IP (internet protocol)چیست؟

IP یا Internet Protocol، همان زبان مشترکی است که دستگاه‌ها و کامپیوترها در اینترنت برای شناسایی و ارتباط با یکدیگر استفاده می‌کنند. هر دستگاه متصل به شبکه، چه کامپیوتر، گوشی هوشمند یا سرور، برای ارسال و دریافت اطلاعات به یک شماره منحصر به‌فرد نیاز دارد و این شماره همان آی‌پی است. می‌توان آی‌پی را مانند اثر انگشت یا کد ملی دستگاه‌ها در دنیای دیجیتال تصور کرد که باعث می‌شود هر دستگاه از دیگری متمایز شود.

وقتی شما یک وب‌سایت را باز می‌کنید، درخواست شما ابتدا به سرور ارسال می‌شود و پس از پردازش، پاسخ به دستگاه شما بازمی‌گردد؛ این مسیر بدون آی‌پی غیرقابل اجرا خواهد بود. به همین دلیل آی‌پی نقش کلیدی در برقراری ارتباط امن و دقیق در اینترنت دارد و بدون آن، شبکه‌های دیجیتال قادر به انتقال داده‌ها و مدیریت ارتباطات نخواهند بود. به طور خلاصه در پساخ به سوال آدرس IP چیست؟ باید بگوییم، این سیستم ساده اما حیاتی، ستون فقرات اینترنت محسوب می‌شود.

انواع آدرس های IP

انواع IP با توجه به نحوه تخصیص، میزان پایداری و کاربردشان متفاوت هستند و شناخت آن‌ها برای مدیریت بهینه شبکه ضروری محسوب می‌شود. استفاده درست از انواع IP به کاربران و مدیران شبکه اجازه می‌دهد جریان داده‌ها را بدون خطا هدایت کنند و دسترسی امن به منابع فراهم شود. آشنایی با این دسته‌بندی‌ها همچنین موجب کاهش اختلالات و افزایش اعتماد به عملکرد شبکه خواهد شد. در ادامه با انواع و مفهوم آدرس IP در اینترنت به صورت کامل آشنا خواهید شد.

IP استاتیک

شاید در ابتدا، برای شما سوال پیش بیاید که آدرس IP ثابت چیست؟ این IP در واقع همان IP استاتیک است که به‌طور دائمی به یک دستگاه اختصاص داده می‌شود. این نوع IP برای سرورها و تجهیزات شبکه که نیازمند اتصال مستمر هستند، بسیار مناسب است. مزیت بارز آن امکان تنظیم دستی آدرس IP و مدیریت پایدار سرویس‌ها و منابع شبکه است.

استفاده از IP استاتیک باعث می‌شود مسیرهای انتقال داده بدون وقفه و با کمترین اختلال انجام شود و امنیت شبکه افزایش یابد. مدیران شبکه می‌توانند با استفاده از این نوع IP، انواع فایروال‌ و سرویس‌های میزبانی را به‌طور دقیق پیکربندی کنند و ثبات ارتباطات را تضمین نمایند.

IP داینامیک

دستگاه‌های خانگی و شبکه‌های عمومی معمولاً از IP پویا یا همان IP داینامیک بهره می‌برند که به‌صورت خودکار و موقت به آن‌ها اختصاص داده می‌شود. این نوع IP مدیریت منابع شبکه را ساده می‌کند و نیاز به تنظیمات پیچیده را کاهش می‌دهد. همچنین تخصیص هوشمندانه این IP از هدررفت آدرس‌ها جلوگیری کرده و انعطاف مناسبی برای شبکه ایجاد می‌کند.

کاربران می‌توانند بدون نگرانی از تغییرات مداوم آدرس، از خدمات اینترنتی استفاده کنند. IP داینامیک به حفظ تعادل بین کارایی شبکه و مصرف بهینه منابع کمک شایانی می‌کند و برای محیط‌هایی با تعداد دستگاه زیاد انتخاب مناسبی محسوب می‌شود.

آی پی valid

آی پی valid، آدرس‌هایی هستند که از نظر استانداردهای پروتکل اینترنت معتبر تشخیص داده می‌شوند و قابلیت استفاده در شبکه را دارند. این آدرس‌ها انتقال داده‌ها را به‌صورت امن و بدون خطا امکان‌پذیر می‌سازند.

استفاده از IP valid موجب افزایش اطمینان در عملکرد شبکه می‌شود و اختلالات ارتباطی را کاهش می‌دهد. هرگونه نقص در فرمت یا تخصیص، آدرس را غیرمعتبر می‌سازد و سیستم قادر به ارسال اطلاعات نخواهد بود. اهمیت آدرس IP در شبکه به‌واسطه توانایی شناسایی صحیح دستگاه‌ها و تضمین جریان داده‌ها با کیفیت مناسب مشخص می‌شود.

آی پی invalid

آدرس‌هایی که استانداردهای پروتکل اینترنت را رعایت نمی‌کنند، IP invalid نامیده می‌شوند و استفاده از آن‌ها در شبکه ممکن نیست. این آدرس‌ها معمولاً به‌دلیل اشتباه در تنظیمات دستی، نقص در سرور DHCP یا خطای تجهیزات شبکه ایجاد می‌شوند.

تلاش برای بهره‌گیری از IP invalid منجر به اختلال در انتقال داده‌ها، قطع ارتباط و کاهش کارایی شبکه خواهد شد. مدیران شبکه باید این آدرس‌ها را شناسایی و اصلاح کنند تا ثبات و امنیت شبکه حفظ شود.

IP مشترک

IP مشترک به آدرس‌هایی گفته می‌شود که بین چند دستگاه به‌اشتراک گذاشته شده‌اند و معمولاً در شبکه‌های NAT یا محیط‌هایی با منابع محدود مشاهده می‌شوند. این نوع IP امکان صرفه‌جویی در منابع و مدیریت بهینه آدرس‌ها را فراهم می‌آورد.

با وجود اینکه شناسایی دقیق دستگاه‌ها ممکن است محدود شود، اما در شبکه‌های خانگی و محیط‌هایی با تعداد کاربران بالا، IP مشترک کارایی قابل قبولی ارائه می‌دهد. استفاده هوشمندانه از این IP باعث ایجاد تعادل بین صرفه‌جویی در منابع و دسترسی مطمئن به سرویس‌ها می‌شود و تجربه کاربری مناسبی را فراهم می‌کند.

تجهیزات شبکه شما چگونه آدرس IP خود را دریافت می‌کند؟

همانطور که میدانید هر دستگاهی که به شبکه متصل می‌شود، برای برقراری ارتباط مؤثر با سایر تجهیزات اکتیو شبکه و دسترسی به اینترنت، نیازمند دریافت آدرس IP است. این شناسه به دستگاه اجازه می‌دهد موقعیت خود را در شبکه شناسایی کند و مسیر انتقال داده‌ها را مشخص نماید. نحوه تخصیص این آدرس به عوامل مختلفی مانند نوع دستگاه، پیکربندی شبکه و نیازهای مدیریتی بستگی دارد. گاهی این تخصیص به صورت خودکار انجام می‌شود و گاهی مدیر شبکه به صورت دستی اقدام می‌کند تا دستگاه‌ها به بهترین شکل ممکن با شبکه هماهنگ شوند و عملکرد پایدار داشته باشند.

دریافت IP به صورت خودکار

در شبکه‌های مدرن، اغلب دستگاه‌ها از پروتکل DHCP برای اختصاص خودکار آدرس IP بهره می‌برند. هنگامی که یک دستگاه تازه به شبکه متصل می‌شود، ابتدا پیامی برای شناسایی سرور DHCP ارسال می‌کند و سپس سرور با پیشنهاد یک آدرس آزاد و اطلاعات تکمیلی شبکه، پاسخ می‌دهد. دستگاه پس از بررسی پیشنهاد، تأیید خود را ارسال کرده و سرور این تخصیص را نهایی می‌کند.

این روش مدیریت شبکه را ساده‌تر می‌کند، زیرا تداخل آدرس‌ها کاهش می‌یابد و دستگاه‌ها بدون دخالت کاربر، آماده استفاده می‌شوند. با این حال، آدرس اختصاص‌یافته معمولاً پویا است و ممکن است با گذر زمان تغییر کند.

دریافت IP به صورت دستی

برخی از تجهیزات شبکه نیاز دارند همیشه با یک شناسه ثابت شناسایی شوند، برای مثال سرورها، چاپگرهای شبکه و دوربین‌های امنیتی. در این موارد، تنظیمات آدرس IP به صورت دستی انجام می‌شود و مدیر شبکه مقادیر موردنیاز را به هر دستگاه اختصاص می‌دهد. این روش ثبات و قابلیت اطمینان بالایی ایجاد می‌کند و دسترسی مداوم به دستگاه‌ها را تضمین می‌کند. با این حال، مدیریت دستی آدرس‌ها در شبکه‌های بزرگ می‌تواند پیچیده و مستعد خطا باشد، زیرا باید اطمینان حاصل شود که هیچ آدرس تکراری یا ناسازگاری در شبکه رخ ندهد و تمامی تجهیزات به درستی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

چگونه آدرس IP خود را پیدا کنیم؟

شناخت آدرس IP برای هر کاربری که از رایانه، لپ‌تاپ یا تلفن همراه استفاده می‌کند ضروری است، زیرا این آدرس مانند یک شناسه دیجیتال عمل می‌کند و مسیر ارتباطی میان دستگاه شما و سایر نقاط شبکه را تعیین می‌نماید. آدرس IP مجموعه‌ای از اعداد است که موقعیت دستگاه را در شبکه مشخص می‌کند و بدون آن، هیچ داده‌ای نمی‌تواند به مقصد درست منتقل شود. آگاهی از روش‌های مختلف یافتن آی‌پی به شما کمک می‌کند تا هنگام بروز مشکلات شبکه، سریع‌تر علت را بیابید یا در صورت نیاز، تنظیمات اتصال اینترنت را مدیریت نمایید. در ادامه روش هایی را ذکر خواهیم کرد تا به پاسخ سوال، چگونه آدرس آی پی سیستمم رو بفهمم؟ دست پیدا کنید.

پیدا کردن IP کامپیوتر از طریق CMD

در محیط ویندوز، یکی از مطمئن‌ترین روش‌ها برای مشاهده‌ی آدرس IP استفاده از ابزار CMD یا همان Command Prompt است. این برنامه به شما اجازه می‌دهد تا از طریق نوشتن چند دستور ساده، اطلاعات شبکه را مشاهده کنید. برای شروع، از منوی Start گزینه‌ی Run را جست‌وجو کرده و آن را باز کنید. سپس در کادر ظاهرشده عبارت CMD را بنویسید و کلید Enter را فشار دهید تا پنجره‌ی سیاه‌رنگ باز شود.

در این بخش دستور ipconfig را وارد کنید و مجدداً Enter را بزنید تا اطلاعات شبکه نمایش داده شود. در میان داده‌ها به‌دنبال IPv4 Address بگردید که همان آدرس آی‌پی شماست. این روش علاوه بر آی‌پی، جزئیاتی مانند Default Gateway و Subnet Mask را نیز نشان می‌دهد و برای کاربران فنی که به داده‌های دقیق‌تری نیاز دارند، بسیار کاربردی است.

پیدا کردن IP کامپیوتر از طریق Network Connection

در صورتی‌که تمایل دارید بدون استفاده از محیط دستوری، آی‌پی خود را مشاهده کنید، می‌توانید از بخش Network Connection در Control Panel کمک بگیرید. برای دسترسی به این بخش از تنظیمات آدرس IP کافی است در منوی Start عبارت Network Connection را جست‌وجو کرده و وارد آن شوید. سپس شبکه‌ای را که به آن متصل هستید انتخاب کرده و روی آن راست‌کلیک نمایید.

گزینه‌ی Status را انتخاب کنید و در پنجره‌ی بازشده روی Details بزنید. در این بخش می‌توانید آدرس آی‌پی خود را در قسمت IPv4 Address مشاهده کنید. این روش برای کاربران مبتدی بسیار مناسب است، زیرا محیطی گرافیکی و ساده دارد. همچنین امکان دیدن سایر اطلاعات شبکه مانند DNS و Gateway را فراهم می‌سازد و نیازی به استفاده از دستورات پیچیده نیست.

پیدا کردن IP اندروید و iOS از طریق تنظیمات

در تلفن‌های همراه نیز می‌توانید به‌سادگی میتوانید برای دریافت آدرس IP دستگاه خود اقدام کنید. در گوشی‌های اندرویدی، ابتدا به بخش Settings بروید، سپس گزینه‌ی About Phone یا در برخی نسخه‌ها About Device را انتخاب کنید. حالا وارد بخش Status شوید تا در قسمت IP Address، آدرس آی‌پی نمایش داده شود.

در سیستم‌عامل iOS نیز مسیر مشابهی وجود دارد. برای این کار به Settings بروید، بخش Wi-Fi را باز کنید و روی علامت i کنار شبکه‌ی متصل‌شده بزنید تا آی‌پی را ببینید. این دو روش، سریع و مطمئن هستند و نیازی به نصب برنامه‌ی اضافی ندارند. از آن‌جا که داده‌ها مستقیماً از تنظیمات سیستم استخراج می‌شوند، نتیجه همیشه دقیق و به‌روز خواهد بود.

پیدا کردن IP گوشی از طریق اپلیکیشن

اگر علاقه‌مند هستید جزئیات بیشتری درباره‌ی شبکه‌ی خود بدانید، استفاده از اپلیکیشن‌های تخصصی گزینه‌ی مناسبی است. در سیستم‌عامل اندروید، برنامه‌هایی مانند My IP اطلاعات کاملی درباره‌ی آدرس آی‌پی، موقعیت سرور و نوع اتصال در اختیار کاربر قرار می‌دهند. کاربران آیفون نیز می‌توانند از برنامه‌ی What’s My IP Address استفاده کنند تا ضمن مشاهده‌ی آی‌پی، اطلاعاتی مانند نسخه‌ی IPv4 یا IPv6 و سرعت اتصال را بررسی نمایند. این نرم‌افزارها رابطی ساده و زیبا دارند و برای افرادی که می‌خواهند داده‌های شبکه را به‌صورت تصویری ببینند، بسیار مفید هستند. با استفاده از این برنامه‌ها، حتی کاربران غیرمتخصص نیز می‌توانند در چند ثانیه از وضعیت اتصال خود آگاه شوند.

پیدا کردن آی‌پی کامپیوتر و گوشی به کمک گوگل

اگر به‌دنبال روشی سریع و بی‌دردسر هستید، کافی است مرورگر خود را باز کرده و عبارت My IP را در نوار جست‌وجو بنویسید. گوگل به‌صورت خودکار آدرس آی‌پی عمومی شما را در بالای نتایج نمایش می‌دهد. این روش در همه‌ی مرورگرها و دستگاه‌ها چه از لپ‌تاپ استفاده کنید و چه از تلفن همراه قابل استفاده است. البته باید توجه داشته باشید که این شیوه فقط زمانی کار می‌کند که به اینترنت متصل باشید. با این روش، نیازی به ورود به تنظیمات سیستم یا اجرای برنامه‌های جانبی نخواهید داشت. ساده بودن و سرعت بالای این روش باعث شده بسیاری از کاربران برای بررسی آی‌پی عمومی خود از آن استفاده کنند.

پیدا کردن IP در مک (macOS)

در رایانه‌های مک نیز می‌توان آدرس آی‌پی را به‌راحتی پیدا کرد. ابتدا به بخش System Preferences بروید و گزینه‌ی Network را باز کنید. در لیست سمت چپ، شبکه‌ی فعال خود (Wi-Fi یا Ethernet) را انتخاب نمایید. سپس در قسمت سمت راست صفحه، در کنار عبارت Status، آدرس آی‌پی دستگاه نوشته شده است. سیستم‌عامل مک با دقت بالا اطلاعات شبکه را نمایش می‌دهد و محیطی تمیز و قابل فهم برای کاربران فراهم می‌سازد. با استفاده از این روش، می‌توانید بدون نیاز به دستورات خاص، تمام جزئیات مربوط به اتصال اینترنت خود را مشاهده کنید.

دو استاندارد برای آدرس‌ IP وجود دارد:

آدرس IP نسخه ۴ (‏IPv4)‏ و آدرس IP نسخه ۶ (‏IPv6)‏. همه کامپیوترهای دارای آدرس‌های IP دارای آدرس IPv4 هستند و بیشتر آن‌ها از سیستم آدرس جدید IPv6 نیز استفاده می‌کنند. در اینجا تفاوت‌های بین این دو نوع آدرس آورده شده‌است:

• IPv4 از ۳۲ بیت دودویی یا binary برای ایجاد یک آدرس منحصر به فرد در شبکه استفاده می‌کند. یک آدرس IPv4 توسط چهار عدد که با نقطه جدا می­شوند، بیان می‌شود. هر عدد ده­دهی یا decimal (‏در پایه ۱۰)‏ نمایشی است برای یک عدد دودویی هشت رقمی (‏در پایه ۲)‏ که یک حالت هشتایی نیز نامیده می‌شود. برای مثال: 27.61.137
• IPv6 از ۱۲۸ بیت دودویی برای ایجاد یک آدرس منحصر به فرد در شبکه استفاده می‌کند. یک آدرس IPv6 توسط هشت گروه از اعداد شانزده­شانزدهی یا hexadecimal (‏در مبنای ۱۶)‏ که توسط دو­نقطه(:) جدا می­شوند، بیان می‌شود، مانند 2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652. گروه‌هایی از اعداد که شامل 4 صفر هستند اغلب برای ذخیره فضا حذف می‌شوند و یک دو­نقطه (:) برای نشان دادن فاصله باقی می‌ماند(‏مانند 2001:cdba::3257:9652).

در شروع پیدایش IPv4، عملکرد آدرس‌دهی چگونه بود؟

در آغاز کار سیستم آدرس‌­دهی IPv4، اینترنت کاربردهای تجاری که امروز دارد را نداشت، و بیشتر شبکه‌ها خصوصی بودند و از شبکه‌های دیگر در سراسر جهان مجزا بودند. زمانی که اینترنت جهانی شد، داشتن تنها ۳۲ بیت برای شناسایی یک آدرس اینترنتی منحصر به فرد باعث نگرانی‌هایی شد مبنی بر اینکه به زودی آدرس‌های IP کافی برای اختصاص به تجهیزات شبکه وجود نخواهد داشت. در IPv4، ۲۳۲ ترکیب ممکن وجود دارد که کم‌تر از ۴.۳ میلیارد آدرس منحصر به فرد از این ترکیبات ساخته می­شود. ظهور IPv6 با افزایش آدرس­های ممکن به ۱۲۲۶ آدرس، نگرانی­ها را به کلی برطرف کرد. در ادامه بررسی خواهیم کرد که چطور می­توان آدرس­های IPv4 وIPv6 اختصاص داده شده به تجهیزات شبکه مانند کامپیوترها و گوشی­های موبایل را فهمید.

انواع کلاس‌های آدرس IP

همانطور که گفته شد، آدرس‌های IPv4 نشان‌دهنده چهار عدد دودویی هشت رقمی است. این بدان معنی است که هر عدد می‌تواند مقادیر ۰۰۰۰۰00۰ تا ۱۱۱۱۱۱11 در سیستم دودویی، یا ۰ تا ۲۵۵ در سیستم ده­دهی (در مبنای 10) را داشته باشد‏. به عبارت دیگر از 0.0.0.0 تا 255.255.255.255. هرچند برخی از اعداد در این دامنه برای اهداف خاص در شبکه‌های TCP/IP ذخیره شده‌اند. این آدرس­های ذخیره توسط مراجع در آدرس‌­دهی TCP/IP و آیانا (Internet Assigned Numbers Authority یا به اختصار IANA)، شناخته می‌شوند. چهار آدرس ذخیره خاص عبارتند از:

• 0.0.0: این آدرس نماینده شبکه پیش‌فرض است، که مفهوم انتزاعی متصل بودن به یک شبکه TCP/IP است.
• 255.255.255: این آدرس برای پخش پیام­های عمومی روی شبکه یا پیام‌هایی که باید به تمام کامپیوترهای شبکه برود، ذخیره شده‌است.
• 0.0.1: این آدرس loopback (رجوع) نامیده می‌شود، به این معنی که کامپیوتر شما برای شناسایی خودش از آن استفاده می­کند؛ چه یک آدرس IP مشخص داشته باشد و چه نداشته باشد.
• 254.0.1 تا 169.254.255.254: این محدوده مختص به آدرس­دهی خودکار IP­های خصوصی (‏Automatic Private IP Addressing یا به اختصار APIPA) ‏است که زمانی که یک کامپیوتر موفق به دریافت آدرس از سرور DHCP نمی­شود، به طور خودکار برای آن کامپیوتر یا دیگر تجهیزات شبکه اختصاص داده می­شود.

زیرشبکه یا subnet

سایر آدرس­های ذخیره، برای کلاس‌های زیرشبکه (subnet) هستند. زیرشبکه، شبکه­ای کوچک‌تر از تجهیزات شبکه متصل به یک شبکه بزرگ‌تر از طریق یک روتر است. زیرشبکه می‌تواند سیستم آدرس خود را داشته باشد بنابراین تجهیزات شبکه روی یک زیرشبکه می‌توانند به سرعت بدون ارسال داده به شبکه بزرگ‌تر، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. پیکربندی یک روتر در یک شبکه TCP/IP، از جمله اینترنت، برای شناسایی یک یا چند زیرشبکه و ترافیک شبکه صورت گرفته­است. آدرس‌های IP رزرو شده برای زیرشبکه ها در زیر آورده شده‌است:

• 0.0.0 تا 10.255.255.255: این آدرس­ها در کلاس A دامنه آدرس 1.0.0.0 تا 127.0.0.0 قرار می­گیرد، که بیت اول در آن­ها صفر است.
• 16.0.0 تا 172.31.255.255: این آدرس­ها در محدوده آدرس کلاس B 128.0.0.0 تا 191.255.0.0 قرار می‌گیرند که در آن­ها دو بیت اول ۱۰ هستند.
• 168.0.0 تا 168.255.255: این آدرس­ها در محدوده کلاس C از 192.0.0.0 تا 223.255.255.0 قرار می‌گیرند که در آن­ها سه بیت اول ۱۱۰ است.
• ارسال چندگانه یا multicast ( قبلا کلاس D نامیده می‌شد)‏: چهار بیت اول آدرس ۱۱۱۰ است، با آدرس‌هایی در محدوده 0.0.0 تا 239.255.255.255.
• ذخیره­شده برای استفاده آینده / تجربی (‏قبلا کلاس E نامیده می‌شد)‏: آدرس­های 0.0.0 تا 254.255.255.254.

سه کلاس اول (‏کلاس‌های A، B و C)‏ آن‌هایی هستند که بیشتر در ایجاد زیرشبکه‌­ها استفاده می‌شوند. در ادامه خواهیم دید که چگونه یک زیرشبکه از این آدرس‌ها استفاده می‌کند. آیانا کاربردهای خاصی را برای آدرس‌های ارسال چندگانه درون نیروی امور مهندسی اینترنت (‏Internet Engineering Task Force یا به اختصار IETF)‏ را در سند RFC_5771 مشخص کرده‌است. با اینکه ذخیره کلاس E را در سند RFC_1112 که در سال 1989 منتشر شده است، اعلام کردند، هدف خاص و یا برنامه­ای برای آینده آن اختصاص داده نشده­است. پیش از آنکه IPv6 مورد استفاده قرار بگیرد، این بحث در اینترنت جریان داشت که آیا آیانا باید کلاس E را برای استفاده عمومی برای تجهیزات شبکه موجود، در اختیار قرار دهد یا خیر.

در ادامه، به چگونگی کار زیرشبکه­ها خواهیم پرداخت و آدرس­هایی که ذخیره نیستند را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

آدرس­های اینترنتی و زیرشبکه‌­ها

اگر از روتر استفاده می­کنید، آدرس IP زیرشبکه‌ه­ای که ممکن است بر روی کامپیوتر خانگی شما باشد، به صورت مثالی در زیر آورده شده‌است:

• آدرس IP: 168.1.102
• الگوی زیرشبکه (Subnet Mask): 255.255.0
• بیست و چهار بیت (سه عدد هشتایی) که برای Network ID ذخیره شده­است.
• هشت بیت (یک عدد هشتایی) ذخیره­شده برای تجهیزات شبکه از جمله کامپیوترها.
• ID زیرشبکه (Subnet ID) بر اساس الگوی زیرشبکه (اولین آدرس): 168.1.0
• آدرس ذخیره برای پخش پیا­م­های عمومی در زیرشبکه (آخرین آدرس): 168.1.255
• مثالی از آدرس­های روی شبکه یکسان: 168.1.1 و 192.168.1.103
• مثالی از آدرس­هایی که روی شبکه یکسانی قرار ندارند: 168.2.1 و 192.168.2.103

علاوه بر رزرو آدرس‌های IP، آیانا همچنین مسئول تعیین بلوک‌های آدرس‌های IP به نهادهای مشخصی که معمولا سازمان‌های تجاری یا دولتی هستند، می­باشد. ارائه­‌دهنده خدمات اینترنتی شما (‏ISP)‏ ممکن است یکی از این نهادها باشد، یا ممکن است بخشی از یک بلوک بزرگ‌تر تحت کنترل یکی از این نهادها باشد. وقتی به اینترنت متصل می‌شوید ISP یکی از این آدرس‌ها را به شما اختصاص می‌­دهد. شما می‌توانید لیست کاملی از واگذاری‌­ها و ذخیره‌­سازی­های آدرس‌های IPv4 را در وب­سایت آیانا (IANA) ببینید.

اگر تنها یک کامپیوتر را به اینترنت متصل کنید، آن کامپیوتر می‌تواند از آدرسی از ISP شما استفاده کند. بسیاری از خانه‌ها امروزه از روترها برای به اشتراک گذاشتن یک ارتباط اینترنتی بین تجهیزات شبکه مختلف استفاده می‌کنند.

نحوه آدرس‌دهی روتر

اگر از یک روتر برای به اشتراک­‌گذاری یک اتصال اینترنتی بین تجهیزات شبکه استفاده می‌کنید، روتر آدرس IP صادر شده را مستقیما از ISP دریافت می‌کند. روتر سپس یک زیرشبکه برای تمام تجهیزات شبکه مانند کامپیوترها و گوشی­های موبایل متصل به خود را ایجاد و مدیریت می‌کند. اگر آدرس کامپیوتر شما در یکی از محدوده‌های زیرشبکه ذخیره شده که قبلا ذکر کردیم، قرار بگیرد، تجهیزات شبکه شما به جای اینکه مستقیما به اینترنت اتصال پیدا کنند، از طریق یک روتر به اینترنت متصل می­‌شوند.

آدرس‌های IP روی یک زیرشبکه دارای دو قسمت هستند:

بخش مربوط به شبکه و بخش مربوط به گره یا node (منظور تجهیزات شبکه مورد استفاده شما از قبیل گوشی موبایل یا کامپیوتر است). بخش مربوط به شبکه، خود زیرشبکه را مشخص می‌کند. گره که میزبان (host) نیز نامیده می‌شود، یکی از تجهیزات شبکه است که به شبکه متصل و نیازمند یک آدرس منحصر به فرد است. هر کامپیوتر می‌تواند دو بخش آدرس ای پی را با استفاده از یک الگوی زیرشبکه جدا کند. الگوی زیرشبکه تا حدی شبیه به آدرس IP است، اما در واقع فقط یک فیلتر است که برای تعیین بخش­های مختلف یک آدرس IP که شبکه و گره را مشخص می‌کند، استفاده می‌شود.

یک الگوی زیرشبکه متشکل از تعدادی بیت ۱ است که با تعدادی بیت ۰ دنبال می‌شود. بیت‌های ۱ بیت­هایی از شبکه را که یک آدرس IP را نمایندگی می­کنند نشان می­دهند و به این طریق بخش­هایی که یک گره مشخص را روی شبکه نشان می­دهند، نمایان می­سازند. در استاندارد IPv4، رایج‌ترین الگوهای زیرشبکه استفاده‌شده دارای هشتایی­های کاملی از 1 و 0 ها، به شرح زیر هستند:

• 0.0.0= 11111111.00000000.00000000.00000000: 8 بیت برای شبکه‌ها و ۲۴ بیت برای گره‌ها
• 255.0.0 = 11111111.11111111.00000000.00000000: ۱۶ بیت برای شبکه‌ها و ۱۶ بیت برای گره‌ها
• 255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000: 24 بیت برای شبکه‌ها و 8 بیت برای گره‌ها

نحوه تعیین الگوهای زیرشبکه در شبکه‌های بزرگ

افرادی که شبکه‌های بزرگ ایجاد می‌کنند، براساس تعداد زیرشبکه ها یا گره‌های مورد نظر، الگوهای زیرشبکه­ای که به بهترین شکل عمل می­کنند را تعیین می­کنند. برای زیرشبکه های بیشتر، از بیت‌های بیشتری برای شبکه استفاده می­شود؛ برای گره­های بیشتر در هر زیرشبکه، از بیت‌های بیشتری برای گره‌ها استفاده می­شود. این ممکن است به معنی استفاده از مقادیر غیر­ استاندارد در الگو باشد. به عنوان مثال، اگر شما می‌خواهید از ۱۰ بیت برای شبکه‌ها و ۲۲ بیت برای گره‌ها استفاده کنید، الگوی زیرشبکه شما نیاز به استفاده از ۱۱۰۰۰۰۰ هشتایی دوم دارد، که الگوی زیرشبکه 255.192.0.0 را تولید می‌کند.

نکته مهم دیگر در مورد آدرس‌های IP در یک زیرشبکه این است که آدرس‌های اول و آخر رزرو شده‌اند. اولین آدرس خود زیرشبکه را شناسایی می‌کند و آخرین آدرس، آدرس انتشار را برای سیستم‌های آن زیرشبکه مشخص می‌کند.

برای دیدن این که چگونه تمام این اطلاعات گرد هم می‌آیند تا آدرس ای پی شما را تشکیل دهند به مطلبی که در ادامه آمده­است توجه کنید.

محصول مرتبطمشاهده همه

مودم فیبر نوری دوبانده هوآوی مدل EG8247W5 (پورت CA...

6,900,000

تومان

خرید محصول

سوئیچ 48 پورت سیسکو مدل C9200L-48P-4X-E

820,000,000

تومان

خرید محصول

سوئیچ 24 پورت سیسکو مدل WS-C3750G-24TS-E

32,000,000

تومان

خرید محصول

مودم فیبر نوری دوبانده هوآوی EG8145V5

6,600,000

تومان

خرید محصول

---

نتیجه گیری

آدرس IP مانند کارت شناسایی دیجیتال برای هر دستگاه در شبکه است. این شناسه باعث می‌شود ارتباطی دقیق، منظم و بدون تداخل میان تجهیزات برقرار شود. دانستن تفاوت انواع آی‌پی‌ و روش‌های دریافت آن، کمک می‌کند عملکرد شبکه‌ را بهتر درک کرده و مشکلات احتمالی را سریع‌تر برطرف کنیم. چه از IP استاتیک استفاده کنید، چه داینامیک، هرکدام جایگاه خاصی در ساختار شبکه دارند. حالا که با مفهوم آدرس آی‌پی و نحوه‌ی کار آن آشنا شدید، درک خواهید کرد که بدون وجود این سیستم، اینترنت عملاً معنایی نخواهد داشت.

محصول مرتبطمشاهده همه

اقتصادی

سوئیچ 48 پورت سیسکو مدل C9200L-48P-4X-E

820,000,000

۱۰%

740,000,000

تومان

خرید از فروشگاه

The post آدرس IP چیست؟ تجهیزات شبکه چگونه آدرس آی پی دریافت می‌کنند؟ appeared first on مجله برقچی.

در دنیای کسب‌وکار امروز، دسترسی قابل‌اعتماد و کارآمد به اطلاعات به یک سرمایه مهم در تلاش برای دستیابی به یک مزیت رقابتی تبدیل شده‌است. قفسه‌ها و کوه‌هایی از کاغذ، به کامپیوترهایی راه پیدا کرده‌اند که اطلاعات را به صورت الکترونیکی ذخیره و مدیریت می‌کنند. همکاران با فاصله هزاران مایل از یکدیگر، می‌توانند بلافاصله اطلاعات را به اشتراک بگذارند، درست همانطور که صدها کارمند در یک مکان واحد می‌توانند به طور هم‌زمان داده‌های تحقیقاتی که به صورت آنلاین وجود دارند را بررسی کنند.

چرا شبکه اترنت Ethernet؟

شبکه‌سازی به شما اجازه می‌دهد که اطلاعات را برای دیگران ارسال کنید و یا از آن‌ها دریافت کنید. ممکن است ما نسبت به تعداد دفعاتی که بر روی شبکه‌های کامپیوتری به اطلاعات دسترسی پیدا می‌کنیم را ندانیم. مطمئنا اینترنت، مشهودترین مثال شبکه‌های کامپیوتری است که میلیون‌ها کامپیوتر را در سراسر جهان به یکدیگر متصل می‌کند، اما شبکه‌های کوچکتر برای دسترسی به اطلاعات به صورت روزانه، نقش دارند.

بسیاری از کتابخانه‌ها، کارت‌های فهرست خود را با پایانه‌های کامپیوتری جایگزین کرده‌اند، که امکان جستجوی سریع‌تر و آسان‌تر را برای کاربران فراهم کرده‌است. فرودگاه‌ها صفحات نمایش زیادی دارند که اطلاعات پروازهای ورودی و خروجی بر روی آن‌ها به نمایش گذاشته می‌شود. بسیاری از فروشگاه‌های کوچک نیز از کامپیوترهای خاصی استفاده می‌کنند که معاملات و اطلاعات صندوق را کنترل می‌کنند.

در هر یک از این موارد، دستگاههای متعددی در مکانهای مختلف می‌توانند به منابع داده‌ها دسترسی داشته باشند. پیش از آنکه به جزئیات شبکه‌های استانداردی به مانند شبکه اترنت (Ethernet) بپردازیم، لازم است که برخی اصطلاحات پایه‌ای و دسته‌بندی‌هایی را که تکنولوژی‌های شبکه را توصیف می‌کنند و تفاوتشان را آشکار می‌کنند، مرور کنیم.

تفاوت شبکه محلی در مقابل شبکه گسترده در چیست؟

ما می‌توانیم تکنولوژی‌های شبکه را در دو گروه اصلی طبقه‌بندی کنیم.

1.تکنولوژی‌های شبکه محلی (Local Area Network یا به اختصار ‏LAN)‏

بسیاری از دستگاه‌ها را که نسبتا به یکدیگر نزدیک هستند، معمولا در یک ساختمان به یکدیگر متصل می‌کند. پایانه‌های کتابخانه‌ای که اطلاعات کتاب را نمایش می‌دهند بر روی یک شبکه محلی متصل می‌شوند.

2.تکنولوژی‌های شبکه گسترده (‏Wide Area Network یا به اختصار WAN)

‏تعداد کمتری از دستگاه‌ها را به هم متصل می‌کنند که می‌توانند چندین کیلومتر از هم فاصله داشته باشند.
برای مثال، اگر دو کتابخانه در دو طرف مخالف یک شهر بخواهند اطلاعات فهرست‌های کتاب خود را به اشتراک بگذارند، به احتمال زیاد از تکنولوژی شبکه گسترده استفاده خواهند کرد، که می‌تواند یک خط اختصاصی اجاره‌شده از شرکت تلفن محلی باشد که تنها برای حمل داده‌های آن‌ها در نظر گرفته شده‌است.

در مقایسه با WAN، شبکه­‌های LAN سریع‌تر و قابل‌اعتمادتر هستند،
اما بهبود در تکنولوژی همچنان تعیین حدود بین این دو را سخت می‌کند.
کابل‌های فیبر نوری به تکنولوژی‌های LAN اجازه داده‌اند تا دستگاه­هایی به فاصله ده کیلومتر را به یکدیگر متصل کنند، در حالی که سرعت و قابلیت اطمینان شبکه­‌های WAN به شدت افزایش یافته‌ ­است.

این مقاله را نیز حتما بخوانید:

آموزش تصویری ساخت جیمیل

تاریخچه ایجاد و کارکرد شبکه اترنت Ethernet

در سال ۱۹۷۳، در مرکز تحقیقاتی Palo Alto شرکت Xerox (که بیشتر با عنوان PARC شناخته می-شود)
محققی به نام باب متکالف، اولین شبکه اترنت را طراحی و آزمایش کرد.
متکالف روش برقراری ارتباط با سیم را توسعه داد که اکنون دستگاه‌های متصل به اترنت و
همچنین استانداردهایی که ارتباطات را بر روی کابل کنترل می‌کنند از آن استفاده می‌کنند.
از آن زمان، اترنت محبوب‌ترین و گسترده‌ترین تکنولوژی شبکه در جهان شده‌است.

بسیاری از مسائل مربوط به اترنت با بسیاری از تکنولوژی‌های شبکه مشترک هستند و دانستن این که چگونه اترنت به این مسائل می‌پردازد، می‌تواند مبنایی فراهم کند که درک شما از شبکه‌سازی را به طور کلی بهبود بخشد. استاندارد اترنت برای در برگرفتن تکنولوژی‌های جدید به عنوان شبکه‌های کامپیوتری توسعه‌یافته است، اما هر مکانیزم عملیاتی که امروزه برای هر شبکه اترنت صورت می‌گیرد، از طراحی اصلی متکالف به دست آمده‌ است. اترنت اصلی ارتباط را بر روی یک کابل مشترک توسط تمام دستگاه‌های شبکه برقرار می‌‌کند.

مبانی شبکه اترنت Ethernet

اترنت یک تکنولوژی محلی است که به طور سنتی یک شبکه را در یک ساختمان واحد برقرار می‌کند و دستگاه‌هایی را که در نزدیکی یکدیگر قرار دارند، به یکدیگر متصل می‌کند.
در بیشتر موارد، دستگاه‌های اترنت می‌توانستند تنها چند صد متر کابل بین خود داشته باشند که اتصال در مکان‌های پراکنده جغرافیایی را غیرعملی می‌کرد. پیشرفت‌های جدید این فواصل را به طور قابل‌توجهی افزایش داده‌است و به شبکه‌های اترنت اجازه می‌دهد تا ده‌ها کیلومتر را پوشش دهند.

این مقاله را نیز بخوانید:

تست فلوک چیست؟

پروتکل‌های شبکه اترنت Ethernet

در شبکه، عبارت پروتکل به مجموعه‌ای از قوانین حاکم بر ارتباطات اشاره دارد. پروتکل‌ها برای کامپیوترها مانند زبان برای انسان‌ها هستند. از آنجا که این مقاله به زبان فارسی است، برای درک آن باید قادر به خواندن الفبای فارسی باشید. به طور مشابه، دو دستگاه در یک شبکه برای برقراری ارتباط موفق، باید هر دو، پروتکل‌های یکسان را درک کنند.

اصطلاحات شبکه اترنت Ethernet

اترنت از یک سری قوانین ساده تبعیت می‌کند که عملیات پایه آن را کنترل می‌کند.
برای درک بهتر این قوانین، درک اصطلاحات پایه اترنت مهم است.

• محیط انتقال(medium)

دستگاه‌های اترنت به یک محیط انتقال مشترک متصل می‌شوندکه مسیری را برای عبور سیگنال‌های الکترونیکی فراهم می‌کند. در گذشته، این محیط انتقال یک کابل مسی هم‌محور بوده‌است، اما امروزه بیشتر یک جفت سیم پیچیده یا کابل فیبر نوری است.

• سگمنت(segment)- ما به یک محیط انتقال مشترک به عنوان سگمنت اترنت اشاره می‌کنیم

• گره(node)  دستگاه‌های که به سگمنت متصل می‌شوند، ایستگاهها یا گره‌ها هستند.

• فریم(frame)- گره‌ها در پیام‌های کوتاهی به نام فریم ارتباط برقرار می‌کنند که تکه‌هاییبا اندازه‌های متغیر از اطلاعات هستند.

فریم‌ها مشابه جملات هستند

در زبان فارسی، ما قوانینی برای ساخت جملات خود داریم: می‌دانیم که هر جمله باید شامل یک نهاد و یک گزاره است.
پروتکل اترنت مجموعه‌ای از قوانین برای ساخت فریم‌ها را مشخص می‌کند. برای مثال هر فریم باید شامل آدرس مقصد و آدرس مبدا باشد که گیرنده و فرستنده پیام را شناسایی می‌کند. آدرس یک گره مشخص را معرفی می‌کند، درست همانطور که یک نام یک شخص خاص را معرفی می‌کند. هیچ دو دستگاه اترنت هرگز نباید آدرس یکسانی داشته باشند.

محیط انتقال شبکه اترنت Ethernet

از آنجا که یک سیگنال در محیط انتقال اترنت به هر گره‌ای که متصل است، می‌رسد، آدرس مقصد
برای شناسایی گیرنده مورد نظر فریم بسیار مهم است.
برای مثال، در شکل بالا، وقتی کامپیوتر B به چاپگر C اطلاعاتی انتقال می‌دهد،
کامپیوترهای A و D نیز فریم را دریافت و بررسی می‌کنند.
با این حال، وقتی یک گره در ابتدا یک فریم دریافت می‌کند، آدرس مقصد را چک می‌کند،
تا ببیند که آیا فریم برای خودش در نظر گرفته شده‌است یا نه.
اگر اینطور نباشد، گره بدون بررسی محتویات، فریم را دور می‌اندازد.

یک نکته جالب در مورد آدرس‌دهی در اترنت، پیاده‌سازی آدرس انتشار(broadcast address) است.
یک فریم با آدرس مقصد برابر با آدرس انتشار (‏به طور خلاصه پخش(broadcast) نامیده می‌شود)‏،
برای هر گره موجود در شبکه در نظر گرفته شده‌است و هر گره این فریم را دریافت و پردازش خواهد کرد.

CSMA/CD در شبکه به چه معناست

CSMA/CD مخفف Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection (به معنی دسترسی چندگانه حامل حس/ تشخیص برخورد) است و توضیح می‌دهد که چگونه پروتکل اترنت ارتباط بین گره‌ها را تنظیم می‌کند. درحالی که این اصطلاح ممکن است ترسناک به نظر برسد، اگر آن را به مفاهیم تشکیل‌دهنده‌اش تفکیک کنیم، خواهیم دید که قوانین را بسیار شبیه به قوانینی که مردم در یک گفتگوی رسمی استفاده می‌کنند، توصیف می‌کند.

برای کمک به نشان دادن عملکرد اترنت، ما از قیاس یک گفتگوی میز شام استفاده خواهیم کرد.
بیایید سگمنت اترنت خود را به عنوان یک میز شام در نظر بگیریم و کسانی که در یک مکالمه رسمی
بر سر میز حضور دارند، گره‌ها را نشان دهند.

دسترسی چندگانه(multiple access)

آنچه را که قبلا در بالا مورد بحث قرار دادیم پوشش می‌دهد:
زمانی که یک ایستگاه اترنت ارسالی انجام می‌دهد، تمام ایستگاه‌های روی رسانه به انتقال گوش می‌دهند، درست مانند زمانی که یک نفر از حاضرین میز صحبت می‌کند، همه افراد حاضر قادر به شنیدن صدای او هستند. حالا تصور کنید که شما پشت میز هستید و حرفی دارید که دلتات می‌خواهد بگویید، با این حال، در این لحظه، من درحال صحبت کردن هستم، از آنجایی که این یک مکالمه رسمی است، به جای آنکه بالافاصله شروع به صحبت کنید و حرف مرا قطع کنید، پیش از اظهار نظر خود، صبر می‌کنید.

تا من صحبت خود را تمام کنم. این همان مفهومی است که در پروتکل اترنت به عنوان حامل حس(carrier sense) توصیف شده‌است. قبل از اینکه ایستگاه ارسالی انجام دهد، به محیط انتقال گوش می­دهد تا ببیند که آیا ایستگاه دیگری ارسال می‌کند یا خیر. اگر در محیط انتقال سکوت برقرار باشد، ایستگاه تشخیص می‌دهد که زمان مناسبی برای انتقال است.

تشخیص برخورد(Collision Detection)

دسترسی چندگانه منجر به شروع خوب و تنظیم گفتگو می‌شود، اما یک حالت وجود دارد که ما هنوز باید به آن بپردازیم، بیایید به قیاس میز شام برگردیم و تصور کنیم که در این مکالمه وقفه‌ای گذرا وجود دارد. من و شما هر دو حرفی داریم که می‌خواهیم اضافه کنیم، بنابراین صحبت کردن را به صورت همزمان شروع می‌کنیم. در اصطلاح اترنت، زمانی که ما هر دو در یک زمان شروع به صحبت می‌کنیم، برخورد(collision) رخ می‌دهد. ما در گفتگوی خود می‌توانیم این وضعیت رابه خوبی مدیریت کنیم.
ما هر دو در همان حال که صحبت می‌کنیم، صدای دیگری را می‌شنویم و می‌توانیم به دیگری فرصت دهیم که ادامه دهد.

گره‌های اترنت نیز به محیط انتقال گوش می‌دهند تا از اینکه تنها ایستگاه فرستنده، در زمان خودشان هستند، اطمینان حاصل کنند. اگر ایستگاه‌ها صدای بازگشت انتقال خود را به شکل آشفته بشنوند، به این معنی است که ایستگاهی دیگر در همان زمان شروع به انتقال پیام خود کرده است، در این زمان آن‌ها می‌دانند که یک برخورد رخ داده‌است.

دامنه برخورد در شبکه

یک سگمنت اترنت منفرد گاهی اوقات دامنه برخورد(collision domain) نامیده می‌شود، زیرا هیچ دو ایستگاه در سگمنت نمی‌توانند به شکل همزمان بدون ایجاد یک برخورد، ارسال انجام دهند.
هنگامی که ایستگاه‌ها یک برخورد را تشخیص می‌دهند، ارسال را متوقف می‌کنند،
مقداریی تصادفی از زمان صبر می‌کنند و زمانی که دوباره سکوت را بر روی محیط انتقال شناسایی می‌کنند،
تلاش می‌کنند تا انتقال خود را انجام دهند. وقفه تصادفی و تلاش مجدد بخش مهمی از پروتکل است.

اگر دو ایستگاه هنگام ارسال یک‌بار با هم برخورد کنند، آنگاه هر دو ایستگاه دوباره باید ارسال انجام دهند.
در فرصت مناسب بعدی برای انتقال، هر دو ایستگاه درگیر در برخورد قبلی دارای داده‌هایی آماده برای انتقال خواهند بود.
اگر در اولین فرصت دوباره انتقال را انجام می‌دادند، به احتمال زیاد دوباره و تا ابد برخورد اتفاق می‌افتاد.
در عوض، تاخیر تصادفی این اتفاق را غیرمحتمل می‌سازد که هر دو ایستگاه پشت سر هم، بیش از چند بار برخورد کنند.

محدودیت‌های شبکه اترنت Ethernet

یک کابل مشترک می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای یک  شبکه اترنت Ethernet عمل کند که در بالا به آن پرداختیم. با این حال، محدودیت‌های عملی برای اندازه شبکه اترنت در این مورد وجود دارد. مساله اصلی طول کابل مشترک است. سیگنال‌های الکتریکی به سرعت در طول یک کابل منتشر می‌شوند، اما در حین حرکت تضعیف می‌شوند و تداخل الکتریکی از دستگاه‌های مجاور(‏برای مثال لامپ‌های فلورسنت)‏ می‌توانند سیگنال را به هم بریزند. یک کابل شبکه باید به اندازه کافی کوتاه باشد که دستگاه‌ها در دو طرف مخالف بتوانند سیگنال‌های یکدیگر را به وضوح و با حداقل تاخیر دریافت کنند.

این امر باعث محدودیت فاصله در حداکثر جداسازی بین دو دستگاه(‏که به آن قطر شبکه میگویند) ‏در یک شبکه اترنت می‌شود.علاوه بر این، از آنجایی که در CSMA/CD تنها یک دستگاه می‌تواند در یک زمان مشخص ارسال انجام دهد، محدودیت‌های عملی برای تعداد وسایلی که می‌توانند در یک شبکه با هم قرار  داشته باشند، وجود دارد.

بسیاری از دستگاه‌ها را به یک سگمنت مشترک وصل کنید و رقابت در محیط انتقال افزایش خواهد یافت.
هر دستگاه ممکن است مجبور باشد که بیش از حد طولانی منتظر بماند تا فرصتی برای انتقال پیدا کند.
مهندسان تعدادی دستگاه شبکه ایجاد کرده‌اند که این مشکلات را رفع می‌کنند. بسیاری از این دستگاه‌ها تنها مختص اترنت نیستند بلکه در تکنولوژی‌های دیگر شبکه نیز نقش دارند.

تکرارگرها(repeater)

اولین محیط انتقال محبوب اترنت یک کابل هم‌محور مسی به نام کابل thicknet و حداکثر طول این کابل 500 متر بود. در ساختمان‌های بزرگ یا محوطه دانشگاه، یک کابل ۵۰۰ متری همیشه نمی‌تواند به هر دستگاه شبکه برسد. یک تکرارگر این مشکل را حل می‌کند.

تکرارگرها چندین سگمنت اترنت را متصل می‌کنند، به هر سگمنت گوش می‌دهند و سیگنال شنیده‌ شده بر روی یک سگمنت را بر روی هر سگمنت دیگر متصل به تکرارگر، تکرار می‌کنند. با قرار دادن چند کابل و ایجاد ارتباط بین آن‌ها با تکرارگر‌ها، می‌توانید به طور قابل‌توجهی قطر شبکه خود را افزایش دهید.

تقسیم یک شبکه بزرگ به شبکه‌های کوچک‌تر(Segmentation)

در قیاس میز شام، تنها چند نفر پشت یک میز نشسته بودیم و مکالمه را انجام می‌دادیم،
بنابراین مکالمه را محدود به یک سخنگو در هر زمان می‌کردیم که مانع مهمی برای ارتباط نبود.
اما اگر آدم‌های زیادی سر میز بودند و فقط یک نفر اجازه حرف زدن داشت، چه می‌شد؟
در عمل، ما می‌دانیم که قیاس در شرایطی مانند این شکست می‌خورد.

با گروه‌های بزرگ‌تر افراد، معمول است که مکالمات مختلفی به طور هم‎زمان صورت گیرد.
اگر تنها یک نفر در یک اتاق شلوغ و یا در یک مهمانی شام می‌توانست در هر زمانی صحبت کند،
افراد دیگر در انتظار به دست آوردن فرصتی برای صحبت خسته می‌شدند.

این مقاله را نیز حتما بخوانید:

آموزش تصویری تغییر رمز وای فای

برای انسان‌ها، مشکل به‌سازی است

صداها در محدوده کمی شنیده میشوند و گوش یک مکالمه ویژه از صداهای اطراف را جدا می‌کند. همین امر باعث می‌شود که ما گروه‌های کوچک زیادی را در یک جلسه گفتگو در یک اتاق داشته باشیم؛ اما کابل‌های شبکه سیگنال‌ها را به سرعت و به طور موثر در فواصل طولانی حمل می‌کنند، بنابراین این تفکیک طبیعی مکالمات رخ نمی‌دهد. شبکه‌های اترنت با افزایش اندازه با مشکل ازدحام مواجه شدند. اگر تعداد زیادی از ایستگاه‌ها متصل به یک سگمنت باشند و هر کدام مقدار قابل‌توجهی از ترافیک را تولید کنند، بسیاری از ایستگاه‌ها ممکن است در صورت وجود فرصت برای انتقال تلاش کنند.

تحت این شرایط، برخوردها بیشتر شده و پیام‌های ارسالی موفق را قطع می‌کردند. که می‌توانست زمان زیادی لازم داشته باشد تا تکمیل شوند. یک روش برای کاهش ازدحام می‌تواند تقسیم یک سگمنت به چندین سگمنت و در نتیجه ایجاد چندین دامنه برخورد باشد. این راه‌حل، خود مشکل دیگری ایجاد می‌کند، اکنون سگمنت‌های مختلف نمی‌توانند اطلاعات خود را با یکدیگر به اشتراک بگذارند.

پل‌ها(bridges)

برای رفع مشکلات تقسیم‌بندی، شبکه‌های اترنت پل‌ها را اجرا کردند. پل‌ها دو یا چند سگمنت شبکه را به هم متصل می‌کنند و قطر شبکه را مانند یک تکرارگر افزایش می‌دهند، اما پل‌ها همچنین به تنظیم ترافیک کمک می‌کنند. آن‌ها می‌توانند مانند هر گره دیگری،اطلاعات را ارسال و دریافت کنند، اما مانند یک گره معمولی عمل نمی‌کنند.

یک پل به خودی خود ترافیکی تولید نمی‌کند، درست مانند یک تکرارگر آنچه را از ایستگاه‌های دیگر دریافت می‌کند، انعکاس می‌دهد (‏این حرف آخر کاملا درست نیست: پل‌ها یک فریم اترنت خاص ایجاد می‌کنند که به آن‌ها اجازه می‌دهد با دیگر پل‌ها ارتباط برقرار کنند، اما این مسئله خارج از محدوده این مقاله است)‏.

نحوه عملکرد یک پل در شبکه اترنت Ethernet

به یاد دارید که چگونه دسترسی چندگانه و محیط انتقال اترنت به این معنا بود که هر ایستگاه روی سیم،
چه گیرنده مورد نظر بود و چه نبود، اطلاعات را دریافت می‌کرد؟
پل‌ها از این ویژگی برای بازپخش ترافیک بین سگمنت‌ها استفاده می‌کنند.
در شکل بالا، پل، سگمنت‌های ۱ و ۲ را به هم متصل می‌کند.
اگر ایستگاه A یا B انتقالی انجام دهد، پل نیز این انتقال را در سگمنت 1 دریافت می‌کند.

پل چگونه به این ترافیک پاسخ می‌دهد؟

پل می‌توانست به صورت خودکار مانند یک تکرارگر، فریم را به سگمنت 2 انتقال دهد. اما این باعث از بین رفتن ازدحام نمی‌شد، چون شبکه اترنت Ethernet مانند یک سگمنت بزرگ عمل می‌کرد. یکی از اهداف پل کاهش ترافیک غیرضروری در هر دو سگمنت می‌باشد. پل این کار را با بررسی آدرس مقصد فریم، قبل از تصمیم‌گیری در مورد نحوه برخورد با آن انجام می‌دهد. اگر آدرس مقصد مربوط به ایستگاه A یا B باشد، نیازی نیست که فریم در سگمنت ۲ ظاهر شود. در این حالت، می‌توان گفت که پل هیچ اقدامی صورت نمی‌دهد.

می‌توانیم بگوییم که پل، فریم را فیلتر یا حذف می‌کند. اگر آدرس مقصد، آدرس ایستگاه C یا D باشد،
یا اگر آدرس انتشار باشد، آنگاه پل ارسال را انجام می‌دهد، یا فریم را به بخش ۲ ارسال می‌کند.
با ارسال بسته‌ها(packets) پل به هر یک از چهار دستگاه موجود در شکل اجازه می‌دهد تا ارتباط برقرار کنند.
به علاوه، با فیلتر کردن بسته‌ها در زمان مناسب، پل این را برای ایستگاه A ممکن می‌سازد،
تا به ایستگاه B ارسال انجام دهد، در همان زمان که ایستگاه C به ایستگاه D ارسال می‌کند،
که این امکان را می‌دهد که دو مکالمه به طور هم‌زمان رخ دهد!
سوئیچ‌ها همتاهای مدرن پل‌ها هستند، که از نظر عملکردی معادل با یک سگمنت اختصاصی
برای هر گره در شبکه هستند.(‏در ادامه این مقاله به سوئیچ‌ها می‌پردازیم)‏

روترها: تقسیم‌بندی منطقی(Routers: Logical Segmentation)

پل‌ها می‌توانند ازدحام را با اجازه دادن به مکالمات متعدد در سگمنت‌های مختلف به طور همزمان کاهش دهند، اما در تقسیم‌بندی ترافیک محدودیت‌هایی دارند. یکی از ویژگی‌های مهم پل‌هااین است که آن‌ها شبکه اترنت را به همه سگمنت‌های متصل ارسال می‌کنند. این رفتار ضروری است، چرا که پخش‌های اترنت برای هر گره در شبکه مقدر شده‌اند، اما می‌تواند مشکلاتی را برای شبکه‌هایی که از پل استفاده می‌کنند و بیش از حد بزرگ شده‌اند ایجاد کند. زمانی که تعداد زیادی از ایستگاه‌ها در یک شبکه دارای پل، مخابره انجام دهند، ازدحام می‌تواند به بدی زمانی باشد که تمام دستگاه‌ها در یک سگمنت هستند.

روتر‌ها اجزای پیشرفته شبکه هستند که می‌توانند یک شبکه واحد را به دو شبکه کاملا مجزا تقسیم کنند. در حالی که اترنت در پل‌ها در جستجو برای یافتن هر گره در شبکه مخابره را انجام می‌دهد، از روترها عبور نمی‌کنند، زیرا روتر یک مرز منطقی را برای شبکه شکل می‌دهد.

روتر‌ها براساس پروتکل‌هایی عمل می‌کنند که مستقل از تکنولوژی شبکه‌سازی خاص مانند اترنت یا حلقه نشانه(Token Ring) هستند(‏ما بعدا در مورد حلقه نشانه بحث خواهیم کرد)‏.این موضوع به روتر‌ها اجازه می‌دهد تا به راحتی تکنولوژی‌های مختلف شبکه،هم در سطح محلی و هم در سطح گسترده، را به هم متصل کنند و منجر به گسترش استفاده از آن‌ها در دستگاه‌های اتصال در سراسر جهان به عنوان بخشی از اینترنت جهانی شده‌است.

اترنت سوئیچ‌شده(Switched Ethernet)

پیاده‌سازی اترنت مدرن اغلب شبیه همتایان قدیمی خود نیست. در جایی که کابل‌های هم‌محورطولانی، اتصالات را برای ایستگاه‌های متعدد در اترنت قدیمی فراهم می‌کرد، شبکه‌های اترنت مدرن از جفت سیم پیچ خورده یا فیبر نوری برای اتصال ایستگاه‌ها در یک الگوی شعاعی استفاده می‌کنند. درحالی که شبکه‌های اترنت قدیمی داده‌ها را در ۱۰ مگابیت بر ثانیه(‏Mbps) ‏انتقال می‌دادند، شبکه‌های مدرن می‌توانند در ۱۰۰ یا حتی ۱۰۰۰ مگابیت بر ثانیه عمل کنند!

شاید برجسته‌ترین پیشرفت در شبکه‌های اترنت معاصر استفاده از اترنت سوئیچ‌ شده باشد. شبکه‌های سوئیچ‌شده، محیط انتقال اترنت قدیمی را با یک سگمنت اختصاصی برای هر ایستگاه جایگزین می‌کنند. این سگمنت‌ها به یک سوئیچ متصل می‌شوند که بسیار شبیه پل اترنت عمل می‌کند، اما می‌تواند بسیاری از ایستگاه‌های سگمنت را به یکدیگر متصل کند. امروزه برخی سوئیچ‌ها می‌توانند از صدها سگمنت اختصاصی پشتیبانی کنند.

از آنجایی که تنها تجهیزات روی سگمنت‌ها، سوئیچ و ایستگاه پایانی هستند، سوئیچ شبکه هر پیام را قبل از رسیدن به گره دیگر برمی‌دارد. سپس سوئیچ، فریم را روی سگمنت مناسب ارسال می‌کند، درست مانند یک پل، اما از آنجا که هر سگمنت تنها شامل یک گره است، فریم تنها به گیرنده مورد نظر می‌رسد. این امر به بسیاری از مکالمات اجازه می‌دهد تا به طور همزمان در یک شبکه سوئیچ‌شده انجام شوند.

اترنت دوطرفه(Full-duplex Ethernet)

اترنت سوئیچ‌شده باعث پیشرفت دیگری به نام اترنت دوطرفه شد. انتقال دو طرفه یک اصطلاح ارتباطی داده است که به توانایی ارسال و دریافت داده‌ها به طور همزمان اشاره دارد. اترنت قدیمی، یک طرفه است، به این معنی که اطلاعات تنها می‌توانند در یک جهت در یک زمان حرکت کنند. در یک شبکه کاملا سوئیچ شده، گره‌ها تنها با سوئیچ ارتباط برقرار می‌کنند و هرگز به طور مستقیمبا یکدیگر ارتباط برقرار نمی‌کنند.

همچنین شبکه‌های سوئیچ‌شده از جفت سیم‌های تاب‌خورده یا کابل فیبر نوری استفاده می‌کنند که هر دو از محیط‌های انتقال جداگانه برای ارسال و دریافت داده‌ها استفاده می‌کنند. در این نوع محیط، ایستگاه‌های اترنت می‌توانند فرایند تشخیص برخورد را رها کرده و انتقال را در هر زمانی انجام دهند، زیرا آن‌ها تنها تجهیزات بالقوه‌ای هستند که می‌توانند به محیط انتقال دسترسی داشته باشند. این امر به ایستگاه‌های نهایی اجازه می‌دهد تا هم‌زمان با انتقال سوئیچ به آن‌ها، به سوئیچ در یک محیط بدون برخورد، انتقال انجام دهند.

شبکه اترنت Ethernet یا 802.3؟(Ethernet or 802.3)

ممکن است اصطلاح 802.3 را که به جای اترنت به کار می‌رود، شنیده باشید. شبکه اترنت Ethernet در ابتدا به پیاده‌سازی شبکه استاندارد شده توسط دیجیتال، اینتل و زیراکس اشاره داشت. (‏به همین دلیل، به عنوان استاندارد DIX نیز شناخته می‌شود). در فوریه ۱۹۸۰، انجمن مهندسان برق و الکترونیک یا Institute of Electrical and Electronics Engineers یا به اختصار IEEE، ‏کمیته‌ای برای استانداردسازی تکنولوژی‌های شبکه ایجاد کرد. IEEE این کمیته را ۸۰۲ نام‌گذاری کرد که بر اساس سال و ماه تشکیل آن نام‌گذاری شده‌است. کمیته‌های فرعی گروه ۸۰۲ بطور جداگانه  جنبه‌های مختلف شبکه‌سازی را مورد بررسی قرار دادند.

IEEE هر یک از آن‌ها را با عددگذاری 802.X درحالی که X نماینده یک کمیته فرعی مشخص است، متمایز کرد. گروه 802.3 عملکرد یک شبکه CSMA/CD را استانداردگذاری کرد که از نظر عملکردی معادل با شبکه اترنت DIX بود. اترنت و 802.3 از نظر واژگان و قالب داده برای فریم‌هایشان کمی متفاوت هستند، اما از بسیاری جهات مشابه هستند. امروزه اصطلاح اترنت به طور کلی به پیکربندی اترنت DIX و استاندارد 802.3 IEEE اشاره دارد.

فناوری‌های شبکه جایگزین: حلقه نشانه(Alternative Network Technologies: Token Ring)

متداول‌ترین جایگزین شبکه محلی برای اترنت یک تکنولوژی شبکه است که توسط IBM توسعه داده شده‌ است، حلقه نشانه نام دارد. درحالی که اترنت به شکاف‌های تصادفی بین انتقال‌ها برای تنظیم دسترسی به محیط انتقال وابسته است، حلقه نشانه یک روش دسترسی دقیق و منظم را پیاده‌سازی می‌کند. همانطور که در زیر نشان‌داده شده‌است، یک شبکه حلقه نشانه، گره‌ها را در یک حلقه منطقی مرتب می‌کند. گره‌ها، فریم‌ها را در جهت رو به جلو، در حلقه ارسال می‌کنند و زمانی که یک‌بار حلقه را دور زد، فریم را حذف می‌کنند.

1. حلقه با ایجاد یک نشانه شروع به کار می‌کند، که یک نوع خاص از فریم است که برای انتقال به ایستگاه اجازه می‌دهد.
2. نشانه، حلقه را مانند هر فریم دیگری دور می‌زند تا زمانی که با یک ایستگاه مواجه شود که می‌خواهد داده منتقل کند.
3. این ایستگاه سپس نشانه را می‌گیرد و فریم نشانه با یک فریم حامل داده جایگزین می‌کند که شبکه را طی خواهد کرد.
4. هنگامی که فریم داده به ایستگاه انتقال بر می‌گردد، آن ایستگاه فریم داده را حذف می‌کند، یک نشانه جدید تولید می‌کند و آن را به گره بعدی در حلقه ارسال می‌کند.

وظیفه گره‌های حلقه نشانه چیست

گره‌های حلقه نشانه به دنبال سیگنال حامل نیستند و یا برای شنیدن صدای برخورد به محیط انتقال گوش نمی‌دهند. وجود فریم نشانه، این اطمینان را فراهم می‌آورد که ایستگاه می‌تواند بدون ترس از قطع، توسط یک ایستگاه دیگر، یک فریم داده را ارسال کند. از آنجا که یک ایستگاه تنها یک فریم داده را قبل از ارسال نشانه به گره بعدی، در طول مسیر ارسال می‌کند، هر ایستگاه روی حلقه، نوبتی برای ارتباط به روشی منطقی و منصفانه خواهد داشت.

شبکه‌های حلقه نشانه معمولا داده‌ها را در ۴ یا ۱۶ مگابیت بر ثانیه ارسال می‌کنند. واسط داده توزیع‌کننده داده‌ها در شبکه فیبر نوری(Fiber-Distributed Data Interface یا به اختصار ‏FDDI) یک تکنولوژی عبور نشانه دیگر است که بر روی یک جفت حلقه فیبر نوری کار می‌کند که در آن، هر حلقه، یک نشانه را در جهت مخالف ارسال می‌کند. شبکه‌های FDDI سرعت‌های انتقال 100Mbps را ارائه دادند، که در ابتدا آن‌ها را به عنوان شبکه‌هایی پرسرعت کاملا محبوب کرد. با ظهور اترنت 100Mbps، که ارزان‌تر و اداره آن ساده‌تر است، FDDI محبوبیت خود را از دست داد.

فناوری‌های شبکه جایگزین: مد انتقال ناهم‌زمان(Alternative Network Technologies: Asynchronous Transfer Mode)

آخرین تکنولوژی شبکه که لازم است به آن اشاره کنیم، مد انتقال ناهم‌زمان یا ATM است. شبکه‌های ATM خط بین شبکه‌های منطقه‌ای گسترده و محلی را تار می‌کنند، قادر به اتصال ابزارهای مختلف با قابلیت اطمینان بالا و سرعت‌های بالا حتی در سراسر کشور هستند. شبکه‌های ATM نه تنها برای حمل داده‌ها بلکه برای انتقال ترافیک صوتی و تصویری نیز مناسب هستند که آن‌ها را چند منظوره و قابل ارتقا می‌سازد.

درحالی که ATM به همان سرعتی که در ابتدا پیش‌بینی شده ‌بود، مورد پذیرش قرار نگرفته است، با این حال یک تکنولوژی شبکه منسجم برای آینده است. محبوبیت اترنت همچنان در حال افزایش است. با تقریبا ۳۰ سال پذیرش در صنعت، این استاندارد به خوبی شناخته شده‌است و به خوبی درک شده‌است که پیکربندی و عیب‌یابی آن را آسان‌تر می‌سازد. با پیشرفت تکنولوژی‌های دیگر، اترنت برای باقی ماندن در رقابت، با افزایش سرعت و عملکرد تکامل‌یافته است.

منبع مقاله: How Ethernet Works

The post آموزش صفر تا صد مفاهیم شبکه اترنت Ethernet appeared first on مجله برقچی.