PIM تشکیل درخت توزیع چندپخشی است که همان مسیر (یا مسیرهایی) است که ترافیک چندپخشی از آن عبور می کند. PIM دارای دو حالت عملکرد است: حالت متراکم PIM (PIM-DM) و حالت پراکنده PIM (PIM-SM).

PIM-DM

PIM-DM از یک درخت توزیع منبع استفاده می کند ، به این معنی که یک مسیر مطلوب بین روتر منبع در یک شبکه چندپخشی (یعنی نزدیکترین روتر به فرستنده چندپخشی) و هر روتر آخرین هاپ (نزدیکترین روتر به هر گیرنده چندپخشی) تشکیل می شود  با این حال ، قبل از تشکیل این درخت توزیع منبع بهینه ، ترافیک از منبع چندپخشی در ابتدا در کل شبکه تحت فشار قرار می گیرد ، همانطور که در شکل ۶-۱۷ نشان داده شده است.

شکل ۱۷-۶ : PIM-DM Flooding

بدیهی است که این هجوم اولیه ترافیک چندپخشی باعث می شود تا ترافیکی به روترهایی که نیازی به ترافیک چندپخشی ندارند ارسال شود ، و این می تواند از پهنای باند در ارتباط بین روترها استفاده کند. پس از وقوع این طغیان اولیه ، اگر یک رابط روتر ترافیک چندپخشی را دریافت کند و ترافیک مورد نیاز روتر نباشد (یا اینکه ترافیک روتر باشد ولی در یک رابط دیگر باشد) ، رابط روتر پیغام prune  را به ، روتر همسایه آن ، با درخواست pruned کردن آن از درخت توزیع منبع میفرستد .( همانطور که در شکل ۶-۱۸ نشان داده شده است)

شکل ۱۸-۶ : PIM-DM Pruning

پس از ارسال رابط روتر برای این پیام های pruned ، درخت توزیع منبع حاصل (مسیری که بسته های چندپخشی از آن جریان دارد) یک مسیر مطلوب بین روتر منبع و روتر آخرین هاپ است ، همانطور که در شکل ۶-۱۹ نشان داده شده است.

شکل ۱۹-۶ : PIM-DM Source Distribution Tree After Pruning

یک مزیت PIM-DM این است که یک مسیر مطلوب بین روتر منبع و هر روتر آخرین هاپ تشکیل می شود. با این حال ، اشکال PIM-DM این است که یک شبکه باید تحت رفتار سیل و pruned قرار گیرد ، همانطور که قبلا توضیح داده شد ، تا درخت توزیع مطلوب را تشکیل دهد. بعلاوه ، حتی پس از تشکیل درخت توزیع بهینه ، سیلاب و pruned هر ۳ دقیقه تکرار می شود. چنین سیلاب های دوره ای از ترافیک ممکن است تأثیر قابل توجهی در شبکه ایجاد کند.

PIM-SM

PIM-SM از یک درخت توزیع مشترک استفاده می کند. یک درخت توزیع مشترک در ابتدا یک مسیر مطلوب بین روتر منبع و هر روتر last-hop ایجاد نمی کند. درعوض ، یک منبع چندپخشی مستقیماً ترافیک را به روتر دیگری می فرستد ، که به آن نقطه قرار ملاقات (RP) می گویند. هنگامی که روتر دیگری در شبکه چندپخشی می خواهد به درخت توزیع چندپخشی بپیوندد (زیرا از مشتری یک پیام پیوستن IGMP دریافت کرده است) ، آن روتر آخرین هاپ برای پیوستن به درخت توزیع مشترک پیام پیوستن را به RP ارسال می کند ، همانطور که در شکل نشان داده شده است ۶-۲۰ این درخت یک درخت توزیع مشترک نامیده می شود زیرا تمام روترهای آخرین هاپ (روترهایی با گیرنده چندپخشی پایین دست) پیامهای پیوستن را به همان RP ارسال می کنند.

شکل ۲۰-۶ : PIM-DM Source Distribution Tree After Pruning

فایده PIM-SM این است که از رفتار سیلاب و pruned، PIM-DM جلوگیری می شود. با این حال ، با بازبینی شکل ۶-۲۰ ، ممکن است نتیجه بگیرید که یک اشکال PIM-SM این است که یک درخت توزیع غیربهینه ایجاد می شود. اگرچه این در ابتدا درست است ، اما پس از اینکه روتر آخرین هاپ اولین بسته چندپخشی را از منبع چندپخشی دریافت کرد ، می تواند آدرس IP منبع چندپخشی را مشاهده کند. سپس ، بر اساس جدول مسیریابی unicast خود ، یک روتر آخرین هاپ می تواند یک درخت توزیع مطلوب تشکیل دهد و سپس شاخه درخت متصل آن به RP را برش دهد. این رفتار تغییر کوتاه ترین مسیر درخت (SPT) نامیده می شود. شکل ۶-۲۱ درخت توزیع حاصل را نشان می دهد.

شکل ۲۱-۶ : PIM-SM Distribution Tree After SPT Switchover

با افزودن ویژگی تغییر SPT ، PIM-SM رویکرد ترجیحی برای تشکیل یک درخت توزیع چندپخشی است زیرا به شما یک مسیر بهینه از روتر منبع به هر روتر آخرین هاپ می دهد و از رفتار سیلاب و pruned آن جلوگیری می کند.

مطالعه ی نمونه ای در جهان واقعی

Acme ، Inc. تصمیم گرفته است از یک پروتکل مسیریابی حالت پیوند برای مسیریابی پویا بین شبکه های محلی و دفاتر از راه دور خود که از طریق شبکه های WAN متصل هستند ، استفاده کند. پروتکل حالت پیوندی که شرکت انتخاب کرده است OSPF است. هر یک از روترهایی که به شبکه های فرعی LAN و WAN متصل هستند ، در مورد مسیرهای OSPF با همسایگان OSPF خود اطلاعاتی کسب و تبلیغ می کنند. دفاتر شعبه یک مسیر پیش فرض خواهند داشت که به سمت روترهای دفتر مرکزی است و در سایت دفتر مرکزی از یک مسیر پیش فرض استفاده می کنند که به سمت ارائه دهنده خدمات است. خود Acme ، از BGP استفاده نخواهد کرد ، اما WAN و ارائه دهنده خدمات اینترنت آن ، که با سایر ارائه دهندگان خدمات ارتباط برقرار می کند ، از BGP استفاده می کنند. بسته های IP از Acme’s LAN ، که از آدرس های IP خصوصی استفاده می کنند ، ترجمه DNAT را انجام می دهند زیرا این بسته ها از طریق شبکه ارائه دهنده خدمات به اینترنت هدایت می شوند. آدرسهای مسیریابی جهانی که برای DNAT استفاده می شوند از ISP در اختیار Acme قرار می گیرند. ترافیک بین دفتر مرکزی و دفاتر شعبه از راه دور به طور معمول انجام می شود ، بدون اینکه NAT برای اتصالات درون شرکت اضافه شود. Acme ممکن است برای جریانهای ویدئویی که گزارش وضعیت صبح را از رئیس Acme به صورت روزانه ارائه می دهد ، از مسیریابی چندپخشی به صورت داخلی استفاده کند. با استفاده از چندپخشی ، سرور می تواند یک جریان داده را ارسال کند و شبکه دارای قابلیت پخش چندگانه می تواند محتوای چندپخشی را به کارکنانی که درخواست کرده اند و به آن گروه چندپخشی ملحق شده اند و نرم افزار را روی رایانه ها یا دستگاه های تلفن همراه خود اجرا می کنند ، تحویل دهد تا بتوانند ببینند

خلاصه

در اینجا موضوعات اصلی ذکر شده در این فصل وجود دارد:

• در این فصل چگونگی هدایت ترافیک روترها از طریق شبکه براساس آدرس های IP منبع و مقصد مورد بحث قرار گرفته است.
• منابع اطلاعات مسیر مورد استفاده برای پر کردن جدول مسیریابی روتر نیز پوشش داده شد این منابع شامل مسیرهای مستقیماً متصل ، مسیرهای پیکربندی شده ثابت و مسیرهای یاد گرفته شده به صورت پویا هستند.
• این فصل بین پروتکل های مسیریاب (به عنوان مثال ، IP) و پروتکل های مسیریابی (مانند OSPF یا EIGRP) تفاوت قائل شد.
• برخی از منابع مسیریاب ، براساس فاصله اداری ، از سایر منابع مسیریاب قابل اعتمادتر هستند. پ
• روتکل های مختلف مسیریابی از معیارهای مختلفی برای انتخاب بهترین مسیر در حضور چندین مسیر استفاده می کنند.
• این فصل بین IGP ها (که در یک سیستم خودمختار اجرا می شوند) و EGP ها (که بین سیستم های خودمختار اجرا می شوند) تفاوت قائل شد.
• رفتار پروتکل های مسیریابی فاصله بردار و link-state بحث شد .
• محبوب ترین پروتکل های مسیریابی امروزی (از جمله RIP ، OSPF ، IS-IS ، EIGRP و BGP) همراه با ویژگی های آنها ارائه شده است. از NAT می توان برای انتقال آدرسهای IP خصوصی در داخل شبکه به آدرسهای IP قابل رویت عمومی استفاده کرد. علاوه بر این ، این فصل تفاوت های NAT: PAT ، SNAT و DNAT را در تضاد قرار می دهد.
• در این فصل پروتکل های IGMP و PIM مورد استفاده در شبکه های چندپخشی مورد بحث قرار گرفت. این پروتکل ها با هم کار می کنند تا به شبکه اجازه دهند فقط ترافیک چندپخشی را از طریق پیوندهایی که به آن ترافیک نیاز دارند هدایت کند.