آموزش رایگان ccna؛ خلاصه‌سازی مسیر چیست و چرا استفاده می‌شود؟

یکی از نکات مهمی که باید هنگام‌ پیاده‌سازی زیرشبکه‌ها به آن‌ها دقت کنید، مبحث خلاصه‌سازی، VLSM و… است. عدم تسلط بر مفاهیم فوق باعث می‌شود تا مدیریت شبکه‌ها پیچیده شده و در عمل زیرشبکه‌سازی بار محاسباتی زیادی وارد کرده و حافظه اصلی به میزان قابل توجهی مصرف شود. از این‌رو، پیشنهاد می‌کنیم در کنار مطالبی که به آن‌ها اشاره می‌کنیم از منابع دیگری برای آشنایی بهتر با مبحث خلاصه‌سازی استفاده کنید. در این قسمت از سلسله مقالات آموزش رایگان ccna به خلاصه‌سازی، vlsm، cidr و… می‌پردازیم. با فالنیک همراه باشید.

برای خرید سرور یا دریافت قیمت سرور hp می‌توانید با شماره 02154591915 تماس بگیرید و کارشناسان فالنیک مشاوره تخصصی رایگان را در این زمینه در اختیار شما قرار خواهند داد.

• خلاصه‌سازی/ کوتاه‌سازی مسیر
• مزایای خلاصه‌سازی
• معایب خلاصه‌سازی مسیر
• الگوهای زیرشبکه با طول متغیر (vlsm)
• مسیریابی بین دامنه‌ای بدون کلاس
• زیرشبکه کردن یک شبکه کلاس B
• زیرشبکه کردن یک شبکه کلاس A
• زیرشبکه کردن یک شبکه کلاس C

خلاصه‌سازی/کوتاه‌سازی مسیر (Route Summarization)

در خلاصه‌سازی مسیر سعی می‌شود تا حجم جدول مسیریابی و حجم به‌روزرسانی‌های مسیرهایی که بین روترها مبادله می‌شود به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کند. خلاصه‌سازی که به عنوان تجمیع مسیر نیز شناخته می‌شود، روشی برای به حداقل رساندن تعداد جداول مسیریابی در یک شبکه IP است. به‌طوری که چند مسیر انتخاب شده در یک مسیر واحد ادغام می‌شوند. رویکرد فوق در نقطه مقابل مسیریابی مسطح (Flat Routing) قرار دارد که در آن هر جدول مسیریابی یک ورودی منحصر به فرد برای هر مسیر دارد. نکته‌ای که باید در ارتباط با خلاصه‌سازی مسیر به آن دقت کنید این است که دو یا چند مسیر باید به‌هم پیوسته باشند، یعنی مجاور.

در دنیای شبکه‌های سازمانی، زیرشبکه به معنای طولانی‌تر کردن ماسک برای ساخت چند زیرشبکه کوچک‌تر یا زیرشبکه است. خلاصه‌سازی به معنای کوتاه کردن ماسک برای گنجاندن چندین شبکه کوچک‌تر در یک آدرس شبکه بزرگ‌تر است. به همین دلیل است که به آن سوپرشبکه گفته می‌شود.

با افزایش اندازه شبکه، تعداد شبکه‌های منفرد فهرست شده در جدول مسیر IP افزایش می‌یابد، همان‌طور که اندازه بسته افزایش می‌یابد. در چنین شرایطی، روترها نمی‌توانند به‌طور موثر تعداد زیادی از زیرشبکه‌ها را مدیریت کنند که منجر به کاهش سرعت، از دست دادن بسته‌ها و حتی خرابی می‌شود. به‌همین دلیل مهم است که تعداد ورودی‌ها را در جدول مسیر کاهش دهیم، این درست همان کاری است که خلاصه‌سازی مسیر انجام می‌دهد.

با خلاصه‌سازی مسیر، بسیاری از مسیرها از یک کانال ارتباطی استفاده می‌کنند که نه تنها اندازه بسته‌ها کاهش پیدا می‌کند، بلکه پهنای باند بیشتری برای انتقال داده‌ها در  دسترس قرار می‌گیرد.

در مکانیزم فوق مجموعه‌ آدرس‌های شبکه موجود در جدول مسیریابی گردآوری و تجمیع می‌شوند. خلاصه‌سازی مسیر شما را قادر می‌سازد تا مسیرهای زیر شبکه‌ها را به کرانه یک کلاس خلاصه کنید. برای روشن شدن بحث اجازه دهید به مثالی اشاره کنیم. به‌طور مثال، اگر شناسه شبکه 192.168.1.0/24 را به چهار زیرشبکه  192.168.1.0/26 تقسیم کنیم، در ادامه می‌توانیم این زیرشبکه‌ها را در جدول مسیریابی خود خلاصه کرده و آن‌ها را در قالب یک شماره شبکه کلاس C منفرد و با آدرس 192.168.1.0/24 منتشر کنیم. درست به همان صورتی که در شکل زیر مشاهده می‌کنید.

در مثال مذکور، ورودی‌های مسیریابی در به‌روزرسانی مسیریابی شما از چهار مورد به یک مورد کاهش پیدا می‌کنند. در مثال فوق‌الذکر دقت کنید که شبکه کلاس، 192.168.1.0، دو ماسک مرتبط با مقادیر 255.255.255.192 (شناسایی شده با /26) و 255.255.255.0 (شناسایی با /24) دارد.

نکته‌ای که باید در این‌جا به آن اشاره کنیم این است که ما مبحث خلاصه‌سازی مسیر را به‌طول کامل بررسی نکردیم، زیرا هنوز با مفهوم مسیریابی آشنا نیستیم، در این‌جا هدف این بود که اطلاعات اولیه‌ای در ارتباط با خلاصه مسیر و CIDR که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم، به دست آورید تا آمادگی لازم برای آشنایی با مسیریابی در مقالات آتی را داشته باشیم.

مزایای خلاصه‌سازی

خلاصه‌سازی با ارائه مزایای زیر اجازه می‌دهد محیط مسیریابی کارآمدتری ایجاد کنید:

•   اندازه جدول‌های مسیریابی را کاهش می‌دهد و در نتیجه میزان مصرف حافظه و انجام محاسبات و پردازش‌ها را کمتر می‌کند.

•   میزان به‌روزرسانی‌های مسیریابی را کاهش می‌دهد و در نتیجه پهنای باند کمتری مصرف می‌شود.

•   ‌مانع بروز مشکل ناپایداری جدول مسیریابی می‌شود.

•   هر زمان یک جریان داده جدید وارد روتری می‌شود، مسیریاب باید مشخص کند که ترافیک باید به کدام رابط ارسال شود. برای این‌کار باید یک جستجو در جدول مسیریابی خود انجام دهد. این فرآیند در یک جداول مسیریابی بزرگ بیش از اندازه زمان‌بر است و به سیکل‌های کاری زیاد پردازنده مرکزی روتر نیاز دارد که نه تنها زمان پردازش را بیشتر می‌کند، بلکه نرخ از دست رفتن داده‌ها را نیز بیشتر می‌کند. کاری که خلاصه‌سازی مسیر انجام می‌دهد کم کردن تعداد مسیرها است.

•   خلاصه‌سازی مسیر می‌تواند با به حداقل رساندن زمان مورد نیاز برای انجام جستجو و کاهش تعداد چرخه‌های CPU، مشکل مصرف بیش از اندازه پهنای باند را برطرف کند.

معایب خلاصه‌سازی مسیر

در شرایطی که مسیریابی مزایای خوبی دارد، اما خالی از اشکال نیست. از مهم‌ترین معایب خلاصه‌سازی مسیر به موارد زیر باید اشاره کرد:

•   مسیر خلاصه ممکن است حاوی زیرشبکه‌هایی باشد که استفاده نمی‌شوند.

•   ممکن است روتر مسیر متفاوتی را برای ارسال بسته‌ها انتخاب کند، زیرا مسیر انتخابی بهتر از مسیر خلاصه است.

برای محاسبه مسیر خلاصه، ابتدا هر یک از شناسه‌های شبکه فهرست می‌شوند و سپس به قالب‌های دودویی تبدیل می‌شوند. سپس، از چپ به راست، مشخص می‌کنیم که چند بیت با آن چهار شناسه شبکه یکسان هستند. اکنون خلاصه‌سازی مسیر به صورت زیر است:

دقت کنید که در دو بیت اول اکتت چهارم، بیت‌ها برای هر زیرشبکه تغییر کرده‌اند. هنگامی که بیت‌های رایج را به معادل اعشار تبدیل می‌کنید، یک مسیر خلاصه به صورت 192.168.1.0/24 دریافت می‌کنید.

الگوهای زیرشبکه با طول‌ متغیر (VLSM)

زیر شبکه‌سازی سنتی نرخ از دست رفتن آدرس‌های آی‌پی را کم می‌کند و باعث می‌شود زیر شبکه‌هایی با اندازه یکسان داشته باشیم. با این حال، یکنواختی در اندازه زیر شبکه‌ها در شبکه‌های پیچیده ناکارآمدی زیادی به همراه دارد. الگوی زیرشبکه با طول متغیر (VLSM) سرنامVariable Length Subnet Mask  اجازه می‌دهد تا زیرشبکه‌ها به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم شوند تا وقتی‌که هر زیر شبکه در اندازه یکسان با فضای آدرس آی‌پی قرار بگیرد. این رویکرد اغلب تحت عنوان زیرشبکه‌سازی زیر‌شبکه‌ای “subnetting subnet” توصیف می‌شود. تکنیک VLSM اجازه می‌دهد برخی از زیر‌ شبکه‌ها به برش‌های (Slices) کوچکی تقسیم شوند، در حالی که سایر زیر شبکه‌ها (مانند اتصال دو نقطه بین دو روتر) می‌توانند تنها به چند آدرس میزبان محدود شوند.

به‌طور کلی، برای ساخت زیر شبکه‌‌هایی با الگوی زیر شبکه طول‌ متغیر، ابتدا باید بزرگ‌ترین زیر ‌شبکه را ایجاد کنیم. در ادامه بزرگ‌ترین زیر شبکه بعدی را ایجاد می‌کنیم و این فرآیند را ادامه می‌دهیم تا وقتی‌که تمام فضای باقیمانده تقسیم شود. در این حالت، اطمینان حاصل می‌کنیم که به بهترین شکل از فضای شبکه استفاده کرده‌ایم. در حالت کلی، روش فوق راه‌کاری موثر برای تعریف فضاهای آدرس IP در شبکه است. اما مشکل بزرگی در این زمینه وجود دارد. فشرده‌سازی بیش از اندازه زیرشبکه‌ها باعث می‌شود تا در آینده جای رشد کمی برای شبکه‌ها وجود داشته باشد. به همین دلیل است که مسیریابی بین دامنه‌ای بدون کلاس پدید آمد.

مسیریابی بین دامنه‌ای بدون کلاس (CIDR)

مسیریابی بین دامنه‌ای بدون ‌کلاس (CIDR) سرنام Classless Interdomain Routing که تلفظ آن سایدر است، در RFC 2050 به‌طور مفصل شرح داده شده و در حقیقت توسعه‌ای برای VLSM و خلاصه‌سازی مسیر است. با VLSM، می‌توانید زیرشبکه‌ها را به کرانه شبکه‌های کلاس A، B یا C خلاصه کنید.

مسیریابی میان دامنه‌ای بدون کلاس (CIDR) شناسه شبکه یا آدرس آی‌پی میزبان را دریافت کرده و پس از آن یک اسلش (/) قرار می‌دهد. مقداری که پس از اسلش قرار می‌گیرد تعداد بیت‌هایی را نشان می‌دهد که می‌توان از آن‌ها برای شناسه شبکه استفاده کرد . به‌طور مثال، یک آدرس آی‌پی خصوصی می‌تواند به صورت 192.168.1.0./24 نوشته شود، به‌طوری که 24 توصیف‌کننده تعداد یک‌های ماسک زیر شبکه است و تعداد بیت‌ها در شناسه شبکه است. در استاندارد CIDR، اسلش همراه با تعداد بیت‌هایی که برای شناسه شبکه استفاده می‌شوند همراه است. به‌طور مثال /24 به عنوان بلوک CIDR شناخته می‌شود. پرسشی که اکنون مطرح می‌شود این است که چگونه می‌توانیم زیر شبکه‌های IPv4 را محاسبه کرده و محدوده آدرس‌های میزبان قابل استفاده در زیرشبکه و ماسک زیر شبکه را که آدرس‌های میزبان از آن‌ها استفاده می‌کنند، مشخص کنیم.

اگر به مثال خود بازگردیم، یک شبکه کلاس C با شناسه 192.168.1.0/24 و ماسک 26 بیتی (تصویر زیر) زیر شبکه داریم که چهار زیرشبکه بر مبنای آن ایجاد کرده‌ایم. با استفاده از تکنیک خلاصه‌سازی مسیر، می‌توانید این چهار زیرشبکه را به 192.168.1.0/24 خلاصه‌سازی کنید. CIDR یک مرحله رو به جلو حرکت می‌کند و به شما امکان می‌دهد بلوکی از شماره‌های شبکه کلاس A، B و/یا C به‌هم پیوسته را خلاصه‌سازی کنید. این عمل معمولاً به عنوان سوپرشبکه (supernetting) شناخته می‌شود. خوشبختانه، پروتکل‌های بدون کلاس به بهترین شکل از سوپرشبکه پشتیبانی می‌کنند به به‌طور معمول توسط ارائه‌دهندگان خدمات اینترنتی (ISP) که از پروتکل دروازه مرزی (BGP) برای مسیریابی استفاده می‌کنند، پیکربندی می‌شود.

شکل زیر نمونه‌ای از CIDR را نشان می‌دهد. در این مثال، یک روتر به چهار شبکه کلاس C به شرح زیر متصل است:

192.168.0.0/24

192.168.1.0/24

 192.168.2.0/24

 192.168.3.0/24

در این حالت چهار زیرشبکه را می‌توان به صورت 192.168.0.0/22 خلاصه کرد.

اجازه دهید نحوه انجام این‌کار با CIDR را بررسی کنیم. همان‌طور که اشاره کردم، CIDR را باید نسخه گسترش‌یافته VLSM و خلاصه‌سازی مسیر توصیف کنیم، از این‌رو، خلاصه‌سازی شبکه‌های کلاس C شبیه به روش خلاصه‌سازی مسیر است. با نگاه کردن به آدرس‌های شبکه در حالت دودویی، به خوبی قادر به تشخیص بیت‌هایی است که برای خلاصه‌سازی از آن‌ها استفاده می‌شود. با نگاهی به مقادیر دودویی که در ادامه به آن‌ها اشاره کرده‌ایم، مشاهده می‌کنید که تمام بیت‌های موجود در دو اکتت اول از چهار شبکه یکسان هستند. در اکتت سوم، 6 بیت اول نیز یکسان است و در مجموع 22 بیت وجود دارد که در همه شبکه‌ها مشترک است (بنابراین مسیر خلاصه ما این است). به ماسک زیر شبکه در این‌جا دقت کنید که 255.255.252.0 است. این ماسک به همراه شبکه اولیه 192.168.0.0 شامل آدرس‌هایی از 192.168.0.0 تا 192.168.3.255 است که روتر در مورد آن‌ها اطلاع دارد.

نکته امتحانی: برای آزمون CCNA به یاد داشته باشید که CIDR و VLSM وجه تمایزات زیادی دارند، زیرا CIDR شما را قادر می‌سازد تا چند کلاس شبکه به‌هم پیوسته را با هم خلاصه کنید که به این حالت سوپرشبکه گفته می‌شود.

چرا CIDR به وجود آمد؟ به این دلیل که نیاز به یک روش استاندارد برای نشان دادن تعداد بیت‌ها در آدرس IP شبکه ضروری بود، سازمان IETF در سال 1993 نشانه‌گذاری CIDR را ایجاد کرد. با نشانه‌گذاری CIDR، آدرس IP و یک اسلش رو به جلو (/) و به دنبال آن تعداد بیت‌هایی که شناسه شبکه را تشکیل می‌دهند به کارشناسان شبکه اجازه داد به شکل ساده‌تری به مدیریت شبکه‌ها و شناسه‌های شبکه‌ها بپردازند. به عنوان مثال، 10.0.0.0/8 مشخص می‌کند که شناسه شبکه هشت بیت اول است (که به این معنی است که ماسک زیر شبکه 255.0.0.0 است). به همین ترتیب، 131.107.64.0.131/18 نشان می‌دهد که این شناسه شبکه نتیجه زیرشبکه کردن یک آدرس کلاس B است.

از آن‌جایی که زیرشبکه موضوع بسیار مهمی در آزمون گواهینامه سیسکو CCNA است، مهم است تا جایی که امکان دارد روی آن متمرکز شوید. در تمرین زیر، قصد داریم نحوه زیرشبکه کردن آدرس‌های کلاس A، B و C را با یکدیگر مرور کنیم.

زیرشبکه کردن یک شبکه کلاس B

فرض کنید یک شناسه شبکه کلاس B با آدرس 150.87.0.0 دارید و باید این شبکه را به 16 زیرشبکه تقسیم کنید. در اولین گام باید محاسباتی را انجام دهید و شناسه شبکه، اولین آدرس معتبر، آخرین آدرس معتبر و آدرس پخشی هر یک از شش زیرشبکه اول 16 آدرسی که در اختیار دارید را محاسبه کنید. فراموش نکنید که باید ماسک زیر شبکه جدید را نیز برای این شبکه‌ها تعیین کنید. پس از اتمام کار جدول زیر را پر کنید:

زیرشبکه کردن یک شبکه کلاس A

فرض کنید یک شناسه شبکه کلاس A با آدرس 14.0.0.0 دارید و باید این شبکه را به هشت زیر شبکه تقسیم کنید. همانند حالت قبل شناسه شبکه، اولین آدرس معتبر، آخرین آدرس معتبر و آدرس پخشی هر یک از هشت زیرشبکه را محاسبه کنید. فراموش نکنید که ماسک زیر شبکه جدید این شبکه‌ها را نیز تعیین کنید. پس از اتمام کار، جدول زیر را پر کنید:

زیرشبکه کردن یک شبکه کلاس C

فرض کنید یک شناسه شبکه کلاس C به آدرس 202.15.67.0 دارید و باید این شبکه را به چهار زیر شبکه تقسیم کنید. شناسه شبکه، اولین آدرس معتبر، آخرین آدرس معتبر و آدرس پخشی هر یک از چهار زیرشبکه را محاسبه کنید. فراموش نکنید که ماسک زیر شبکه جدید این شبکه‌ها را نیز تعیین کنید. پس از اتمام کار، جدول زیر را پر کنید:

مروری بر آن‌چه گفته شد

تا این بخش از آموزش دوره CCNA یاد گرفتیم که هر از چند گاهی ممکن است لازم باشد یک محدوده شبکه را به چندین بلوک شبکه (زیر شبکه) تقسیم کنیم تا ساختار فیزیکی شبکه را به شکل بهتری مدیریت کنیم. از آن‌جایی که آزمون گواهینامه سیسکو CCNA پرسش‌هایی در ارتباط با زیرشبکه مطرح می‌کند، پیشنهاد می‌کنم، مباحث مرتبط با زیرشبکه‌سازی را به دقت بررسی کنید تا مشکلی از این بابت نداشته باشید.

برای زیرشبکه کردن یک شبکه، باید بدانید که در هر شبکه به چند زیرشبکه یا میزبان نیاز دارید. سپس می‌توانید بیت‌های میزبان در زیر شبکه را به بیت‌های زیرشبکه تبدیل کنید، ماسک زیر شبکه را تغییر دهید و شبکه‌های بیشتری ایجاد کنید، اما در نقطه مقابل، میزبان‌های کمتری در شبکه خواهید داشت.

فناوری الگوهای زیرشبکه با طول‌ متغیر  (VLSM) سرنام Variable Length Subnet Mask  به شما این امکان را می‌دهد که یک ماسک زیرشبکه متفاوت برای هر زیرشبکه در یک شبکه داشته باشید. رویکرد فوق به شما امکان می‌دهد به شکل کارآمدتری از آدرس‌ها استفاده کنید.

مروری سریع بر مفاهیم زیرشبکه

•   هدف از زیرشبکه‌سازی تقسیم یک شناسه شبکه به چندین زیرشبکه است تا بتوانید ساختار فیزیکی شبکه را به شکل بهتری مدیریت کنید.

•   با زیرشبکه‌سازی، بیت‌های میزبان را از زیر شبکه قرض می‌گیرید و آن‌ها را به بیت‌های شبکه تبدیل می‌کنید، از این‌رو شبکه‌های بیشتر و میزبان‌های کمتری خواهید داشت.

•   برای تعیین این‌که چند بیت باید از قسمت شناسه میزبان ماسک زیرشبکه بردارید، از فرمول زیر استفاده کنید:

2^{masked bits} – 2 = number of networks

•   برای هر زیرشبکه ایجاد شده، باید شناسه شبکه، اولین آدرس معتبر، آخرین آدرس معتبر، آدرس پخشی و ماسک زیرشبکه جدید را محاسبه کنید.

میانبرهای زیر شبکه

•   به مقدار آخرین بیتی که برای زیرشبکه استفاده شده است نگاه کنید و از آن به عنوان مقدار افزایشی استفاده کنید.

•   با استفاده از مقدار افزایشی، همه شناسه‌های شبکه را فهرست کنید و سپس یکی به آن‌ها اضافه کنید تا اولین آدرس معتبر هر شبکه را دریافت کنید.

•   برای تعیین آدرس پخشی یک زیرشبکه، از عددی که یک عدد کمتر از شناسه شبکه بعدی است استفاده کنید. آخرین آدرس معتبر برای یک زیرشبکه یک عدد کمتر از آدرس پخشی است.

آدرس‌دهی دارای کلاس در مقابل آدرس‌دهی بدون کلاس

•   در آدرس‌دهی دارای کلاس، شناسه شبکه در یکی از شناسه‌های شبکه پیش‌فرض کلاس A، کلاس B یا کلاس C قرار می‌گیرد.

•   در آدرس‌دهی بدون کلاس، شناسه شبکه از یک آدرس کلاس‌های رایج حذف می‌شود.

ماسک‌های زیر شبکه با طول متغیر (Variable Length Subnet Masks)

•   ایجاد زیرشبکه‌هایی با اندازه یکسان برای هر یک از زیرشبکه‌ها باعث هدر رفت آدرس‌ها در هنگام طراحی شبکه‌ها می‌شود. •   VLSM به شما امکان می‌دهد برای هر زیرشبکه از ماسک زیر شبکه متفاوتی استفاده کنید تا بتوانید از آدرس‌های موجود استفاده بهتری داشته باشید.