در این قسمت از آموزش سیسکو به نحوه مسیریابی لایه Network از طریق LAN ها و WAN ها می پردازیم . در حالی که منطق مسیریابی لایه شبکه جزئیات انتقال فیزیکی را نادیده می گیرد ، بیت ها هنوز نیاز به منتقل شدن دارند . برای انجام این کار ، منطق لایه Network در یک هاست یا روتر باید بسته را به پروتکل های لایه data-link انتقال دهد ، که این پرتوکل نیز از لایه physical برای ارسال اطلاعات استفاده میکند . لایه data-link قبل از ارسال فریم به هر شبکه فیزیکی ، هدر و تریلر مناسب را به بسته اضافه می کند و یک فریم ایجاد می کند .
فرایند مسیریابی بسته لایه Network را به صورت end to end از طریق شبکه به جلو هدایت می کند ، در حالی که هر فریم data-link فقط در بخش کوچکی از انتقال نقش دارد و پی در پی لایه data-link بسته را به دستگاه بعدی منتقل می کند .
به طور خلاصه ، لایه network از دید بهتری مانند “ارسال بسته به روتر یا میزبان بعدی مشخص شده …” ، و لایه data-link در مورد جزئیات مانند “محصور کردن بسته در data-link و انتقال فریم” به هدف نگاه می کنند . لیست زیر مراحل اصلی مسیریابی روتر برای هر بسته را با شروع ورود فریم به یک اینترفیس روتر خلاصه می کند .
- مرحله ۱٫ از قسمت Frame Check Sequence (FCS) لایه Data-link برای اطمینان از عدم وجود خطا در فریم استفاده میکند و در صورت بروز خطا ، فریم را کنار می گذارد .
- مرحله ۲٫ با فرض اینکه فریم در مرحله ۱ کنار گذاشته نشده است ، هدر و تریلر data-link حذف میشود و تنها بسته IP باقی می ماند .
- مرحله ۳٫ آدرس IP مقصد درون بسته با جدول مسیریابی مقایسه می شود و مسیری که با آدرس مقصد مطابقت بیشتری دارد ، پیدا می شود . این مسیر اینترفیس خروجی روتر و احتمالاً آدرس IP روتر بعدی را مشخص می کند.
- مرحله ۴٫ بسته IP درون یک هدر و تریلر data-link جدید ، مناسب برای اینترفیس خروجی ، قرار داده میشود و فریم به جلو ارسال میشود .
شکل ۱ مثالی از ارسال بسته توسط PC1 به PC2 را نشان میدهد و به دنبال آن تجزیه و تحلیل دقیق منطق مسیریابی هر دستگاه انجام می شود . هر قسمت از توضیحات شامل جزئیاتی در مورد نحوه ایجاد هدر های مناسب data-link و هر یک از سه روتر است .
لیست زیر منطق forwarding در هر روتر را توضیح می دهد و همچنین بر نحوه ادغام مسیریابی با data link تمرکز می کند .
مرحله اول : PC1 بسته را به default router خود ارسال می کند. منطق لایه Network از PC1 بسته ای را با آدرس IP مقصد PC2 (150.150.4.10) ایجاد می کند . لایه Network نیز تجزیه و تحلیل می کند و متوجه میشود که ۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۱۰ و آدرس خودش در یک subnet قرار ندارند ، بنابراین PC1 نیاز به ارسال بسته به R1 (default router یا روتر پیش فرض PC1) دارد . PC1 بسته IP را در یک فریم data-link اترنت ، با آدرس اترنت مقصد از آدرس R1 قرار می دهد و نهایتا PC1 فریم را از طریق اترنت ارسال می کند .
مرحله دوم : R1 فریم ورودی را پردازش می کند و بسته را به R2 ارسال می کند . از آنجا که فریم اترنت ورودی دارای destination MAC از MAC R1 است ، R1 تصمیم می گیرد که فریم را پردازش کند . R1 ابتدا FCS فریم را برای خطاها بررسی می کند ، و در صورت عدم وجود خطا ، R1 هدر و تریلر اترنت حذف میکند . سپس ، R1 آدرس مقصد بسته (۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۱۰) را با جدول مسیریابی خود مقایسه می کند و مسیری به زیر شبکه ۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۰ پیدا می کند . چون که آدرس مقصد ۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۱۰ در آن زیر شبکه است ، R1 بسته را از اینترفیس مربوطه در آن مسیر منطبق (Serial0) به روتر R2 (150.150.2.7) ارسال می کند . R1 ابتدا باید بسته IP را در یک فریم HDLC کپسوله کند.
مرحله سوم : R2 فریم ورودی را پردازش کرده و بسته را به R3 ارسال می کند. R2 همان فرایند روتر R1 در هنگام دریافت فریم HDLC را تکرار می کند. R2 فیلد FCS را بررسی می کند و متوجه می شود که خطایی رخ نداده است و سپس هدر و تریلر HDLC را حذف میکند . در مرحله بعد ، R2 آدرس مقصد بسته (۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۱۰) را با جدول مسیریابی خود مقایسه میکند و مسیری به زیر شبکه ۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۰ پیدا میکند ، مسیری که به R2 میگوید بسته را از طریق اینترفیس Fast Ethernet 0/0 به next-hop یا روتر بعدی ۱۵۰٫۱۵۰٫۳٫۱ (R3) ارسال کند . اما قبل از آن ، R2 باید بسته را در یک هدر اترنت کپسوله کند . این هدر از آدرس MAC R2 و آدرس MAC R3 در لینک WAN اترنت به عنوان آدرس MAC مبدا و مقصد استفاده می کند .
مرحله چهارم : R3فریم ورودی را پردازش می کند و بسته را به PC2 ارسال می کند. مانند R1 و R2 روتر R3 نیز FCS را بررسی می کند ، هدر و تریلر data-link را کنار می گذارد ، زیر شبکه ۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۰ را در جدول مسیریابی خود جستجو میکند و متوجه میشود که مسیری به زیرشبکه ۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۰ دارد ، اما روتر بعدی وجود ندارد زیرا R3 مستقیماً به زیر شبکه ۱۵۰٫۱۵۰٫۴٫۰ متصل است . تمام کاری که R3 باید انجام دهد این است که بسته را در یک هدر اترنت و تریلر جدید ، اما با یک آدرس اترنت مقصد از مک آدرس PC2 کپسوله کند .
از آنجا که روترها هدر ها و تریلرهای data-link جدیدی ایجاد می کنند ، و چون هدر های جدید حاوی آدرس های data-link هستند ، کامپیوتر ها و روترها باید راهی برای تصمیم گیری از آدرس data-link ها داشته باشند . نمونه ای از نحوه تعیین روتر از آدرس data-link مورد استفاده ، پروتکل Address Resolution Protocol (ARP) است . ARP به طور پویا آدرس data-link یک IP متصل به LAN را می آموزد. به عنوان مثال، در آخرین مرحله ، در پایین شکل ۱، روتر R3 یک بار از ARP برای یادگیری آدرس MAC هاست PC2 قبل از ارسال بسته به PC2 استفاده می کند .
