روتر چیست ؟

روتر ها :

ابزارهایی هستند که با استفاده از آن‌ها می‌توان بسته‌ها را بین شبکه‌های مختلف ارسال و دریافت کرد. بسته‌های ارسالی در شبکه حاوی آدرس‌هایی هستند که مقصد را نشان می‌دهد. روترها با استفاده از این آدرس، بسته‌ی مورد نظر را به مقصد می‌رسانند.

روتر زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که شبکه‌ی داخلی به شبکه‌ی گسترده‌تری متصل شده باشد. زمانی که شما جستجویی را در گوگل انجام می‌دهید، روتر شما بسته‌های مورد نظر را به سمت سرورهای گوگل ارسال می‌کند تا پردازش صورت گیرد.

نمایی از عملکرد Router در شبکه :برای درک بهتر این موضوع بهتر است ایمیل را در نظر بگیرید. در صورتی که بخواهید ایمیلی را به یکی از هم اتاقی‌های خود در منزل ارسال کنید، آدرس Room A برای ارسال ایمیل کافی است، اما اگر اتاق دریافت کننده‌ی ایمیل در منزل دیگری باشد، باید به همراه اطلاعات ایمیل، داده‌های دیگری را نیز اضافه کنید. در این مرحله شما کد پستی را اضافه می‌کنید، اما در صورتی که گیرنده در استان یا ایالت دیگری باشد، کدپستی نیز به تنهایی کافی نیست و باید بسته‌ی مورد نظر به همراه آدرس پستی و کد پستی همراه شده و تحویل اداره‌ی پست محلی شود تا بسته به مقصد برسد.

 مزایای روتر

• اصلی‌ترین وظیفه‌ی روتر را باید ارسال بسته‌ها بین دو شبکه‌ی مختلف بدانیم، هرچند روترهای جدید عرضه شده به بازار قابلیت‌های بیشتری را در اختیار کاربران قرار می‌دهند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

وجود ۴ تا ۸ پورت شبکه که امکانات اشتراک گذاری ابزارهایی نظیر پرینتر را به‌صورت محلی با سایر رایانه‌های موجود در شبکه امکان‌پذیر می‌کند.
روترهای جدید از قابلیت NAT پشتیبانی می‌کنند که این موضوع امکان اختصاص دادن مجموعه‌ ای پی های داخلی را برای شبکه در کنار دریافت آی پی از شبکه‌ی گسترده‌ی بیرون نظیر ISP یا WAN را در اختیار کاربران قرار می‌دهد.
این وظیفه کاری است که مودم‌های ADSL کنونی نیز آن را انجام می‌دهند.
خود DHCP که یک IP‌جدید را به هر ابزاری که به روتر متصل شده باشد، به‌صورت خودکار اختصاص می‌دهد.

فایروال برای محافظت از شبکه‌ی داخلی:

وجود پورت WAN برای اتصال به یک مودم که امکان اتصال به سرویس اینترنت یک ISP را فراهم می‌کند.
پشتیبانی از اتصال بی‌سیم که امکان اتصال گجت‌های بی‌سیم را نیز به روتر فراهم می‌کند.

هنگام استفاده از آدرس های IPv4 یکی از موارد مهم و حساس در استفاده از آنها، فضای آدرس دهی کم و محدود می باشد. با توجه به اینکه دستگاه هایی که به اینترنت متصل می شوند و نیاز به آدرس آی پی دارند و روز به روز درحال افزایش هستند، باید در روند استفاده از آنها محتاط تر عمل کرد. با توجه به این مسئله از روشی به نام NAT استفاده شد که بتوان با استفاده از آن سازمان شبکه های داخلی خودشان را با آدرس های خصوصی، آدرس دهی کنند و در صورت نیاز به دسترسی به اینترنت، از یک آدرس عمومی استفاده نمایند.

برای مثال در شکل بالا، شبکه داخلی از محدوده آدرس های خصوصی برای شبکه داخلی استفاده کرده است، اما روتری که شبکه سازمان را به اینترنت متصل می کند دارای یک آدرس عمومی میباشد که اگر کلاینت ها درخواستی به سمت اینترنت ارسال کنند، روتر آدرس آنها را به آدرس عمومی خودش ترجمه کرده و سپس به سمت اینترنت ارسال می کند. به عبارت دیگر در اینجا با استفاده از یک آدرس عمومی می توان تعداد بسیار زیادی آدرس خصوصی را به اینترنت متصل کرد. این کار باعث صرفه جویی در مصرف آدرس های IP خواهد شد.

موارد استفاده از NAT :

زمانی که کلاینت های سازمانی برای برقراری ارتباط با اینترنت نیاز به آدرس عمومی نداشته باشند.

زمانی که قصد داشته باشید تا بدون ایجاد تغییر در ساختار آدرس دهی داخلی، ISP خود را تغییر دهید.

زمانی که نیاز به برقراری ارتباط بین دو شبکه اینترانت که دارای آدرس های یکسان هستند دارید.

NAT همانند هر تکنولوژی دیگر که دارای مزایا می باشد، یکسری معایب نیز دارد که در ادامه به بررسی این دو جنبه میپردازیم.

مزایای NAT:
استفاده از آدرس های عمومی را کم می کند.
راه حلی برای برقراری ارتباط بین محدوده آدرس های یکسان است.
ارائه راه حلی آسان جهت برقراری با اینترنت.
عدم نیاز به تغییر آدرس های درونی، در هنگام تغییر ISP.
معایب NAT:
عملیات ترجمه آدرس باعث افزایش تاخیر در روند سوئیچینگ می شود.
باعث می شود تا نودهای شبکه ارتباط مستقیم با یکدیگر نداشته باشند.
بعضی از برنامه ها از NAT پشتیبانی نمیکنند.
انواع NAT
به صورت کلی NAT به سه شکل قابل پیاده‌سازی می باشد که شامل:

NAT از نوع ایستا:
در این حالت عملیات تبدیل آدرس عمومی به خصوصی یک به یک است، به این معنی که شما باید به ازای هر آدرس خصوصی یک آدرس عمومی را در دسترس داشته باشید.

NAT از نوع پویا:
در این حالت یک استخر از آدرس های عمومی وجود دارد که اگر یکی از کلاینت ها قصد ارسال داده به سمت اینترنت داشته باشد، روتر یک آدرس را به صورت پویا به کلاینت اختصاص خواهد داد. به بیان دیگر شیوه عملکرد این نوع از NAT همانند ایستا بوده با این تفاوت که دیگر مدیر شبکه نیازی به تخصیص آدرس عمومی به خصوصی ندارد. توجه داشته باشید که همانند حالت قبل باید به ازای تمامی آدرس های خصوصی، آدرس عمومی وجود داشته باشد.

NAT از نوع Overloading:
به بیان ساده، این نوع از NAT همانند پویا بوده با این تفاوت که میتوان چندین آدرس خصوصی را با استفاده از یک آدرس عمومی به اینترنت متصل نمود. این شیوه از NAT بسیار محبوب و پر استفاده می باشد. با استفاده از این نمونه NAT می توان تا هزاران کامپیوتر را به اینترنت متصل نمود و همین مسئله باعث شده است تا استفاده از آدرس های عمومی تا حد زیادی مدیرت شده و بهینه باشد.

حال که با انواع NAT آشنا شدید بهتر است تا با چند واژه مهم در NAT آشنا شوید که آشنایی با آنها کمک شایانی به درک این مسئله به شما خواهد کرد.

نام های مورد استفاده در NAT
در هنگام استفاده از NAT چهار واژه اصلی مورد استفاده قرار میگیرد که آنها را در قالب چند شکل مورد بررسی قرار خواهیم داد.

Inside Local:
این دسته از آدرس ها، همان آدرس های محلی بوده که در شبکه خصوصی مورد استفاده قرار می گیرد و در هدر بسته ثبت شده است.

Outside Local:
این آدرس نشان دهنده مقصد بسته می باشد که در هدر بسته ثبت شده است.

Inside Global:
آدرسی است که بعد از انجام عملیات ترجمه در قسمت مبدا بسته قرار داده می شود.

توجه داشته باشید که تمام درخواست های ارسال شده توسط کلاینت دارای پورت هایی منحصر به فرد می باشد. از این رو روتر با استفاده از آدرس IP خودش و پورتی منحصر به فرد که برای کلاینت درنظر می گیرد خواهد توانست عملیات ترجمه را انجام دهد.

Outside Global:
این همان آدرس مقصد است که کلاینت درخواست های خود را برای آنها ارسال می کند.

مفاهیم اولیه NAT :

در ابتدا به تعریف شبکه Inside و Outside می­ پردازیم:

منظور از شبکه Inside، شبکه داخلی سازمان یا به عبارتی شبکه LAN می­ باشد که به عنوان شبکه Private یا Local نیز از آن نام برده می­ شود و منظور از شبکه Outside، شبکه خارجی سازمان یا به عبارتی اینترنت می باشد که به عنوان شبکه Public یا Global نیز شناخته می­ شود.

در مبحث NAT چهار اصطلاح اصلی وجود دارد که عبارتند از:

Inside Local (IL): آدرس IP است که به یک host در شبکه داخلی اختصاص داده می شود. این آدرس ­ها می­ تواند به­ صورت دستی و یا از طریق DHCP روی host تنظیم شوند. آدرس های مورد استفاده در شبکه داخلی نیاز به تهیه از یک ارایه دهنده خدمات اینترنت (ISP) ندارند.

Inside Global (IG): معمولاً یک آدرس IP عمومی است که توسط یک ارایه دهنده خدمات اینترنت (ISP) یا یک مرکز عملیات شبکه (NOC) به یک شرکت اختصاص داده می شود که از طریق NAT یک یا چند آدرس IP خصوصی به آن ترجمه می ­شوند و آن­ها را به اینترنت متصل می­ کند. این آدرس همان آدرسی است که سیستم­ های موجود در شبکه LAN با آن، از بیرون دیده می ­شوند.

Outside Local (OL): آدرس IP­ مربوط به host موجود در شبکه خارجی است که توسط host­ های شبکه داخلی مشاهده می­ شوند و لزوماً یک IP عمومی نیست. این آدرس باید از طریق شبکه­ های LAN قابل مسیریابی باشد.

Outside Global (OG): آدرس­ IP­ های عمومی که به سیستم ­ها و سرور­ های بیرون از شبکه اختصاص داده می­ شود و می ­توان از شبکه LAN با آن ها ارتباط بر­قرار کرد.

برای درک بهتر مطلب عکس زیر را مشاهده نمایید:

شایان ذکر است در اکثر موارد Outside Local و Outside Global در جدول NAT یکی می باشد.

عملیات NAT بسته به نوع کاربرد، می­ تواند بر روی آدرس IP مبدا صورت گیرد که به آن Source NAT و یا بر روی آدرس IP مقصد انجام شود که به آن Destination NAT گفته می­ شود.

Source NAT: با تغییر آدرس IP مبدا یک host از IP خصوصی به IP عمومی، امکان برقراری ارتباط از host به اینترنت فراهم می ­شود.

Destination NAT: با تغییر آدرس IP مقصد یک host از IP عمومی به IP خصوصی، امکان برقراری ارتباط به host از اینترنت فراهم می ­شود.

یکی از کاربرد­ های Destination NAT، عملیات Server Load Balancing بر روی ترافیک­ های TCP می­ باشد. به عنوان مثال می­ توان یک سرویس خاص مانند Web Server شرکت که برای Redundancy بر روی چند سرور پیاده‌سازی شده است را با یک IP عمومی، در اینترنت در دسترس قرار داد و زمانی که Client­ ها از اینترنت به سرور متصل می­ شوند، با استفاده از یک Pool که حاوی آدرس خصوصی سرور ها است، ارتباط با آن­ ها Load Balance می­ شود.