مقدمه ای در مورد Domains , Segments , VLANs
Domain : تمام ابزارهای عضو یک
دامنه ، دارای یک یا چند ویژگی مشترک نسبت به هم هستند . البته اعضای چند دامنه
نیز می توانند ویژگی های مشترک یا متمایزی نسبت به یکدیگر داشته اشند .
Collision Domain : دامنه ای که اعضای آن
نسبت به ایجاد یا آگاهی ازcollision ( تصادم ) مشترک هستند . از آنجا که collision در رسانه فیزیکی ( Physical Layer ) رخ می دهد ، عضو بودن یا نبودن در یک collision domain را می توان داشتن یا نداشتن یک رسانه مشترک فیزیکی با دیگر اعضا
در نظر گرفت ؛ یعنی ابزارهای موجود در یک collision doamin به یک قطعه از سیم اتصال
دارند .
Broadcast Domain : دامنه ای که اعضای آن
نسبت به ایجاد یا آگاهی از پیام های broadcast (يک فريم
و يا داده که براى تمامى کامپيوترها ارسال مى گردد ) مشترک هستند . از آنجا که یک پیام broadcast هم در لایه 2 و هم در لایه 3 می تواند ایجاد شود ، عضو بودن یا
نبودن در یک broadcast
domain منوط به
توانایی گفتگوی اعضا در لایه 2 و یا لایه 3 می باشد .
ابزارها و لایه ها :
لایه 1 : هاب تنها
مفهوم بیت را می فهمد و بیت به بیت داده دریافتی را روی پورتهای دیگرش تکرار می
کند از اینرو تمامی ابزارهایی که با استفاده از یک هاب به یکدیگر متصل می شوند ،
عضو یک collision
domain و یک broadcast domain خواهند بود . بعبارت دیگر هابها قادر به
ایجاد collision
domain ها و broadcast domain های جداگانه نمی باشند و این بدترین شکل
ممکن برای یک شبکه است .
لایه 2 : بعد از
انتفال بیتهای اطلاعاتی بر روی رسانه فیزیکی ، اولین واحد بسته های اطلاعاتی ( pdu = protocol data unit ) در لایه 2 ( Data link Layer ) بررسی می شود که frame نام دارد . فریم ها علاوه بر یک سری داده شامل یک
سری سرایند ( header ) مانند آدرسهای سخت
افزاری فرستنده ( source
mac address ) و آدرسهای سخت افزاری
گیرنده ( destination
mac address ) هستند .
سوییچ لایه 2 ، توان
خواندن و ایجاد pdu های لایه 2 را دارد ، یعنی مفهوم frame را می فهمد ، یعنی هم می تواند داده های بیتی را از رسانه فیزیکی
در لایه 1 گرفته و سرایندهای فریم را از روی آن بخواند و هم میتواند یک پکت را از
لایه 3 دریافت کرده و سرایندهای مربوط به فریم را به آن بیافزاید و یک فریم درست کند
. تصمیم سوییچ لایه 2 برای ارسال / دریافت فریمها بر اساس mac address داخل فریم صورت می گیرد و برای این کار ، تمام آدرسهای سخت افزاری
( mac address ) ابزارهای متصل به پورتهایش را در یک جدول بنام mac table نگهداری می کند ، بدین صورت که نظیر هر شماره پورتش
، mac address ابزاری که به آن پورت متصل است ذخیره می شود
. بدین ترتیب اگر ابزاری متصل به سوییچ ، پیامی برای دیگری داشته باشد این پیام پس
از رسیدن به سوییچ با توجه به mac address مبدا و مقصد ، منحصرا به
همان ابزار مقصد توسط سوییچ ارسال می گردد و هیچ collision ( تصادم ) ای صورت نمی گیرد ، ازینرو یک سوییچ لایه 2 به تعداد
پورتهایش ، collision
domain دارد . همچنین چنانچه
ابزاری پیامی برای تمام ابزارهای متصل به سوییچ داشته باشد با قرار دادن مقدار FFFF.FFFF.FFFF در آدرس mac مقصد ، آنرا به عنوان یک پیام broadcast برای سوییچ ارسال کرده و سوییچ نیز متقابلا آنرا روی تمام
پورتهایش ارسال می کند ، یعنی سوییچ broadcast را از خود عبور می دهد ، یعنی با وجود آنکه هر پورت سوییچ یک collision domain مجزا است ، اما تمام ابزارهای متصل به یک و
یا حتی چند سوییچ در لایه 2 توان گفتگوی داده را با یکدیگر دارند و در این ویژگی
مشترکند . ازینرو تمام ابزارهای متصل به یک یا چند سوییچ لایه 2 ، عضو یک broadcast domain هستند .
لایه 3 : pdu های لایه 3 ، پکت خوانده می شوند .در سرایند پکتها آدرسهای منطقی یا
اصطلاحا IP Addressمبدا و مقصد قرار دارد ، که از دو بخش Network + Host تشکیل شده است . نیاز به این آدرس دهی بدلیل سرویسها و ویژگی های
بسیار بیشتر آن نسبت به آدرس دهی فیزیکی می باشد .
سوییچهای لایه 3 (
فقط آن پورتهایی که برای فعالیت در لایه 3 کانفیگ شده باشند ) و همچنین روتر ها
قابلیت خواندن و ایجاد پکتها را دارند . به مانند ابزارهایی که در لایه 2 کار می
کنند و دارای جدول نظیر به نظیری از شماره پورت و MAC Address می باشند ، ابزارهایی که در لایه 3 کار میکنند نیز دارای جداولی هستند
که نظیر هر شماره پورتشان ، IP Address ابزاری که به آن پورت
متصل است ذخیره می شود . به این جدول Routing Table می گویند . بدین ترتیب
اگر ابزاری متصل به سوییچ لایه 3 یا روتر ، پیامی برای دیگری داشته باشد این پیام
پس از رسیدن به سوییچ لایه 3 یا روتر، با توجه به IP Address مبدا و مقصد ، منحصرا به همان ابزار مقصد ارسال می گردد در نتیجه
هیچ collision ( تصادم ) ای صورت نمی گیرد ، ازینرو یک
سوییچ لایه 3 ویا یک روتر به تعداد پورتهایش ، collision domain دارد .
در لایه 3 ، دو نوع
پیام Broadcast داریم ؛ یکی Local Broadcast است و دیگری Directed Broadcast . اگر ابزاری بخواهد برای
تمام segment/subnet ها پیام بفرستد در IP Address مقصد درون پکت ، آدرس 255.255.255.255 را قرار می دهد . این یک پیام از نوع Local Broadcast خواهد یود ؛ و اگر چنانچه بخواهد فقط برای
اعضای subnet /
segment ای که خودش عضو آنست
پیامی بفرستد در IP
Address مقصد درون پکت ، آدرس Broadcast مخصوص subnet را قرار می دهد و این یک پیام از نوع Directed Broadcast خواهد یود . این واقعا نکته بسیار مهمی است
که بدانید روترها و سوییچهای لایه 3 برخلاف Local Broadcast ها اجازه عبور به Directed Broadcast ها را می دهند . از
آنجاییکه IP
Address ها از دو بخش Network + Host تشکیل شده اند و در واقع هر یک از اعضای یک segment / subnet در بخش آدرس Network مشترک هستند ، چنانچه ابزاری از این subnet بخواهد پیامی برای عضو یا همه اعضای دیگر ( Directed Broadcast ) بفرستد با توجه به IP Address مقصد ، روتر یا سوییچ لایه 3 امکان عبور آنرا می دهد . اما چنانچه
پیام از نوع Local Broadcast باشد ، آنرا discard کرده و امکان عبور آنرا
از روی پورت دیگر نمیدهد . ازینرو یک روتر
به تعداد پورتهایش و یک سوییچ لایه 3 به تعداد پورتهایی که برای فعالیت در
لایه 3 کانفیگ شده اند ، Broadcast Domain دارند .
|
Broadcast Domain
|
Collision Domain
|
|
|
1
|
1
|
Hub
|
|
1
|
Per Port
|
Layer2 Switch
|
|
Per Layer3 Port / Per Port
|
Per Layer3 Port / Per Port
|
Layer3 Switch / Router
|
نکته 1 : دو نوع آدرس
وجود دارد :
یکی آدرس فیزیکی یا
Hardware Address = Physical
Address = MAC Address Layer2 Address که تمام
کارتهای شبکه ( NIC ) و تک تک پورتهای سوییچ و روتر آنرا دارند .
و دیگری آدرس منطقی
یا
Network
Address = Logical Address = Layer3 Address = IP Address که مخصوص آدرس دهی در لایه سوم ( Network ) می باشد .
نکته 2 : مفهوم سگمنت
( segment ) در دوجا بکارمی رود ، یکی مربوط به واحد
اطلاعاتی ( pdu ) یا سرایند یا header لایه 4 است و مفهوم دیگر آن مربوط به تقسیم بندی شبکه است .
تعاریف سگمنت از دید
تقسیم بندی شبکه :
سگمنت یک ارتباط
فیزیکی مثل کابل نوری – کابل مسی – infrared – wi-fi بین دو کامپیوتر است . یک شبکه متشکل از ارتباط بین چند سگمنت با
استفاده از بریج ، سوییچ و روتر است . گاهی سگمنت اشاره به قسمتی از شبکه ، مابین
دو ابزار شبکه از قبیل بین دو سوییچ یا دو روتر دارد . گاهی نیز اشاره به گروهی از
ابزارهای کامپیوتری دارد که بعنوان یک شبکه با استفاده از یک Address Range سازماندهی شده اند . با توجه به این تعاریف
یک سگمنت فیزیکی لایه 1 داریم که به هر اتصال سوییچ یا روتر به سوییچ یا روتر دیگر
اطلاق می شود . یک سگمنت فیزیکی لایه 2 داریم که به تمام پورتهای یک سوییچ که
تشکیل یک Broadcast
Domain را می دهند به سبب اینکه
از یک IP Address
Range استفاده می کنند اطلاق می
شود . یک سگمنت منطقی یا Logical لایه 2
داریم بنام VLAN که بطور خلاصه آن ، یک Broadcast Domain بزرگ
سوییچ لایه 2 را بطور منطقی به چند broadcast Domain کوچکتر تقسیم می کند . یک
سگمنت فیزیکی لایه 3 داریم که به هر پورت روتر یا پورت لایه 3 ای سوییچ لایه 3 که
یک Broadcast
Domain مجزا محسوب می شود به سبب
اینکه هر پورت از یک IP Address Range مجزا استفاده می کند
اطلاق می شود . یک سگمنت منطقی یا Logical لایه 3 داریم بنام SVI = Switch Virtual
Interface یا Interface Vlan که هدف اصلی آنها بر روی سوییچهای لایه 3 ، default gateway بودن برای Vlan ها و امکان ایجاد
ارتباط لایه 3 ای بین آنها است . اهداف دیگر SVI امکان بکار گیری پروتکلهای routing روی سوییچهای لایه3 ، امکان برقراری ارتباط لایه 3 ای با سوییچ
لایه 3 ، امکان برقراری ارتباط لایه 3 ای با سوییچ لایه 2 ( مثل Telnet ) می باشد .
نکته 3 : : هر یک از
ابزارهای موجود در یک broadcast domain باید دارای mac address منحصر به فردی باشند . یعنی یک mac address در broadcast domain های دیگر می تواند تکرار شود .
نکته 4 : هر یک از
سگمنتهای شبکه چه فیزیکی و چه منطقی باید دارای عدد network ( در آدرس دهی لایه 3 که از دو قسمت network+host تشکیل شده ) منحصر به فرد باشد ؛ و هر یک از ابزارهای موجود در هر
سگمنت نیز باید دارای عدد Host منحصر به فردی در داخل آن
سگمنت باشند .
نکته 5 : گفتیم که
میتوان پورتهای سوییچ لایه 3 را به نحوی کانفیگ کنیم که بجای Switching براساس MAC Address ، عمل Routing براساس IP Address انجام دهند . این پورتها
علاوه بر اینکه Collision
Domain مجزایی هستند ، Broadcast Domain مجزایی هم محسوب می شوند . Segment / Subnet متصل به این پورتها نیز فیزیکی محسوب می
شوند . در این شرایط تمام اعضای متصل به این پورت با توجه به نکته 3 ، باید دارای MAC Address منحصر به فرد بوده و نیز با توجه به نکته 4
باید دارای عدد Host منحصر به فردی باشد . همچنین اعضای یک پورت
لایه 3 نسبت به پورت لایه 3 دیگر باید دارای عدد Network منحصربه فردی باشد.
نکته 6 : مفهوم دیگری
بنام VLAN وجود دارد که در سوییچهای لایه 2 و پورتهای
لایه 2 ای سوییچهای لایه 3 قابل پیاده سازی است . برای آنکه بتوان سگمنت ها ی
فیزیکی را بصورت منطقی و Logical از هم جدا
کرد به نحوی که پیام های broadcast را محدود به یک یا چند
سگمنت و یا حتی محدود به یک یا چند عضو از یک یا چند سگمنت کرد ، مفهومی بنام Vlan ایجاد شده است . با Vlan بندی سگمنتها در سوییچ می
توان broadcast
domain های منطقی متعدد روی
سوییچ ایجاد کرد . هدف اصلی Vlan سازی یا بعبارت دیگر کوچک کردن/تقسیم کردن broadcast domain روی سوییچ ، آنست که یک پیام broadcast بدلیل انتشار بر روی تمام دامنه ، جز در
مواقع ضروری ، یک پیام مطلوب محسوب نمی شود و عمده توان و پهنای باند شبکه را مصرف
کرده و بطور آماری کندی و اختلال اکثر شبکه ها مربوط به broadcast است .
|
Logical Segment
|
Physical Segment
|
|
|
By Passive/Active Configure
|
Each Collision Domain
|
Layer 1
|
|
All ports within 1 Broadcast Domain -> Each VLAN
|
Switches : All Ports
Routers : Each Port
|
Layer2
|
|
Each SVI Port ( interface vlan command )
|
L3Switches : Each port of L3 ( no switchport command )
Routers : Each Port
|
Layer3
|
بدلیل اینکه بخشی از هدف وبلاگ من ، آموزشی است استفاده و عنوان کردن بخشی یا تمام مقالات این وبلاگ با ذکر نام نویسنده و اطلاع وی بلا مانع است .
جز در موارد معدودی تمام محتویات وبلاگ اثر نویسنده اون هست و در غیر اینصورت با ذکر منبع و نویسنده آن خواهد بود .