سيسکو به پارسی

يک شبکه کاملا لايه دو، به Flat Network Topology معروف است. در این شبکه از یک رنج آدرس استفاده میشود لذا بین قسمت های مختلف Routing صورت نمیگیرد و پیام Broadcast یک دستگاه به همگی در کل شبکه میرسد. این مدل برای شبکه های متوسط و بزرگ پیشنهاد نمیشود. در شبکه های متوسط و بزرگ که بیشتر از 100 کامپیوتر دارند توسط ایجاد VLAN شبکه را به شبکه های کوچکتری ناحیه بندی میکنند.

VLAN تفکيک کننده Broadcast Domain در شبکه و متشکل از گروهی از دستگاه هاست که در لايه دو به هم متصلند و میتوانند در لایه دو MAC و فریم های همدیگر را ببینند. هر VLAN کاملا مجزا و توسط روتر یا سوییچ لایه سه VLAN ها را در نقاطی نظیر Core به یکدیگر Route میکنند.

لایه دو چه اهمیتی دارد و چرا آدرس های لایه سه و دو با هم متفاوتند. چرا باید از هر دو لایه در ارتباط استفاده کنیم و مجبوریم هر دو را در طراحی نظر بگیریم؟

لایه دو ارتباط نزدیکی با لایه فیزیکی (لایه یک) دارد یعنی بر اساس مشخصات فیزیکی و قرارگیری صفر و یک و سیگنال روی رسانه پروتکل لایه دو طراحی و استفاده شده و اطلاعات را در فریم قرار میدهد. در X25 بخاطر میزان اشتباهات رسانه های زمان خود پروتکل لایه دو مخصوص آن استفاده میشد LAPB و در ATM با توجه به سرعت بالاتر رسانه از Cell هایی با سایز ثابت استفاده گردید. همانطور که روی خطوط Dial up از PPP بخاطر مزایایش استفاده میگردد و قابلیت Multilink برایمان همراه دارد.  همه این ها پروتکل های لایه دو هستند که روی لینک ها کار میکنند.

لایه سه بدون در نظر گرفتن انواع و اقسام رسانه ها و تکنولوژی های مختلف و شبکه های بین راهی PPP، Frame Relay، Ethernet و ATM بصورت منطقی آدرس هر دستگاه را در دو بخش مشخص کننده شبکه و Host در نظر میگیرد. در اینترنت وقتی یک بسته به Google ارسال میکنید مهم نیست از ماهواره عبور کرده یا از فیبر زیر اقیانوسی بلکه مهم شبکه فرستنده و آنکه شما زیر مجموعه کدام شبکه در لایه سه هستید تا گوگل بتواند پیام پاسخ را برایتان ارسال کند.

آدرس دهی منطقی و لایه سه قبول اما چرا در لایه دو نیز آدرس داریم؟

فرض کنید که بخواهید یک دیتا یا عکس از کامپیوتر شما به کامپیوتر کناری انتقال دهید برای این کار از FTP همراه با IP کامپیوتر مقصد استفاده میکنید پس ارتباط لایه Application تا لایه سه مشخص است اما برای اینکه دیتا روی رسانه مسی قرار گیرد و منتقل شود Ethernet باید فریم را ساخته و MAC Address کامپیوتر مقصد را قراردهد تا سوییچ بتواند ارتباط بین دو پورت را فراهم سازد اگر از آدرس لایه دو در Ethernet استفاده نمیشد آن وقت کل شبکه متصل به سوییچ شما مجبور بود این دیتا را دریافت کند در حالیکه با استفاده از سوییچ و برخلاف Hub دیتا براساس MAC Address گیرنده تنها به پورت خاص ارسال شده و پهنای باند پورت های دیگر حفظ میشود.

سوییچ هایی که بتوانند بالاتر از لایه دو یعنی آدرس IP را نیز بررسی کنند و بر آن اساس Routing و Switching کنند سوییچ لایه 3 یا Multi-layer – چند لایه ای خوانده میشوند.

چرا Ethernet بجای استفاده از MAC از IP استفاده نکرد؟

اولا Ethernet و IP در سال 1981 بصورت جداگانه و در فرایندی مستقل بوجود آمدند و در ثانی Ethernet قابلیت حمل پروتکل های متفاوتی نظیر IPX و AppleTalk را دارد در عین حال IP روی پروتکل هایی غیر از Ethernet نیز حمل میشود. در لایه دو آدرس ها باید در همان ناحیه Unique یا بی همتا باشد در حالیکه در لایه سه آدرس ها باید در کل شبکه بی همتا باشد. بهمین دلیل IEEE آدرس های لایه دو را کنترل میکند تا اگر کارت شبکه از تولیدکنندگان مختلفی در یک شبکه استفاده شود احتمال وقوع آدرس یکسان به صفر برسد.

همانطور که اشاره کردیم IP در لایه 3 است و شبکه را به دو بخش Network ID و Host ID تقسیم میکند بر اساس این عدد بدست آمده میتوان یک سیستم سلسله مراتبی و Logical مثل اینترنت داشت در حالیکه بقیه پروتکل ها نظیر IPX امکان Subnetting، انعطاف پذیری و آدرس دهی منطقی نظیر IP را ندارند. اما یک خصوصیت خوب در IPX بود و آن استفاده از MAC Address برای قسمت Host ID کاری کهIPv6 – نسخه جدید IP از آن استفاده میکند با این کار مثل امروز نیازی به DHCP نیست و با توجه به بی همتا بودن MAC از آن بمنزله Host ID استفاده شده و آدرس شبکه به آن افزوده میشود.

پروتکل IP برای کارکرد نیاز به ARP دارد تا براساس IP مقصد بتواند MAC Address مقصد را گرفته و پیام را داخل فریم قرار دهد و به MAC Address خاص بفرستد. ARP زمانی استفاده میشود که گیرنده در خود شبکه IP ما باشد یعنی ما و او از لحاظ  Network ID  یکی باشیم پس در یک Network بوده و نیاز به دانستن MAC Address مقصد مشخص میگردد. در غیر این صورت مقصد در شبکه ای دیگر است لذا اهمیتی ندارد که کجاست بلکه باید بسته را به Default Gateway یا روتر شبکه خود ارسال کنیم. در این صورت بسته IP را درون فریمی با آدرس MAC مربوط به روتر ارسال میکنیم. در این مرحله برای دریافت MAC روتر از ARP استفاده میشود.

ARP برای بدست آوردن MAC Address از Broadcast استفاده میکند. سوییچ Broadcast را به همه پورت ها ارسال میکند و کامپیوتری که IP خود را در بدنه ARP ببیند به آن درخواست پاسخ میدهد. بدین ترتیب براساس IP، MAC Address را بدست می آورد اما عملکرد آن وابسته به Broadcast است.

Broadcast Domain، ناحيه عملکرد Broadcast است و مرز رسيدن این پيام ها که به همه در آن ناحيه ارسال ميگردند. روتر ها اجازه عبور Broadcast را از لينکی به لينک ديگر نميدهند پس در اطراف روتر Broadcast Domain های مجزا که شبکه های لایه دو مستقلند ايجاد ميگردد.

بوسيله ايجاد VLAN، ميتوان شبکه ای کاملا مستقل ايجاد کرد که Broadcast Domain خود را داشته و فريم های VLAN تنها داخل خود VLAN رد و بدل شوند. ترافيک بگونه ای تفکيک خواهد شد که گويی شبکه ای مجزا یا کابل و سوئيچ مستقل، يک LAN جداگانه را تشکيل داده است. کافيست در سوئيچ پورت ها را به شماره VLAN مد نظر ربط دهيم.  مثلا شبکه ی 300 کامپیوتری خود را به سه VLAN هر یک حاوی یکصد دستگاه با آدرس شبکه مجزا /25 تقیسم میکنیم:

Subnet-mask: 255.255.255.128 = /25 = 128 Address

بر این اساس VLAN ها هریک مشخص کننده یک شبکه IP هستند و باید آدرس دهی مجزا برایشان در نظر گرفت.