Network-class

آموزش شبكــه– تعاريف اوليه شبكه

تعريف شبكه هاي كامپيوتري (Computer Network ) :
مجموعه اي از كامپيوتري خود مختار و مستقل كه به يكديگر متصل بوده و با هم تبادل اطلاعات مي نمايند.

تعريف اينترانت (Intranet ) :
شبكه هاي مربوط به يك سازمان يا مجموعه خاص كه به صورت منطقي يا فيزيكي از اينترنت جدا مي باشد.اين شبكه ها معمولا تركيبي از شبكه هاي LAN و WAN هستند.اينترانت ها ممكن است در نقاطي به اينترنت متصل باشند يا هيچ نقطه اتصالي به آنها نداشته باشند.

تعريف اكسترانت ( Extranet ) :
به لايه هاي ارتباطي و نقاط اتصال Intranet و Internet گفته مي شود .اكسترانت ها از بعد امنيتي براي شبكه ها بسيار حياتي مي باشند . زيرا محلي هستند براي نفوذ به شبكه و ورود ويروسها . معمولا اطلاعات عمومي مربوط به اينترانت ها يا سازمانها در اين قسمت ها قرار مي گيرند.

تعريف اينترنت (Internet ) :
مجموعه اي از شبكه هاي مستقل و مرتبط بهم مي باشد كه با هم تبادل اطلاعات مي كنند و گستره آن تمام دنيا مي باشد ، به عبارت ديگر Internet مجموعه اي از Internet ها (Internal network ) و يا مجموعه اي از Interanet ها و Extranet ها مي باشد ، و بزرگترين WAN موجود در جهان مي باشد .

سخت افزار شبكه :
سخت افزار شبكه را از دو ديدگاه مورد بررسي قرار مي دهيم :
ديدگاه تكنولوژي و ديدگاه سخت افزار/ مقياس

1- LAN (Local Area Network )
2- MAN (Metro Palitian Network)
3- WAN (Wide Palitian Network)

شبكه LAN : از خواص اين نوع شبكه ها مي توان سرعت و كارايي بالا و فواصل كم را نام برد.(حداكثر در حد چند كيلومتر يا چند صد متر)
در اين شبكه ها تعداد ايستگاههاي كاري محدود بوده و شبكه به يك سازمان يا محيط يك اداره ،‌يك ساختمان محدود مي شود.
برخي از توپولوژي هاي مربوط به شبكه هاي محلي به قرار زير مي باشد:

الف ) توپولوژي خطي( BUS ): در اين نوع توپولوژي كليه ايستگاهها از طريق يك كانال فيزيكي مشترك به يكديگر متصل هستند و انتقال اطلاعات از طريق اين كانال انجام مي شود ، مزيت اين پروتكل سادگي و هزينه پايين آن است و مشكل عمده آن سرعت و كارايي كانال مي باشد.

ب) توپولوژي حلقوي (Ring): در اين نوع توپولوژي كليه ايستگاهها در يك ساختار بسته حلقوي به يكديگر متصل مي شوند.
در واقع در اين شبكه كامپيوتر ها اطلاعات را دست به دست مي نمايند و جهت چرخش اطلاعات در شبكه ثابت و به يك سمت مي باشد.

ج)توپولوژي ستاره (Star): در اين توپولوژي يك دستگاه متمركز كننده به عنوان هسته مركزي شبكه وجود دارد. و ساير ايستگاهها مستقيما به اين دستگاه متصل مي شوند كه شكل حاصل يك ستاره است به علت كارايي بالا و ارزان بودن تجهيزات امروزه اين شبكه جايگزين ساير شبكه ها شده است.


شبكه هاي MAN ( Metropolitan Area Network ):
معمولا شبكه هاي MAN با اتصال راه دور چندين شبكه محلي در مقياس هايي مانند يك شهر در صورت امكان براي فواصل راه دور از فيبر نوري، اتصال بي سيم، خطوط اجاره اي و ساير امكانات LAN يا WAN استفاده مي شود. انتخاب نوع اتصال بستگي به شرايط محيطي ، زير ساخت شهري و يا سياستهاي كلي سازمان دارد.
شبكه هاي WAN:
اين نوع شبكه ها معمولا محدوديت مقياس جغرافيايي ندارند، اين شبكه ها از اتصال راه دور شبكه هاي كوچكتر بوجود آمده اند و داراي ساختار يكنواخت نيستند؛ زيرا اولا شبكه هاي محلي با توپولوژيهاي مختلف پياده سازي مي شوند، ثانيا ماشينهاي موجود در اين شبكه ها از سخت افزار و نرم افزار متفاوتي استفاده مي كنند و به طور ذاتي با هم سازگار نيستند.

اصول طراحي شبكه و لايه بندي:
براي طراحي شبكه ها معمولا از طراحي لايه اي استفاده مي شود. دليل اين كار سادگي پياده سازي و خطايابي مي باشد. نمونه هايي از اين طراحي ها مدل OSI و TCP/IP مي باشد، كه در مورد آنها بيشتر خواهيم گفت.
مدل OSI:
اين مدل داراي هفت لايه زير مي باشد:
1- Physical layer ( لايه سخت افزاري ) پايين ترين لايه مي باشد .
2- Data link layer
3- Network layer
4- Transport layer
5- Session layer
6- Presentation layer
7- Application layer ( لايه كاربردي ) بالاترين لايه مي باشد.
هيچ يك از پروتكلهاي واقعي پياده سازي شده كاملا منطبق بر مدل OSI نيستند

بخش دوم

مدل TCP/IP:

از اين مدل در اكثر شبكه ها و برخي از كاربردهاي صنعتي و اينترنت بكار برده مي شود .
اين مدل داراي چهار لايه زير مي باشد:
1-Network access
2-IP ) Subnet OR Internet )
3-TCP ) Transport OR Host to Host )
4-Application layer
حال در مورد هر لايه مختصرا توضيحاتي مي دهيم:
1-اولين لايه، لايه دسترسي به شبكه يا Network access مي باشد كه اين لايه شامل رسانه ارتباطي ( تجهيزات فيزيكي و كانالهاي ارتباطي ) و همچنين پروتكلهاي ارتباطي براي انتقال قابها ( Frameها ) بر روي شبكه مي باشد .
2-لايه زير شبكه / لايه اينترنت / لايه شبكه : وظيفه اصلي اين لايه ايجاد ارتباط بين ميزبانها مي باشد. برقراري ارتباط بين ميزبانها توسط اين لايه بدون در نظر گرفتن ساختار لايه پاييني انجام مي شود. اين لايه بايد داراي توانايي برقراري ارتباط در سطح شبكه محلي و گسترده باشد. لايه اينترنت از پروتكل IP براي انتقال اطلاعات استفاده مي كند. در اين لايه همچنين بايد پروتكلهايي براي مسيريابي در شبكه و هدايت بسته ها وجود داشته باشد كه برخي از آنها عبارتند از: Address Resolution Protocol ، Reverse Address Resolution Protocol ، Routing Information Protocol ، Internet Control Massage Protocol ، Internet Group Management Protocol و Internet Protocol
3-لايه ميزبان به ميزبان / لايه انتقال: اين لايه سرويسهاي مورد نياز براي ايجاد ارتباطات غيرقابل اطمينان را بوجود مي آورد. ساختار اين لايه از دو پروتكل TCP و UDP تشكيل شده است.
3-1- TCP: اين پروتكل امكان ايجاد ارتباطات قابل اطمينان و اتصال گرا را فراهم مي نمايد. برخي از وظايف مربوط به اين پروتكل به قرار زير مي باشد:
• شكستن و تقسيم بندي داده ها و پشته هاي دريافتي از لايه بالاتر به بسته هاي TCP و ساخت مجدد پشته ها از بسته هاي TCP در مقصد .
• حصول اطمينان از رسيدن بسته ها به مقصد .
• بازبيني بسته ها و مرتب كردن آنها و كنترل خطا
• كنترل جريان داده ها
3-2- UDP: اين پروتكل براي فراهم آوردن مكانيزمي جهت كاهش و كم كردن سرريز داده ها در انتقال اطلاعات بكار مي رود و معمولا براي ارتباطاتي كه نياز به قابليت اطمينان ندارند استفاده مي شود. لايه انتقال در سطح بالاي خود با لايه كاربرد در ارتباط است.داده هاي تحويلي به لايه كاربرد توسط برنامه هاي كاربردي قابل دريافت مي باشد ، همچنين اين برنامه ها مي توانند با استفاده از APIها ( Application Program Interface ) مستقيما با لايه انتقال ارتباط برقرار كنند .
4- لايه كاربرد : اين لايه داراي پروتكلهاي سطح بالايي براي استفاده ازپروتكلهاي سطح پايين تر UDP و TCP مي باشد كه در اين پروتكلها براي ايجاد سرويسهاي اينترنتي بكارمي روند .
برخي از اين سرويسها به قرار زير مي باشند :
الف ) Telnet شبيه سازي پايانه ارتباطي : با استفاده از اين پروتكل مي توان يك ارتباط راه دور بين دو ميزبان برقرار نمود و ترمينال يا پايانه را براي دو ميزبان شبيه سازي مي كند .
اين ترمينال راه دور كليه امكانات يك ترمينال محلي را در اختيار قرارمي دهد .
ب ) FTP ( File Transport Protocol ) انتقال فايل : با استفاده از اين پروتكل كاربر قادر خواهد بود از راه دور از راه دور فايلها را از ميزباني به ميزبان ديگر انتقال دهد .
ج ) SMTP مديريت پست الكترونيك : اين پروتكل استانداردي براي ارسال و دريافت پست الكترونيك برروي اينترنت مي باشد .
د ) HTTP انتقال صفحات وب : ازاين پروتكل براي انتقال ابرمتنها بر روي اينترنت استفاده مي شود . اين متنها بر روي ميزبانها به وسيله مرورگرها ( Explorer ) قابل نمايش هستند . با استفاده از اين پروتكل مي توان متن ، صدا ، تصوير ، تصاوير متحرك ، موسيقي و فيلم را بر روي شبكه انتقال داد .

توجه داشته باشيد كه معمولا لفظ TCP/IP براي دو موضوع متفاوت بكار برده مي شود :
1- مدل TCP/IP كه مدل چهار لايه آن بررسي شد .
2- پشته TCP/IP يا پشته پروتكلهاي TCP/IP كه مجموعه اي است شامل بيش از 100 پروتكل كه براي سازماندهي اجزا اينترنت بكارمي رود .
بخش سوم

تجهيزات شبكه ( Network structure ) :

• سرويس دهنده ها ( Servers ) :
1- حافظه هاي جانبي HDD
2- حافظه اصلي RAM
3- كارت شبكه
4- پردازنده

• تجهيزات خاص شبكه :
1- تجهيزات خاص شبكه محلي : MAU ، Hub ، Switch
2- تجهيزات شبكه راه دور : Gateway ، Bridge ، Router

سرويس دهنده ها : يك سرويس دهنده ، يك كامپيوتر پر قدرت در شبكه مي باشد كه يك سري از منابع خود را بر روي شبكه به اشتراك گذاشته و يا سرويسي بر روي آن نصب شده و در حال اجرا مي باشد . آنچه براي يك سرويس دهنده در شبكه حائز اهميت مي باشد ؛ قابليت اطمينان ، صحت و پيوستگي سرويسها است ، همچنين كارآيي يك سرويس دهنده از اهميت ويژه اي برخوردار است . سرويس دهنده ها داراي پردازنده قوي و ميزان RAM آنها دو تا چهار برابر حافظه هاي اصلي بر روي PCها است و همچنين داراي حافظه جانبي با سرعت و حجم بالا مي باشند .

تجهيزات شبكه هاي محلي ( LAN ) : در شبكه ها با گذرگاه مشترك اطلاعات بر روي كارت شبكه كليه كامپيوترها قرار مي گيرد و هر كامپيوتري كه اطلاعات مربوط به آن باشد آنرا از روي شبكه بر مي دارد . در اين شبكه ها كليه كامپيوترها به يك كانال مشترك وصل هستند . معمولا در اين شبكه ها از كابل كواكسيال استفاده مي شود و در هر لحظه فقط يك كامپيوتر مي تواند اطلاعات ارسال نمايد . به دليل آسيب پذير بودن اين نوع توپولوژي ( 10Base-2 حالت استاندارد Ethernet ) ساختارهاي شبكه جديدي بوجود آمد كه با توپولوژي Star عمل مشابهي را انجام مي داد . در اين شبكه ها ( 10Base-T ) از دستگاهي به نام Hub استفاده مي شود كه گذرگاه شبكه را شبيه سازي و قدري از مشكلات روش قبل را حل كرده است .

Hub : سخت افزاري است كه اطلاعات را از روي يك پورت خود دريافت نموده و بر روي كليه پورتهايش در روي شبكه Broad cast يا ارسال مي كند . از Hub در شبكه هايي استفاده مي شود كه داراي توپولوژي شبكه Star باشند ؛ در اين شبكه ها امكان برخورد اطلاعات وجود دارد .

Switch : اين ابزار در شبكه هايي با توپولوژي Star نصب مي شوند و ساختار شبكه اي مشابه با ساختار قبل بوجود مي آورند . تفاوتي كه Switchها يا در واقع متمركز كننده هاي مجهز به سيستم Switching با Hubها دارند اين است كه در اين ابزارها بسته ها را در شبكه Broad cast نمي كنند بلكه كامپيوترهاي متصل به هر پورت خود را تشخيص داده و يك بسته دريافتي را از مبدا مستقيما به سوي مقصد هدايت مي نمايند . بنابراين در اين شبكه ها امكان برخورد اطلاعات تقريبا به صفر رسيده و همچنين مي توان شبكه هاي كوچكتر را به يكديگر متصل نمود .

MAU ( Multi Access Unit ) : سخت افزاري است كه در شبكه هاي Ring استفاده مي شود و يك شبكه حلقه را تبديل به شبكه اي با توپولوژي Star - مانند آنچه Hub براي شبكه Bus انجام مي داد - مي نمايد .

تجهيزات شبكه WAN :

Bridge : سخت افزاري است كه پل ارتباطي دو LAN مختلف مي باشد . تفاوت بين يك پل يا Bridge در تكنيك برقراري ارتباط بين دو LAN و Router در اين است كه Router در هر شبكه اي عمل مسيريابي را انجام مي دهد و بر اساس IP مبدا و مقصد اطلاعات را در شبكه انتقال مي دهد اما يك Bridge كه معمولا در شبكه هاي مخابراتي و بي سيم بكار مي رود ، سخت افزار يا نرم افزاري است كه اطلاعات از جنس لايه دوم يك شبكه ( Frame ) را در شبكه ديگر كپي مي كند ؛ به عنوان مثال دو LAN مي توانند به وسيله خط تلفن به يك ديگر متصل شوند . استفاده از Bridge كارايي شبكه را تا حد زيادي كاهش مي دهد و باعث كندي شبكه مي شود . پلها اصولا در شبكه هايي استفاده مي شوند كه از پروتكل هاي غير قابل مسيردهي استفاده كنند يعني آدرس مبدا و مقصد ندارند . اين پروتكل ها به راحتي از Bridge عبور مي كنند . نمونه اي از اين پروتكل ها NetBios ، NetBeui مي باشند .

Gateway يا مترجم پروتكل : وسيله اي است كه معمولا مانند يك دروازه ورودي/خروجي در شبكه عمل مي كند . لفظ Gateway براي هر سخت افزاري بكارمي رود كه معمولا دو شبكه غير همجنس را به هم متصل كند . يك Gateway مي تواند يك كامپيوتر ، يك مسيرياب ، يك Firewall ، يك Proxy Server و يا هر چيز ديگري باشد . اما تجهيزاتي كه خاص Gateway هستند معمولا در شبكه هايي بكار مي روند كه براساس پروتكل TCP/IP كار نمي كنند . اين تجهيزات وظيفه ترجمه پروتكل بين دو شبكه غير همجنس را انجام مي دهند . به عنوان مثال در شبكه هايي TCP/IP Base نيستند با استفاده از يك Gateway مي توان پروتكل شبكه را به پروتكل TCP/IP و برعكس تبديل نمود .

Router يا مسيرياب : وسيله اي است كه بسته ها را در طول شبكه گسترده هدايت مي كند و در واقع ساختار شبكه اينترنت ( Back Bone ) در لايه IP از مسيريابها و اتصالات بين آنها تشكيل شده است . مسيريابها در لايه سه كار مي كنند ؛ يعني هر مسيرياب بسته را شناخته و مي تواند از روي Header بسته ها مبدا و مقصد را تشخيشص دهد . وقتي كامپيوتري در يك شبكه بسته اي را ارسال مي كند كه مقصد آن در شبكه محلي متصل به آن كامپيوتر موجود نيست آن بسته را تحويل Gateway مي دهد تا از شبكه خارج شود . Gatewayها در شبكه معمولا تجهيزاتي هستند كه عمل مسيريابي را نيز انجام مي دهند . پس Router شبكه يا همان Gateway آدرس مقصد بسته ها را با مسيرهاي خود مقايسه مي كند تا كوتاهترين و بهترين مسير را بين مبدا و مقصد انتخاب كنند و در صورت وجود مسير بسته به خروجي مورد نظر ارسال مي شود و در صورت عدم وجود مسير يا براي مسيريابي Router با مسيريابهاي مجاور مشورت مي نمايد و يا بسته را تحويل مسيرياب بعدي كه در واقع Gateway مربوط به اين مسيرياب مي باشد هدايت مي كند . هر Router داراي يك Routing table مي باشد كه اين جدول به صورت پويا نسبت به مسيريابهاي همسايه به روز رسانده مي شود ( پروتكلهايي مانند RIP و OSPF ) به عبارت بهتر مسيريابها هميشه در مورد مسيرهاي موجود برروي اينترنت با يكديگر تبادل نظر مي نمايند . مسيريابها همواره به دنبال بهترين مسير با كمترين هزينه برروي اينترنت مي گردند .

بخش چهارم

لايه دسترسي به شبكه در اينترنت ( Network Access ) :

پايين ترين لايه مدل TCP/IP يا Network Access كه شامل كنترل و مديريت رسانه فيزيكي و پروتكلهاي انتقال فريم مي باشد و هيج تعريف مشخصي نداشته و به دليل تنوع فراوان تجهيزات و پروتكلها در اين لايه بسيار انعطاف پذير مي باشد . سخت افزارها يا كانالهاي ارائه سرويس در اين لايه مي توانند خطوط تلفن ، سيم زوج تابيده STP و UDP و كابلهاي هم محور كواكسيكال ، فيبرهاي نوري ، كانالهاي راديويي و كانالهاي ماهواره اي و غيره باشند . تمام اين كانالها داراي مفهومي به نام پهناي باند ( Band With ) مي باشند . Band With دريك مفهوم ساده و غير دقيق ؛ پهناي باند هر كانال را مي توان توانايي و ظرفيت آن كانال در ارسال اطلاعات با نرخ بيت بر ثانيه ( Bit/s ) تعريف نمود .
بسياري از كاربران شبكه اينترنت بوسيله مودم و خط تلفن معمولي ( Modem/Dial up ) به اينترنت متصل مي شوند . اين كاربران براي برقراري ارتباط با اينترنت نياز به يك تامين كننده ارتباط يا ISP ( Internet Service Provider ) دارند . اين تامين كنندگان ارتباط نيز خود به شكلي به اينترنت متصل هستند . در اكثر موارد ارتباط بين كاربران و سرويس دهنده و همچنين ارتباط بين سرويس دهنده بزرگتر ، ارتباطي نقطه به نقطه يا Point to Point مي باشد . بنابراين پروتكلهاي برقراري ارتباط نقطه به نقطه در استفاده از اينترنت كاربرد فراواني دارد . در ادامه به بررسي دو پروتكل PPP و SLIP به عنوان نمونه اي از اين پروتكلها مي پردازيم :

پروتكل SLIP : يك ايستگاه ارسال اطلاعات را با فرستادن رشته 0XC0 به ايستگاه مقابل اعلام مي دارد . همچنين خاتمه ارسال اطلاعات نيز با همين رشته مشخص مي شود . در اين پروتكل هيچگونه كشف خطايي گنجانده نشده و كشف خطا به لايه بالاتر واگذارشده است . همچنين در فريم مربوط SLIP فقط پروتكل IP ( بسته IP ) قرارمي گيرد . از ديگر نقاط ضعف SLIP اين است كه ايستگاههاي كاري بايد داراي IP ثابت باشند كه معمولا در اينترنت چنين نيست و به دليل اين ساختار در اين پروتكل مشكل امنيتي وجود دارد كه باعث مي شود تا هر ايستگاهي كه ارتباط برقرار نمايد ماشين معتبر شناخته شود .

پروتكل PPP : اين پروتكل داراي ساختار فريم زير مي باشد :
1 – 1 Byte FLAG ( ابتداي فريم )
2– 1 Byte ADDRESS
3 – 1 Byte CONTROL
4 – 1 OR 2 Byte PROTOCOL
5 – Variable Byte PAY LOAD
6 – 2 OR 4 Byte CHECK SUM
7 – 1 Byte FLAG ( انتهاي فريم )
در هنگام اتصال با مودم ابتدا لازم است يك سري پارامترها بين مبدا و مقصد انتقال يابد و پس از انتقال اين پارامترهاي كنترلي ارسال اطلاعات آغاز مي شود . اين پارامترهاي كنترلي به دو رشته NCP و LCP تقسيم مي شوند :
LCPها ( Link Control Protocol ) پارامترهاي كنترل PPP را بصورت توافقي بين طرفين و تا هنگام قطع ارتباط مشخص مي نمايند . پس از تنظيم LCPها ، NCPها ( Network Control Protocol ) تنظيم خواهند شد كه بوسيله آنها پارامترهاي مربوط به لايه بالاتر انتقال داده شده وتنظيم مي گردند ؛ به مجموعه اين مراحل فاز مذاكره يا Negotiation phase مي گويند . پس از اين فاز واحدهاي دريافتي از لايه بالاتر در قسمت PAY LOAD قرار گرفته و انتقال داده مي شود . در هنگام قطع ارتباط نيز يك سري NCP و LCP رد و بدل مي شوند و سپس ارتباط قطع مي شود . به عنوان مثال در هنگام رد و بدل NCPها يك سرويس دهنده به ميزبان خود IP اختصاص مي دهد .

لايه اينترنت ( لايه IP يا لايه Network ) :
يادآور مي شويم كه مفهوم مسيريابي در شبكه اينترنت و ساير شبكه هاي WAN انتقال اطلاعات بين شبكه هاي مختلف و يا در حالت كلي بين شبكه هاي مختلف با توپولوژيها و استانداردهاي مختلف مي باشد . در شبكه هاي مختلف قالب فريمهاي انتقالي با يكديگر متفاوت بوده و بنابراين اطلاعات يك شبكه با فريم همان شبكه نمي تواند از مرز شبكه خارج شود . همچنين يادآور مي شويم كه در لايه اول مدل TCP/IP آدرسهاي مورد استفاده براي انتقال فريمها MAC آدرسها يا آدرسهاي سخت افزاري نام داشتند و براي يك شبكه خاص منحصر به فرد بوده اند .
بي نظمي در شبكه هاي مختلف و تنوع توپولوژي و پروتكلها و همچنين روشهاي آدرس دهي ايجاب مي كند كه براي برقراري ارتباط بين تمام كامپيوترها و تمام شبكه ها در اينترنت اصول مشترك و استانداردي بوجود آيد . براي انجام اين عمل در اولين مرحله بوجود آوردن آدرسهاي منحصر بفرد و استاندارد با ساختار خاص در نظر گرفته و طراحي شود . { مرحله اول : IP Address آدرسهاي جهاني منحصر بفرد در اينترنت }
مرحله دوم ايجاد ساختار بسته اي است كه براي كليه شبكه ها استاندارد و قابل انتقال باشد ؛ در واقع بايد بسته اي در نظر گرفته شود كه به راحتي بتواند در طول اينترنت و بر روي شبكه هاي مختلف به راحتي حركت كند . در مدل TCP/IP به واحد اطلاعاتي كه درون فيلد داده هر فريم قرار مي گيرد بسته IP از شبكه اي به شبكه ديگر به راحتي و با قرار گرفتن در فريمها انتقال داده مي شود . در واقع مي توان گفت وجه تشابه كليه كامپيوترهاي موجود در اينترنت داشتن يك آدرس منحصر بفرد و پشتيباني پروتكل TCP/IP مي باشد . { مرحله دوم : IP Pocket بسته استاندارد }

پروتكل IP ( Internet Protocol ) :
پروتكل IP را مي توان به صورت خلاصه و به شكل زير تشريح نمود ؛ لايه IP يك واحد اطلاعات را از لايه بالاتر تحويل مي گيرد . اين واحد اطلاعات Data Gram نام دارد اگر طول Data Gram بزرگ باشد لايه IP آن را به واحدهاي كوچكتر بنام قطعه تقسيم مي نمايد ، پس با استفاده از قطعه و اضافه كردن Header يا سربار به آن ( سر‌آيند ) بسته IP را تشكيل مي دهد . در هر بسته IP كه آدرس مبدا و مقصد در آن موجود مي باشد Header بسته توسط مسيريابها پردازش شده وبسته به سمت مقصد هدايت مي شود . طول يك بسته IP مي تواند حداكثر 64 كيلو بايت باشد ؛ اما معمولا بسته هاي IP با طولي حدود 1500 بايت تشكيل مي شود به دليل اينكه اكثر استانداردهاي شبكه در لايه پايين تر طول فريم در همين حدود دارد و تشكيل بسته IP با اين طول باعث مي شود حتي الامكان يك بسته IP بين مبدا و مقصد شكسته نشده و به واحدهاي كوچكتر تقسيم نشود . در اين پروتكل به قطعات ساخته شده از يك دياگرام شماره ترتيب تخصيص داده مي شود تا در مقصد بسته هاي IP مجددا به ترتيب چيده شده و قطعه اصلي تشكيل شود . در كنار پروتكل IP پروتكلهاي ديگري مانند : ICMP ، ARP ، RARP ، RIP و غيره وجود دارد كه پروتكل IP را در عملكرد بهتر ، مسيريابي صحيح ، مديريت خطاهاي احتمالي و مواردي از اين قبيل كمك مي كند .
بخش آخر

قالب بسته IP :

قالب بسته IP به شكل زير مي باشد :
1- 4 Bit VERSION
2- 4 Bit IHL
3- 8 Bit TYPE OF SERVICE
4- 16 Bit TOTAL LENGTH
5-8 Bit IDENTIFICATION
6- 1 Bit UNUSED!
7- 1 Bit DF
8- 1 Bit MF
9- 13 Bit FRAGMENT OFFSET
10- 8 Bit TIME TO LIVE
11- 8 Bit PROTOCOL
12- 16 Bit HEADER CHECK SUM
13- 32 Bit SOURCE ADDRESS
14- 32 Bit DESTINATION ADDRESS
15- 0 OR More ( 32 Bit ) OPTION
16- 32 Bit PAY LOAD

Version :
اين فيلد چهار بيت است و نسخه پروتكل IP را مشخص مي كند . پروتكلي كه هم اكنون در اينترنت از آن استفاده مي شود پروتكل نسخه چهار مي باشد .
IHL ( IP Header Length ) :
اين فيلد نيز 4 بيتي است و طول Header بسته را مشخص مي كند ، اگر عدد موجود در اين فيلد در 4 ضرب شود طول Header به بايت بدست مي آيد . به عنوان مثال اگر در اين فيلد عدد 10 قرار گرفته باشد بدين معني است كه طول Header ، 40 بايت خواهد بود . حداقل طول Header ( در هنگامي كه Option برابر صفر باشد ) برابر 20 بايت و بنابراين حداقل IHL عدد 5 مي باشد . اگر در بسته اي IHL كمتر از 5 باشد از اين بسته صرفنظر مي شود . حداكثر اين مقدار نيز برابر عدد 15 است . بنابراين حداكثر طول Header مي تواند 60 بايت باشد و درنتيجه قسمت Option مي تواند بين صفر تا 40 بايت تغيير كند .
Type of service :
در اين قسمت اطلاعات مربوط به اولويت بندي و كيفيت سرويس ذخيره مي شود .
Total length :
طول يك بسته شامل قسمت Header و Data را مشخص مي كند . باتوجه به تعداد بيتهاي Total length مي توان گفت كه ماكزيمم طول بسته IP ، 64 كيلو بايت باشد .
Identification :
در اين قسمت مشخص مي شود كه اطلاعات موجود دراين قسمت داده در اين بسته IP مربوط به چه ديتاگرامي از لايه بالاتر مي باشد .
Fragment offset :
اين فيلد در سه بخش سازماندهي شده است :
الف ) DF ( Don't Fragment ) : با يك شدن اين بيت در يك بسته IP هيچ مسيريابي حق ندارد در بين راه اين بسته را به بسته هاي كوچكتر تقسيم نمايد .
ب ) MF ( More Fragment ) : اين بيت مشخص مي كند كه آيا بسته IP آخرين قسمت مربوط به يك ديتاگرام مي باشد و يا هنوز هم بسته هاي ديگري وجود دارد .
ج ) Fragment offset : اين قسمت 13 بيتي است و در حقيقت شماره ترتيب داده هاي هر بسته در ديتاگرام شكسته شده مي باشد . بنابراين يك ديتاگرام مي تواند به حدود 8000 بسته تقسيم شود .

TTL ( Time To Live ) :
TTL در نقش يك شمارنده طول عمر بسته را تعيين مي نمايد . طول عمر بسته به زماني اشاره مي كند كه يك بسته IP مي تواند در شبكه سرگردان باشد . بيشترين عددي كه مي توان در اين قسمت قرارداد عدد 255 ( يك بايت ) است . اين عدد توسط فرستنده بسته تنظيم شده و با عبور از هر مسيرياب – هر مرحله عبور از مسيرياب را يك hop يا پرش مي نامند - يك واحد از آن كم مي شود . به ازاي هر ثانيه انتظار در صف نيز يك واحد از آن كم مي شود . وقتي اين عدد به صفر برسد بسته IP از مسير حذف شده و از رسيدن آن به مقصد جلوگيري مي شود . عددي كه به طور معمول توسط سيستم عامل در اين قسمت قرار مي گيرد عدد 30 است و عددي كه معمولا بوسيله آن مي توان از نقطه اي به نقطه ديگر حركت كرد عدد 15 است .
Protocol :
اين فيلد مشخص مي كند كه پروتكل تحويلي از لايه بالاتر TCP يا UDP مي باشد ؛ هر پروتكل داراي يك شماره خاص است .
Header check sum :
براي كشف خطا بكار مي رود . اين فيلد به دليل اينكه برخي از اطلاعات بسته در عبور از هر مسيرياب تغيير مي نمايد بايد دوباره مقداردهي شود . همچنين خطاهاي بوجود آمده مربوط به بسته IP در اين لايه بررسي نمي شود .
Source و Destination :
آدرسهاي 4 بايتي منحصر بفرد برروي اينترنت مي باشند كه مبدا و مقصد را مشخص مي كنند .
Option :
اين قسمت اختياري است و معمولا اطلاعاتي در خصوص مسيريابي و مسيرهاي بهينه در آن قرار مي گيرد كه مورد استفاده مسيريابها است .
Pay load :
در اين قسمت داده ها و يا در واقع قطعه اي از ديتاگرام لايه بالاتر قرار مي گيرد .


آدرسها در اينترنت :
در اينترنت هر ميزبان داراي يك آدرس يكتا و منحصر بفرد 32 بيتي مي باشد براي سادگي نمايش اين آدرس ، آدرس به 4 قسمت 8 بيتي بقسيم مي شود هر قسمت با نقطه از قسمت ديگر جدا شده و در مبناي 10 نمايش داده مي شود . براي مثال عدد 00100010,00010101,11100001,00000001 به صورت 34.21.225.1 نمايش داده مي شود .
نحوه پيدا كردن آدرسها بر روي اينترنت مانند پيدا كردن آدرسها براي يك آدرس پستي و يا مسيريابي تلفن براساس شماره تلفن ها مي باشد . تفاوتي كه بين تقسيم بندي IPها و آدرسهاي پستي و شماره تلفن ها وجود دارد اين است كه تقسيم بنديهاي پستي براساس مرزبنديهاي جغرافيايي و موقعيت سياسي – جغرافيايي مي باشد اما در تقسيم بندي IPها اين دسته بندي براساس شركتهاي مختلف و تامين كنندگان سرويس انجام شده است و محدوديتي از لحاظ جغرافيايي ندارد .
آدرسهاي IP برروي اينترنت حدود 4 بيليارد مي باشند كه در 5 كلاس A ، B ، C ، D و E تقسيم بندي شده اند :
• آدرسهاي كلاس A : آدرسهاي اين كلاس با عددي بين 0 تا 127 (0.xxx.xxx.xxx تا 127.xxx.xxx.xxx ) شروع مي شوند .
• آدرسهاي كلاس B : آدرسهاي اين كلاس با عددي بين 128 تا 191 شروع مي شوند .
• آدرسهاي كلاس C : آدرسهاي اين كلاس با عددي بين 192 تا 223 شروع مي شوند .
• آدرسهاي كلاس D : دراين كلاس 4 بيت مشخصه كلاس مي باشد ( 1110 ) و 28 بيت باقي مانده آدرسهاي Multi cast هستند ، بدين معني كه با تنظيم كردن قسمت باقي مانده مي توان اطلاعاتي را براي گروهي از كامپيوترها كه داراي مشخصه مشترك هستند ( آدرس Multi cast) ارسال نمود .
• آدرسهاي كلاس E : آدرسهاي اين كلاس با عددي بزرگتر از 224 شروع مي شوند . اين آدرسها رزرو شده اند و برروي اينترنت استفاده نمي شوند .

آدرسهاي خاص :
در بين تمامي كلاسهاي آدرس ( 5 گروه ) گروهي از آدرسها وجود دارند كه داراي معني ويژه اي هستند و نمي توان با آنها شبكه يا ميزبان خاصي را برروي اينترنت آدرس دهي نمود ؛ رنج IPهاي آزادي كه مي توان برروي اينتزنت از آن استفاده كرد از 192.168.0.0 تا 255.255.0.0 مي باشد .
اين آدرسهاي خاص عبارتند از :
1- 0.0.0.0 : هر ماشيني كه آدرس آن مشخص نيست ( آدرس خودش را نمي داند ) از اين آدرس در قسمت Source پاكت IP استفاده مي كند . مشخص است كه گيرنده Packet نمي تواند هيچ جوابي براي فرستنده ارسال نمايد .
2- 0.xxx.xxx.xxx : هر ماشيني كه مشخصه شبكه اي را كه متعلق به آن است ندارد از اين ساختار آدرس استفاده مي كند .
3- 255.255.255.255 : براي ارسال Broad cast در شبكه اي كه ماشين ارسال كننده بسته برروي آن شبكه قرار دارد بكارمي رود .
4- xxx.xxx.xxx.255 : براي ارسال Broad cast براي كليه ماشينها در يك شبكه خاص بكارمي رود .
5- 127.xxx.xxx.xxx : اين آدرس ، آدرس بازگشت ( Loop back ) مي باشد . از اين آدرس براي اشكال زدايي نرم افزارها و تست برنامه ها استفاده مي شود ؛ به عنوان مثال آدرس 127.0.0.1 فرستنده بسته را مشخص مي نمايد يعني هر Packet ارسالي به ارسال كننده Packet بازمي گردد .


DNS ( Domain Name Server ) :
تنها هويت معتبر يك ميزبان برروي اينترنت آدرس IP ميزبان مي باشد اما به دليل اينكه به خاطر سپردن IPها تقريبا غيرممكن است از آدرسهاي نمادين استفاده مي شود كه بايد به آدرسهاي IP تبديل شوند . DNS يا سيستم نامگذاري دامنه روشي سلسله مراتبي است كه بانك اطلاعاتي مربوط به نامها و معادل IP آنها را روي شبكه اينترنت توزيع كرده است و هر ايستگاهي مي تواند در يك روال منظم و سلسله مراتبي آدرس IP معادل با نام مورد نظرش را پيدا نمايد .
روش كار به اين صورت است كه قبل از اينكه يك برنامه كاربردي بخواهد برروي اينترنت ارتباطي را برقرار كند نام ميزباني را كه مي خواهد به آن متصل شود با استفاده از پروتكل UDP براي سرويس دهندههاي DNS كه در تنظيمات آن به صورت دستي معرفي شده اند ارسال مي نمايد و پس از دريافت آدرس IP اطلاعات را براي مقصد مورد نظر ارسال مي نمايد .