ICMP: Internet Control Message Protocolپروتکل

بررسي انواع خطا و ارسال پيام براي مبدأ •بسته در صورت بروز خطا و اعالم نوع خطا

يك سيستم گزارش خطا•

IP درون بسته ICMPقرارگرفتن پيام •

ICMP Header

IP Header Payload

ICMP Message

MAC Header

Data Field (Payload)

89

بيت 32

Data

Parameters

Type Code Checksum

قالب پيام ICMP

مشخص كننده نوع پيام: Typeفيلد

مشخص كننده كد زيرنوع:Codeفيلد

جهت سنجش اعتبار و درستي :Checksumفيلد ICMPبسته

90

ARP : Address Resolutionپروتكل Protocol

روي كانال انتقالIP بي معنابودن آدرسهاي •

ماشين مقصد و نياز به IP دانستن آدرس • جهت ارسال بسته داشتن آدرس فيزيكي آن

:ARP وظيفه پروتكل •

ارسال بسته فراگير روي كل شبكه محلي • ماشين مورد نظر قرار IPكه در آن آدرس

موجود در IPدارد. پاسخ ماشين با آدرس بسته ارسالي و ارسال آدرس فيزيكي خود

ARPبراي ارسال كننده بسته

91

، قرار مي گيرد IP كه روي پروتكل ICMPبرخالف پروتكل عمل پروتكل الية فيزيكي مستقيماL بر روي ARPپروتكل

ساخته شده و درون فيلد ARPكند؛ يعني يك بستة ميداده از فريم الية فيزيكي قرار گرفته و روي كانال

. شود ارسال مي

ARP Layout

MAC Header Data Field (Payload)

درون فريم الية فيزيكيARP چگونگي قرار گرفتن يك پيام

92

ساختار پيامهايARP

Hardware Type

Protocol Type

Hardware Address Length

Protocol Address Length

Operation Code

Source Hardware Address

Source IP Address

Destination Hardware Address

Destination IP Address

93

مفاهيم اوليه مسيريابي الگوريتم هاي مسيريابي LS الگوريتم هاي مسيريابي بردار فاصله -DV- مسيريابي سلسله مراتبي پروتکل RIP پروتکل OSPF پروتکل BGP

فصل چهارم : مسيريابي در شبکه اينترنت

: هدفهاي آموزشي

94

مفاهيم اوليه (1مسيريابي ابزاري است براي برقراري ارتباط دو يا مسيرياب:چند شبکه

مجموعه مسيريابها و کانالهاي زيرساخت ارتباطي:فيزيکي ما بين آنها

روشهايي براي پيدا کردن : الگوريتم هاي مسيريابيمسيري بهينه ميان دومسيرياب به گونه اي که هزينه

.کل مسير به حداقل برسد

تباطي يك رزيرساخت اشبكة فرضي

A

B C

E

F

D

5 5

3

3 1

1

1

2

2

2

مسيرياب

95

برخي اصطالحات کليدي در مسيريابي

:MACآدرسهاي

آدرسZهاي اليZه فZيزيکي جهت انتقZال فريمهZا •بر روي کانال

انZدازه آدرس وابسZته بZه پروتکZل و توپولZوژي •شبکه

:IPآدرسهاي

آدرسهاي جهاني و منحصر به فرد •

مشZخص کننده يZک ماشZين فZارغ از نZوع سZخت •افزار و نرم افزار آن

بسZته هZاي اطالعZاتي IP ثZابت بZودن آدرسZهاي •هنگام عبور از مسيريابهاي موجود در مسير

:IPبسته

واحد اطالعاتي با اندازه محدود•

96

:توپولوژي شبكه

مجموعه مسيريابها و كانالهاي فيزيكي •ما بين آنها در زيرساخت ارتباطي يك

شبكه

متغير با زمان•

ترافيك شبكه:

تعداد متوسط بسته هاي اطالعاتي •ارسالي و يا دريافتي روي يك كانال در

واحد زمان

:Hopگام يا متغير با زمان•گام = عبور بسته از يك مسيرياب • تعداد مسيريابهاي موجود در مسير يك بسته = تعداد •

Hop Countگام =

:Congestionازدحام يا بيشتر بودن تعداد متوسط بسته هاي ورودي به يك

مسيرياب از تعداد متوسط بسته هاي خروجي

:Deadlockبن بست 97پايان طول عمر بسته ها

روشهاي هدايت بسته هاي اطالعاتي در شبکه هاي (1-1کامپيوتري

Virtual روش مدار مجازي الف(Circuit (VC)

Datagram روش ديتاگرام ب(

VC خصوصيات روش

ارسال بسته هاي اطالعاتي بدون نياز به اطالع از • VC مبدأ و مقصد و فقط داشتن شماره IPآدرسهاي

جهت ارسال بسته

عدم اجراي الگوريتم مسيريابي جهت هدايت •بسته هاي اطالعاتي از مبدأ به مقصد

دريافت بسته به ترتيب ارسال شده در مقصد•

عدم احتمال گم شدن بسته ها در عمل مسيريابي •در شبكه

98

application

transportnetworkdata linkphysical

application

transportnetworkdata linkphysical

1. Initiate call 2. incoming call

3. Accept call4. Call connected5. Data flow begins 6. Receive data

vc روش

99

خصوصيات روش ديتاگرام

مبدأ IP ارسال بسته هاي اطالعاتي با استفاده از آدرسهاي •و مقصد در شبكه

انجام مسيريابي جداگانه براي هر بسته •

توزيع و هدايت بسته ها روي مسيرهاي متفاوت بر اساس •شرايط توپولوژيكي

و ترافيكي لحظه اي شبكه

امكان دريافت بسته بدون ترتيب ارسال شده در مقصد•

لزوم نظارتهاي ويژه بر گم شدن و يا تكراري بودن بسته •در اليه هاي باالتر

100

application

transportnetworkdata linkphysical

application

transportnetworkdata linkphysical

1. Send data 2. Receive data

Datagramروش

101

انواع الگوريتمهاي مسيريابي

ايستا

گيري و از ديدگاه روش تصميمالف(ميزان هوشمندي الگوريتم

پويا

آوري و از ديدگاه چگونگي جمعب( زيرساخت ارتباطي اعاتطل پردازش

شبكه

سراسري / متمركز

غيرمتمركز

102

الگوريتم ايستا

عدم توجه به شرايط توپولوژيكي و ترافيك •لحظه اي شبكه

جداول ثابت مسيريابي هر مسيرياب در طول •زمان

الگوريتم هاي سريع• تنظيم جداول مسيريابي به طور دستي در •

صورت تغيير توپولوژي زيرساخت شبكه تغيير مسيرها به کندي در اثناي زمان•

الگوريتم پويا

به هنگام سازي جداول مسيريابي به •صورت دوره اي بر اساس آخرين وضعيت

توپولوژيكي و ترافيك شبكه تغيير سريع مسيرها• تصميم گيري بر اساس وضعيت فعلي •

شبكه جهت انتخاب بهترين مسير ايجاد تأخيرهاي بحراني هنگام ×

تصميم گيري بهترين مسير به جهت پيچيدگي الگوريتم

103

الگوريتم سراسري

اطالع كامل تمام مسيريابها از همبندي •شبکه و هزينه هر خط

Link State (LS)الگوريتم هاي •

الگوريتم غير متمركز

محاسبه و ارزيابي هزينه ارتباط با •مسيريابهاي همسايه )مسيريابهايي كه به صورت مستقيم و فيزيكي با آن در ارتباط

هستند( ارسال جداول مسيريابي توسط هر •

مسيرياب در فواصل زماني منظم براي مسيريابهاي مجاور

پيچيدگي زماني كم•Distance Vector هاي الگوريتم•

104

(Flooding Algorithm) ( روش ارسال سيل آسا 3-1

سريعترين الگوريتم براي ارسال •اطالعات به مقصد در شبكه

جهت ارسال بسته هاي فراگير و كنترلي •مانند اعالم جداول مسيريابي

مشكل روش سيل آسا

ايجاد حلقه بينهايت و از •كارافتادن شبكه

105

BC

DE

A

حلقه هاي بينهايت در روش سيل آسا

راه حل رفع مشكل حلقه بينهايت

( قراردادن شماره شناسايي براي هر بسته1Selective Flooding

( قراردادن طول عمر 2براي بسته ها

106

الگوريتم هايLS

- شناسايي مسيريابهاي 1مجاور

- اندازه گيري هزينه2

LS- تشكيل بسته هاي 3

روي LS- توزيع بسته هاي 4شبكه

- محاسبه مسيرهاي جديد5

شناسايي مسيريابهاي -1 مجاور

Hello ارسال بسته خاصي به نام بسته سالم •Packetتوسط مسيرياب به تمام خروجي ها

پاسخگويي مسيريابهاي متصل از طريق كانال • IPفيزيكي مستقيم به بسته ارسالي و اعالم آدرس

خود به مسيرياب

107 درج اطالعات بسته هاي پاسخ در جدول مسيرياب•

گيري اندازه2 هزينه -

خZروجي • خطZوط از يZك هZر تZأخير انZدازه گيري مسيرياب توسط خود مسيرياب

روي تمZام Echo Packet ارسZال بسZته خZاص بZه نZام •خطوط خروجي خود

ارسZال • بZا بسZته گيرنZده مسZيريابهاي تمZام پاسZخ Echo Replyبسته

اگZر مسZيرياب موظZف باشZد كZه بZا دريZافت بسZتة •Echo ، دZخ بدهZه آن پاسZرعت بZه سZوبت و بZارج از نZخ

اين بسZZته فقZZط تZZاخير ”“زمZZان رفت و برگشZZتفZيزيكي بين دو مسZيرياب را بZه عنZوان معيZار هزينZه

.كند مشخص مي

با استفاده از زمان سنج و اندازه گيري اين زمان • و درج در جدول توسط 2تقسيم آن مقدار بر عدد

108مسيرياب

تشكيل - 3پس از جمع آوري LSتشكيل بسته LS هاي بسته

اطالعات الزم از مسيريابهاي مجاور شامل:

آدرس جهاني مسيرياب توليدكنندة الف(بسته

هاي يك شمارة ترتيب )تا بستهب(هاي جديد تشخيص داده تكراري از بسته

شوند.( طول عمر بسته )تا اطالعات بسته ، ج(

زمان انقضاي اعتبار داشته باشد.( آدرس جهاني مسيريابهاي مجاور و د(

هزينة تخميني

شبك LSبسته هاي يك از زيرساخت فرضي هيك

شماره فيلدطول ترتيب فيلد

عمر

109

LSهاي توزيع بسته- 4 روي شبكه

به روش سيل LS ارسال بسته هاي •آسا

وجود شماره ترتيب براي هر بسته •جهت جلوگيري از بروز حلقه تكرار

در نظرگرفتن طول عمر براي هر •بسته جهت رفع مشكل دريافت

بسته هاي تكراري

LS احراز هويت ارسال كننده بسته •در مسيريابها جهت جلوگيري از

آلودهLSبسته هاي

110

مسيرهاي همحاسب- 5 جديد

تشكيل ساختمان داده گراف زيرشبكه جهت •انتخاب بهترين مسير بين دو گره هنگام

از تمام مسيريابهاي LSدريافت بسته هاي شبكه

استفاده از الگوريتم دايجكسترا جهت يافتن •بهترين مسير بين دو گره

(Dijkstra Shortest Path Algorithm)

*C( i , j ) بيانگر هزينه خط ميان گره i تا j .است هرگاه همسايگاني در مجاورت گره وجود نداشته باشند

C( i , j ).بينهايت تلقي مي شود .V هزينه فعلي مسير ميان مبدا تا گره D(v)*

*P(v) گره اي که در طول مسير از مبدا تا Vدرست قبل از V .واقع شده

*N مجموعه گره هايي که عبور از آنها کم هزينه برآورد گشته است.

111

Dijkstra’s Algorithm

112

يا DVالگوريتمهاي بردار فاصله

يكي از روشاي پويا در مسيريابي •

ARPA مورد استفاده در شبكه •

استفاده در مسيريابهاي كوچك•

DV نامهاي متفاوت روش •

RIP پروتكل •

- Bellman الگوريتم مسيريابي •Ford

– Ford الگوريتم مسيريابي •Fulkerson

Distance Vector Routing الگوريتم •

113

DVاصول كار روش

بZا • فZيزيكي صZورت بZه كZه را خطZوطي محاسZبه مسيريابهاي ديگر دارد و درج در جدول مسيريابي

هزينZة خطZوطي كZه مسZيرياب بZا بينهZايت درنظرگZرفتن • آنها در ارتباط مستقيم نيست

ارسZZال • سZZتون هزينZZه از جZZدول مسZZيريابي بZZراي توسZط هZاي زمZاني مشZخص، در بازه مسZيريابهاي مجZاور

)“يعZني فقZط بZراي مسZيريابهائي كZه بZا آن هZر مسZيريابدريZافت اطالعZات در ارتبZاط اسZت نZه تمZام مسZيريابها ”(.

اي ثانيهTدر فواصل جديد ا زمسيريابهاي مجاور در

مسZيريابي • جZدول نمZودن هنگZام بZه پس از دريZافت جZZداول مسZZيريابي از مسZZيريابهاي مجZZاور ، طبZZق يZZك

الگوريتم بسيار ساده

114

Jجدول مسيريابي مربوط به مسيرياب

زيرساخت ارتباطي يك شبكة فرضي

با دوازده مسيرياب

يا بردار فاصلهDVالگوريتمهاي

115

DVمشكل عمده پروتكلهاي

هنگام خرابي يك مسيرياب يا يك عدم همگرايي سريع جداول مسيريابي شمارش تا بينهايت = مشكل كانال ارتباطي

: راه حل

هايش بدهد خواهد اطالعاتي را به همسايه وقتي يك مسيرياب ميهزينه رسيدن به آنهايي را كه قطعاL بايد از همان مسيرياب بگذرند را

(كنند اعالم مي )يا. كند اعالم نمي

116