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

Cisco Unified Communication

معرفی Cisco Unified Communication

اگر به صوت به عنوان یک نوع داده بنگریم، آنگاه می توانیم از بستر زیرساخت IP برای ارسال آن استفاده کنیم. امروزه قسمت مهمی از مبادلات داده در شبکه های مبتنی بر IP را انتقال مکالمات تلفنی تشکیل می دهند که از آن به عنوان IP Telephony یاد می کنیم.هر سیستم IP Telephony دارای اجزای کلیدی زیر می باشد.

• Gateway
• Gatekeeper
• PBX نرم افزاری
• پروتکل های VOIP
• IP Phone
 

در بخش بعدی به معرفی این اجزا و کارکرد هر یک از آنها می پردازیم.

1. اجزای تشکیل دهنده و برنامه های کاربردی

    سه بخش مجزا در این سیستم دیده می شود.

۲.۱ Cisco Unified Communication System

مهم ترین جزء در این قسمت برنامه Cisco Unified Communications Manager می باشد که وظیفه اصلی پردازش مکالمات را بر عهده دارد. این برنامه کاربردی دارای ویژگی های مختلفی است.

• قابلیت نصب بر روی سرورهای مبتنی بر ویندوز یا مبتنی بر لینوکس
• برای شرکت هایی با تعداد کاربران متوسط (تا ۵۰۰ کاربر). نسخه کامل این برنامه تا ۳۰۰۰۰ کاربر را پشتیبانی می کند.
• قابلیت پشتیبانی از انواع مختلف IP Phone ها
• پشتیبانی از برنامه های کاربردی مبتنی بر SIP

OS
RedHat Linux	Communication Manager R.6
Windows Based	Communication Manager R.7

اسامی بالا ، سیستم عامل هایی که توسط نسخه های مختلف نرم افزار Call Manager پشتیبانی می شوند، نشان می دهد. نسخههای مختلفی از این نرم افزار با قابلیت های مختلف مشتمل بر نسخه های Standard، Business Edition و Express Edition ارائه شده است. نسخه استاندارد، تنها وظیفه دریافت، ارسال و پردازش مکالمات را بر عهده دارد. Communication Manager Express به عنوان IOS-based IP PBX عمل می کند، یعنی عملیات Call Distribution را انجام می دهد. این نسخه، علاوه بر کارکرد های Communication Manager دارای قابلیت هایی برای اتصال به PSTN نیز هست. این ماژول به صورت firmware بر روی Access Router های Cisco که این قابلیت را دارند، قرار می گیرد. نسخه IOS که از CME پشتیبانی می کند ۱۲.۳(۷) T یا بیشتر است. از جمله این روترها می توان به سری ۳۷۰۰ اشاره کرد. نکته قابل توجه آن است که هر روتر تا ۲۴۰ IP Phone را پشتیبانی می کند [۳]. Communication Manager Business Edition ترکیبی از قابلیت های Communication Manager و Cisco Unity Connection را بر روی یک Platform در اختیار میگذارد.

برای نصب و راه اندازی CUCM بسترهای سخت افزاری مختلفی وجود دارد.

• سخت افزار خاص منظوره Cisco به همراه نرم افزار CUCM که از قبل روی آن نصب شده است. (total Solution)
• استفاده از MCS های سری ۷۸۱۵، ۷۸۱۶، ۷۸۲۵
• استفاده از سرورهای عمومی تایید شده توسط Cisco مانند HP و IBM با داشتن حداقل مشخصات زیر
  • فرکانس پردازنده ۲ GHz
  • حافظه فیزیکی ۲G یا بیشتر
  • حافظه Hard Disk 72G یا بیشتر

CUCM گاهی تا ۳۰۰۰۰ IP Phone و بیشتر را پشتیبانی می کند.

 اما این عدد بسته به سخت افزار مورد استفاده متفاوت است.

• MC7816 تا ۵۰۰ کاربر را پشتیبانی می کند.
• اگر سرورها در حالت high availability نباشند تا ۵۰۰ کاربر را پشتیبانی می کنند.
• معادل با سخت افزارهای فوق می توان از سرورهایی نظیر IBM یا HP نیز استفاده کرد. برای سرورهای HP ، دو مدل خاص HP DL380-G5 و HP DL320-G5 در نظر گرفته شده اند که به صورت ماکزیمم می توانند تا ۱۰۰۰۰ کاربر را پشتیبانی کنند
  

۲.۲ Cisco Unified Communication applications

در این قسمت برنامه های کاربردی طراحی شده در بسته نرم افزاری communication System معرفی می شوند.

a)Cisco IP Communicator

به بیان ساده این نرم افزار همان Softphone است که کارهای یک IP Phone را بر روی PC شبیه سازی می کند. به طور کلی مزایای زیر را می توان برای IP Communicator بر شمرد.

• دارای قابلیت و ویژگی هایی مشابه با IP Phone های سخت افزاری
• دارای یکپارچگی با Cisco Unified Video Advantage
• قابلیت پشتیبانی از SIP

b) Personal Communicator

به طور کلی این زیرماژول را می توان یک واسط گرافیکی چند رسانه ای دانست که امکان دسترسی به صوت، ویدئو، پیام فوری و کنفرانس های تحت وب را به آسانی برای کاربر ممکن می سازد. به کمک این برنامه، حضور و در دسترس بودن همکاران را به صورت بلادرنگ بررسی نمود. همچنین می توان به جستجوی contact های مورد نظر در دایرکتوری contact ها پرداخت.

c ) MeetingPlace

این زیرماژول برای ایجاد جلسات به صورت مجازی به کار می رود و برای کاربران راه دور گزینه ای مفید است. از جمله ویژگی های این برنامه می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• امکان راه اندازی ویدئو کنفرانس از طریق پروتکل Skinny Client Control
• قابلیت یکپارچگی با Outlook برای جلسات زمانبندی شده
• پشیبانی از جلسات ویدئو کنفرانس به صورت رزرو شده از قبل یا رزرو نشده (پروتکل های SIP و H.323)

d ) Presence Services

برای اینکه هر کاربر بتواند نحوه و وضعیت حضور خود را تنظیم کند. این سرویس می تواند با Microsoft Exchange برای مشخص کردن اطلاعات تقویم به کار رود. این سرویس دارای ویژگی های زیر می باشد.

• Phone Application Suite
• طراحی زنگ تلفن به صورت دلخواه
• ویژگی Click to Dial به کاربر این امکان را می دهد که از طریق Microsoft Outlook تماس های خود را برقرار کنند.
• زیر ماژول Unity Connection Phone View کاربران را قادر می سازد که پیام های صوتی خود را از طریق IP Phone مرور و مشاهده کنند.

e ) Cisco Unity Connection

این برنامه در واقع برای پردازش پیام های صوتی به کار می رود. اما دارای ویژگی های پیشرفته زیادی است که می توان آن را بر اساس وسیله گیرنده پیام های صوتی در سمت کاربر اختصاصی نمود. به عنوان مثال واسط کاربری این برنامه برای سیستم های desktop قابلیت های زیر را داراست.

• دریافت پیام های صوتی از طریق برنامه email کلاینت با استفاده از پروتکل IMAP، برنامه های email متنوعی نظیر outlook، Lotus Notes و … پشتیبانی می شوند.

• یکپارچگی با برنامه personal Communicator ، می توان به صورت مستقیم از لیست ارتباطات موجود در Personal Communicator به پیام های صوتی دسترسی پیدا کرد. برای گوش دادن به پیام های صوتی یا حذف آن می توان از برنامه Media Player یکپارچه شده با این نرم افزار استفاده کرد.

• کاربران می توانند از طریق Personal Communication Assistant تنظیمات کاربری خود را تغییر دهند.

• از طریق دستورات صوتی می توان با افراد موجود در یک دایرکتوری تماس برقرار کرد، همچنین پیام های صوتی را اجرا نموده یا پردازش (حذف، ضبط، …) کرد، یا از دستورات صوتی برای گوش دادن به یک جلسه یا ملحق شدن به آن استفاده کرد.

• استفاده از قابلیت تشخیص گفتار برای مدیریت directory ، می توان از دستورات صوتی برای مشاهده لیست جلسات و یا ملحق شدن به یک جلسه استفاده کرد.

• قابلیت انتقال مکالمه بر اساس پارامترهایی نظیر ساعت خاصی در روز یا وضعیت کاری کاربر (مشغول، آزاد)

• از نقطه نظر راهبری سیستم، مدیریت این برنامه از طریق واسط تحت وب بسیار ساده است. این برنامه تا ۳۰۰۰ کاربر را به ازای هر سرور پشتیبانی می کند.

• از لحاظ امنیتی، تمهیدات مختلفی صورت گرفته است نظیر سیاست های PIN و رمز عبور، جدول های محدودیت تماس، گزارش گیری از login های ناموفق، امکان ارسال پیام های محرمانه و خصوصی جهت جلوگیری از اجرای تصادفی پیام های صوتی، استفاده از پروتکل های رمزنگاری برای ارتباط این برنامه با Cisco Unified Communication Manager، پشتیبانی از پروتکل HTTPS برای استفاده از وب به صورت امن

• سیستم های سنتز گفتار (TTS) برای اکثر زبان های زنده در این برنامه پیاده سازی شده است.

g ) Cisco Unified Video Conferencing

• امکان استفاده از ویدئوی HD
• قابلیت استفاده از ویدئوی SD

h ) Network Management

این ماژول دارای دو برنامه کاربردی زیر می باشد. قابلیت های هر برنامه کاربردی در ذیل آن شرح داده شده است.

• Cisco Unified Provisioning manager
  • قابلیت اضافه کردن یک پروسس برای کاربر و دنبال کردن گردش کاری
  • امکان تعریف کردن الگوهای متفاوت برای کاربران با موقعیت های شغلی مختلف
• Cisco unified Service Statistics manager
  • برای جمع آوری اطلاعات از سرورها و gateway ها، می توان این اطلاعات آماری را بر اساس سایت، ساختمان و گروه های کاری مختلف تقسیم بندی نمود.
  • قابلیت تعریف SLA : می توان SLA ها را در این برنامه ایجاد نمود و همواره تطابق سرویس ارائه شده را با SLA ایجاد شده بررسی نمود. SLA ها می توانند به صورت سلسله مراتبی نیز تعریف شوند.

  
  

۲.۳ Cisco Mobility Components

برای استفاده از این ماژول، نیازی به راه اندازی یک سرور مجزا نیست. زیرا تمام کارکردهای آن در Cisco Unified Communication Manager گنجانده شده است. ماژول طراحی شده در این قسمت Cisco Unified Mobile Communicator است که دارای ویژگی های زیر می باشد. این نرم افزارمی تواند بر روی Client های موبایل نصب شده و از طریق لینک IP رمز گذاری شده به صورت SSL با سرور Cisco Unified Mobility Advantage ارتباط برقرار کند. این نرم افزار اکنون بر روی گوشی های نوکیا سری E61 و بلک بری سری ۸۷۰۰ موجود است.

• تمامی پیام های متنی و فوری در صورت در دسترس نبودن کاربر بافر شده و پس از در دسترس قرار گرفتن، ارسال و دریافت پیام ها سنکرون می شود.

• راهکار پیاده سازی

برای پیاده سازی یک سیستم VOIP سطوح مختلفی وجود دارد.

• سایت منفرد
• پیاده سازی توزیع شده چند سایت با شبکه PSTN به عنوان متصل کننده سایت ها
• پیاده سازی توزیع شده چند سایت با شبکه IP WAN به عنوان متصل کننده سایت ها
• پیاده سازی متمرکز چند سایت با شبکه IP WAN به عنوان متصل کننده سایت ها

• میزان scalability

همانگونه که در بخش های قبلی نیز گفته شد، هر سرور Call Manager تا ۵۰۰ کاربر را پشتیبانی می کند. برای توسعه تعداد کاربران می توان سرورها را با هم Cluster نمود.

• Qos

با ارسال صوت و تصویر بر روی شبکه IP ، نیاز به پیاده سازی مکانیسم هایی وجود دارد که با مشکل سرریز بافرها در گره های میانی شبکه مقابله کنند. یکی از این روش ها اولویت بندی بسته های داده بر اساس محتوای آنها و Queueing است.

•  Queueing در LAN

می توان قابلیت QOS را در سوییچ های شبکه فعال نمود و می توان سوییچ را به گونه ای تنظیم کرد ترافیک مربوط به صوت از صف های جداگانه استفاده کند. البته این قابلیت بر روی همه سوییچ ها وجود ندارد. از جمله سوییچ هایی که QOS را پشتیبانی می کنند می توان به سوییچ های Catalyst سری های ۶۰۰۰، ۴۰۰۰، ۳۷۵۰ و ۲۹۵۰ اشاره کرد که دارای دو صف خروجی یا بیشتر به ازای هر پورت هستند.

•  Queuing در WAN

وقتی ترافیک گذرنده از WAN، ترکیبی از داده های مختلف باشد، Cisco روش LLQ را برای کلیه لینک ها پیشنهاد می کند. این روش تا ۶۴ کلاس ترافیک را پشتیبانی می کند. برای پیاده سازی QOS، تنظیمات آن علاوه بر سوییچ های میانی باید بر روی روترها نیز انجام شود.

• IVR

وظیفه IVR پخش پیام راهنمای صوتی برای تماس گیرنده و دریافت ارقام وارد شده از سوی کاربر برای اتصال به بخش مورد نظر است. همانطور که در شکل دیده می شود، اجزا بر روی سرورهای جداگانه در نظر گرفته شده اند، اما بر اساس نیاز می توان آنها را بر روی یک سرور نیز مجتمع و متمرکز نمود. هسته اصلی و برنامه های کاربردی IP IVR بر روی ویندوز ۲۰۰۰ قابل اجرا هستند.

• Gateway

همانطور که می دانید Gateway محل اتصال شبکه VOIP داخلی به شبکه تلفن سوییچینگ می باشد. Gateway دارای یک اینترفیس اترنت برای اتصال به شبکه VOIP داخلی و دارای اتصالات صوتی برای اتصال به شبکه تلفن خارجی است. برای انتخاب Gateway گزینه های مختلفی وجود دارد.

• Cisco Access Analog Station Gateway
• Cisco Access Digital Trunk Gateway
• Cisco Catalyst 6000 with Analog interface module
• Cisco Voice Gateway 200
• Cisco IOS based gateways with voice network Module

References

[1] Cisco Unified Communication Manager R 7.0 SRND

[2] HP Server Solution

[3] Cisco Unified Communication Manager Express Reference Guide

[4] Developing Cisco IP IVR Applications

[5] مریم میرزایی