لایه نتورک (Network) یا لایه شبکه در مدل TCP/IP

لایه نتورک (Network) یا لایه شبکه در مدل TCP/IP

در لایه نتورک (Network) یا لایه شبکه مدل TCPIP شبیه به لایه‌های قبل، یک هدر به اطلاعاتی که از لایه بالایی به آن رسیده، اضافه می‌شود که به آن دیتاگرام می‌گویند.

پروتکل های لایه شبکه (Network) در مدل TCP/IP

مهمترین پروتکل هایی که در لایه نتورک (Network) مدل TCP/IP از آن استفاده می شود، موارد زیر است:

• پروتکل ARP
• پروتکل RARP
• پروتکل IP

در ادامه با وظایف هر کدام از این پروتکل ها بیشتر آشنا می شوید.

پروتکل ARP یا Address Resolution Protocol

این پروتکل، بر اساس Mac Address و IP Address کار می کند. اگر به خاطر داشته باشید در عملکرد سوئیچ ها توضیح دادیم که یک جدول در داخل سوئیچ به نام Cam Table وجود دارد. برای اینکه Mac Address تمام دیوایس هایی که به سوئیچ وصل هستند، داخل این کم تیبل ست شود، نیاز داریم که از پروتکلی به نام ARP در لایه نتورک (Network) استفاده کنیم که با ارسال پکت برودکست به داخل شبکه‌ای که همان سوئیچ به آن وصل شده، معادل IP Address هایی که نیاز دارد را به Mac Address ها مرتبط می‌کند.

به عنوان مثال اگر اطلاعاتی با آدرس IP خاصی به آن رسیده باشد، داخل شبکه جستجو می کند تا مقصد را پیدا کند سپس بر اساس Mac Address ها آنها را ثبت می‌کند تا مشخص باشد که کدام IP Address به این مک آدرس اختصاص داده شده است. به این ترتیب، لیست Mac Address ها را همراه با IP مربوط به هر کدام در همان شبکه مشخص می‌کند و جدول را کامل می‌کند این کار با پروتکلی به نام ARP انجام می‌شود.

Mac Address چیست؟

Mac Address یک آدرس سخت افزاری برای هر دستگاهی است که به شبکه وصل می شود. این آدرس ۱۲ رقم یا ۴۸ بیت دارد که با فرمت هگزادسیمال نوشته می شود. در آینده زمانی که با IPV4 و IPV6 آشنا شوید، مفهوم هگزادسیمال را نیز درک خواهید کرد.

Mac Address از دو قسمت تشکیل می شود:

بخش اول: ۶ رقم یا ۲۴ بیت سمت چپ که شناسه آن کارخانه یا شرکت سازنده است. این ۶ رقم، به صورت بین‌المللی ثبت می شود.

بخش دوم: ۶ رقم یا ۲۴ بیت سمت راست که برد IP یعنی شماره انحصاری آن دستگاه با توجه به کارت شبکه ای که شما در حال استفاده از آن هستید، نام دارد و خود شرکت بسته به محصولاتی که دارد می تواند هر شماره‌ای را به آن اختصاص دهد.

پس اگر بخواهید نام کمپانی که کارت شبکه دستگاه شما را تولید کرده مشخص کنید، فقط کافیست Mac Address دستگاه خود را بدانید و سپس ۶ رقم سمت چپ این Mac Address را در سایت های اینترنتی جستجو کنید تا نام کمپانی مشخص شود.

چطور Mac Address و IP Address دستگاه ها را پیدا کنیم؟

اگر در کامند پرامپت (Command Prompt) ویندوز، دستور Arp-a را تایپ کنید، جدول CAM Table را به شما نشان می‌دهد و مشخص می‌کند، در شبکه‌ ای که روی آن کار می کنید کدام اینترفیس ها متصل هستند که IP آدرس مشخصی را گرفته اند و مک آدرسی که جلوی هر کدام نوشته شده نیز مخصوص آنهاست.

همچنین اگر بخواهید Mac Address دستگاه خود را ببینید باید دستور GETMAC را در کامند پرامپت تایپ کنید. با این دستورات که با استفاده از آنها می توانید آی پی های مختلف را ببینید، در آموزش مربوط به ویندوز به طور کامل آشنا خواهید شد.

پروتکل RARP یا Reverse address resolution protocol

این پروتکل برعکس ARP عمل می کند. همانطور که توضیح دادیم، پروتکل ARP براساس IP Address وارد شده جستجو می کند و Mac Address را پیدا می‌کند اما پروتکل RARP بر اساس Mac Address، می تواند IP آدرس مربوطه را پیدا کند. استفاده از پروتکل RARP نسبت به ARP در شبکه کمتر است اما به هر حال گاهی اوقات استفاده از آن ضروری است.

پروتکل IP یا Internet protocol

پروتکل IP مهمترین پروتکل لایه نتورک (Network) یا لایه شبکه مدل TCP/IP است. با اصطلاح IP پیش از این آشنا شدید و متوجه شدید که آدرس لاجیک داخل شبکه می باشد که برای برقراری ارتباط بین هاست های شبکه از این آدرس استفاده می شود که دارای وظایف گسترده و فراوانی است و باید در یک مقاله آموزشی جداگانه به جزئیات آن بپردازیم.

اسم مدل TCP/IP نیز از این جهت انتخاب شده که پروتکل IP و پروتکل TCP آن، نسبت به سایر پروتکل ها از اهمیت بسیار بیشتری برخوردار است.

هدر IP

در تصویر زیر، هدر IPV4 را مشاهده می کنید:

این هدر دارای فیلد های مختلفی است که عبارتند از:

Version

این فیلد نشان‌دهنده ورژنی است که اینترنت پروتکل در حال استفاده از آن می باشد به عنوان مثال IP ورژن ۴.

 IhLیا Internet Header Length

طول کل آی پی هدری که در حال حاضر ارسال می‌شود، در این فیلد ثبت خواهد شد تا در مقصد نیز بررسی شده و مشخص شود که دستکاری نشده است.

DSCP

به این فیلد TOS یا Type of service نیز گفته می شود. این فیلد در QOS یاof System Quality کاربرد دارد که معمولاً در بخش‌هایی که مربوط به روتینگ – سوئیچینگ می شود، مورد استفاده قرار می گیرد. از این فیلد برای اولویت دادن به پکت ها و تعیین اینکه کدام پکت اولویت بیشتری برای عبور دارد، استفاده شده و مقادیری در آن مشخص می شود.

Total length

توتال لنت، مجموع Payload (دیتای داخل فرگمنت) بعلاوه IP هدری است که در حال ارسال است.

Identification

Identification مشخص می‌کند این پکتی که در حال ارسال آن هستیم، مربوط به کدام IP پکت اورجینال می شود. از این اطلاعات برای سرهم کردن مجدد اطلاعات که به صورت تکه تکه به مقصد رسیده است، استفاده می شود. در مقصد پکت هایی که باید روی یکدیگر سوار شوند، دارای یک شناسه مشخص هستند که نشان می‌دهد باید با یکدیگر سمبل شوند.

Flags

فلگ ها یا پرچم های این پروتکل نیز شبیه به همان هایی که در پروتکل TCP دیدیم، عمل می کنند.

Fragment Offset

موقعیت دقیق هر یک از این فرگمنت ها در IP اریجینال در این فیلد مشخص می شود. در حقیقت در بخش Identification، یک شناسه به عنوان IP پکت اورجینال قرار داده می‌شود و در این فیلد جایگاه این فرگمنت در همان IP پکت اوریجینال مشخص می شود.

Time to live یا TTL

در این فیلد مشخص می‌شود که این پکت چند روتر یا هاپ را می‌توانند طی کند تا به مقصد برسد. منظور از استفاده ازTTL در این بخش، تعیین یک طول عمر برای این IP packet به منظور رسیدن به مقصد است.

تصور کنید این آIP در مسیری که برای آن تعیین شده شروع به حرکت می‌کند، در این قسمت می توانیم برای آن مشخص کنیم که از چند هاپ عبور کند تا به مقصد برسد. اگر با توجه به تعداد هاب های تعیین شده توانست به مقصد برسد که مشکلی ایجاد نمی شود اما اگر با توجه به تعداد هاپ های مشخص شده، مقصد را پیدا نکرد و به آن نرسید، این IP Packet از بین میرود یا اصطلاحاً دراپ میشود.

اگر این تعداد هاپ مشخص نشود، در صورتی که IP Address اشتباهی به آن داده شده باشد و یا نتواند مقصد را پیدا کند به طور مداوم این پکت در شبکه می‌چرخد و هیچگاه از بین نمی رود. در صورتی که تعداد این پکت هایی که به مقصد نرسیده اند، زیاد شود، پهنای باند قابل توجهی را به خود اختصاص می دهند و شبکه دچار افت سرعت می شود.

Protocol

فیلد پروتکل نشان دهنده همان پروتکل IP است و نشان می دهد که پکت ارسالی دقیقاً مربوط به کدام لایه می شود که در مثال ما مربوط به لایه نتورک (Network) در مدل TCPIP و پروتکل IPV4 می‌شود.

Header checksum

با اصطلاح Checksum در آموزش مربوط به لایه ترنسپورت مدل و پروتکل TCP آشنا شدید.

Source Ip address, Destination Ip address

آی پی گیرنده یا مبدا و آی پی فرستنده یا مقصد در این فیلد ها مشخص می شود.

Option, Padding

با این دو فیلد نیز در هدر پروتکل TCP لایه ترانسپورت مدل آشنا شدید.

Data

این بخش حاوی همان اطلاعات اصلی است که به همراه هدر ارسال می شود.

در کل، دیتا قسمت اصلی هدر را تشکیل می دهد و سایر قسمت ها نسبت به آن حجم زیادی ندارند اما در تصویر گرافیکی برای این که بخش‌های مختلف هدر را به طور کامل به شما نشان دهیم، به نظر می رسد که حجم سایر بخش‌های هدر از دیتا بیشتر باشد که در واقعیت این طور نیست.

مقایسه هدر IPv4 و IPv6

هدر IPv6 تفاوت های قابل توجهی با هدر IPv4 دارد که به جزئیات آن می‌پردازیم اما به طور کلی بهتر است بدانید که هدر IP ورژن ۶ بسیار سبک تر از ورژن ۴ است که کار مسیریابی را بسیار راحت تر کرده و سرعت را افزایش میدهد.

در مقاله آموزشی بعدی به بررسی آخرین لایه مدل TCP/IP یعنی لایه نتورک اکسس می پردازیم.

مقالات آموزشی سانترال پاناسونیک

ویدیوهای آموزشی رایگان

ما را در اینستاگرام دنبال کنید…