آشنائی با سيستم عامل روتر 

 IOS ( برگرفته از  Internetwork Operating System  ) ، نرم افزاری است كه از آن به منظور كنترل روتينگ و  سوئيچينگ دستگاه های بين شبكه ای استفاده می گردد . آشنائی با IOS برای تمامی مديران شبكه و به منظور مديريت و پيكربندی دستگاه هائی نظير روتر و يا سوئيچ الزامی است .
در اين مطلب پس از معرفی اوليه IOS به بررسی برخی از ويژگی های آن خواهيم پرداخت .

IOS و ضرورت استفاده از آن

 

ادامه مطلب...

یکی از مقوله های بسیار کاربردی و پایه در زمینه routing در IOS سیسکو ، نوشتن static route می باشد. کابرد های static route بسیار زیاد است اما پرکاربردترین آن زمانی است که شما برای فرستادن ترافیک به یک destination از یک routing protocol استفاده نمی کنید و یا routing protocol شما یک feasible route به آن مقصد ندارد. برای نوشتن static route باید به configuration mode رفته و مطابق با دستور زیر آن را نوشت:

Ip route prefix mask { next-hop | interface [ip address] } [disctance] [name next-hop-name] [permenant]

در ساده ترین حالت برای نوشتن یک ip route نوشتن سه مشخصه از این دستور اجباری می باشد .

• 1.Prefix
• Mask .2
• Next-hop | interface .3

 

برای نوشتن یک دستور ip route ساده تنها نیاز است که فرمان ip route را نوشته و ابتدا آدرس network و یا host مقصد (prefix) را وارد کنیم. در ادامه باید که subnet mask مربوط به مقصد (mask) را نوشت.
لازم به تذکر است که برای یک host خاص باید که subnet mask مربوط به آن را 255.255.255.255 بنویسیم .
در صورتی که subet خود را برای ip یک host هر subnet بجز /32 وارد شود پیغام خطای %Inconsistent address and mask نشان داده خواهد شد . در گام بعدی می بایست ip address مربوط به روتر next-hop و یا interface که packet ها می توانند برای رسیدن به next-hop استفاده کنند نوشته شود.
دستور زیر یک مثال ساده از نوشتن Ip route می باشد :

Ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 Ethernet 0
Ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 192.168.1.2

اما یکی از تفاوت های اصلی این دو فرمان در نحوه نمایش route مورد نظر در routing table است. برای مشاهده static route های به تنهایی می توان از فرمان show ip route static استفاده کرد. هنگامی که از exit interface استفاده شود ، router به شکل Directly Connected در routing table نمایش داده می شود

Prefix/mask is directly connected, exit-interface example: 172.16.0.0/24 is directly connected, Serial1/0

اما زمانی که از next-hop استفاده شود ، route مورد نظر در جدول routing به شکل زیر نمایش داده می شود :

prefix [AD/metric] via ip-next-hop example : 15.1.1.0 [1/0] via 172.16.0.2

همانطور که از مثال بالا مشخص است metric مربوط به static route ها برابر صفر و AD آنها برابر 1 می باشد. اما علاوه بر نحوه نمایش ، استفاده از interface و next-hop در نوشتن static routes تفاوت های محسوسی با یکدیگر دارد. هنگامی در نوشتن static route از next-hop استفاده شود روتر به طور پیش فرض هر 60 ثانیه یکبار next-hop را چک می کند و در صورت عدم دریافت جواب route را از routing table حذف می کند . برای تغییر این زمان می توان از فرمان زیر استفاده کرد.

Ip route static adjust-time number

در دستور فوق ، number عددی بین 1 تا 60 ثانیه است. در صورت استفاده از exit-interface تنها زمانی route از routing table حذف می شود که exit interface به نحوی fail شود ( به طور مثال interface مربوطه shutdown شود).

Static route هایی که به یک interface اشاره می کنند از طریق RIP ، EIGRP و سایر Dynamic Routing Protocol ها advertise خواهد شد بدون توجه به اینکه از فرمان redistribute static برای آن routing protocol ها تعریف شده باشد. دلیل این آنست که این interface به عنوان directly connected در نظر گرفته می شوند و در این حالت دیگر به عنوان یک static route مطرح نخواهند شد. به هر حال ، یک static route که در یک فرمان network تعریف نشده باشد ، قابل advertise کردن نمی باشد مگر اینکه از فرمان redistribute static استفاده کنیم.

همانطور که اشاره شد در نوشتن static route می توان هم به exit interface ( مثل Serial0) و هم next-hop استفاده کرد. با استناد بر Cisco همیشه استفاده از next-hop به جای exit interface پیشنهاد می شود . در صورتی که static route به یک broadcast interface مثل Ethernet اشاره کند route مربوط به آن تنها زمانی در routing table قرار می گیرد که interface مربوط به آن up باشد. به علاوه router فرض می کند محدوده 

تمام ip هایی که از طریق static route اشاره شده به صورت directly connect هستند و روتر برای ارسال به هر destination که در static route به آن اشاره شده است یک ARP ارسال می کند. در این حالت روتر می بایست برای استفاده از proxy-arp تنظیم شده باشد. نمونه چنین route زیر می باشد :

Ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Ethernet 0

در صورتی که packet های زیادی برای دستیابی به destination های کثیری از این فرمان استفاده کنند ، CPU Utilization روتر بسیار بالا می رود و یک جدول arp cache بسیار بزرگ ایجاد می شود که می تواند حتی روتر را overload کند . اضافه کردن numerical address و به بیان واضح تر IP مربوط به next-hop دو مزیت عمده دارد. یکی از ارسال arp ها جلوگیری می کند. و دو اینکه در صورت down شدن آن interface از طریق recursive route سعی در پیدا کردن route دسترسی به آن ip می کند. برای نوشتن این نوع route می بایست که interface و next-hop هر دو نوشته شوند. مثال آن در زیر نوشته شده است.

Ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Ethernet 0 172.16.0.2

استفاده از exit interface به تنهایی فقط زمانی پیشنهاد می شود که نوع interface خروجی point-to-point می باشد. یکی از مرسوم ترین point-to-point interface ها serial interfaceها می باشد.

یکی از مهم ترین نکاتی که در باید به آن پرداخت بیان تفاوت AD در static route در اشاره به interface و یا next-hop است. در اکثر مقالات نوشته شده که در static route هایی که به interface اشاره می کنند ، به دلیل اینکه به شکل directly Connected در routing table نمایش داده می شوند و چونکه AD مربوط به Directly Connected برابر با صفر است پس این static route ها نیز دارای metric صفر می باشند. اما این جمله همیشه صادق نیست. از IOS نسخه 12.2 تمامی static route ها دارای metric 1 هستند. اثبات این موضوع با استفاده دستورات وارد شده در router و خروجی آن نشان داده شده است.

R1(config)#ip route 11.0.0.0 255.0.0.0 Serial1/0
R1(config)#ip route 13.0.0.0 255.0.0.0 172.16.1.2
R1(config)#do show ip route
S 11.0.0.0/8 is directly connected, Serial1/0
S 13.0.0.0/8 [1/0] via 172.16.0.2
R1(config)#do sh ip route 11.0.0.0
Routing entry for 11.0.0.0/8
Known via "static", distance 1, metric 0 (connected)
Routing Descriptor Blocks:
* directly connected, via Serial1/0
Route metric is 0, traffic share count is 1
R1(config)#do sh ip route 13.0.0.0
Routing entry for 13.0.0.0/8
Known via "static", distance 1, metric 0
Routing Descriptor Blocks:
* 172.16.0.2
Route metric is 0, traffic share count is 1

یکی دیگر از کاربرد های static route استفاده در کنار Dynamic routing protocol می باشد و یک route جایگزین و redundantرا در صورت down شدن مسیر advertised شده معرفی می کند که در اصطلاح به آن floating static route گفته می شود . در حالت عادی static route ها دارای Administrative Distance (AD) عدد 1 می باشند که مقدم بودن آنها را بر Dynamic Routing Protocols را اثبات می کند. در صورتی که شما AD مربوط به route نوشته شده را به عدد بیشتری از AD مربوط به Dynamic route اختصاص دهید در صورت fail شدن آن route از از static route نوشته شده استفاده می کند. بطور مثال فزض کنید شما از پروتکل EIGRP در شبکه خود استفاده می کنید که دارای AD برابر با 90 می باشد . در صورتی که شما AD مربوط به static route خود را به عددی بزرگتر از 90 قرار دهید می تواند نقش floating route را برای شما ایفا کند. همانطورکه می دانید محدود قابل اختصاص AD عددی بین 0 تا 255 می باشد . اما به این نکته داشته باشید که اختصاص AD عدد 255 آن route رو به عنوان Unreachable route در نظر گرفته می شوند و لذا این route هیچگاه در routing table قرار نمی گیرد. برای تعیین metric مربوط به static route مورد نظر تنها نیاز است تا در ادامه دستورات قبلی ، عدد metric مورد نظر وارد شود.

Ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 192.168.1.2 150

با کمک کلمه name می توان برای route یک نام تعیین کرد. استفاده از نام تعیین شده کمک می کند تا زمانی که route های زیادی داریم به راحت تر آنرا در configuration file پیدا کنیم. مثال زیر کاربرد این فرمان را نشان می دهد.

ip route 172.0.0.0 255.0.0.0 10.0.0.1 name Tehran2Shiraz
show running-config | in Tehran2Shiraz

استفاده از کلمه permanent در ip route این امکان را می دهد که در صورت shutdown شدن exit interface همچنان route در routing table باقی بماند و remove نشود.

ip route 10.1.1.1 255.255.255.255 serial0 permanent

 ادامه دارد ....

 

بگونه‌اي كه اشاره‌شد، جدول مسيريابي همانند يك پايگاه داده كوچك است كه در حافظة اصلي نگهداري مي‌شود. قالب و ساختار اين بانك اطلاعاتي بستگي به نوع پروتكلي دارد كه مسيرياب بكارگرفته‌است. لذا آيتمهائي كه در اين قسمت بررسي‌خواهند‌شد اطلاعاتي هستند كه بطور عام در جدول مسيريابي تمام پروتكلها وجود دارند. دردروس بعد وقتي يك پروتكل خاص مثل RIP را بررسي‌مي‌كنيم ساختار جدول مسيريابي مختص به آنرا نيز تحليل‌خواهيم كرد.

شايد مهمترين بخش اطلاعاتي كه دردرون جدول مسيريابي ذخيره‌مي‌شود، در خصوص ارتباط يك‌به‌يك بين مسيريابها و شبكه‌ها باشد. بعنوان مثال با دقت به شكل (4-5) چكيدة اطلاعاتي كه در جدول مسيرياب A بايد ذخيره‌شود، چيزي شبيه به فهرست زير است:                                                                                                  

Network A _ ME

Network  B _ Router  B

Network  C _ Router  C

Network  D _ Router  F

Network  D _ Router  H

Network E  _ Router  F

Network  E _ Router  H

   Network  F _ Router  E

بابررسي اين فهرست، متوجه تفاوتهائي بين تركيب مسيريابهاي شكل (4-5) جدول مسيريابي فوق خواهيدشد. مسيرياب G در حقيقت ”دروازة پيش‌فرض” (Default Gatway) براي شبكة D محسوب‌مي‌شود در حالي كه مسيرياب A، مسيريابهاي F و H را مسيريابهاي تحويل‌گيرندة ترافيك شبكة D تلقي‌مي‌كند. اين بدان دليل است كه در اين جدول گام بعدي مسير (Next Hop ) مشخص ‌شده‌است و در حقيقت  A براي هدايت ترافيك داده‌ها به سمت شبكة D بايد از طريق F يا H عمل‌كند و اطلاعي از ادامة مسيرندارد. يعني A اگر چه از وجود شبكة  مطلع است ولي از مسير كامل اطلاعي‌ندارد.

اگر هر مسيرياب بخواهد يك جدول مسيريابي كامل از سرتاسر شبكه‌داشته‌باشد(يعني مثلاً مسيرياب A بداند بين G و H يك لينك با هزينة مثلاً C وجود دارد.) اشكالات زير بروزخواهد كرد:

اول‌آنكه حجم چنين جدولي بسيار بزرگ‌خواهد شد و هر چه جداول مسيريابي بزرگ و بزرگتر شود زمان جستجو و پردازش آن زياد‌شده ودر نتيجه زمان پيداكردن بهترين مسير براي داده‌ها افزايش‌خواهديافت.

ثانياً هرگاه تمام مسيريابها جدولي كامل از كل شبكه در اختيار داشته‌باشند مشكلي به نام ”همگرائي ـ Convergence ـ” پديد‌مي‌آيد. مشكل ”همگرائي” بدين معناست كه وقتي يك مسيرياب اطلاعات كل شبكه كه مستقيماً بدان متصل نيست و با آن فاصله دارد، پس از مدت زمان قابل‌ملاحظه‌اي به اطلاع آن مسيرياب خواهد رسيد. بدين‌ترتيب تغيير در هزينه‌هاي زماني اعمال‌مي‌شود كه مدت زماني گذشته و مقادير آن عوض‌شده‌است و بدين‌ترتيب در خلال اين زمان، عمل مسيريابي براساس اطلاعات قديمي و اشتباه انجام مي‌شود و اين روند در يك دور باطل ادامه‌خواهديافت. حتي اگر زماني كه جداول مسيريابي تمام مسيريابهاي شبكه با اطلاعات صحيح به هنگام 4 مي‌شود، شرايط ترافيكي يا توپولوژيكي شبكه تغييرنكند در اين زمان مسيريابي بر اساس اطلاعات نا صحيح و ناقص انجام‌مي‌شود. (در برخي از محيطها اين زمان بسيار طولاني و غيرقابل تحمل است)

يكي از پارامترهاي مهمي كه در جدول مسيريابي نگهداري‌مي‌شود و الگوريتمهاي مسيريابي نيازمند آن هستند، ”معيارهاي هزينه ـ costـ”  يا ”معيارهاي مسيريابي بهينه ـ routing metricsـ”   است. وقتي در يك محيط پيچيده، بين دو مسيرياب مسيرهاي متعددي وجود دارد، مسيرياب بايد از بين اين مسيرها، مسير بهينه را انتخاب‌نمايد. سؤال مهمي كه محل مناقشه و بحث‌خواهدبود آنست كه ملاك و معيار بهينگي چيست: تذخير كمتر؟ توان خروجي خط (Troughput) ؟ امنيت؟ يا هزينة اقتصادي پايين‌تر؟ بهرحال اين پارامتر كه شديداً به محيط نوع پروتكل مسيريابي وابسته‌است، در الگوريتم محاسبة بهترين مسير، موردنيازخواهد بود و بطور معمول بايد مقدار عددي داشته‌باشد. بعنوان يك مثال بسيارساده در شكل (4-5) دو مسير از مسيرياب A تا شبكة D وجود دارد. براي آنكه مسيرياب A تصميم‌بگيرد كداميك از مسيرهاي F يا H را بعنوان گام بعدي در مسير (Next Hop) انتخاب‌نمايد، بايد معياري براي تصميم‌گيري در اختيار داشته‌باشد.

يكي از پارامترهائي كه متخصص مسيريابي قادر به تنظيم آن خواهد بود معيار و كميّت عادي هزينة بين دو مسيرياب در شبكه‌است. فراموش‌نكنيد كه در بسياري از مواقع اين كميّت كه بصورت تجربي و سليقه‌اي تعيين مي‌شود. (البته بادرنظرگرفتن مسائلي مثل هزينه‌هاي اقتصادي خط (برحسب دلار يا ريال)، امنيت خط، ترافيك يا قابليت اعتماد ـ Reliabilityـ )

برخلاف باور عموم، فرآيند مسيريابي و آشنائي با روشها و اصول آن بسيار ساده‌است. مسيريابي فرآيندي مبتني بر يكسري قواعد منطقي و سياستها بوده و پيچيدگي آن به سطوح و لايه‌هاي امنيت، امكان پشتيباني همزمان از دو يا سه پروتكل و پيچيدگي ساختار و توپولوژي شبكه وابسته‌است.

انتقال داده‌ها از يك شبكه به شبكة ديگر وقتي كه تنها يك مسير واحد بين آن دو شبكه چندين مسير وجود دارد، فرآيند پيداكردن بهترين مسير و همچنين اعمال معيار بهينه‌بودن مسير اندكي پيچيده‌خواهد بود.

براي آشنائي گام به گام، ابتدا با يك مثال ساده، فرآيند مسيريابي را بررسي مي‌كنيم:

مسيريابي در يك شبكة با تركيب ساده

ساده‌ترين حالت ممكن براي مسيريابي زماني است كه لازم است اطلاعات بين فقط و فقط دو شبكه منتقل شود. شكل (2-5) يك محيط با دو شبكة محلي مستقل را نشان مي‌دهدو هر يك از اين شبكه‌هاي مستقل كه با برچسبهاي A و B مشخص شده‌اند، آدرس IP خاصّ خود را دارند. بدليل آنكه اين دو شبكه بصورت فيزيكي از هم جدا هستند، از آدرسهاي IP مجزا‌ استفاده‌مي‌كنند و داده‌ها نمي‌توانند آزادانه بين دو شبكه منتقل شوند مگر آنكه يك ابزار مسيريابي ساده اين دو شبكه را بهم پيوندبزند.

حال فرض‌كنيد يك مسيرياب بين اين دو شبكه قرارگرفته و ارتباط آنها را برقرار نمايد. بايد بررسي كنيم در اين شماي ساده، مسيرياب چه كاري انجام مي‌دهد:

تمام ماشينهاي متصل به شبكه بايد بگونه‌اي پيكربندي‌شده‌باشند‌تا آدرس مسيرياب جديد را بشناسند. در برخي از سيستمهاي عامل اين مسيرياب، ”دروازه پيش‌فرض” (يا Default Gateway ) ناميده‌مي‌شود. فارغ از آنكه سيستمهاي عامل مختلف به اين مسيرياب چه نام و برچسبي‌داده‌باشند، براي اتصال هر ماشين به شبكه بايستي آدرس حداقل يك مسيرياب براي سيستم عامل مشخص باشد. در شكل (3-5) چگونگي اتصال دو شبكة مستقل از طريق مسيرياب نشان‌داده‌شده‌است.

دقت‌كنيد كه مسيرياب بطور همزمان به هاب‌هاي هر دو شبكه متصل ‌شده‌است و عضوي از هر دو شبكه‌محسوب‌مي‌شود.(وظيفة مسيرياب هدايت بسته‌ها بين دو سيستم مستقل و متصل به هاب نيست بلكه وظيفة اصلي آن انتقال اطلاعات از يك شبكه به شبكة ديگرمي‌باشد.)

در اين مثال، مسيرياب داراي دو كارت واسط شبكة اترنت است و بطور همزمان دردو شبكة متفاوت (با آدرس‌هاي IP متفاوت) حضور دارد. لذا براي پيكربندي صحيح مسيرياب كه حساسترين مرحلة كار محسوب مي‌شود بايد يكايك كارتهاي واسط مسيرياب آدرس IP اختصاص بدهيد.

در مثال فوق مسيرياب به دو شبكه با آدرسهاي 10.198.50.0 و 10.198.60.0 متصل‌است. بدين‌ترتيب شما بايد براي كارت واسط متصل به شبكة 10.198.50.0 آدرسي در محدودة 10.198.50.x  اختصاص بدهيد و براي كارت واسط متصل به شبكه 10.198.60.0 آدرسي در محدودة 10.198.60.y در نظربگيريد.

حال در اينجا يك مسيرياب داريم كه به دو شبكه متصل است و ماشينهائي كه آدرس اين مسيرياب را به درستي مي‌دانند.

ماشينهاي متصل به شبكه A (با آدرس 10.198.50.0 ) از طريق هاب با يكديگر مبادلة داده و پيام دارند. وقتي ماشيني با آدرس 10.198.50.5 داده‌اي را براي 10.198.50.8 مي‌فرستد چون هر دو ماشين بر روي يك شبكة محلي واقعند، هاب اين انتقال را بسادگي انجام‌مي‌دهد و مسيرياب در اين انتقال هيچ دخالتي ندارد. هاب يك ابزاري غيرهوشمند است كه هرآنچه از يكي از پورتهاي خود دريافت كند برروي تمام پورتهاي ديگر تكرار‌مي‌نمايد. بدين‌ترتيب تمام ماشينها قادرخواهند بود اطلاعات ارسالي از يك ماشين را بشنوند. از بين تمام ماشين‌هائي كه به هاب متصلند فقط آدرس يكي ازآنها با آدرس ماشين مقصد مطابقت دارد؛ فلذا بسته‌اي را كه از ورودي دريافت‌كرده، پردازش‌مي‌نمايدو پاسخ مناسب را برخواهد گرداند. بقية ماشينها اگر چه قادر به دريافت اطلاعات ديگران از كانال ورودي خود هستند وليكن چون آدرس خودرابا آدرس بسته مطابق‌نمي‌بينند از آن چشم پوشي مي‌كنند.

وقتي‌ يك ماشين در شبكة A بسته‌اي را به آدرس يك ماشين در شبكة B ارسال مي‌نمايد، در مرحلة اول اين بسته به درون فريم اترنت جاسازي‌شده و از طريق هاب برروي تمام پورتها تكرار مي‌شود. تمام ماشين‌ها شبكة A قادر به دريافت اين بسته هستند ولي چون اين بسته متعلق به آنها نيست از آن چشم‌پوشي مي‌كنند مگر مسيرياب كه بايد اين بسته را دريافت‌كند. (به خاطر داشته‌باشيد كه مسيرياب نيز ماشيني است كه به شبكة A تعلق دارد.) مسيرياب بسته را از درون فريم اترنت (Ethernet Frame ) استخراج‌كرده و بخش سرآيند بستة IP را بررسي و پردازش مي‌نمايد.

در اولين مرحله از پردازش سرآيند بسته، آدرس ماشين مقصد، 10.198.60.17 بدست‌مي‌آيد. مسيرياب الگوي زير شبكه (Subnet Mask ) را برروي اين آدرس اعمال‌مي‌كند تا آدرس شبكه بدست‌آيد. (بديهي است كه در اينجا الگوي زيرشبكه 255.255.255.0 است و آدرس شبكة معادل 10.198.60.0 ارزيابي‌خواهدشد. در مورد الگوي زيرشبكه به طور مجزا بحث‌خواهيم كرد.)

در اينجا مسيرياب با توجه به پيكربندي دروني خود، بررسي و جستجو مي‌كند كه آيا هيچ كارت واسط شبكه‌اي كه با آدرس 10.198.60.0 تطابق‌داشته‌باشد تعريف‌شده‌است يا خير! در اين مثال مسيرياب متوجه مي‌شود كه كارت واسط 10.198.60.1 در شبكة 10.198.60.0 واقع‌شده و بدين‌ترتيب بستة مربوطه جهت ارسال به اين كارت واسط تحويل‌مي‌شود تا از طريق هاب به شبكة B انتقال يابد.

هر چند مثال بالا فوق‌العاده ساده است ولي مكانيزم مسيريابي در آن كاملاً صحيح، دقيق و كاربردي است؛  اگر چه انتظار نداريم در محيطهاي واقعي شبكه‌ها بصورت فوق پيكربندي‌شده‌باشند. شبكه‌هاي امروزي بطور عام توپولوژي و تركيب‌بندي پيچيده‌اي دارند. در ادامه مثالي از يك چنين شبكه‌اي را بررسي‌مي‌نمائيم.

 

پروتكلهاي لاية شبكه مؤظفند جريان داده‌هاي خام را به بسته‌هائي با اندازة مناسب و قابل مديريت تقسيم نمايند. شكستن تودة داده‌ها به بسته‌هاي كوچك باعث خواهدشد تا مسيرياب به ناگاه با بسته‌هائي با حجم بسيار بزرگ مواجه‌نشود و ترافيك شبكه، ازدحام و بروز بن‌بست تحت كنترل باشد. حتي امروزه كه پهناي باند بسيار وسيع، پايان‌پذير و ارزان مي‌نمايد بازهم بزرگ‌بودن اندازه بسته‌ها نفعي در برنخواهد داشت.

هرگاه داده‌ها بصورت بسته‌هاي كوچك (وحتي‌الامكان با اندازة ثابت) ارسال‌شود، احتمال آنكه ماشين مقصد بتواند همزمان و هماهنگ بسته‌ها را دريافت‌كند (و نياز به بافرينگ مياني‌نباشد) بسيار بالاست. در خلال فرآيند قالب‌دهي و بسته‌بندي، تودة داده‌ها به قطعات كوچكي تقسيم‌شده و سپس به هر يك سرآيند مشخصات خاص و لازم اضافه‌مي‌شود.

باتوجه بدانكه هر بسته پس از تنظيم مشخصات سرآيند، هويتي مستقل پيدا‌مي‌كنند، در هر زمان مي‌توان آنها را ارسال كرد و هيچگونه ترتيبي در زمان ارسال (يا حتي مسير ارسال) لازم نخواهد بود.

پس از آنكه بسته‌ها به مقصد خود رسيدند، سيستم گيرنده، سرآيند بسته‌ها را خوانده و شمارة ترتيب بسته را پيدا‌مي‌كند. اين شمارة ترتيب كمك‌مي‌كند تا در مقصد قطعات كوچكتر، به توده اوليه بازسازي‌شود.

به خاطر داشته‌باشيد پس از پردازشهاي لازم برروي بسته‌هاي رسيده، سرآيند بسته دور‌انداخته‌مي‌شود و داده‌ها بصورت اصلي بازسازي خواهدشد.

اگر چه مسيرياب به اطلاعات درون سرآيند هر بسته نياز دارد وليكن كل كار، با خواندن اطلاعات و استخراج آدرس مقصد خاتمه نمي‌يابد بلكه مسيرياب قبل از هدايت بسته به مقصد پردازشهاي بسيار زيادي را بايد انجام بدهد.

 

وقتي كه يك تودة خام اطلاعات (ديتاگرام)، جهت ارسال به پروتكل شبكه تحويل داده‌مي‌شود اولين وظيفة پروتكل، قالب‌بندي و ايجاد واحدهاي مستقل‌ وداراي هويّت‌است.

هر واحد مستقل و داراي هويّت كه اصطلاحاً ”بسته -Packet-”  ناميده‌مي‌شود شناسنامة دقيقي را بهمراه خواهد داشت تا با استفاده از اين شناسنامه هدايت بسته‌ها به مقصد ممكن باشد. فراموش نكنيد كه ساختار و قالب هر بسته، استاندارد است و ربطي به سخت‌افزار يا نرم‌افزار ماشين توليدكنندة آن ندارد.

براي تشريح وظيفة سرآيند هر پروتكل شبكه، به سرآيند پروتكل مشهور IP مي‌پردازيم. وقتي يك تودة اطلاعات براي انتقال برروي شبكه، تحويل پروتكل IP مي‌شود، يكي از اولين عمليات، اضافه‌كردن سرآيند دقيق و متناسب، به آن خواهد بود. شكل (1-5) فيلدهاي سرآيند بسته IP را نشان مي‌دهد.

 

فيلد Version مشخص مي‌كند كه براي قالب‌دهي به داده‌ها از كدام نسخة پروتكل IP استفاده شده‌است. نسخه‌اي كه امروزه در همه جا عموميت دارد نسخه چهار

(Ipv4 ) است؛ البته Ipv6 (نسخة شش از پروتكل IP) در حال رائج‌شدن است ودرآينده‌اي نه چندان دور Ipv4 را از رونق خواهد انداخت‌. (برخي از مؤسسات و شركتها آزمايش   Ipv8- پروتكل IP نسخة هشت ـ را آغاز كرده‌اند)

فيلد Version اولين فيلدي است كه مسيرياب براي آغاز عمليات پردازش و مسيريابي بسته، به آن احتياج خواهد داشت.

 

·فيلد IHL (IP Header) : اين فيلد چهاربيتي، طول كل سرآيند بسته را برمبناي كلمات 32 بيتي مشخص مي‌نمايد. بعنوان مثال اگر در اين فيلد عدد 10 قرارگرفته باشد بدين‌معناست كه كل سرآيند، 320 بيت معادل چهل بايت خواهد بود. اگر به ساختار يك بستة IP دقت شود به غير از فيلد Options كه اختياري است، وجود تمام فيلدهاي سرآيند الزامي مي‌باشد. طول قسمت اجباريِ سرآيند 20 بايت است و بهمين دليل حداقل عددي كه در فيلد HIL قرارمي‌گيرد 5 يا 2(0101)  خواهدبود و هر مقدار كمتر از 5 به عنوان خطا تلقي‌شده و منجر به حذف بسته خواهدشد. با توجه به طول 4 بيتي اين فيلد، بديهي است كه حداكثر مقدار آن 15 يا 2(1111) خواهد بود كه در اين صورت طول قسمت سرآيند 60 بايت (4*15) و طول قسمت اختياري 40 بايت مي‌باشد. قسمت اختياري در سرآيند براي اضافه‌كردن اطلاعاتي مثل آدرس مسيرهاي پيموده‌شده، ”مهرزمان” و برخي ديگر از گزينه‌ها است. با استفاده از اين فيلد مسيرياب قادر است مرز بين داده‌ها و سرآيند بسته‌ را تشخيص بدهد.

 

فيلدType  of  service   : اين فيلد هشت بيتي است و توسط آن ماشين (يعني ماشين توليدكنندة بستة IP ) از مجموعة زيرشبكه (يعني مجموعة مسيريابهاي بين راه) تقاضاي سرويس ويژه‌اي براي ارسال يك ديتاگرام مي‌نمايد. بعنوان مثال ممكن است يك ماشين ميزبانبخواهد ديتاگرامِ صدا يا تصوير براي ماشين مقصد ارسال نمايد؛ در چنين شرايطي از زير شبكه تقاضاي ارسال سريع و به موقع اطلاعات را دارد نه قابليت اطمينان صددرصد، چرا كه اگر يك يا چند بيت از داده‌هاي ارسالي در مسير دچار خرابيشود تأثيرچنداني در كيفيت كار نخواهد گذاشت ولي اگر بسته‌هاي حاوي اطلاعات صدا يا تصوير به سرعت و سرموقع تحويل نشود اشكال عمده بوجود خواهدآمد. در چنين مواقعي ماشين ميزبان از زير شبكه تقاضاي سرويس سريع (ولاجرم غيرقابل اطمينان) مي‌نمايد. در برخي از محيط‌هاي ديگر مثل ارسال نامة الكترونيكي يا مبادلة فايل انتظارِ اطمينانِ (Reliability) صددرصد از زيرشبكه وجود دارد و سرعت تأثيرچنداني بر كيفيت كار ندارد.

از طريق اين فيلد نوع سرويس درخواستي مشخص مي‌شود؛ اين فيلد خودش به چند بخش تقسيم‌شده‌است:

الف) سه بيت سمت چپ، اولويت بستة IP را تعيين مي‌كند. اگر در اين سه بيت صفر قرارگرفته باشد بسته اطلاعاتي از نوع معمولي تلقي مي‌شود، يعني داراي پايين‌ترين مقدار اولويت است و اگر مقدار 7 يعني 2(111) در اين سه بيت قرارگرفته‌باشد بالاترين اولويت براي بسته در نظرگرفته مي‌شود. مسيرياب در بين بسته‌هاي IP كه از كانالهاي مختلف واردشده‌اند، بسته‌هايي را زودتر پردازش و مسيريابي مي‌كند كه داراي حق تقدم و اولويت بالاتري باشند. بسته هاي با حق تقدم بالابراي عملياتي نظير ارسال بسته هاي اطلاعاتي به منظور تنظيم و پيكربندي پارامترهاي زير شبكه مورد استفاده‌قرارمي‌گيرد.(مثلاً براي گزارش يك خرابي در زير شبكه يا مبادلة جداول مسيريابي)

ب) بيتهاي R,T,D : بيت D به معناي تأخير، بيت R به معناي قابليت اطمينان و بيت T به معناي توان خروجي خط (Throughput) است و ماشين ميزبان با قراردادن 1 در اين بيتها انتظارش را از زيرشبكه بيان مي‌كند. مسيريابها بابررسي اين سه بيت مي‌توانند در مورد انتخاب مسير مناسب تصميم بگيرند. بسياري از مسيريابهاي سيسكو قادرند اين فيلد را پردازش‌كرده ودر صورت امكان سرويس لازم را ارائه‌نمايند.

 

فيلد Total Length : در اين فيلدِ شانزده بيتي عددي قرارمي‌گيرد كه اندازة كل بستة IP را (شامل مجموع اندازة سرآيند و ناحيه داده) بر حسب بايت تعيين مي‌كند؛ بنابراين حداكثر طول كل بستة IP مي‌تواند 65535 بايت باشد.

 

فيلد Identification : همانگونه كه قبلاً اشاره شد برخي از مواقع مسيريابها يا ماشينهاي ميزبان مجبورند يك ديتاگرام را به قطعات كوچكتر بشكنند و ماشين مقصد مجبور است آنها را بازسازي كند، بنابراين وقتي يك ديتاگرامِ واحد شكسته‌مي‌شود بايد مشخصه‌اي داشته باشد تا در هنگام بازسازيِ آن در مقصد بتوان قطعه‌هاي آن ديتاگرام را از بقيه جدا كرد. در اين فيلدِ 16 بيتي عددي قرارمي‌گيرد كه شمارة يك ديتاگرامِ واحد را مشخص مي‌كند. كليه بسته‌هاي IP كه با اين شماره وارد مي‌شوند قطعه‌هاي مربوط به يك ديتاگرام بوده و بايد پس از گردآوري قطعه‌ها، آن را مجدداً بازسازي كرد. بعنوان مثال اگر در اين فيلد عدد 1652 قراربگيرد تمامي بسته هاي IP كه مشخصة 1652 دارند قطعه‌هاي مربوط به يك ديتاگرام هستند و پس از دريافت كل قطعه‌ها بايد بازسازي شوند. البته براي حفظ ترتيب، هر قطعه گذشته از يك شمارة ترتيب نيز باشد تا بتوان آنها را طبق اين شماره مرتب و بازسازي كرد.

 

فيلد Fragment : اين فيلد در سه بخش سازماندهي شده‌است:

الف) بيت DF (Don’t Fragment) با يك شدن اين بيت در يك بستة IP هيچ مسيريابي حق ندارد آن را قطعه قطعه كند، چرا كه مقصد قادر به بازسازي ديتاگرام هاي تكه‌تكه شده نيست. اگر اين بيت به 1 تنظيم شده‌باشد و مسيريابي نتواند آنرا به دليل بزرگي اندازة آن، انتقال بدهد لاجَرَم آنراحذف خواهد كرد.

ب) بيت MF : اين بيت مشخص مي‌كند كه آيا بستة IP آخرين قطعه از يك ديتاگرام محسوب مي‌شود يا باز هم قطعه‌هاي بعدي وجود دارد. در آخرين قطعه از يك ديتاگرام بيت MF صفر خواهد بود ودر بقيه الزاماً  1 است.

ج) Fragment offset : اين قسمت كه سيزده بيتي است در حقيقت شماره ترتيب هر قطعه در يك ديتاگرام شكسته شده محسوب مي‌شود. با توجه به سيزده بيتي بودن اين فيلد، يك ديتاگرام حداكثر مي‌تواند به 8192 تكه تقسيم شود.

 

فيلد Time To Live (TTL ): اين فيلد هشت بيتي در نقش يك شمارنده، طول عمر بسته را مشخص مي‌كند. طول عمر يك بسته بطور ضمني به زماني اشاره‌مي‌كند كه يك بسته IP مي‌تواند بر روي شبكه سرگردان باشد. حداكثر طول عمر يك بسته، 255 خواهد بود كه به ازاي عبور از هر مسيرياب از مقدار اين فيلد يك واحد كم‌مي‌شود. هرگاه يك بستة IP به دليل بافرشدن در حافظه يك مسيرياب زماني را معطل بماند، به ازاي هر ثانيه يك واحد از اين فيلد كم خواهد شد. به محض انكه مقدار اين فيلد به صفر برسد بستة IP در هر نقطه از مسير باشد حذف‌شده و از ادامة سيرِ آن به سمت مقصد جلوگيري خواهد شد. (البته معمولاً يك پيام هشدار به ماشيني كه آن بسته را توليد‌كرده باز پس فرستاده خواهد شد.)

 

فيلد Protocol : ديتاگرامي كه در فيلد داده از يك بستة IP حمل مي‌شود با ساختمان دادة خاص از لاية بالاتر تحويلِ پروتكل IP شده تا روي شبكه ارسال شود. بعنوان مثال ممكن است اين داده‌ها را پروتكل TCP در لايه بالاتر ارسال كرده‌باشد و يا ممكن است اين كار توسط پروتكل UDP انجام شده‌باشد. بنابراين مقدار اين فيلد شمارة پروتكلي است كه در لاية بالاتر تقاضاي ارسال يك ديتاگرام كرده‌است؛ بسته‌ها پس از دريافت در مقصد بايد به پروتكل تعيين شده تحويل داده شود.

 

فيلد Header Checksum : اين فيلد كه شانزده بيتي است به منظور كشف خطاهاي احتمالي در سرآيند هر بستة IP استفاده مي‌شود. براي محاسبة كد كشف خطا، كل سرآيند بصورت دو بايت، دوبايت با يكديگر جمع‌مي‌شود. نهايتاً حاصل جمع به روش ”مكمل يك” (Ones Compelement)  منفي مي‌شود و اين عدد منفي در اين فيلد سرآيند قرار مي‌گيرد. در هر مسيرياب قبل از پردازش و مسيريابي ابتدا صحت اطلاعات درون سرآيند بررسي مي‌شود. روش بررسي بدينصورت است كه اگر تمامي سرآيند بصورت دو بايت، دوبايت در مبناي مكمل يك با يكديگر جمع شود بايد حاصل‌جمع، صفر بدست‌آيد؛ درغير اين صورت بستة IP فاقد اعتبار بوده حذف‌خواهد‌شد.

دقت كنيد كه فيلد Checksum در هر مسيرياب بايد از نو محاسبه و مقداردهي شود زيرا وقتي يك بستة IP وارد يك مسيرياب مي‌شود حداقل فيلد TTL از آن بسته عوض‌خواهد شد.

فيلد Checksum براي كشف خطاهاي احتمالي درون داده‌هاي فيلد Payload استفاده‌نمي‌شود چرا كه اينگونه خطاها در لايه پايين‌تر يعني لايه فيزيكي معمولاً اوسط كدهاي CRC نظارت مي‌شود؛ در ضمن لايه‌هاي بالاتر نيز مسئلة خطا را بررسي مي‌كنند. در حقيقت اين فيلد براي كشف خطاهايي است كه يك مسيرياب در تنظيم سرآيند يك بستة IP مرتكب‌شده‌است.

 

فيلد Source Address : هر ماشين ميزبان در شبكة اينترنت يك آدرس جهاني و يكتاي 32 بيتي دارد. بنابراين هر ماشين ميزبان در هنگام توليد يك بستة IP بايد آدرس خودش را در اين فيلد قراربدهد. (از اين بعد به اين آدرس، آدرسِ IP مي‌گوييم )

 

فيلد Destination Address : در اين فيلد آدرس 32 بيتيِ مربوط به ماشين مقصد كه بايد بسته IP تحويل آن بشود، قرارمي‌گيرد.

 

فيلد اختياري Options : در اين فيلدِ اختياري مي‌توان تا حداكثر 40 بايت قرارداد ودر برگيرندة اطلاعاتي است كه مي‌تواند به مسيريابها در مورد يافتن مسير مناسب كمك‌كند.

 

قبل از آنكه به شرح عمليات مسيريابي (از منظر يك مسيرياب) بپردازيم نيازمندآن هستيم كه بدانيم پروتكلها چه نقشي را در فرآيند مسيريابي ايفاء مي‌كنند به عبارت دقيقتر مي‌خواهيم بدانيم كپسوله‌كردن داده‌ها و تشكيل بسته (Packet) چگونه به فرآيند مسيريابي كمك مي‌كند؟ ابتدا بايد بررسي كنيم قبل از آنكه داده‌ها جهت هدايت و مسيريابي به يك مسيرياب ارسال شوند، چه عملياتي برروي آنها انجام‌مي‌شود و چه قالبي براي آن ايجاد مي‌گردد.

وقتي يك ماشين مثل كامپيوتر شخصي شما مي‌خواهد داده‌هائي را براي يك ماشين ديگر در شبكه بفرستد، داده‌ها تحويل پروتكل شبكه (نصب شده برروي PC ) مي‌شود. آن پروتكل به داده‌ها قالب و ساختاري خاص مي‌دهد و براي آماده‌شدن جهت ارسال، اطلاعاتي به ابتداي آن خواهد چسباند.

فرآيند قالب‌بندي يا اصطلاحاً ”كپسوله‌كردن” داده‌ها عاملي كليدي براي عمليات مسيريابي خواهد بود. مسيرياب نمي‌تواند داده‌هاي خام را هدايت كند. براي آنكه مسيرياب بداند داده‌ها چيستند، از كجا آمده‌اند و به كجا بايد هدايت شوند، داده‌هاي خام نياز به قالب‌دهي و ايجاد ساختار دارند. مهمترين عنصر در اين ساختار و قالب، آدرس مقصد اطلاعات در شبكه است.

داده‌هاي خام بگونه‌اي قالب‌دهي مي‌شوند كه اندازة آنها از يك حد مجاز تجاوز نكند؛ لذا ممكن است يك قطعه داده پس از تحويل به پروتكل مربوطه به چندين قطعة كوچكتر تقسيم‌شود. با استفاده از اطلاعاتي كه در ساختار بسته جاسازي مي‌شود، مسيرياب قادراست بداند اندازة دقيق هر بستة دريافتي (يا ارسالي) چند بايت است.

تمام اين اطلاعات كه در حقيقت شناسنامة اطلاعات خام تلقّي مي‌شوند در قالب بخشي به نام ”سرآيند پروتكل يا Protocol Header” به ابتداي داده‌ها اضافه‌خواهندشد.

تمام پروتكلهائي كه امروزه براي انتقال و هدايت داده‌ها در شبكه مورد استفاده قرارمي‌گيرند، از اصول و مشخصات مشتركي تبعيت مي‌كنند. اين پروتكلها به گونه‌اي طراحي شده‌اند كه ويژگيها و مجموعة قواعد تبيين شده در مدل OSI را برآورده مي‌كنند. در حقيقت مدل OSI چارچوب كاري تمام توسعه‌دهندگان پروتكلهاي شبكه محسوب مي‌شود. تبعيت از مجموعة قواعد و چارچوب مشترك، باعث خواهد شد تا كامپيوترها و ابزارهاي شبكه بتوانند فارغ از تفاوتهاي سخت افزاري يا نرم‌افزاري، با يكديگر تبادل داده‌داشته‌باشند. چارچوب كاري مشترك (Framework)  و مكانيزمهاي مشابه باعث خواهد شد كه بسادگي بتوان شبكه‌هاي متفاوت (با نرم‌افزار و سخت‌افزار ناهمگون) را به يكديگر متصل ساخت.

مسيريابهاي سيسكو در حقيقت در لاية سوم از مدل OSI (يعني لاية شبكه) عمل‌مي‌كنند. هر پروتكلي كه مبتني بر ويژگيها و خصوصيات تعريف شده در لاية سوم از مدل OSI طراحي‌شده‌باشد (مثل IP، IPX وApple Talk) ، مي‌تواند در يك مسيرياب سيسكو نيز پياده‌سازي شود. به عبارت ساده‌تر يك مسيرياب سيسكو با پروتكلهاي سازگار با لاية شبكه از مدل OSI ، كارمي‌كند.

يكي از وظايف تعريف‌شده در لاية شبكه ”آدرس‌دهي” عناصر شبكه است. آدرس‌دهي بايد در يك قالب استاندارد و هماهنگ انجام شود، تا هر سيستم (فارغ‌ از نوع سخت‌افزار يا نرم‌افزار) در شبكه هويتي يكتا و منحصر بفرد داشته‌باشد. به عبارت ساده‌تر هر ماشين در شبكه بايد با آدرسي يكتا شناخته‌شود و هيچ دو ماشين داراي آدرس مشابه نباشند؛ بدين ترتيب در اختيار داشتن آدرس يك ماشين، موقعيت دقيق آنرا در شبكه مشخص خواهدكرد. اين آدرسها كليد مسيريابي و هدايت بسته‌ها محسوب مي‌شوند.

براي كمك به فهم موضوع مسيريابي و ارتباط آن با آدرس‌دهي و پروتكل، يك مدل و نمونة ساده از زندگي روزمره را مثال مي‌زنيم: آدرس يك منزل با آدرس تعريف‌شده در يك پروتكل قابل مقايسه است. آدرس پستي داراي قالب مشخص و دقيقي است: شماره (پلاك)، نام خيابان، نام شهر و ايالت (ونام كشور در صورت لزوم)

123        Maple street

Anytown, Massachussetts

USA

با داشتن آدرس فوق هيچگونه ابهامي در يافتن موقعيت موردنظر وجود نخواهد داشت. آدرس‌دهي ماشينها در پروتكلهاي لاية شبكه با ساختار آدرس فوق مشابهت دارند.

آدرسي كه در يك پروتكل خاص به هر ماشين در شبكه اختصاص داده‌مي‌شود حداقل به دو بخش نيازدارد:

”آدرس شبكه و شمارة يك كامپيوتر خاص درآن شبكه”

هر بستة اطلاعاتي كه به سمت يك ماشين خاص در شبكه روانه مي‌شود بايد اين آدرس را بهمراه داشته باشد.

حال به اين نمايشنامه دقت كنيد: يك شخص مي‌خواهد نامه‌اي را به آدرس دوستش در ايالت ديگر بفرستد؛ به ترتيب چند كار بايد انجام شود: اول آنكه بايد متن نامه درون يك پاكت قراربگيرد (چرا كه هر متن بدون پاكت ”قابل مسيريابي” نبوده ودر ادارة پست دور انداخته خواهدشد.) سپس آدرس گيرنده و فرستندة نامه برروي پاكت‌ نوشته ‌مي‌شود. اين نامه در اولين مرحله تحويل ادارة پست محلي فرستندة نامه مي‌شود. (‌يا در اولين صندوق پست انداخته مي‌شود.)

مراكز و دفاتر پستي همانند يك ” مسيرياب” عمل‌مي‌كنند؛ ابتدا آدرس مقصد نهائي نامه را از روي نامه مي‌خوانند و سپس نامه را تحويل دفتر پست محلي گيرندة نامه مي‌دهند تا عوامل آنها نامه را به منزل گيرندة نامه منتقل نمايند.

دقت كنيد كه همانند آدرسهائي كه بر پشت پاكت نامه و طبق قاعدة استاندارد درج‌مي‌شوند. ”آدرسهاي پروتكل” نيز داراي قالب خاص و استاندارد هستند.

وقتي نامه‌اي را دريافت مي‌كنيد برروي پاكت نامه ممكن است شماره‌ها، كدها، مهرهاي تاريخ، زمان، مكان و نظاير آن درج شده‌باشد. اينها مجموعه‌اي از اطلاعات هستند كه براي فرآيند هدايت نامه از مبداء به مقصد لازم بوده‌اند. مشابه چنين فرآيندي براي اطلاعات نيز اتفاق مي‌افتد كه در ادامة اين درس بدان خواهيم پرداخت.

 

هدف مطالب این قسمت معرفي فرآيند انتقال و هدايت داده‌ها از يك سيستم به سيستم ديگر در شبكه است. همچنين به نقشي كه پروتكلها در فرآيند مسيريابي ايفاء مي‌كنند و چگونگي استفادة مسيرياب از ”پروتكل” براي هدايت داده‌ها در شبكه خواهيم پرداخت. عناوين مهمي كه دردرس امروز تحليل خواهند شد، موارد ذيل هستند:

· مسيريابهاي پروتكل سيسكو و لاية شبكه

· ” مسيريابي پروتكل ـ Protocol Routing ”

· مكانيزمهاي مسيريابي

· ” پروتكلهاي قابل مسيريابي” در مقابل ” پروتكل‌هاي مسيريابي”

 

موارد فوق دربرگيرندة مفاهيم و اصول بسيار گسترده‌اي هستن كه در كنار يكديگر فرآيند مسيريابي و انتقال داده‌ها بين شبكه را تكميل مي‌كنند. آشنائي با اين مفاهيم كمك خواهد كرد اطلاعاتي كه در اين قسمت كسب خواهيد كرد دانش پايه و بنيادي شما را شكل خواهد داد: دانشي كه براي كسب تجربه و تخصص از مسيريابهاي سيسكو (و مهندسي مسيريابي Routing Engineering ) بدانها نيازمنديد

 

تا اينجا سيستم عامل IOS را بر روي مسيرياب نصب كرده‌ايد (يا آنرا ارتقاء داده‌ايد). حال زمان آن فرارسيده كه ببينيد IOS چگونه كار مي‌كند و درون آن چگونه است.

يكي از مؤلفه‌هاي بنيادي سيستم عامل Cisco IOS ، برنامة مفسر فرمان است كه به نام Exec مشهور مي‌باشد. در اين بخش مفسّر فرمان Exec و حالات مختلف آنرا معرفي‌مي‌كنيم.

به گونه‌اي كه در ابتداي بخش امروز اشاره شد در سيستم عامل IOS ”دو سطح دسترسي” به فرامين تعريف شده‌است. اگر به روال ارتقاء سيستم عامل، در بخشهاي قبلي دقت‌كرده‌باشيد متوجه شده‌ايد كه در IOS دو نوع خط فرمان متفاوت وجود دارد كه شما مي‌توانيد فرامين را در جلوي آن درج و ارجراء نمائيد. اين علامتهاي متفاوت حالتي كه سيستم عامل در آن قرارگرفته را نشان مي‌دهد.

اولين (و عمومي‌ترين) حالت، User Modem يا مودكاربري نام دارد. حالت كاربري با علامت > در خط فرمان مشخص مي‌شود:

Router>

در حالت كاربري، شما فقط مي‌توانيد فرامين پايه را اجراء كنيد (مثل فراميني كه مشخصات و تنظيمات مسيرياب را نشان‌مي‌دهد يا تغييرات موقتي و قابل برگشت در تنظيمات ترمينال ايجاد مي‌كند.). براي اجراي فرامين در مود كاربري هيچگونه كلمة عبوري نياز نيست. فرامين زير برخي از رايجترين فرامين قابل اجراء در حالت كاربري هستند:

·        Ping

·        rlogin

·        telnet

·        show

اگر چه اين فرامين قادر به تنظيم يا ايجاد تغيير در پيكربندي سراسري مسيرياب نيستند و هيچ تغيير غيرقابل برگشتي در عملكرد صحيح مسيرياب ايجاد نمي‌كنند وليكن توانائي كافي براي جمع‌آوري اطلاعات و پيگيري صحت عملكرد مسيرياب را دارند.

حالت دوم از مفسّر فرمان  Exce ، حالت ممتاز يا Privilege Mode نام دارد. علامت خط فرمان در حالت ممتاز كاراكتر# است

Router#

براي وارد‌كردن مفسّر به حالت ممتاز فرمان enable را بكار بگيريد:

Router > enable

Password: ********

Router #

 بدلايل امنيتي، دسترسي به حالت ممتاز مي‌تواند توسط تعريف كلمة عبور محدود شود.

در حالت ممتاز، يك متخصص قادر خواهد بود به تمام قابليتها و توانائيهاي مسيرياب دسترسي داشته‌باشد. ابزارهاي پيكربندي مسيرياب، اتصال به منابع خارجي، بارگذاري پروتكلهاي جديد، حذف يا اضافة فايلها همه در حالت ممتاز از مفسّر فرمان قابل اجرا هستند.

برخي از فرامين پايه و عمومي در حالت ممتاز، عبارتند از:

·        configure

·        erase

·        setup

استفاده از برنامة Flash Load Helper كه از اين به بعد FLH مي‌ناميم براي ارتقاء و نصب سيستم عامل جديد بمراتب ساده‌تر خواهدبود. FLH يك برنامة كوچك و از قبل نصب‌شده برروي مسيرياب است كه در صورت لزوم عمليات ارتقاء سيستم را بصورت خودكار انجام خواهد داد.

البته همة مسيريابها قادر به اجراي FLH نيستند. براي اجراي FLH، از دستورات سادة كپي و انتقال فايل براي شروع عمليات استفاده‌كنيد. اگر فرمان copy به شكل زير بهره‌بگيريد و مسيرياب شما به نحوي پيكربندي‌شده‌باشد كه برنامة FLH را اجرا نمايد، يك پيغام جهت آگاهي به صورت زير برروي خروجي ظاهر خواهدشد:

  

Router # copy tftp flash

***** NOTICE *****

Flash load helper v1.0

This process will accept the copy options and then terminate the current system image  to use the Rom based image for the copy.

Routing functionality will not be available during that time.

If you are logged in via telnet, this connection will terminate.

Users will consol access can see the results of the copy operation.

------*****-------

proceed? [ confirm]_

پيغام فوق مشخص مي‌كند كه مسيرياب شما آمادة اجراي برنامة FLH است و مي‌توانيد عمليات ارتقاء سيستم عامل را ادامه بدهيد.

بعد از نمايش پيغام فوق، به شما اطلاع داده‌خواهد شد كه بايد چند آيتم اطلاعات را بدقت وارد نمائيد. FLH از شما نام سرويس‌دهندة TFTP را كه از آنجا بايد فايل نسخة جديد سيستم عامل IOS را دريافت نمايد، سؤال مي‌كند؛ سپس نام فايل IOS ، نامي كه بايد فايل با آن ذخيره شود سؤال خواهد شد. سپس FLH از شما خواهد خواست كه عمليات خود را براي اجراء تأئيد كنيد.

تنهاعيب FLH اينست كه به محض آنكه مراحل كار خاتمه‌يافت مسيرياب را از نو راه‌اندازي (بوت) خواهدكرد زيرا براي اجراي نسخة جديد و ارتقاءيافتة سيستم عامل به اين عمل نياز خواهد بود. نسخة قديمي سيستم عامل ديگر وجودندارد و بدين‌ترتيب تا راه‌اندازي مجدّد و اجراي نسخة جديد، مدت زماني مسيرياب از عملكرد خود بازخواهدماند‌.

مسيريابهائي كه از طريق حافظة اصلي راه‌اندازي و بوت مي‌شوند، از مكانيزمي كاملاً متفاوت براي بارگذاري و اجراي سيستم عامل استفاده مي‌كنند. همانند مسيريابهاي‌RFF ، كدهاي اجرائي IOS در حافظة غيرفعال ذخيره مي‌شود ولي از آنجا اجرا نخواهد شد. بزرگترين تفاوت اين دوگونه مسيرياب (كه منجر به وقت‌گيرشدن زمان راه‌اندازي نيز مي‌شود) آنست كه در مسيريابهائي كه از طريق RAM بوت مي‌شوند، كدهاي اجرائي سيستم عامل در حافظة Flash بصورت فشرده ذخيره‌شده‌اند و گذشته از انتقال به فضاي RAM ، بايد از حالت فشرده نيز خارج شوند.

 

در خلال فرآيند بوت‌شدن مسيرياب، تصوير فشرده‌شدة سيستم‌عامل IOS از حافظة Flash استخراج‌شده و پس از باز شدن (Decompression) به RAM منتقل مي‌شود.

 

تصوير كدهاي اجرائي سيستم عامل IOS در فضاي مفيد حافظة RAM ذخيره مي‌شود و چون اين فضا بين سيستم‌عامل، فايلهاي كاري (Working Files) و فضاي جداول مسيريابي مشترك‌خواهد بود، در نتيجه اينگونه از مسيريابها بطور معمول با ميزان حافظة RAM بيشتري تجهيز و عرضه‌مي‌شوند.

 

پس از آنكه تصوير برنامة اجرائي سيستم عامل IOS از حالت فشرده خارج و به درون RAM منتقل شد (پردازندة) مسيرياب آنرا اجراكرده و سرويسهاي عملياتي شروع به كار مي‌نمايند. تمام عمليات استاندارد مسيرياب، از فضاي حافظة RAM اجرا مي‌شود و فضاي حافظة Flash  براي ذخيره و بازيابي اطلاعات (بعنوان حافظة جانبي) آزاد خواهدبود. اين نوع معماري نيز براي خود محاسني دارد. شايد بزرگترين حسن اين گونه از مسيريابها آن باشد كه پس از راه‌اندازي، حافظة Flash آزاد خواهد بود و براحتي مي‌توان در حين ارجاي طبيعي عمليات مسيرياب، سيستم عامل را ارتقاء داد يا آنرا بطور كلي عوض‌كرد. (بدون آنكه اخلالي در عملكرد مسيرياب اتفاق بيفتد) ودر نتيجه ارتقاء سيستم عامل IOS در اينگونه مسيريابها بسيار ساده‌تر خواهد بود. يكي ديگر از محاسن اين نوع معماري در‌آنست‌كه فايلهاي اجرائي سيستم‌عامل بصورت فشرده(Compresse)

برروي حافظة Flash ذخيره‌شده و بدين ترتيب به فضاي كمتري نياز است.

 

يكي از معايب مسيريابهائي كه از طريق RAM بوت مي‌شود آنست كه احتمال آلودگي و اختلال در سيستم عامل بالاتر خواهد بود. بعبارت بهتر وقتي كه كدهاي اجرائي سيستم‌عامل در همان فضائي است كه داده‌ها هم هستند، هرگونه اشكال (نرم‌افزاري) كه منجر به نوشته‌شدن در فضاي كاري سيستم عامل شود به درهم شكسته‌شدنحريم فضاي سيستم عامل، ناپايداري و نهايتاً فروپاشي (Crash ) آن مي‌انجامد. بهمين دليل مسيريابهاي RFR تهية نسخة پشتيبان از سيستم عامل IOS و فايلهاي پيكربندي بسيار مهم خواهدبود.

 

ارتقاء سيستم عامل IOS در مسيريابهائي كه از طريق حافظة Flash بوت مي‌شوند:

بطور كلي دو روش براي ارتقاء يا تغيير سيستم عامل در مسيريابهائي كه از طريق حافظة Flash بوت مي‌شوند وجود دارد. رايجترين راه‌حل استفاده ازFLH يا Flash Load Helper  است كه يك فضاي فرمان مستقل از IOS براي دسترسي و تغيير در حافظة Flash ايجاد مي‌كند.

 

يكي ديگر از روشهاي ارتقاء سيستم عامل IOS بهره‌گيري از بانكهاي دوگانة حافظة Flash (Dual Flash Banks) است. در اين روش فضاي حافظة Flash (كه از نوع SIMM  است) به دو بخش مستقل تقسيم‌شده كه به هريك از آنها بانك گفته‌مي‌شود. بدين ترتيب مسئول شبكه مي‌تواند در حالي كه سيستم عامل IOS برروي يكي از بانكها در حال اجرا است به ديگري دسترسي داشته‌باشد، در آن تغيير ايجاد كند و سيستم عامل جديد را بدانجا منتقل نمايد.

 

در ادامه دو روش فوق را بصورت عملي توضيح مي‌دهيم:

 

استفاده از بانكهاي دوگانة حافظة Flash (Dual Flash Banks)

اگر چه استفاده از بانكهاي دوگانة حافظة Flash براي ارتقاي سيستم عامل، روالي بسيار ساده و نسبتاً سرراست دارد ولي براي مهيّا كردن شرايط آن و آماده‌سازي بانكها بايد زمان قابل ملاحظه‌اي صرف نمائيد.

بخاطر داشته‌باشيد كه تمام مسيريابهاي سيسكو قابليت بانكهاي دوگانة حافظه Flash را ندارند و روالي كه در اين بخش بررسي مي‌شود به سري و مدل مسيرياب شما بستگي خواهد داشت. براي آنكه ببينيد آيا مسيرياب شما داراي بانك دوگانه حافظة Flash هست با خير، مستندات همراه مسيرياب را مطالعه و بررسي نمائيد. اگر ماجولهاي حافظة Flash SIMM بيشتر از يك عدد است مي‌توانيد از اين قابليت براي ارتقاء سيستم عامل استفاده‌كنيد.

بدين ترتيب فضاي حافظة Flash به دو ناحية منطقي قابل پارتيشن‌بندي خواهد بود كه در هر يك مي‌توان فايلهاي لازم را ذخيره كرد. داشتن دو پارتيشن به مسئول (شبكه) اجازه‌مي‌دهد در حالي كه نسخة اصلي سيستم عامل Cisco IOS در حال اجراست در پارتيشن ديگر، نسخة ارتقاء يافتة IOS را منتقل‌‌كند.

يكي از محاسن اين روش آنست كه براي انتقال و ذخيرة سيستم عامل نيازي به خارج‌كردن مسيرياب از شبكه و خوابانيدن آن نيست.

پس از آنكه تعيين كرديد كه آيا مسيرياب شما قابل پارتيشن‌بندي از طريق Dual Flash Bank هست يا خير مراحل زير را براي تنظيم بانكهاي حافظة Flash به اجرابگذاريد:

ابتدا به حالت ممتاز مفسّر فرمان وارد شويد:

Router> enable

Router #

در حالت ممتاز، برنامة پيكربندي مسيرياب را اجراكنيد:

Router # configure

Configuring from terminal memory or network[terminal]? terminal

 حال مي‌توانيد فرامين پيكربندي را وارد نمائيد. هر دستور در يك خط واردشده ودر انتها Ctrl + Z درج‌مي‌شود:

Router (config) #

در اين برنامه فرامين لازم براي پارتيشن‌بندي حافظة Flash مسيرياب به ترتيب ذيل‌خواهدبود:

 Router (config) # partition flash

 اين فرمان پارامترهائي را مي‌پذيرد كه در ارتباط با تعداد پارتيشن‌ها و اندازة موردنظر هر كدام از آنهاست:

Router (config) # partition flash?

<1-8 > Number of partitions in device

Router (config) # partition  2?

< 1- 64 > size of partition 1

پس از پارتيشن‌بندي حافظة Flash ارتقاء سيستم عامل IOS بسيار ساده‌خواهد بود. با استفاده از فرمان copy به صورتي كه در ادامه معرفي كرده‌ايم، تصوير سيستم عامل جديد و موردنظر را به پارتيشن بلااستفاده و خالي منتقل نمائيد.

فرمان copy براي انتقال فايل از يك مكان به مكاني ديگر مورد استفاده قرارمي‌گيرد، بدون آنكه ربطي به ساختار حافظه يا روش ارتقاء سيستم عامل داشته‌باشد(در هر موقع كه بدان نياز داشته‌باشيد و در خلال عملكرد معمولي مسيرياب نيز مي‌توانيد از آن استفاده كنيد.)

Router # copy tftp flash

اين فرمان يك فايل نامشخص را از سرويس‌دهندة TFTP (Trivial File Transfer Protocol) ، به درون حافظة Flash منتقل و ذخيره‌مي‌كند. البته چون نام فايل و پاره‌اي ديگر از اطلاغات مشخص نيست، صدور فرمان فوق باعث خواهدشد تا IOS براي شروع عمل كپي، اطلاعات موردنياز را طلب نمايد . پارامترهائي كه سيستم عامل IOS بلافاصله از شما مطالعه خواهدكرد موارد زير است:

·.نام سرويس‌دهندة TFTP

·.نام فايل موردنظر (در اينجا فايل نسخة ارتقاء يافتة IOS )

·.پارتيشن مقصد (درون حافظة Flash)

.نام فايل مقصد (نامي كه فايل مبداء با آن ذخيره خواهدشد)

به محض آنكه تصوير برنامة اجرايي سيستم عامل IOS به درون پارتيشن موردنظر منتقل و كپي شد، بايستي مشخص كنيد كه از اين به بعد مسيرياب كدام يك از نسخه‌هاي كپي‌شده را براي اجرا و راه‌اندازي بكارگيرد؛ زيرا حالا مسيريابي داريم كه داراي دو بخش حافظة Flash است ودر هر يك از اين دو بخش يك نسخة مستقل از سيستم عامل IOS نصب‌شده‌است. مسيرياب بايد بداند كه كدام يك از اين دو نسخه را براي عملكرد طبيعي و روزمرة خود برگزيند. براي آنكه تعيين كنيد مسيرياب كدام پارتيشن را بعنوان پارتيشن بوت استفاده كند از فرمان boot (پس از اجراي دستور configure و ورود به حالت پيكربندي مسيرياب) استفاده نمائيد:

Router (config) # boot system flash 2

اين فرمان براي مسيرياب مشخص مي‌كند كه عمليات راه‌اندازي بايد از پارتيشن دوم آغاز گردد. در ادامه بايد نسخه جديد سيستم عامل را متناسب با شرايط شبكه پيكربندي و تنظيم نماييد. (يا فايلهاي پيكربندي موجود از قبل را بكاربگيريد. در اين مورد درقسمت آتي صحبت خواهيم كرد.)

اگر مسيرياب شما داراي چند پارتيشن مجزا در فضاي حافظه Flash نيست، براي ارتقاء و نصب سيستم عامل جديد بايد از برنامة FLH (Flash Load Helper) استفاده‌نماييد.

 

طبيعت حافظة Flash فرّار نيست يعني فارغ از آنكه دستگاه به منبع تغذيه متصل‌شده‌است يا خير، محتواي حافظة Flash حفظ خواهدشد. فرّار نبودن حافظة Flash و نگهداري اطلاعات در هنگام خاموش‌بودن دستگاه، باعث‌شده است تا از اين نوع حافظه بعنوان حافظة جانبي اغلب مسيريابها استفاده شود. (بجاي ديسك سخت) تمام فايلها، تنظيمات پيكربندي سيستم و تصوير برنامة اجرايي سيستم عامل IOS درون اين نوع حافظه ذخيره‌مي‌شود. در مسيريابهاي نوع RFF ، ”بارگذار سيستم عامل” (Boot Loader) برنامه اجرايي سيستم عامل مستقيماً از حافظة Flash فراخواني و از همانجا اجراء مي‌شود.

برنامه اجرائي سيستم عامل، بصورت خام (باينري) و غيرفشرده در حافظة Flashذخيره‌شده‌است و توسط پروسة بارگذار مستقيماً اجرا مي‌شود. اگر چه سيستم عامل IOS بطور مستقيم از حافظة  Flash اجرا مي‌شود ولي فايلها و فضاي كاري مستقيماً به درون حافظة RAM منتقل مي‌شود.

اجراي سيستم عامل IOS از حافظة غيرفرّار Flash داراي محاسن متعددي است:

اولين حس آن، سرعت راه‌اندازي (بوت) سيستم است. بدليل آنكه كدهاي اجرائي سيستم‌عامل IOS بصورت فشرده‌نشده و آمادة اجرا در حافظة Flash ذخيره‌مي‌شود لذا پس از روشن‌شدن مسيرياب اجراي سيستم‌عامل آغازمي‌شود و بدين‌ترتيب هيچ وقفه‌اي در بوت‌شدن سيستم پديد‌نمي‌آيد. در برخي از محيطها حتي يك دقيقه نيز به حساب‌مي‌آيد و ارزشمند است. مسيريابهائي كه از طريق RAM بوت مي‌شوند، حدود دو تا سه دقيقه مراحل بوت آنها طول مي‌كشد در حالي كه در مسيريابهاي RFF (اجرا از طريق حافظة Flash ) عمل بوت در كمتر از يك دقيقه انجام خواهدشد.

حسن ديگر آنست كه اجراي سيستم عامل از درون Flash، فضاي حافظة RAM را براي استفاده‌هاي ديگر آزاد مي‌گذرد. البته فايلهاي موردنياز سيستم IOS (شامل فايهاي پيكربندي، جدول مسيريابي و نظاير آنها) بايد در حافظة RAM تشكيل شود ولي كدهاي اجرائي IOS به حافظة اصلي منتقل نخواهد شد كه اين فضا از نظر حجم كاملاّ قابل ملاحظه است.

از ديگر محاسن بوت شدن مسيرياب از طريق حافظة غيرفرّار Flash ، آنست كه خطر آلودگي فضاي برنامة اجرائي IOS بسيار ناچيز است. (آلودگي فضاي برنامة اجرائي IOS مي‌تواند ناشي از يك اشكال در بخشي از IOS باشد كه منجر به تجاوز به حريم سيستم عامل گردد.) طبيعي است كه وقتي IOS در حافظة غيرفرّار ذخيره شده‌باشد احتمال اخلال غيرعمدي در آن (ناشي از اشكال سهوي يا Bug ) بسيار كم‌خواهد بود. با توجه به آنكه IOS مستقيماً در فضاي حافظة Flash اجرا مي‌شود و اين فضا ثابت و غيرفرّار است لذا پايداري (Stability) سيستم عامل تضمين خواهدشد.

با تمام اين محاسن، معماري مسيريابهائي كه از طريق حافظة Flash اجرا مي‌شوند داراي معايبي نيز هستند: شايد بزرگترين عيب آنها، در اين باشد كه كدهاي اجرائي IOS در حين عمليات مسيرياب قابل ارتقاء و تغيير نسيتند ودر صورت نياز به ارتقاء بايد مسيرياب غيرفعال شود. در انتهاي اين درس روش ارتقاء و تغيير سيستم‌عامل IOS را در اين گونه مسيريابها را بررسي خواهيم كرد.

 

قبل از آنكه سعي كنيد نسخه IOS مسيرياب خود را ارتقاء بدهيد، نيازمند آن هستيد كه با معماري حافظه مسيرياب آشنا باشيد. مدلهاي مختلف مسيريابهاي سيسكو، سيستم عامل IOS را از مكانهاي متفاوتي در حافظه اجرا مي‌نمايند. دانستن آنكه IOS از كجا در حافظة يك مسيرياب اجرا مي‌شود نصب و ارتقاء صحيح آن كمك خواهد كرد. مسيريابهاي سيسكو بسته به محل اجراي سيستم عامل دردودسته تقسيم‌بندي مي‌شوند:

 

- مسيريابهاي RFR (Run From Ram ): اجرا از حافظة اصلي

- مسيريابهاي RFF (Run From Flash ): اجرا از حافظة غيرفرّار Flash

بسته به معماري حافظة مسيرياب خاص مورد استفادة شما، روش ارتقاء سيستم عامل شما متفاوت خواهد بود. پس بايد تفاوت معماري حافظة اين دو دسته از مسيريابها را بخوبي بدانيد.

 

 

براي موفقيت يك سيستم عامل، به غير از بستري كه سيستم عامل بر روي آن اجرا مي‌شود، بايد انعطاف‌پذير باشد. بدين ترتيب شما به عنوان مسئول شبكه هر چه نظارت و تسلّط بيشتري بر سيستمعامل داشته‌باشيد، از آن راضي‌تر خواهيد بود. يكي از معيارهاي انعطاف، قابليت ارتقاء يا تعويض سيستم عامل خواهد بود.

اغلب سيستمهاي عاملي كه امروزه در بازار عرضه مي‌شوند انعطاف‌پذير هستند. بعنوان مثال اگر يك كامپيوتر شخصي داشته‌باشيد مي‌توانيد سيستم عامل ويندوز 2000 را بر روي آن نصب‌كنيد، آنرا به ويندوز XP ارتقاء بدهيد يا آنكه با نصب ” بسته‌هاي اصلاحي” (Service Pack ) اشكالات آنرا برطرف نمائيد.

با اين ديدگاه Cisco IOS كاملاً انعطاف‌پذير است. شما مي‌توانيد برروي مسيرياب خود نسخة  (3) 12.0 از اين سيستم عامل را نصب كنيد، آنرا به نسخة 12.2 ارتقاء بدهيد يا آنكه از طريق بسته‌هائي كه Feature Pack نام دارند آنرا اصلاح كنيد.

هر مسيرياب با نسخة اصلي و پاية Cisco IOS عرضه‌مي‌شود. (مگر آنكه صراحتاً چيز ديگري اعلام شده‌باشد). نسخة اصلي و پاية Cisco IOS بطور ذاتي حداقل از يكي از پروتكلهاي قابل مسيريابي مثل IP يا IPX حمايت مي‌كند. حال وقتي مي‌خواهيد آنرا بگونه‌اي ارتقاء بدهيد كه همزمان از هر دو پروتكل حمايت كند بايد نسخة IP/IPX Feature Pack را تهيه و نصب‌كنيد. برخلاف سيستمهاي عامل PC كه نسخة اصلاحي

( Service Pack ) فقط سيستم عامل را ارتقاء داده و از آن رفع اشكال مي‌كند، Feature Pack نسخة ارتقاء‌دهنده نيست بلكه بطور معمول كل سيستم عامل را در خود دارد و از نو آنرا نصب مي‌كند، لذا وقتي يك Feature Pack را بر روي مسيرياب خود نصب‌مي‌كنيد بايد مطمئن باشيد كه اين نسخه تمام قابليتها و عملكردهاي مطلوب شما را در خود دارد.

بعنوان مثال فرض‌كنيد كه يك مسئول شبكه نسخه‌اي پايه و اصلي از سيستم عامل IOS را نصب‌كرده كه فقط بسته‌هاي IP را هدايت و مسيريابي مي‌كند؛ بعداً او تصميم مي‌گيرد كه قابليت هدايت بسته‌هاي IPX را‌نيز‌به مسيرياب خود‌بيفزايد، لذا IPX Feature Pack را برروي مسيرياب نصب‌مي‌نمايد. اشتباه بزرگ در منطق او آنست كه وقتي يك Feature Pack نصب‌مي‌شود، خصوصيات جديدي به نسخة قبلي اضافه نمي‌شود بلكه نسخة جديد كه صرفاً از IPX حمايت مي‌كند نصب‌خواهد شد لذا پس از نصب ، شبكة IP كارنخواهدكرد! اگر او بخواهد بطور همزمان IP و IXP برروي مسيرياب فعال شوندبايستي نسخة IP/IPX IOS Feature Pack را نصب نمايد. لذا در هنگام ارتقاء مسيرياب با يك Feature Pack بايد بدقت مراقب باشيد كه نسخة جديد نيازهاي شما را برآورده‌كند.

Cisco IOS ، برخلاف بسياري از سيستمهاي عامل بسادگي (و برايگان) از طريق شركت سيسكو (وسايت آن) قابل تهيه و نصب است. وقتي يك مسيرياب سيسكو را خريداري مي‌كنيد از قبل يك نسخه از سيستم عامل Cisco IOS برروي آن نصب‌شده‌است. اين سيستم عامل تمام نيازهاي شما را براي پيكربندي و فعال‌كردن مسيرياب، برآورده‌خواهد كرد. اگر چه بطور معمول نيازي به ارتقاء سيستم عامل IOS نيست ولي بسياري از افراد به محض معرفي يك نسخة جديد IOS ، به فكر ارتقاء آن مي‌افتند؛ البته بايد اشاره كرد كه گاهي نيازهاي يك شبكه تغيير مي‌كند و مسئول شبكه مجبور به ارتقاء IOS خواهد بود. نسخه‌هاي ارتقاء يافتة IOS را در كجا مي‌توان تهيه‌كرد؟

 دوراه براي ارتقاء سيستم عامل IOS وجود دارد: اولين راه آنست كه پس از خريداري مسيرياب، با پرنمودن برگة مخصوص آنرا (از طيرق اينترنت) ثبت كنيد و براي آن توافقنامة دريافت خدمات تهيه نمائيد. در اين كتاب مفاد اين توافقنامه را بررسي نخواهيم كرد ولي يكي از موارد اين توافقنامه، اجازة دسترسي رايگان شما به سايت‌ وب ‌امن        ( Secure Web Site) شركت سيسكو است كه آخرين نسخه‌هاي ارتقاء يافتة IOS و ابزارهاي جانبي را در اختيار مشتركين قرارمي‌دهد.

سايت امن CCO (Cisco Connection Online) گذشته از آنكه براي دريافت آخرين نسخه‌هاي ارتقاءيافتة IOS مطمئن‌ترين سايت در اينترنت محسوب مي‌شود، بهترين مكان براي يافتن مستندات فني، دستورالعملها و توصيه‌هاي تخصصي نيز هست. بدست‌آوردن سيستم عامل Cisco IOS اولين گام محسوب مي‌شود. در مرحلة بعد بايد آنرا نصب كرده و ارتقاء بدهيد.

 

در اين قسمت به تشريح Cisco IOS مي‌پردازيم؛ سيستم‌عاملي كه اغلب مسيريابهاي سيسكو (به غير از سري700 ) را راه‌اندازي و فعال مي‌كند. قبل از آنكه به ويژگيهاي ديگر مسيريابهاي سيسكو بپردازيم (مثل پيكربندي و نوع عمليات) بايد مؤلفه‌هاي اصلي سيستم‌عامل IOS را بياموزيم، لذا در اين قسمت به نكات كليدي IOS كه در مابقي قسمت ها بدانها نيازداريم خواهيم پرداخت.

سيستم عامل IOS مجموعة كاملي از ابزارها و فرامين است كه به مسئول شبكه كمك‌مي‌كند تا مسيرياب سيسكو را پيكربندي و مديريت نمايد. يكي از اين ابزارها برنامة مفسر فرمان يا Exec است. در حقيقت برنامة Exec موتوري است كه سيستم‌عامل Cisco IOS را هدايت و راهبري مي‌كند.

بطور معمول فراميني كه در محيط سيستم‌عامل صادر مي‌شود توسط يك پروسة اصلي اجراشده و پاسخهاي مناسب توليد مي‌شود. اين پروسه به نامهاي پوستة فرمان يا مفسّر فرمان مشهورند. وظيفة برنامة Execآن است كه فرامين سطح بالا را اجرانموده و پاسخهاي مناسب را براي كاربر برگرداند. در حقيقت برنامة Exec واسط بين كاربر و سيستم‌عامل Cisco IOS محسوب مي‌شود.

برنامة مفسّر فرمان سيسكو (Exec) دردو مود (سطح) متفاوت عمل مي‌كند: در سطح پايين كه ” مودكاربر” ناميده‌مي‌شود، فرامين معمولي و پايه قابل اجرا هستند. در سطح بالا كه ” مود ويژه” نام دارد برنامة مفسر فرمان قادر است هرگونه فرماني را اجرا نمايد.

در اين قسمت ابتدا مفاهيم و مفاد پايه از IOS معرفي شده. محورهاي اصلي بحث امروز دو عنوان زير هستند:

·- سيستم عامل Cisco IOS چيست و چگونه مي‌توان آنرا ارتقاءداد؟

·- برنامة مفسّر فرمان در سيستم عامل IOS Cisco چه وظيفه‌اي دارد؟

همانند هر كامپيوتر (يا هر دستگاه الكترونيكي) ديگر، مسيريابهاي سيسكو نيز به يك سيستم عامل نيازمندند تا بتوانند عمليات اصلي خود را انجام بدهند. در حقيقت قلب هر مسيرياب سيسكو، سيستم‌عامل IOS Cisco است.

مسيريابها نيز همانند كامپيوترهاي شخصي، ابزارهاي پيچيده‌اي هستند كه مي‌توانند محاسبات عظيم انجام دهند. مسيريابهاي سيسكو براي يافتن بهترين مسير براي يك بستة اطلاعاتي، روابط و الگوريتمهاي بسيار پيچيده‌اي را برروي مجموعه‌اي از ” معيارها” انجام مي‌دهند كه نتيجة اين پردازشها پيداشدن بهترين مسير براي هدايت اطلاعات است. انجام چنين محاسباتي نياز به يك سيستم عامل با ” قابليت تحمل بالا- Robustness” ، مطمئن ودر عين حال با محيطي ساده و ”دوستانه” دارد. چنين سيستم‌عاملي بايد بسيار كوچك، كارآمد و اصطلاحاً ” سبك وزن” باشد تا بتواند ترافيك معمول و روزمرة يك شبكه را پردازش كند.

Cisco IOS سيستم عاملي قدرتمند با تمام ويژگيها و توانائيهاي لازم است كه در عين قدرتمندي بسيار ساده و كارآمد طراحي‌شده است. به خاطر داشته‌باشيد سيستم عاملي كه قادر است تمام مسيريابهاي سيسكو را راه‌اندازي و اجرا نمايد بايد از تمام ويژگيهاي آنها حمايت كند تا بتوان با استفاده از آن، هر مسيريابي را در هر محيطي تنظيم و پيكربندي كرد. اين سيستم عامل فرامين و توابع زائد و بي‌مصرفي كه به ندرت مورد استفاده‌قراربگيرد ندارد. سيستم عامل Cisco IOS مجموعة كامل، كارآمد ودر عين حال كوچكي از توابع و فرامين است كه مديريت مسيرياب را ممكن مي‌سازد.

قطعاً متوجه هستيد كه سيستم عامل Cisco IOS چيزي فراتر از يك مجموعة فرامين براي اجراء و مديريت مسيرياب است. سيستم‌عامل IOS مديريت ذخيره و بازيابي فايل، مديريت حافظه و مديريت سرويسهاي متنوعي (همانند TFTP ) را برعهده دارد كه مسئول شبكه بر اساس آنها قادر است مسيرياب را با محيط موردنظر خود سازگار، پيكربندي و تنظيم نمايد.

شايد بينديشيد كه با چنين مجموعة غني از فرامين و سرويسها (و همچنين نوع عمليات پيچيده‌اي كه مسيرياب مؤظف به انجام آنهاست)، سيستم عامل Cisco IOS بسيار پيچيده و فراگيري آن مشكل است در حالي كه برعكس‌داراي محيطي بسيار ساده و دوستانه بوده و يادگيري آن نيز آسان است. هر كسي كه با فرامين و عمليات سيستم‌عامل PC (مثلاً DOS ) آشنا است و ادبيات حاكم بر دنياي كامپيوترهاي شخصي را مي‌داند بسادگي قادرخواهدبود با Cisco IOS آشنا شود.

قبل از آنكه ساختار Cisco IOS را تشريح كنيم بايد ببينيم كه چگونه مي‌توان آنرا تهيه و نصب‌كرد.

 

یكي از مهمترين نوآوريها و ابداعات فنّي عصر جديد اينترنت بوده‌است. كه به منظور برقراري ارتباط بين تأسيسات نظامي ايالات متحده و آنهم در قالب يك طرح تحقيقاتي آغازشد امروزه به يك صنعت باسود چندين ميليارد دلاري (درسال) تبديل‌شده‌است. اكنون اينترنت براي عرضة خدماتي چون دسترسي به اخبار و اطلاعات، خريدوفروش، بازي و تفريح، تلويزيون، راديو و تلفن ديجيتال مورد استفادة عموم قرارمي‌گيرد؛ بي‌شك اينترنت يكي از اركان جامعة مدرن امروز است.

شكل اولّية اينترنت با آنچه كه امروز دردنياي مجازي اينترنت مي‌بينيد قابل مقايسه‌نيست. موقعيت اينترنتِ امروز، با موقعيتي كه در ابتداي كارداشت كاملاً متفاوت است. اين پديده امروز در بطن زندگي انسانها واردشده در حالي كه در ابتدا اهداف نظامي را دنبال‌مي‌كرد. در بدو دهة هشتاد كه سيل كامپيوترهاي شخصي به سمت فروشگاهها روانه شد شبكه‌هاي كوچك BBS (Bulletin Board Service) در پهنة كشورها سربرآوردند. از طريق سرويس‌دهنده‌هاي BBS كه بطور معمول در محيطهاي دانشگاهي بزرگ قرارداشتند(چون قادر به تهيه و مديريت تكنولوژي لازم بودند)، كاربران مي‌توانستند از درون منزل خود شماره‌گيري كرده و(از طريق خط تلفن) به اين شبكه‌ها وارد‌شوند.

جميع كاربران BBS مي‌توانستند از طريق شماره‌گيري به يك ماشين مشخص در شبكة BBS متصل‌شده و به اطلاعات، اخبار، خدمات گفتگو و گپ‌زني (Chat)، خدمات پيام‌رساني (سرويس e-mail قديم) دسترسي داشته‌باشند. اين اجتمتع كوچك از كاربراني كه از طريق مودم به يك BBS بزرگ متصل‌مي‌شدند، حلقه‌هاي كوچكي از شبكة اينترنت فعلي را تشكيل‌دادند.

بزرگترين عيب BBS در فقدان ارتباط بين آنها بود يعني كاربران يك BBS فقط مي‌توانستند از خدمات شبكة خود استفاده‌كنند و امكان ارتباط بين BBS هاي مختلف وجود نداشت. بيش از پنج سال كاربران نقاط مختلف دنيا بدون آنكه چيزي از تكنولوژي BBS بدانند با وصل به BBS دانشگاه محل خود با غريبه‌هائي كه شايد در كشور ديگري بودند گفتگو مي‌كردند. سرانجام پس از آنكه محصولات مسيريابي سيسكو به بازارو دانشگاهها عرضه‌شد، BBS  هاي مجزّا شروع به اتصال و ارتباط با يكديگر كردند. بدين‌ترتيب يك كاربر نه تنها مي‌توانست به BBS دانشگاه MIT متصل‌شده و اطلاعاتي را از اين دانشگاه دريافت‌كند بلكه مي‌توانست به اطلاعات دانشگاه واشنگتن نيز دسترسي داشته‌باشد.

سيسكو دهة هشتاد را به برنامه‌ريزي استراتژيك در زمينة اينترنت پرداخت. اين مسيريابهاي سيسكو بود كه مي‌توانست يك اجتماع ساده و يكپارچه از سيستمهاي مختلفي كه با BBS شروع شده‌بودند، تشكيل‌بدهد. آنچه كه كاربران BBS نمي‌ديدند صدها مسيرياب سيسكو بود كه سيگنال داده‌هاي آنها را (مثلاً) از دانشگاه MIT به دانشگاه واشنگتن حمل مي‌كرد. سپيده‌دم اينترنت در حال دميدن بود. در اواخر دهة هشتاد دانشگاه مينسوتا شروع به كار برروي سيستم گوفر كرد. اين سيستم كه محيطي مبتني بر متن Text Based)) داشت اجازه‌مي‌داد كه كاربران تصاوير گرافيكي مورد نظرشان را (بصورت جداگانه و پس از خروج موقتي از محيط گوفر) نگاه‌كنند. (گوفر محيطي مبتني بر منوهاي انتخاب بود.)

بدين‌ترتيب اينترنت براي هر هدف و منظوري به صحنة عمل‌آمد. خدمات اتصال به اين شبكه توسط شركتهائي نظير Genie ، Prodigy و Compuserve در اختيار هزاران كاربر مشتاق به جستجو در شبكه‌قرارگرفت. باز هم كسي نمي‌ديد (يا دقت نمي‌كرد) كه چگونه اطلاعات ايترنت برروي صفحة نمايش آنها ظاهر‌مي‌شود. قدرت تكنولوژي مسيريابي همه‌چيز را ممكن‌كرده‌بود.

در روزهاي اوليه از عمر اينترنت، عملكرد مسيرياب ساده و تعريف‌شده‌بود. اين مسيريابها وظيفه داشتند تا داده‌ها را به سريعترين و كارآمدنرين روش از يك سيستم به سيستم ديگر هدايت‌كنند. اصولي كه مسيريابهاي اوليه برآن استوار بودند با مسيريابهاي امروزي تفاوتي‌نكرده‌است. آنها بايد بسته‌ها را دريافت و پردازش‌مي‌كردند، مسيرها را محاسبه و ارزيابي‌مي‌نمودند و نهايتاً براي هدايت آن بسته، تصميم دقيق و هوشمندانه مي‌گرفتند. اين فرآيندها مسيرياب را قادرمي‌ساخت كه تعيين‌كند بسته از كجاآمده‌است، به كجا بايد برود و چگونه بايد آنرا به مقصدش رساند. شايد گفتن اين نكته منطقي و منصفانه باشد كه بدون وجود مسيريابها و قابليتهاي آنها، اينترنت به شكل امروزي آن هرگز پانمي‌گرفت.

بسياري از پيشرفتها و موفقيتهائي كه در حوزة تكنولوژي مسيريابي حادث‌شده‌است و امروزه با آنها مواجه‌هستيم حاصل تحقيقات سيسكو بوده‌است. سازندگان ديگر از مشخصات و عملكرد مسيريابهاي سيسكو تقليد و نسخه‌برداري‌كرده‌اند و اين موضوع، اثبات‌مي‌كند كه اين شركت پيش‌قراول تكنولوژي مسيريابي دردنياي فناوري‌ اطلاعات‌است.    ‌ 

مسيريابهاي مدرن سيسكو مي‌توانند از فرآيند NAT ، غربال‌سازي بسته‌ها ( Packet Filtering) پشتيباني‌كنند يا بصورت يك ديوار آتش جلوي دسترسي غيرمجاز به شبكه‌را بگيرند و امكان اتصال از راه دور به شبكه را فراهم‌نمايند. بااين وجود رسالت اصلي مسيرياب در طول اين سالها بريك اصل باقي‌مانده‌است: ” انتقال كارآمد و سريع‌داده بين سيستمها و شبكه‌هاي مختلف.”

بگذاريد اندكي چگونگي عملكرد يك مسيرياب سيسكو را در ارتباط با اينترنت بررسي و تحليل نمائيم. شكل (4-1) نمادي تصويري از يك سايت وب است كه يك كاربر برروي صفحه نمايش خود مشاهده‌مي‌كند.

اولين موقعيتي كه ممكن است يك كاربر با مسيرياب سيسكو مواجه‌شود، در خلال مرحلة ورود به شبكه (Login) است، بالاخص اگر كاربر از طريق خطوط يا پهناي باند بالا با اينترنت در ارتباط باشد.

در بسياري از ISP ها يك مسيرياب سيسكو در بيروني‌ترين مرز شبكه قرارمي‌گيرد يعني ارتباط با ماشينهاي درون شبكه فقط از طريق اين مسيرياب ميسّر است و هيچ راه ارتباطي (مثل مودمهائي كه به ماشينهاي درون شبكه متصلند) وجود ندارد. هرگاه تنها كانال ارتباطي مسيرياب سيسكو باشد مي‌توان سياستهاي امنيتي را برروي آن اعمال كرد. (اعمال ديوارآتش، NAT، فرآيند فيلترينگ و نظاير آن)

در مثال شكل (4-1) فرض‌كرده‌ايم آن مسيرياب كه كاربر را به شبكه متصل‌كرده‌است براي حفاظت از شبكه و حراست از سيستم احراز هويت، به ديوار آتش مجهز شده‌است. پس از آنكه كاربر (با واردكردن مشخصة شناسائي و كلمة عبور) احراز هويت شد قادر‌خواهدبود كه به جستجو و گشت‌وگذار در وب بپردازد چرا كه ساختار ارتباطي مسيريابها، ارتباط او را با سايت موردنظرش برقرار خواهند‌كرد.

حال فرض‌كنيد كه كاربر بخواهد از سايت  www.marzdesign.com ديدن‌كند. نرم‌افزار مرورگر با ارسال بسته‌اي حاوي درخواست، از آدرس 207.217.96.36 (معادل با آدرس www.marzdesign.com تقاضاي دريافت صفحة وب اين سايت را مي‌نمايد. اين تقاضا از طريق مسيريابهاي ISP به سمت مقصد طي مسيرمي‌كند. هر مسيرياب با دريافت اين بسته، آدرس IP مقصد و مبداء را بررسي كرده و با مراجعه به جدول مسيريابي خود گام بعدي بسته را مشخص مي‌نمايد. در اين جدول راه رسيدن به مقصد موردنظر مشخص است. (اگر مسيرياب بطور مستقيم درمورد مقصد اطلاعاتي در جدول خود نداشته‌باشد حداقل آدرس يك مسيرياب راـ كه اين اطلاعات در اختيار‌دارد ـ مي‌داند و بسته را براي آن مي‌فرستد.) اين فرآيند بطور متوالي در هر مسيرياب تكرار مي‌شود تا عاقبت بسته به www.marzdesign.com برسد. پس از دريافت تقاضا سرويس‌دهندة مقصد، بسته (يا بسته‌هائي) حامل داده‌هاي صفحة وب درخواستي را براي ماشين كاربر مي‌فرستد و اين بسته‌ها نيز با روشي مشابه طي مسيرمي‌كنند. اين فرآيند ميليونها بار در هر روز ودر هر مسيرياب تكرار مي‌شود بدون آنكه كاربران از آن مطلع‌باشند.

اوائل دهه هشتاد با ظهور كامپيوترهاي شخصي ـ PCـ يك انقلاب در دنياي كامپيوتر رخ داد. كامپيوترها كوچك، ارزان و متكامل شدند. وجود ديسكهاي سخت، پردازنده‌هاي مناسب و قابليت اتصال آنها به يكديگر، PC را به يك پديدة جذاب و سودمند‌مبدل كرد.

يكي از مهمترين نوآوريها و ابداعات فنّي عصر جديد اينترنت بوده‌است. كه به منظور برقراري ارتباط بين تأسيسات نظامي ايالات متحده و آنهم در قالب يك طرح تحقيقاتي آغازشد امروزه به يك صنعت باسود چندين ميليارد دلاري (درسال) تبديل‌شده‌است. اكنون اينترنت براي عرضة خدماتي چون دسترسي به اخبار و اطلاعات، خريدوفروش، بازي و تفريح، تلويزيون، راديو و تلفن ديجيتال مورد استفادة عموم قرارمي‌گيرد؛ بي‌شك اينترنت يكي از اركان جامعة مدرن امروز است.

شكل اولّية اينترنت با آنچه كه امروز دردنياي مجازي اينترنت مي‌بينيد قابل مقايسه‌نيست. موقعيت اينترنتِ امروز، با موقعيتي كه در ابتداي كارداشت كاملاً متفاوت است. اين پديده امروز در بطن زندگي انسانها واردشده در حالي كه در ابتدا اهداف نظامي را دنبال‌مي‌كرد. در بدو دهة هشتاد كه سيل كامپيوترهاي شخصي به سمت فروشگاهها روانه شد شبكه‌هاي كوچك BBS (Bulletin Board Service) در پهنة كشورها سربرآوردند. از طريق سرويس‌دهنده‌هاي BBS كه بطور معمول در محيطهاي دانشگاهي بزرگ قرارداشتند(چون قادر به تهيه و مديريت تكنولوژي لازم بودند)، كاربران مي‌توانستند از درون منزل خود شماره‌گيري كرده و(از طريق خط تلفن) به اين شبكه‌ها وارد‌شوند.

جميع كاربران BBS مي‌توانستند از طريق شماره‌گيري به يك ماشين مشخص در شبكة BBS متصل‌شده و به اطلاعات، اخبار، خدمات گفتگو و گپ‌زني (Chat)، خدمات پيام‌رساني (سرويس e-mail قديم) دسترسي داشته‌باشند. اين اجتمتع كوچك از كاربراني كه از طريق مودم به يك BBS بزرگ متصل‌مي‌شدند، حلقه‌هاي كوچكي از شبكة اينترنت فعلي را تشكيل‌دادند.

بزرگترين عيب BBS در فقدان ارتباط بين آنها بود يعني كاربران يك BBS فقط مي‌توانستند از خدمات شبكة خود استفاده‌كنند و امكان ارتباط بين BBS هاي مختلف وجود نداشت. بيش از پنج سال كاربران نقاط مختلف دنيا بدون آنكه چيزي از تكنولوژي BBS بدانند با وصل به BBS دانشگاه محل خود با غريبه‌هائي كه شايد در كشور ديگري بودند گفتگو مي‌كردند. سرانجام پس از آنكه محصولات مسيريابي سيسكو به بازارو دانشگاهها عرضه‌شد، BBS  هاي مجزّا شروع به اتصال و ارتباط با يكديگر كردند. بدين‌ترتيب يك كاربر نه تنها مي‌توانست به BBS دانشگاه MIT متصل‌شده و اطلاعاتي را از اين دانشگاه دريافت‌كند بلكه مي‌توانست به اطلاعات دانشگاه واشنگتن نيز دسترسي داشته‌باشد.

سيسكو دهة هشتاد را به برنامه‌ريزي استراتژيك در زمينة اينترنت پرداخت. اين مسيريابهاي سيسكو بود كه مي‌توانست يك اجتماع ساده و يكپارچه از سيستمهاي مختلفي كه با BBS شروع شده‌بودند، تشكيل‌بدهد. آنچه كه كاربران BBS نمي‌ديدند صدها مسيرياب سيسكو بود كه سيگنال داده‌هاي آنها را (مثلاً) از دانشگاه MIT به دانشگاه واشنگتن حمل مي‌كرد. سپيده‌دم اينترنت در حال دميدن بود. در اواخر دهة هشتاد دانشگاه مينسوتا شروع به كار برروي سيستم گوفر كرد. اين سيستم كه محيطي مبتني بر متن Text Based)) داشت اجازه‌مي‌داد كه كاربران تصاوير گرافيكي مورد نظرشان را (بصورت جداگانه و پس از خروج موقتي از محيط گوفر) نگاه‌كنند. (گوفر محيطي مبتني بر منوهاي انتخاب بود.)

بدين‌ترتيب اينترنت براي هر هدف و منظوري به صحنة عمل‌آمد. خدمات اتصال به اين شبكه توسط شركتهائي نظير Genie ، Prodigy و Compuserve در اختيار هزاران كاربر مشتاق به جستجو در شبكه‌قرارگرفت. باز هم كسي نمي‌ديد (يا دقت نمي‌كرد) كه چگونه اطلاعات ايترنت برروي صفحة نمايش آنها ظاهر‌مي‌شود. قدرت تكنولوژي مسيريابي همه‌چيز را ممكن‌كرده‌بود.

در روزهاي اوليه از عمر اينترنت، عملكرد مسيرياب ساده و تعريف‌شده‌بود. اين مسيريابها وظيفه داشتند تا داده‌ها را به سريعترين و كارآمدنرين روش از يك سيستم به سيستم ديگر هدايت‌كنند. اصولي كه مسيريابهاي اوليه برآن استوار بودند با مسيريابهاي امروزي تفاوتي‌نكرده‌است. آنها بايد بسته‌ها را دريافت و پردازش‌مي‌كردند، مسيرها را محاسبه و ارزيابي‌مي‌نمودند و نهايتاً براي هدايت آن بسته، تصميم دقيق و هوشمندانه مي‌گرفتند. اين فرآيندها مسيرياب را قادرمي‌ساخت كه تعيين‌كند بسته از كجاآمده‌است، به كجا بايد برود و چگونه بايد آنرا به مقصدش رساند. شايد گفتن اين نكته منطقي و منصفانه باشد كه بدون وجود مسيريابها و قابليتهاي آنها، اينترنت به شكل امروزي آن هرگز پانمي‌گرفت.

بسياري از پيشرفتها و موفقيتهائي كه در حوزة تكنولوژي مسيريابي حادث‌شده‌است و امروزه با آنها مواجه‌هستيم حاصل تحقيقات سيسكو بوده‌است. سازندگان ديگر از مشخصات و عملكرد مسيريابهاي سيسكو تقليد و نسخه‌برداري‌كرده‌اند و اين موضوع، اثبات‌مي‌كند كه اين شركت پيش‌قراول تكنولوژي مسيريابي دردنياي فناوري‌ اطلاعات‌است.    ‌ 

مسيريابهاي مدرن سيسكو مي‌توانند از فرآيند NAT ، غربال‌سازي بسته‌ها ( Packet Filtering) پشتيباني‌كنند يا بصورت يك ديوار آتش جلوي دسترسي غيرمجاز به شبكه‌را بگيرند و امكان اتصال از راه دور به شبكه را فراهم‌نمايند. بااين وجود رسالت اصلي مسيرياب در طول اين سالها بريك اصل باقي‌مانده‌است: ” انتقال كارآمد و سريع‌داده بين سيستمها و شبكه‌هاي مختلف.”

بگذاريد اندكي چگونگي عملكرد يك مسيرياب سيسكو را در ارتباط با اينترنت بررسي و تحليل نمائيم. شكل (4-1) نمادي تصويري از يك سايت وب است كه يك كاربر برروي صفحه نمايش خود مشاهده‌مي‌كند.

اولين موقعيتي كه ممكن است يك كاربر با مسيرياب سيسكو مواجه‌شود، در خلال مرحلة ورود به شبكه (Login) است، بالاخص اگر كاربر از طريق خطوط يا پهناي باند بالا با اينترنت در ارتباط باشد.

در بسياري از ISP ها يك مسيرياب سيسكو در بيروني‌ترين مرز شبكه قرارمي‌گيرد يعني ارتباط با ماشينهاي درون شبكه فقط از طريق اين مسيرياب ميسّر است و هيچ راه ارتباطي (مثل مودمهائي كه به ماشينهاي درون شبكه متصلند) وجود ندارد. هرگاه تنها كانال ارتباطي مسيرياب سيسكو باشد مي‌توان سياستهاي امنيتي را برروي آن اعمال كرد. (اعمال ديوارآتش، NAT، فرآيند فيلترينگ و نظاير آن)

در مثال شكل (4-1) فرض‌كرده‌ايم آن مسيرياب كه كاربر را به شبكه متصل‌كرده‌است براي حفاظت از شبكه و حراست از سيستم احراز هويت، به ديوار آتش مجهز شده‌است. پس از آنكه كاربر (با واردكردن مشخصة شناسائي و كلمة عبور) احراز هويت شد قادر‌خواهدبود كه به جستجو و گشت‌وگذار در وب بپردازد چرا كه ساختار ارتباطي مسيريابها، ارتباط او را با سايت موردنظرش برقرار خواهند‌كرد.

حال فرض‌كنيد كه كاربر بخواهد از سايت  www.marzdesign.com ديدن‌كند. نرم‌افزار مرورگر با ارسال بسته‌اي حاوي درخواست، از آدرس 207.217.96.36 (معادل با آدرس www.marzdesign.com تقاضاي دريافت صفحة وب اين سايت را مي‌نمايد. اين تقاضا از طريق مسيريابهاي ISP به سمت مقصد طي مسيرمي‌كند. هر مسيرياب با دريافت اين بسته، آدرس IP مقصد و مبداء را بررسي كرده و با مراجعه به جدول مسيريابي خود گام بعدي بسته را مشخص مي‌نمايد. در اين جدول راه رسيدن به مقصد موردنظر مشخص است. (اگر مسيرياب بطور مستقيم درمورد مقصد اطلاعاتي در جدول خود نداشته‌باشد حداقل آدرس يك مسيرياب راـ كه اين اطلاعات در اختيار‌دارد ـ مي‌داند و بسته را براي آن مي‌فرستد.) اين فرآيند بطور متوالي در هر مسيرياب تكرار مي‌شود تا عاقبت بسته به www.marzdesign.com برسد. پس از دريافت تقاضا سرويس‌دهندة مقصد، بسته (يا بسته‌هائي) حامل داده‌هاي صفحة وب درخواستي را براي ماشين كاربر مي‌فرستد و اين بسته‌ها نيز با روشي مشابه طي مسيرمي‌كنند. اين فرآيند ميليونها بار در هر روز ودر هر مسيرياب تكرار مي‌شود بدون آنكه كاربران از آن مطلع‌باشند.

شركت سيسكو اولين مسيرياب خود در اكتبر سال 1984 به بازار عرضه‌كرد. در آن زمانLerner و Bosack تلاش‌مي‌كردند تا سرماية لازم براي اين شركت را از منابع خصوصي انتقال سهام شركت خود تأمين‌كنند. تقاضاي محصولات سيسكو در عرصة بازار بشدت زياد شد و سيسكو را با كمبود سرمايه براي افزايش توليد مواجه‌كرد. دليل استقبال از محصولات سيسكو آن بود كه شركتها و مؤسساتي كه تا آن زمان قادر به استفاده از شبكة سوئيچ بسته و قديمي آن زمان نبودند به محصولات سيسكو روي‌آوردند. شبكه‌ها با هر اندازه و عظمت با استفاده از اين محصولات قابل اتصال به‌هم شده‌بود. براي آنكه سيسكو بتواند نياز بازار را تأمين كند به منابع سرماية بيشتري نيازمند بود و اين موضوع باعث شد تا Lerner وBosack براي جذب منابع سرمايه به گروه سرمايه‌گذاران و بورس‌بازان روبياورند. بطور معمول اغلب سرمايه‌گذاران و سهامداران عمده تمايل دارند بر كرسي هيئت‌مديرة شركتي كه بر روي آن سرمايه‌گذاري كرده‌اند تكيه‌زده و كنترل شركت خود را در اختيار داشته‌باشند و به سود بيشتر بينديشند. بدين‌ترتيب چون سرماية سيسكو را سرمايه‌داران تأمين‌كرده‌بودند، رشد چشمگير سود اين شركت باعث شد كه كنترل آن به دست سرمايه‌گذاران بيفتد و نهايتاً Lerner وBosack مجبور به ترك شركتي شدند كه خودشان تأسيس كرده‌بودند!

 

در سال 1991 آقاي  John Chambersاز Wang به شركت سيسكو پيوست و بعنوان مدير ارشد مشغول بكارشد. او در سال 1995 مدير‌كلّ سيسكو شد، سود ساليانة اين شركت را به بيست ميليارد دلار در سال رسانيد.

 

اگرچه سيسكو پس از ده سال نسبت به شركتي كه  Lerner وBosack تأسيس‌كرده‌بودند كاملاً متحول‌شده‌است وليكن هدف اصلي آن ثابت مانده‌است: ”طراحي و توليد بهترين تجهيزات مسيريابي در جهان” مسيريابهاي سيسكو بهترين مسيريابهاي دنيا شناخته‌مي‌شوند. سيسكو قابليت اعتماد، قابليت توسعه و فناوري بي‌نظيري در محصولات خود ارائه‌مي‌كند و اين ويژگيها در هيچ كجا به اندازة محيط روبه رشد جهاني اينترنت بروزنكرده است.

پس از آنكه PC بعنوان يك كامپيوتر كوچك، كامل و همه منظوره در محيطهاي كاري (وحتي منزل افراد) پذيرفته‌شد و جا افتاد، متخصصين اين رشته با مسائل جديدي مواجه‌شدند. قبلاً 60 كاربر با 6 كامپيوتر Mainframe جمعاً به 6 اتصال شبكه‌اي نياز‌داشتند در حاليكه اگر بنا بود 60 كامپيوتر شخصي به هم متصل شود بايد 60 اتصال برقرارمي‌شد! (شكل 2ـ1).

فراموش نكنيد كه PC يك كامپيوتر مستقل محسوب مي‌شود و همانند يك كامپيوتر Mainframe به اتصال مستقيم با كانال اصلي شبكه احتياج دارد. بعنوان مثال اگر تكنولوژي برقراري ارتباط بين كامپيوترها مبتني بر ”توپولوژي حلقه” (Ring) باشد، اتصال 60 كامپيوتر PC (و آنهم با پهناي باند 4Mbps) كارآئي شبكه را بسيار كم‌خواهد‌كرد.

وقتي يك شبكة محلي بيش از حدّ معمول گسترش‌پيداكند دو مشكل عمده ايجاد خواهد‌كرد:

· تمام كامپيوترهاي متصل به يك شبكة محلّي بايد همگي از يك سخت‌افزار و پروتكل واحد و مشابه استفاده‌كنند. در ضمن هر كامپيوتر متصل به يك شبكه بايد داراي آدرس منحصر به‌فرد و يكتائي باشد تا در شبكه شناسائي شود.

· در يك شبكة محلي كانال انتقال بين همة كامپيوترها مشترك است و افزايش تعداد كامپيوترها و ابزارهاي متصل به يك كانال واحد، كارآئي شبكه را به شدت كاهش خواهد داد.

پس از ظهور PC و استقبال چشمگير از اين پديده‌ كه نتيجة مستقيم قيمت ارزان و قابليت بالاي آن بود، متخصصين شبكه و صاحبان صنايع به ساخت مسيرياب براي اتصال شبكه‌هاي كوچك و محلّي ترغيب شدند. بدين‌ترتيب مي‌شد تا شبكه‌هاي محلي كوچك و با راندمان بالا طراحي و پياده كرد و ارتباط مابين آنها را از طريق مسيرياب برقرار نمود.

با استفاده از يك مسيرياب ديگر لازم نبود كه همة ماشينهاي شبكه از سخت‌افزار، نرم‌افزار و پروتكل ارتباطي يكسان استفاده‌كنند و بدين ترتيب انعطاف لازم در توسعة انواع سخت‌افزار و نرم‌افزارهاي شبكه پديدآمد.

با ابداع مسيرياب مفهوم ” محيط باز ـ Open-Environemt ” و ” شبكة باز- Open-Network” عينيت يافت:

” اتصال شبكه‌هاي گوناگون با نرم‌افزار و سخت‌افزار متفاوت به يكديگر و امكان تبادل اطلاعات”.

شبكه‌هاي كوچك محلّي، كارآمدتر و قابل مديريت‌تر هستند؛ پس مي‌شود يك شبكة بزرگ را به چند شبكة كوچك شكست و با استفاده از مسيرياب ارتباط آنها را برقرار ساخت.

شايد بتوان بنيانگزاران تكنولوژي مسيريابي را Lerner و Bosack دانست. اين دونفر بدون حمايت مالي با سرمايه‌گذاري شخصي، تحقيق و توسعة تكنولوژي مسيرياب را آغاز‌كردند. پس از دو سال كارآنها به نتيجه رسيد و اولين مسيرياب را عرضه‌كرده و آنرا در دانشگاه استنفورد بكار گرفتند.

مسيريابهاي طراحي‌شده توسط آنها نتيجه داد و دانشگاه استنفورد صاحب اولين شبكة عظيم و متصل (در آن‌زمان) شد.

پس از آنكه قابليت مسيريابهاي طراحي‌شده به اثبات رسيد،Lerner و Bosack سعي‌كردند محصول خود را تجاري كنند. دانشگاه استنفورد ترويج و سرمايه‌گذاري برروي تكنولوژي جديد مسيريابي را ردّ كرد و بدين‌ترتيب اين دو نفر توليد مسيريابهاي خود را شخصاً برعهده‌گرفتند و شركت سيسكو را بنيان نهادند.

تا قبل از سال 1984 هيچ راه مشخص و مدوّن براي هدايت هوشمند اطلاعات بين شبكه‌ها وجود نداشت. اگر چه روشهاي ”سوئيچ بسته ـ Packet Switching ـ” از اواسط دهة شصت ميلادي ابداع و بكار گرفته‌شده‌بود ولي شبكه‌هاي كامپيوتري جديد و پروتكلهاي ارتباطي شبكه (مثل TCP/IP) به تكنولوژي جديد و مدرن‌تري نياز داشتند. در آن زمان (1984) بكارگيري شبكه‌هاي كامپيوتري حدود يك دهه قدمت داشت و ظهورتكنولوژيهاي مدرن در شبكه آرام آرام آنرا به يك نياز عمومي و فراگير تبديل مي‌كرد.

دردهة شصت و هفتاد فقدان ابزارهاي مسيريابي هوشمند مشكل حادّي نبود زيرا شبكه‌هائي كه نياز به ارتباط با يكديگر داشتند مي‌توانستند از تكنولوژي سوئيچ بسته (هرچند با سرعت و كارآئي ناچيز) استفاده كنند. در آن زمان كامپيوترهاي شخصي وجود نداشت و يك شبكة كامپيوتري از پنج يا شش كامپيوتر Mainframe بزرگ (با حدود 10 ترمينال در هر كدام) تشكيل مي‌شد. اين كامپيوترها كه بهمراه ترمينالهاشان در يك فضاي جغرافيائي محدود محصور بودند به كابلهاي طولاني و اتصالات متعدد نياز نداشتند. يك شبكه با شش كامپيوتر و جمعاً 60 ترمينال فقط به 6 اتصال شبكه نياز داشت كه معمولاَ همگي در يك محيط واحد قرارمي‌گرفتند.

برقراري ارتباط بين كامپيوترهاي راه دور نيز توسط شبكه‌هاي سوئيچ بسته انجام مي‌شد ولي در آن زمان استفاده از شبكه‌هاي سوئيچ بسته (Packet Switch) از عهدة سازمانها و مؤسساتي برمي‌آمد كه قادر بودند بر روي چنين تكنولوژي گرانقيمتي سرمايه‌گذاري كنند و سخت‌افزار آن زمان را تهيه نمايند. بعنوان مثال دولت ايالات متحده در آن زمان بزرگترين شبكة كل دنيا يعني شبكة ARPAnet را پياده كرد و به خدمت گرفت. (اين شبكه بعداً به DARPA تبديل شد.) سخت‌افزار موردنياز براي برقراري ارتباط بين كامپيوترهائي كه در چندين ايالت متمركز بودند و استفاده از تكنولوژي سوئيچ بسته براي برقراري ارتباط بين آنها، شبكة ARPA را چنان گران كرد كه تأمين هزينه‌هاي آن را از عهدة اغلب شركتهاي خصوصي برنمي‌آمد و بايد از بودجه‌هاي دولتي استفاده مي‌شد.

اوائل دهه هشتاد با ظهور كامپيوترهاي شخصي ـ PCـ يك انقلاب در دنياي كامپيوتر رخ داد. كامپيوترها كوچك، ارزان و متكامل شدند. وجود ديسكهاي سخت، پردازنده‌هاي مناسب و قابليت اتصال آنها به يكديگر، PC را به يك پديدة جذاب و سودمند‌مبدل كرد.

مسيريابي و هدايت اطلاعات همان عاملي است جهان را به يك گردهمائي مردمي و دهكدة كوچك تبديل كرده‌است؛ بگونه‌اي در اين گردهمائي جهاني براي همه جا هست. اجتماع جهاني روبه رشد ودر حال تكامل امروز هر چه بيشتر به منابع اطلاعات و مبادلة آنها از يك نقطه به نقطة ديگر وابسته مي‌شود. شايد در آينده‌اي نه چندان دور جوامع به‌قدري متحول شوند كه اركان زندگي انسانها وابستة به شبكه‌هاي اطلاعاتي و مبادلة داده‌ها شود و نياز تبادل اطلاعات به فهرست ضروريات زندگي انسانها اضافه‌گردد.

پيشرفتهاي تكنولوژيك دهه‌هاي اخير را در ذهن خود متجسم كنيد. بسياري از اين پيشرفتها پيرامون شبكة اينترنت شكل گرفته‌اند و مرهون اين شبكه هستند. حال روند تكاملي و پيشرفت تكنولوژي را در شرايطي تجسّم كنيد كه انتقال و هدايت اطلاعات ممكن نباشد، شبكة اينترنت وجود نداشته‌باشد و تمام خدمات مدرن امروزي همانند پست الكترونيكي كلاً از صحنة اجتماع امروز حذف شود؛ آنگاه بدين نكته پي‌خواهيد برد تمام اين خدمات مرهون تكنولوژي ” مسيريابي اطلاعات” است. شايد افراد عادّي نتوانند درك صحيح و كاملي از اهميت تكنولوژي مسيريابي اطلاعات داشته‌باشند (زيرا از آنچه در پشت صحنة شبكه‌هاي اطلاعاتي مي‌گذرد بي‌اطلاعند) ولي آنچه مسلم است شئونات مختلف زندگي ( و بالاخص اقتصاد جهاني) بشدت به اين تكنولوژي وابسته است.

شركت سيسكو از ديرباز پيشگام و پيشروي تكنولوژي مسيريابي بوده است و بهمين دليل مهندسين زبده و مجرّب كه تخصصشان را از سيسكو يا با سيسكو كسب كرده‌اند از ارزش بالاي تخصصي و كاربردي برخوردارند. بهرحال هميشه تكنولوژي مسيريابي با پيچيدگيها و مشكلات خاص خود مواجه بوده و هست. ابزارهاي مسيريابي نسبتاَ گران هستند و حيات بسياري از شركتها و سازمانها ترجيح مي‌دهند مهندسين مجرّب و متخصص را به خدمت بگيرند تا اولاً زمان و هزينة زيادي صرف كسب تجربة اين افراد نشود؛ ثانياً تحويل دادن يك مسيرياب مثلاً پنجاه هزار دلاري به يك فرد زبده و مجرّب مخاطرة كمتري دارد.

تمايل شركتها و سازمانها در به خدمت گرفتن مهندسين متخصص و زبده، افرادي را كه علاقه‌مند هستند آيندة شغلي خود را در اين زمينه دنبال كنند، با يك سؤال پارادوكسيكال مواجه كرده‌است:

بدون داشتن يك شغل تخصصي در زمينة مسيريابي چگونه مي‌توان تجربة عملي و حرفه‌اي كسب كرد وقتي هيچكس به افراد بي‌تجربه كار نمي‌دهد؟ چگونه مي‌توان بدون تجربه‌اي كه فقط در عمل بدست مي‌آيد شغل پيداكرد؟

در گذشته تنها پاسخ اين سؤال آن بود كه افراد علاقمند به اين زمينة تخصصي بايد در كلاسهاي بسيار پرهزينة آن شركت كرده و گواهينامة تخصصي بگيرند. بعنوان مثال كسي كه علاقمند است با مباني و مفاهيم مسيريابي آشنا شود بايد دورة تخصصي  CCNA   (Cisco Certified Network Associate) را بگذراند.

علاقة افراد در زمينة مسيريابي و شرايط مناسب بازار كار، باعث شده كه بسياري از آنها به مفاد درسي خودآموز روبياورند. كمبود منافع غني و پرمحتوي (مثل كتاب و ديسكهاي فشردة آموزشي) به خوبي احساس مي‌شود و كتابهاي موجود نيز يك مبتدي را براي كسب تخصص و دريافت گواهينامة تخصصي آماده نمي‌كند. (در ضمن سري اين كتابها نسبتاً گران هستند و نمي‌توان بصورت خودآموز آنها را مطالعه كرد.)

كتابهائي كه شركت سيسكو و ديگر ناشران براي مطالعه و شركت در آزمون‌هاي تخصصي عرضه‌كرده‌است در دو مورد اشكال دارند:

 

اولّ آنكه در اين كتابها فرض برآن گذاشته شده است كه خواننده سطح معيني از تجربة قبلي است و برخي مفاهيم را مي‌داند. بنابراين يك مبتدي نخواهد توانست براحتي از آنها استفاده‌كند و نياز به شركت دردوره‌هاي آموزشي آن خواهد داشت. (بار ديگر اشاره مي‌كنيم كه شرط اخذ گواهينامة حرفه‌اي ـ CCC ـ از شركت سيسكو دو سال تجربه و تخصص است.) لذا اين كتب به درد افرادي مي‌خورند كه تصميم دارند معلومات و تخصص خود را گسترش بدهند و به يك حرفه‌اي تبديل شوند. مباحثي چون مؤلفه‌هاي سخت‌افزاري مسيرياب و محيط كاربري سيستم عامل، در اين كتب بخوبي پوشش داده‌نشده‌است.

 

دومين اشكال اين كتب درآنست كه مفاهيم نظري و اصول عملي موردنياز پوشش داده‌نمي‌شود و بيشتر جنبه‌هاي كاربردي مسيريابها و روش بكارگيري اين تكنولوژي تكيه‌شده است.