كتاب تعلم برمجة الراوتر بالتفاصيل مجانا
مفاهيم واصطلاحات
المفاهيم والمصطلحات المستخدمة في عملية توجيه الرزم المنفردة.
المُضيف: هو جهاز يضمّ بطاقة شبكة واحدة أو أكثر أو كيان برمجي يستضيف أحد عناوين البروتوكول المُوجّه الفريدة. يمكن للمضيف أن يستضيف أكثر من عنوان في نفس الوقت، وتسمى هذه الحالة بالاستضافة المتعددة (Multi-homing).
المصدر: هو مضيف مميز بعنوان فريد، يقوم بتوليد رزمة البيانات الفريدة أو رزمة البث المجموعاتي.
الوجهة: هي مضيف يُشكّل الهدف النهائي الذي يُراد إيصال الرزمة إليه.
رزمة البث المنفرد: هي رزمة بيانات يكون عنوان الوجهة فيها هو عنوان فريد يخص مضيفاً محدداً بعينه.
رزمة البث العام: هي رزمة بيانات يكون عنوان الوجهة فيها هو عنوان البث العام المحدد بحسب فضاء العناوين.
المسار: هو الطريق الذي تسلكه رزمة البيانات من مصدرها إلى وجهتها.
المخرج الافتراضي (Default Gateway): هو منفذ لأحد التجهيزات التي تقوم بالتوجيه، يتصل هذا المنفذ مع شبكة محليّة ما ويلعب دور البوابة التي تصلها مع باقي أجزاء الشبكة، يجب أن يكون هذا المنفذ فعالاً ويجب أن يستضيف عنواناً من تلك الشبكة.
الشبكة المحلية: هي مجموعة من الأجهزة الشبكية (طرفيات، مبدلات، وموزعات وأسلاك ..) التي تشكل البنية الفيزيائية التي تمتد عليها المسارات الواصلة بين الطرفيات المختلفة، تتوقف حدود الشبكة المحليّة عند النظام الوسيطي.
الشبكة المحلية المتصلة بشكلٍ مُباشر مع الموجه: تكون الشبكة المحلية متصلة بشكل مباشر مع الموجه إذا اتصلت معع عبر مخرج افتراضي.
النظام الوسيطي (Intermediate System): هو مجموعة من الأجهزة الشبكية (موجهات، ومبدلات، أسلاك ..) التي تشكّل البينة الفيزيائية للعمود الفقري الذي يصل بين الشبكات المحلية المختلفة.
الشبكة (Internetwork): تجمع لشبكتين محليتين أو أكثر بالإضافة للنظم الوسيطية التي تصلّ بينها.
آلية العمل
المخطط التدفقي لعملية توجيه الرزم الفريدة أو رزم البث العام في المضيف والمُوجّهات.
تتم عملية توجيه الرزم المنفردة أو رزم البث العام على مرحلتين، تحصل الأولى في المُضيف أمّا الثانية ففي النظام وسيطي الذي يربط بين الشبكات المحلية، يضمّ هذا النظام مُوجّهاً واحداً على الأقل.
لنجاح عملية التوجيه في المضيف يجب أن يملك المضيف عنواناً مميزاً من فضاء عناوين البروتكول المُوجّه الذي يتم توجيه رزمته، بالإضافة لذلك يجب أن يملك المضيف عنوان المُوجّه الذي يتصل مع الشبكة، وقد يحصل المضيف على هذه العناوين بواسطة التهيئة اليدوية، أو باستخدام طرق تهيئة آليّة مثل استعمال بروتوكول التهيئة الآلية للمضيفين (DHCP) أو تهيئة العناوين الآلية (SLAAC).
في البداية، تبدأ عملية توجية رزمة البيانات في المضيف المصدر الذي ولّدها:
تبدأ العملية في المُضيف المصدر، وتحديداً في طبقة الشبكة، عند تغليف رزمة البيانات لإنشاء إطار البيانات، وهو وحدة البيانات التي يتم نقلها عبر الشبكة، ويقوم المضيف بتحديد عنوان الوجهة.
يقارن المضيف المصدر عنوان وجهة الرزمة، مع العنوان الذي يستضيفه لتحديد فيما إذا كانت الوجهة تنتمي إلى نفس الشبكة أو لا:
إذا كان عنوان الوجهة ينتمي إلى نفس الشبكة، يتم اتخاذ قرار توجيه الرزمة محليّاً نحو الوجهة مباشرة.
إذا كان عنوان الوجهة ينتمي إلى شبكة مختلفة، يتم اتخاذ قرار توجية الرزمة محليّاً نحو الموجه المتصل مع الشبكة، والذي يُسمى عادة البوابة الافتراضية.
بالاعتماد على جدول العناوين الخاص بالطبقة الثانية، يتم مطابقة عنوان الوجهة الموجود في الرزمة مع عنوان الوجهة التي تمّ تحديدها بحسب قرار التوجيه، وفي حال عدم وجود عنوان الوجهة في الجدول يتم الاعتماد على أحد بروتوكولات مطابقة العناوين مثل بروتوكول دقة العناوين (ARP) أو بروتوكول اكتشاف الجيران (NDP).
ينتقل العمل إلى طبقة ربط البيانات، حيث يتم تشكيل ترويسة وملحق الطبقة بشكل مناسب، ثُم تُغلّف الرزمة ويُشكّل إطار البيانات.
إرسال إطار البيانات عبر الشبكة.
تقوم معدات الشبكة بعد ذلك ، كالمُبدلات والمُوزّعات، بنقل الإطار إلى وجهته، إمّا إلى المُضيف الوجهة بشكل مباشر في حال كونه في نفس الشبكة، أو إلى المُوجّه المُتصل مع الشبكة المحليّة في حال كون الوجهة في شبكة أخرى، وهذا يعني وصول الإطار إلى النظام الوسيطي الذي يربط بين الشبكات المحليّة.
في حال كانت الوجهة في شبكة أخرى، تصل الرزمة إلى منفذ المُوجّه المُتصل مع الشبكة المحليّة، وتدخل بذلك النظام الوسيطي، ويتم معالجتها في أول موجه بحسب الخطوات التاليّة:
استقبال الإطار.
التحقق من وصول الإطار بشكل سليم وبدون أخطاء مرتبطة بالنقل، في حال وجود أخطاء يتمّ التخلص من الإطار.
يُفك تعليف الإطار، وتُستخرج الرزمة.
يُقرأ عنوان الوجهة من ترويسة الرزمة.
يُقارن عنوان الوجهة مع جدول توجيه المُوجّه، ويكون هناك حالتان:
عنوان الوجهة ينتمي إلى شبكة غير موجودة في جدول التوجيه، فيُتخذ قرار التوجيه بالتخلّص من الرزمة.
عنوان الوجهة ينتمي لشبكة موجودة في جدول التوجيه، وعندها:
أ- عنوان الوجهة ينتمي إلى شبكة متصلة بشكل مباشر مع الموجه، وعندها:
1) إذا كان عنوان الوجهة ينتمي لنفس الشبكة التي وردت منها الرزمة، يتمّ اتخاذ قرار توجيه بالتخلص من الرزمة، وهي حالة رزم البث العام.
2) إذا كان عنوان الوجهة ينتمي لشبكة متصلة بشكل مباشر مع الموجه ولكنّها مُغايرة للشبكة التي وردت منها الرزمة، يتم اتخاذ قرار توجيه الرزمة نحو تلك الشبكة.
ب- إذا كان عنوان الوجهة ينتمي لشبكة غير مُتصلة بشكل مباشر مع المُوجّه، يُتخذ قرار توجيه الرزمة نحو تلك الشبكة، اعتماداً على المعلومات المُوجودة في جدول التوجيه.
6. تُنشئ ترويسة وملحق بروتوكول طبقة ربط البيانات المناسبين بحسب قرار التوجيه، ثُمّ تُغلّف الرزمة في إطار البيانات.
7. يُرسل إطار البيانات بحسب قرار التوجيه، وهناك حالتين:
إذا كانت الوجهة في شبكة متصلة بشكل مباشر مع الموجه، تقوم معدات الشبكة المحليّة بإيصال الإطار إليها.
إذا كانت الوجهة في شبكة غير متصلة بشكل مباشر مع الموجه يرسل الإطار إلى المُوجّه التالي على المسار حيث تُعاد كامل الخطوات السابقة.
توجيه رزم البث المجموعاتي
مشاريع شقيقة طالع كتاب Routing protocols and architectures/Multicast routing في ويكي الكتب.
مصطلحات ومفاهيم
المفاهيم والمصطلحات الخاصة بالبث المجموعاتي.
يختلف مفهوم توجيه رزم البث المجموعاتي عن توجيه الرزم المنفردة أو رزم البث العام، حيث يكون مسار رزم البث المجموعاتي يشبه الشجرة، التي تبدأ من المضيف الذي يولد الرزمة، ثُمّ تتفرع في الموجهات التي تدعم البث لمجموعاتي لتصل إلى جميع أعضاء المجموعة. هناك مجموعة من الإصطلاحات المُستعملة في هذا المجال، والتي لابد من معرفتها لإدارك آلية التوجيه المُستعملة مع تقنية البث المجموعاتي:
عنوان المجموعة (Group address): هو مُعرّف مميز من فضاء عناوين البروتوكول المُوجَّه المستعمل، إنّ عنوان المجموعة ليس عنواناً فريداً ويمكن أن يستضيفه أكثر من مضيف بنفس الوقت.
المضيف (Host): هو جهاز طرفيّ متصل مع الشبكة يستضيف عنوان مجموعة واحد أو أكثر.
المجموعة (Group): هي تجمع من المُضيفين الذين يستضيفون عنوان مجموعة ما، قد تمتد المجموعة ضمن شبكة محلية فقط أو قد تتسع لتمتد عبر عدة شبكات محلية.
المصدر (Source): هو طرفية متصلة مع الشبكة وتملك عنواناً فريداً، قد تكون هذه الطرفية عضواً في مجموعة البث المجموعاتي، ولكل هذا ليس شرطاً لازماً. يقوم المصدر بتوليد حركة بيانات هي عبارة عن رزم بث مجموعاتي مُوجّهة نحو عنوان المجموعة.
العقدة (Node): ويقصد بها المُوجّه الذي يدعم البث المجموعاتي.
عقدة الجذر (Root node): وهي أوّل عقدة تبدأ فيها عملية مضاعفة رزمة البث المجموعاتي القادمة من المصدر، يختلف موقع عقدة الجذر بحسب نوع الشجرة، ففي الأشجار المبنية بحسب المصدر، تكون عقدة الجذر هي أول عقدة تستقبل رزمة البث المجموعاتي القادمة من المصدر، أما في الأشجار المشتركة، فعقدة الجذر هي نقطة الالتقاء التي يتم تحديدها بشكل مُسبق.
التيار الصاعد (Upstream): وهو حركة البيانات بعيداً عن عقدة الجذر.
التيار الهابط (Downstream): وهو حركة البيانات باتجاه عقدة الجذر.
عقدة الورقة (Leaf node): هي عقدة لا ترسل تياراً صاعداً نحو عقدة أخرى.
العقدة الوسطية (Intermediate node): هي عقدة تقع على مسار الرزمة بين عقدة الجذر وعقدة الورقة، تستقبل هذه العقدة تياراً صاعداً من عقدة سابقة في الشجرة، وترسله إلى عقدة واحدة أو أكثر، قد تكون هذه العقد اللاحقة أوراقاً أو عقد وسيطيّة أخرى.
شجرة البث المجموعاتي (Multicast tree): هي مسار تيار البث المحموعاتي الصاعد من أجل مجموعة مُحددة بعنوان بثّ مجموعاتي (G) ومصدر لرزم البث المجموعاتي (S)، يشار إلى شجرة البث المجموعاتي بالرمز (S,G).
https://publishers.speakol.com
https://publishers.speakol.com
