با استفاده از روشهای زیر میتوانید این صفحه را با دوستان خود به اشتراک بگذارید.
اندازه متن12
مراحل شبکه کردن چند کامپیوتر با سوئیچ به زبان ساده
شبکه‌های کامپیوتری امروزه بخش جدایی‌ناپذیر زندگی ما هستند. آشنایی با کامپیوتر در یک شبکه محلی، گامی اساسی در درک مفاهیم پایه‌ی شبکه‌های رایانه‌ای به شمار می‌رود. در این مقاله به‌صورت ساده و کاربردی به موضوع شبکه کردن چند کامپیوتر با سوئیچ می‌پردازیم، موضوعی که برای راه‌اندازی شبکه‌های محلی ضروری است. برای راه‌اندازی یک شبکه محلی، ابتدا باید از درستی اتصال هر سیستم به سوئیچ اطمینان حاصل کرد.
برای روشن‌تر شدن موضوع، فرض کنید رایانه‌ی A از طریق یک نرم‌افزار قصد دارد داده‌ای را به نشانی IP با عدد 10.200.200.20 ارسال کند؛ این نشانی متعلق به رایانه‌ی B است. در ادامه بررسی خواهیم کرد که در مسیر ارسال این داده چه مراحلی طی می‌شود و چه عناصر فنی درگیر هستند.
مرحله‌ی اول: جست‌وجوی مقصد با ARP
رایانه‌ی A قصد دارد داده‌ای را به نشانی IP ۱۰.۲۰۰.۲۰۰.۲۰ ارسال کند.
ابتدا رایانه‌ی A بررسی می‌کند که آیا مقصد در همان شبکه محلی قرار دارد یا خیر. سپس برای یافتن آدرس MAC متناظر با IP مقصد، یک پیام پخشی (Broadcast) ارسال می‌کند.
این پیام به صورت یک درخواست ARP (ARP Request) فرستاده می‌شود که مضمون آن به‌صورت ساده چنین است: «چه کسی دارای IP 10.200.200.20 است؟ لطفاً آدرس MAC خود را اعلام کن.
رایانه‌ی B که دارای این آدرس IP است، پیام را دریافت کرده و پاسخ می‌دهد:
«بله، این آدرس مربوط به من است. آدرس MAC من cc:dd:ee:44:55:66 می‌باشد. می‌توانی داده‌های خود را برای من ارسال کنی.»
در فرآیند شبکه کردن چند کامپیوتر با سوئیچ، پروتکل ARP نقش مهمی در برقراری ارتباط بین آدرس‌های IP و MAC ایفا می‌کند.
پس از دریافت این پاسخ، رایانه‌ی A چنین نتیجه‌گیری می‌کند:
«عالی است! اکنون که آدرس MAC تو را می‌دانم، می‌توانم اطلاعات را مستقیماً برایت ارسال کنم. البته اگر مدتی از آخرین ارتباطمان بگذرد، ممکن است بار دیگر همین پرسش را تکرار کنم.»
در این میان، سوئیچی که هر دو رایانه به آن متصل هستند، هنگام دریافت فریم‌های ارسالی، آدرس MAC فرستنده و پورتی که فریم از آن وارد شده را ثبت می‌کند. این اطلاعات در جدولی به نام MAC Table ذخیره می‌شود تا دفعات بعد بتواند فریم‌ها را مستقیم به مقصد ارسال کند، بدون اینکه نیاز به ارسال پیام خاصی باشد. هدف از این کار آن است که در دفعات بعد، مسیر بسته‌ها را سریع‌تر و به‌صورت مستقیم مشخص کند.
جدول ساده و قابل‌فهم از لایه‌های مدل TCP/IP همراه با نقش هر لایه و جایگاه پروتکل‌های مهم مثل ARP، IP و MAC آوردم.
لایه
نام لایه
وظیفه‌ی اصلی
پروتکل‌ها / مفاهیم مرتبط
1
لایه‌ی لینک داده (Data Link Layer)
ارسال داده‌ها به صورت فریم در شبکه محلی و شناسایی فیزیکی دستگاه‌ها
MAC (آدرس فیزیکی)، ARP (تطبیق IP به MAC)
2
لایه‌ی شبکه (Network Layer)
آدرس‌دهی منطقی و مسیریابی بسته‌ها بین شبکه‌ها
IP (آدرس‌دهی منطقی)
3
لایه‌ی انتقال (Transport Layer)
کنترل انتقال داده‌ها و تضمین تحویل بدون خطا
TCP, UDP
4
لایه‌ی کاربرد (Application Layer)
ارتباط با برنامه‌ها و خدمات شبکه
HTTP, FTP, DNS, DHCP
IP
آدرس IP نوعی نشانی منطقی است که در لایه‌ی نرم‌افزاری شبکه تعریف می‌شود. این آدرس نقش مهمی در شناسایی دستگاه‌ها در سطح شبکه دارد و توسط برنامه‌ها و پروتکل‌ها برای ارسال و دریافت داده مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ بدون آنکه نیازی به درک ساختار فیزیکی شبکه داشته باشند.
ARP چیست و چه نقشی در شبکه دارد؟
برای اتصال چند کامپیوتر به سوئیچ، پروتکل ARP نقش اساسی در تبدیل آدرس‌های IP به آدرس‌های MAC ایفا می‌کند. زمانی که یک دستگاه قصد دارد داده‌ای را به آدرس IP مشخصی ارسال کند، اما از آدرس MAC متناظر آن اطلاعی ندارد، از پروتکل ARP برای یافتن آن استفاده می‌کند. در این فرآیند، ابتدا پیامی عمومی (Broadcast) در شبکه ارسال می‌شود که مضمون آن ساده است:
«چه کسی صاحب این آدرس IP است؟ لطفاً خودت را معرفی کن.»
این پیام، که به آن ARP Request گفته می‌شود، توسط تمام دستگاه‌های حاضر در شبکه دریافت می‌شود. اگر یکی از آن‌ها — برای مثال رایانه‌ی B — دارای آن آدرس IP باشد، پاسخ می‌دهد:
«این IP مربوط به من است و آدرس MAC من به این صورت است.»
پروتکل ARP (Address Resolution Protocol) برای تبدیل خودکار آدرس‌های IP به آدرس‌های MAC طراحی شده و این کار را از طریق ارسال درخواست‌های Broadcast انجام می‌دهد.
پس از این تبادل، اطلاعات مربوط به تطابق IP و MAC در هر دو دستگاه درون جدولی به‌نام ARP Table ذخیره می‌شود. این جدول به سیستم‌ها کمک می‌کند که در ارتباط‌های بعدی، بدون نیاز به تکرار پرسش ARP، مستقیماً با استفاده از اطلاعات ذخیره‌شده ارتباط برقرار کنند.
با این حال، ورودی‌های جدول ARP دائمی نیستند. اگر مدتی از یک آدرس استفاده نشود، آن ورودی به‌صورت خودکار حذف می‌شود. این سازوکار موجب می‌شود که جدول همیشه به‌روز بماند و از ذخیره‌ی اطلاعات قدیمی یا نامعتبر جلوگیری شود.
آشنایی با سوئیچ و نقش آن در شبکه
سوئیچ شبکه نقش مهمی در اتصال رایانه‌ها در یک شبکه ایفا می‌کند و با استفاده از جدول MAC، مسیر بسته‌ها را مشخص می‌کند. سوئیچ دارای چندین پورت است و وظیفه دارد داده‌هایی را که از یک دستگاه دریافت می‌کند، به پورت و دستگاه مناسب هدایت کند. یکی از عناصر کلیدی در شبکه کردن چند کامپیوتر با سوئیچ، خود سوئیچ است که ارتباط بین دستگاه‌ها را با استفاده از جدول MAC مدیریت می‌کند.
برای انجام این کار، سوئیچ آدرس‌های MAC دستگاه‌های متصل به خود را زیر نظر می‌گیرد. هر زمان که بسته‌ای از یکی از پورت‌هایش دریافت می‌شود، بررسی می‌کند که آن بسته از چه آدرس MAC آمده و از کدام پورت وارد شده است. سپس این اطلاعات را در جدولی به نام MAC Table (یا MAC Table) ثبت می‌کند.
با استفاده از این جدول، سوئیچ می‌تواند در دفعات بعدی بسته‌ها را مستقیماً به پورت مقصد ارسال کند، بدون آنکه آن را برای همه‌ی دستگاه‌ها بفرستد. این کار باعث افزایش کارایی و کاهش ترافیک غیرضروری در شبکه می‌شود.
در لایه پیوند داده، اطلاعات به قالبی به‌نام “فریم” تبدیل می‌شوند. هر فریم شامل دو بخش اصلی است:
Header: شامل آدرس MAC فرستنده و گیرنده، نوع پروتکل و اطلاعات کنترل.
Payload: داده اصلی که باید منتقل شود..
وقتی سوئیچ آدرس MAC مقصد را در جدول CAM خود داشته باشد، فریم را فقط به پورت مربوطه ارسال می‌کند. اما اگر آدرس مقصد ناشناخته باشد، سوئیچ فریم را به تمام پورت‌ها به جز پورتی که فریم از آن آمده ارسال می‌کند تا مقصد را پیدا کند. این رفتار را Flooding می‌نامند.
Broadcast MAC و ارتباط درون شبکه
آدرس Broadcast در سطح MAC به صورت ff:ff:ff:ff:ff:ff نمایش داده می‌شود.
ارسال داده به این آدرس به این معناست که همه‌ی دستگاه‌های شبکه باید پیام را دریافت کنند.
برای مثال، درخواست‌های ARP نیز به همین آدرس ارسال می‌شوند. سوئیچ این نوع فریم‌ها را به تمام پورت‌های فعال خود ارسال می‌کند تا مطمئن شود همه‌ی دستگاه‌ها، در صورت حضور در همان شبکه، پیام را دریافت می‌کنند.
پس از دریافت پاسخ ARP، کامپیوتر A می‌تواند داده‌ها را مستقیماً به آدرس MAC کامپیوتر B ارسال کند، و سوئیچ نیز با استفاده از جدول CAM، فریم را به پورت مناسب هدایت خواهد کرد.
آشنایی با DHCP و تخصیص خودکار IP
در شبکه‌های کوچک و بزرگ، اختصاص دستی آدرس IP به هر کامپیوتر می‌تواند بسیار زمان‌بر و مستعد خطا باشد. اینجاست که پروتکلی به نام DHCP (مخفف Dynamic Host Configuration Protocol) وارد عمل می‌شود تا به‌صورت خودکار تنظیمات مورد نیاز دستگاه‌ها را ارائه دهد. برای ساده‌تر کردن مراحل راه‌اندازی شبکه محلی، می‌توان از DHCP برای تخصیص خودکار IP استفاده کرد.
وقتی یک کامپیوتر به شبکه متصل می‌شود و هنوز آدرس IP ندارد، به‌عنوان DHCP Client عمل می‌کند. در این فرآیند، کامپیوتر پیامی به نام DHCP Discover به صورت Broadcast (پیامی که به تمام دستگاه‌ها فرستاده می‌شود) در شبکه ارسال می‌کند تا یک DHCP Server را پیدا کند.
سپس مراحل زیر طی می‌شود:
Discover: درخواست برای یافتن DHCP Server
Offer: سرور، یک آدرس IP موقتی پیشنهاد می‌دهد
Request: کلاینت تأیید می‌کند که مایل به استفاده از آن IP است
Acknowledge: سرور تأیید نهایی را ارسال می‌کند و تنظیمات کامل می‌شوند
پس از طی این مراحل، دستگاه موردنظر تنظیمات زیر را دریافت می‌کند:
یک آدرس IP معتبر
Subnet Mask برای تشخیص محدوده‌ی شبکه
Default Gateway برای ارسال داده به بیرون از شبکه
آدرس‌های DNS Server برای تبدیل نام دامنه‌ها به IP
استفاده از DHCP فرآیند شبکه کردن چند کامپیوتر با سوئیچ را بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر می‌کند، زیرا دیگر نیازی به تنظیم دستی IP نخواهد بود. این پروتکل یکی از مهم‌ترین اجزای زیرساخت هر شبکه‌ی مدرن به‌شمار می‌رود.
در هنگام پیکربندی شبکه محلی برای اتصال چند کامپیوتر به سوئیچ، تعیین صحیح Subnet Mask اهمیت زیادی دارد. Subnet Mask عددی است که به کامپیوتر کمک می‌کند تشخیص دهد آیا دستگاه مقصد در همان شبکه محلی قرار دارد یا خیر. وقتی مقصد در محدوده‌ی Subnet Mask باشد، ارتباط مستقیم بین دستگاه‌ها و از طریق سوئیچ برقرار می‌شود. سوئیچ داده‌ها را در سطح آدرس MAC منتقل می‌کند و مسئول اتصال کامپیوترها در یک شبکه محلی است.
اگر آدرس IP مقصد در محدوده‌ای باشد که Subnet Mask تعریف کرده است، یعنی دستگاه مقصد در همان شبکه محلی قرار دارد و داده‌ها مستقیماً از طریق سوئیچ ارسال می‌شوند. سوئیچ با استفاده از آدرس MAC، فریم‌ها را به مقصد هدایت می‌کند. اما اگر آدرس IP مقصد خارج از شبکه محلی باشد، داده‌ها باید ابتدا به دستگاهی به نام Default Gateway (معمولاً یک روتر) ارسال شوند تا از طریق آن به شبکه‌های دیگر یا اینترنت هدایت شوند.
Default Gateway و ارتباط با خارج از شبکه
زمانی که مقصد خارج از شبکه محلی باشد، داده‌ها باید به دستگاهی به نام Default Gateway (معمولاً یک روتر) ارسال شوند. در ارتباطات محلی داخل شبکه، سوئیچ نقش اصلی را دارد و Default Gateway در این مرحله نقشی ندارد مگر زمانی که مقصد خارج از شبکه محلی باشد.
در یک سناریوی ساده، اگر آدرس IP رایانه 192.168.1.10 و Subnet Mask برابر 255.255.255.0 باشد، تمام آدرس‌های IP در محدوده‌ی 192.168.1.1 تا 192.168.1.254 در همان شبکه محلی قرار دارند.
همان‌طور که دیدیم، برای شبکه کردن چند کامپیوتر با سوئیچ، آشنایی با مفاهیم پایه‌ای مانند ARP، DHCP، و MAC Table ضروری است. این سازوکارها پایه و اساس انتقال داده در شبکه‌های مدرن را تشکیل می‌دهند.
