آموزش شبکه قسمت 8 (بسته IP)

آموزش شبکه قسمت 8 (بسته IP)

در ادامه آموزش شبکه پس از بررسی کامل دو مدل مرجع OSI و TCP/IP نوبت به بررسی بسته IP که در هر دو مدل بالا کارایی بسزایی دارد و همان‌طور هم که در پست‌های قبلی اشاره شد بسته‌ها در اینترنت توسط همین بسته‌های IP آدرسی دهی و مسیریابی می‌شوند. حال می‌خواهیم با واکاوی در این بسته کشف کنیم که این بسته چگونه بسته‌های ردوبدل شده در اینترنت را از سمت مبدأ به مقصد ارسال می‌کند.

قالب یک بسته IP

همان‌طور هم که در شکل زیر مشاهده می‌کنید یک بسته IP از چندین زیرمجموعه و قسمت تشکیل‌شده که هرکدام از این قسمت‌ها کاری ویژه در ارسال و دریافت  بسته دارد. بسته‌های IP نسخه 4 در کل 32 بیت هستند که هرکدام از قسمت‌های مختلف قرارگرفته در آن برحسب نیاز خود طول متغیر دارند و در کل می‌توان این بسته را به دو قسمت سرآیند (Header) و داده (Payload) تقسیم کرد که مجموعه اطلاعاتی که در قسمت سرآیند (Header) هر بسته قرار می‌گیرد توسط مسیریاب‌های بین راه مورد پردازش قرار می‌گیرند و به ارسال داده به سمت مقصد نهایی کمک می‌کنند.

فیلد Version

اولین فیلد موجود در قسمت سرآیند (Header) یک بسته IP فیلد نسخه یا Version است که نشان‌دهنده نسخه پروتکل IP مورد استفاده در ساختار این بسته می‌باشد. امروز بیشتر شبکه‌ها از آدرس IP نسخه 4 استفاده می‌کنند اما در بعضی از تجهیزات از نسخه 6 این پروتکل نیز استفاده می‌شود اما هنوز از نسخه 6 به‌صورت فراگیر استفاده نمی‌کنند. برای نشان دادند نسخه 4 در بسته به‌صورت دودویی در قسمت فیلد Version از عدد 0100 استفاده می‌کنند که به معنی عدد چهار است و اگر منظور عدد و نسخه 6 باشد در این فیلد به عددی صورت 0110 گنجانده خواهد شد.

فیلد IHL

این فیلد هم مانند فیلد قبل چهار بیتی بوده و اندازه کل بسته در قسمت سرآیند (Header) بر مبنای اعداد 32 بیتی در خود ذخیره می‌کند. به‌عنوان مثلاً اگر در این فیلد عدد 10 قرارگرفته باشد به این معنی است که طول کل قسمت سرآیند (Header) 320 بیت می‌باشد. وجود تمام قسمت‌های سرآیند (Header) الزامی می‌باشد و اگر عددی کوچک‌تر از 5 و یا 0101 در این قسمت وجود داشته باشد خطا ایجاد می‌شود و بسته حذف خواهد شد. حداکثر عددی هم که می‌تواند در این قسمت قرار بگیرد با توجه به چهار بیتی بودن آن عدد 15 یا 1111 در حالت دودویی می‌باشد که این عدد نشان‌دهنده این است که طول سرآیند (Header) نمی‌تواند بیشتر از 60 بایت باشد.

فیلد ToS

فیلد نوع سرویس یا Type of Service که توسط این فیلد ماشین تولیدکننده بسته که مبدأ اطلاعات بوده نوع سرویس درخواستی از مسیریاب‌ها و تجهیزات شبکه بین مبدأ و مقصد را مشخص می‌کند. برای مثال یک ماشی اگر بخواهد با طرف مقابل خود مکالمه صوتی داشته باشد درخواست سرویس با سرعت‌بالا و کم تأخیر را از شبکه بین خود و مقصد می‌کند چون اگر تأخیر در این بین وجود داشته باشد مکالمه صوتی دیگر بی‌فایده بوده. خود این فیلد از چند قسمت دیگر تشکیل‌شده که در تصویر زیر می‌توانید این قسمت‌ها را مشاهده کنید

سه بیت اول که با حرف P مشخص‌شده به معنای Priority و یا همان حق تقدم است که مبدأ می‌تواند با یک کردن هرکدام از این بیت‌ها سرویس موردنظر خود را از زیر شبکه درخواست نماید. اگر این سه بیت یک باشند یعنی این‌که این بسته دارای بالاترین حق تقدم است باید قبل از دیگر بسته‌ها مورد پردازش و ارسال قرار بگیرد.

سه بیت بعدی به ترتیب بیت‌های D که مخفف Delay و برای تأخیر، بیت T که مخفف  Throughput بوده و به معنای ظرفیت خروجی کانال و بیت R که برگرفته از واژه Reliability و به معنای قابلیت اطمینان مسیر خروجی می‌باشد. حال سیستم ارسال‌کننده با قراردادند عدد صفر و یا یک از زیر شبکه درخواست خود را مبنی بر چگونگی کیفیت خط ارسالی را اعلام می‌دارد. برای مثال اگر ماشین مبدأ درخواست یک کانال برای اجرای کنفرانس تصویری را داشته باشد باید خطی باکیفیت ، سرعت و حق تقدم بالا و تأخیر کم و قابلیت اطمینان پایین داشته باشد که می‌تواند با قرار دادند اعداد مناسب در بیت‌های بالا این خواسته را به اطلاع همه برساند.

دو بیت آخر که در اکثر بسته‌های امروزی بلااستفاده بوده و به‌صورت رزرو شده درآمده و هرچند گاهی برای آزمایش‌هایی از آن استفاده می‌شود و در آخر نیز توجه به نکته ضروری است که بیت‌های فیلد ToS وابسته به مباحث کیفیت سرویس QoS می‌باشد و در جای خود بحث مفصلی که در اینجا فقط به‌اندازه‌ای که نیاز بود گفته شد.

فیلد Total Length

این فیلد با اندازه 16 بیت محتوای عددی است که طول کل بسته IP را مشخص می‌کند که اغلب موارد این بسته‌ها در اندازه 1500 بایت ارسال و دریافت می‌شوند.

فیلد Identification

اگر بسته‌های ارسالی از حد مجاز مسیریاب‌های بین راه اندازه‌ای بزرگ‌تر داشته باشند مجبور به تبدیل‌شدن به قطعات کوچک‌تر هستند و باید دوباره در مقصد برای استفاده از اطلاعات بازسازی شوند. در این فیلد اعدادی قرار می‌گیرند که ترتیب قطعات شکسته شده رادارند و ماشین مقصد می‌تواند با شماره‌های قرار گرفت در این فیلد بسته‌ها را به ترتیب جاگذاری کند و اطلاعات اولیه را به‌صورت کاملاً درست بازسازی نماید. اندازه این فیلد نیز  16 بیت می‌باشد.

فیلد IP Flag

این فیلد دو بیتی از دو قسمت زیر تشکلی شده

بیت DF که با قرار گرفتن عدد یک در آن به مسیریاب‌های بین راه می‌گوید که حق شکستن این بیت‌ها را به قطعات کوچک‌تر را ندارید.

بیت MF مشخص می‌کند که آیا بسته رسیده آخرین قطعه از یک بسته اطلاعاتی است یا این بسته هنوز قطعه‌ای دنباله‌دار در مسیر دارد و باید منتظر آن بسته باشد تا بتواند تکمیل شود.

فیلد Fragment Offset

در این فیلد شماره ترتیب هر قطعه از بسته‌های اطلاعاتی که در بین راه به قطعات کوچک‌تر شکسته شده‌اند و باید در مقصد دوباره برای بازسازی و تشکیل اطلاعات اصلی کنار هم قرار بگیرند. این نکته را نیز در نظر داشته باشید که هر جای در مسیر بین دو ماشین نهایی بسته‌ای به تکه‌های کوچک‌تر شکسته شود باید در ماشین مقصد بازسازی شود.

فیلد TTL

این فیلد که نام آن برگرفته از Time To Live است و اندازه آن 8 بیت در نقش یک شمارنده برای طول عمر بسته عمل می‌کند و با بسته از هر مسیریاب بین راه یک واحد از عدد واردشده در این فیلد کم می‌شود و با رسیدن این عدد به صفر بسته در هرکجای مسیر که باشد حذف خواهد شد. این فیلد برای  این کار گذاشته‌شده که زمانی را در نظر بگیرید که یک بسته به علت مسیریابی نادرست در شبکه در حالت دور بی‌نهایت قرارگرفته و بی‌مورد در حال اشغال پهنای باند شبکه و نیز زمان پردازش مسیریاب‌ها را می‌گیرد و اگر این بسته بعد از صفر شدن این فیلد از بین نرود بعد از مدتی کل شبکه از این بسته‌ها پرشده و شبکه از کار خواهد افتاد.

فیلد Protocol

در این فیلد هشت بیتی مقداری قرار می‌گیرد که مشخص‌کننده سرویسی هست که توسط لایه بالاتر این داده را تولید و تحولی این لایه برای ارسال کرده است می‌باشد.

فیلد Header Checksum

این فیلد 16 بیتی برای خطایابی بسته‌های تبادل شده در شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد و اگر زمانی در بین راه به هر دلیلی بسته دچار تغییر شد با رسیده بسته مقصد و چک شدن این قسمت توسط ماشین و وجود تغییرات  در آن سریعاً بسته حذف خواهد شد.

فیلدهای Source و Destination

این دو فیلد 32 بیتی دارای آدرس‌های مبدأ و مقصد بسته موردنظر می‌باشد و از آن‌ها برای مسیریابی بسته‌ها بین شبکه‌های مختلف تا رسیدن بسته به مقصد موردنظر استفاده می‌شود.

قسمت Payload یا IP Option

در این قسمت داده‌های دریافتی از لایه بالاتر قرار می‌گیرد.

پایان قسمت 8 از سری آموزش های شبکه، منتظر نظرات شما هستیم