در این مقاله، به بررسی و توضیح اجزای شبکه سیسکو پرداخته می‌شود. ما با آدرس‌های مذاکره و روش‌ها و رنج‌های آدرس‌دهی مرتبط با پروتکل‌های مسیریابی مختلف آشنا خواهیم شد. همچنین، بر روی سوئیچ‌های سیسکو تمرکز خواهیم کرد و عملکرد multicast، broadcast، unicast و anycast را در آدرس‌های MAC بررسی خواهیم کرد. در اینجا، جداول جهت‌دهی و عملیات شناسایی تجهیزات شبکه و مسیریابی لایه 2 نیز تشریح خواهند شد. لازم به ذکر است که در محیط‌های عملیاتی واقعی و با توجه به نیازهای شبکه، تنظیمات دقیق ممکن است متفاوت باشند.
در شبکه‌های سیسکو، مفاهیم "Gateway"، "Default Route" و "Default Gateway" در زمینه مسیریابی و ارتباط بین شبکه‌ها استفاده می‌شوند.
1. Gateway (دروازه):
در شبکه‌ها، دروازه یا Gateway نقطه‌ای است که برای ارتباط بین دو یا چند شبکه استفاده می‌شود. دروازه می‌تواند یک دستگاه فیزیکی مانند روتر باشد یا بر روی دستگاه‌های سوییچ وجود داشته باشد. دروازه وظیفه مسیریابی بسته‌ها را بین شبکه‌های مختلف بر عهده دارد و به عنوان نقطه ورود یا خروج از یک شبکه عمل می‌کند.
2. Default Route (مسیر پیش‌فرض):
در مسیریابی شبکه، Default Route مسیر پیش‌فرضی است که در صورت عدم وجود مسیر مشخص برای مقصد، استفاده می‌شود. به عبارت دیگر، هنگامی که مسیری برای مقصد خاصی در جداول مسیریابی وجود ندارد، بسته‌ها به سمت مسیر پیش‌فرض هدایت می‌شوند. مسیر پیش‌فرض معمولاً به عنوان یک مسیر به مقصد 0.0.0.0/0 تعریف می‌شود و به عنوان دروازه پیش‌فرض برای شبکه‌ها استفاده می‌شود.
3. Default Gateway (دروازه پیش‌فرض):
دروازه پیش‌فرض یا Default Gateway در شبکه‌های سیسکو، آدرس IP دروازه است که برای ارتباط با شبکه‌های دیگر درون یا خارج از شبکه استفاده می‌شود. وقتی یک دستگاه شبکه (مانند کامپیوتر یا سرور) برای ارسال بسته‌ها به یک مقصد در شبکه‌های دیگر به دروازه پیش‌فرض نیاز دارد، از آدرس IP دروازه پیش‌فرض استفاده می‌کند. در واقع، دروازه پیش‌فرض برای دستگاه‌ها نقطه خروج از شبکه می‌باشد و به عنوان دروازه پیش‌فرض در تنظیمات شبکه تعریف می‌شود.
به طور خلاصه، Default Gateway آدرس IP دروازه است که برای خروج از شبکه‌ها استفاده می‌شود، در حالی که Default Route مسیر پیش‌فرض است که در صورت عدم وجود مسیر مشخص برای مقصد استفاده می‌شود و به عنوان دروازه پیش‌فرض تعریف می‌شود.
در اجزای شبکه سیسکو، آدرس‌های مذاکره برای پروتکل‌های AS, Update, Backup, Designated Backup و Share Route Tables برای هر پروتکل به صورت زیر تعریف شده‌اند:
1. آدرس مذاکره (Negotiation Addresses):
- AS Negotiation Address: در مذاکره بین روترها برای تعیین Autonomous System (AS)، آدرس 32 بیتی 0.0.0.0 استفاده می‌شود.
- Update Negotiation Address: برای تعیین آدرس به روزرسانی، آدرس 32 بیتی 0.0.0.1 استفاده می‌شود.
- Backup Negotiation Address: برای تعیین آدرس پشتیبان، آدرس 32 بیتی 0.0.0.2 استفاده می‌شود.
- Designated Backup Negotiation Address: در مورد آدرس پشتیبان طراحی شده، آدرس 32 بیتی 0.0.0.3 استفاده می‌شود.
- Share Route Tables Negotiation Address: برای تعیین آدرس جدول‌های مسیریابی مشترک، آدرس 32 بیتی 0.0.0.4 استفاده می‌شود.
هر پروتکل با استفاده از این آدرس‌های مذاکره عمل می‌کند. آدرس‌های مذاکره با همکاری دستگاه‌ها در شبکه استفاده می‌شوند تا اطلاعات مورد نیاز را تبادل کنند و تنظیمات مربوط به پروتکل را تعیین کنند.
لطفا توجه داشته باشید که استفاده از آدرس‌های مذاکره در محیط‌های عملیاتی واقعی ممکن است تنوع و گستردگی داشته باشد و این آدرس‌ها بیشتر برای آموزش و نمونه‌های مربوط به شرکت سیسکو بیان شده‌اند. در عمل، برای هر پروتکل و سناریو خاص ممکن است آدرس‌ها و تنظیمات مذاکره متفاوت باشند و باید با توجه به محیط و نیازهای شبکه مورد استفاده قرار گیرند.
در پروتکل‌های RIP، IGRP، EIGRP و OSPF، روش‌ها و رنج‌های آدرس‌دهی برای آپدیت جداول مسیریابی به صورت زیر تعریف شده‌اند:
1. پروتکل RIP (Routing Information Protocol):
- Unicast Updates: در پروتکل RIP، آپدیت‌های Unicast با استفاده از آدرس مقصد 224.0.0.9 (RIP - Routers) ارسال می‌شوند.
- Multicast Updates: آپدیت‌های Multicast RIP با استفاده از آدرس 224.0.0.9 (RIP - Routers) در محیط‌های Multicast ارسال می‌شوند.
- Broadcast Updates: در شبکه‌های Broadcast، آپدیت‌های Broadcast RIP به تمامی روترها در شبکه ارسال می‌شوند.
2. پروتکل IGRP (Interior Gateway Routing Protocol):
- Unicast Updates: در IGRP، آپدیت‌های Unicast با استفاده از آدرس مقصد 224.0.0.1 (All -IGRP -Routers) ارسال می‌شوند.
- Multicast Updates: آپدیت‌های Multicast IGRP با استفاده از آدرس 224.0.0.1 (All -IGRP -Routers) در محیط‌های Multicast ارسال می‌شوند.
3. پروتکل EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol):
- Unicast Updates: در EIGRP، آپدیت‌های Unicast با استفاده از آدرس مقصد 224.0.0.10 (EIGRP -Routers) ارسال می‌شوند.
- Multicast Updates: آپدیت‌های Multicast EIGRP با استفاده از آدرس 224.0.0.10 (EIGRP -Routers) در محیط‌های Multicast ارسال می‌شوند.
4. پروتکل OSPF (Open Shortest Path First):
- Unicast Updates: در OSPF، آپدیت‌های Unicast با استفاده از آدرس مقصد 224.0.0.5 (All -OSPF -Routers) ارسال می‌شوند.
- Multicast Updates: آپدیت‌های Multicast OSPF با استفاده از آدرس 224.0.0.5 (All -OSPF -Routers) در محیط‌های Multicast ارسال می‌شوند.
در مورد رنج آدرس‌ها، معمولاً در این پروتکل‌ها از رنج‌های مختلف آدرس‌دهی IP برای ارسال آپدیت‌ها استفاده می‌شود. مثلاً، آدرس‌های Multicast برای ارسال آپدیت‌ها می‌توانند در محدوده 224.0.0.0/4 قرار بگیرند. همچنین، آدرس‌های Unicast و Broadcast نیز بر اساس آدرس‌دهی IP معمولی و محدوده‌های آن تنظیم می‌شوند. اما لازم به ذکر است که تنظیمات دقیق رنج آدرس‌ها برای هر پروتکل ممکن است در تنظیمات و پیکربندی شبکه سیسکو تغییر کند. بنابراین، بهتر است برای جزئیات دقیق‌تر، به منابع و مستندات مربوط به هر پروتکل مراجعه کنید.
در اجزای شبکه سوئیچ‌های سیسکو، عملکرد multicast، broadcast، unicast و anycast بر روی آدرس‌های MAC (Media Access Control) و جداول جهت‌دهی (forwarding tables) و عملیات شناسایی تجهیزات شبکه و مسیریابی لایه 2 به صورت زیر است:
1. Multicast:
- MAC Address: در شبکه‌های سیسکو، برای ارسال پیام‌های multicast، از یک آدرس MAC multicast خاص استفاده می‌شود. آدرس MAC multicast شروع می‌شود با 01:00:5E و 3 بایت دیگر از IP multicast address استفاده می‌کند.
- جداول جهت‌دهی: در سوئیچ‌های سیسکو، جداول جهت‌دهی برای multicast به صورت دینامیک و استاندارد (IGMP) تعیین می‌شوند. این جداول به سوئیچ اطلاع می‌دهند که پیام‌های multicast را به کدام پورت‌ها برای تحویل به گیرندگان multicast هدایت کند.
2. Broadcast:
- MAC Address: برای ارسال پیام‌های broadcast در شبکه‌های سیسکو، از آدرس MAC broadcast ff:ff:ff:ff:ff:ff استفاده می‌شود. هر دستگاه در شبکه پیام را از طریق این آدرس دریافت می‌کند.
- جداول جهت‌دهی: در سوئیچ‌های سیسکو، پیام‌های broadcast به همه پورت‌های شبکه ارسال می‌شوند و هر دستگاه در شبکه پیام را دریافت می‌کند و پردازش می‌کند.
3. Unicast:
- MAC Address: در ارسال پیام‌های unicast، آدرس MAC مقصد باید برای دستگاه مقصد مشخص باشد. این آدرس MAC در بسته‌های ارسالی ذکر می‌شود.
- جداول جهت‌دهی: سوئیچ‌های سیسکو از جداول جهت‌دهی (forwarding tables) برای تعیین راهبرد و پورت‌های خروجی برای ارسال پیام‌های unicast استفاده می‌کنند. این جداول بر اساس آدرس‌های MAC مقصد دریافت شده در بسته‌های ورودی به روزرسانی می‌شوند.
4. Anycast:
- MAC Address: Anycast بر روی آدرس MAC خاصی عمل نمی‌کند. درواقع، Anycast یک تکنیک مسیریابی است که به چندین دستگاه با آدرس IP یکسان اجازه می‌دهد تا از یک مسیریاب نزدیک به آنها خدماتی مانند مسیریابی یا خدمات DNS دریافت کنند.
در مورد طول آدرس MAC، در شبکه‌های Ethernet، آدرس MAC 48 بیتی است. به طور کلی، بیت‌های اول آدرس MAC برای تعیین نوع آدرس استفاده می‌شود، بیت‌های بعدی برای شناسایی تولیدکننده کارت شبکه (vendor), و بیت‌های آخر برای شناسایی دستگاه خاص در شبکه. طول آدرس MAC همواره ثابت است و تقسیم بندی آن برای عملیات شناسایی تجهیزات شبکه و مسیریابی لایه 2 استفاده می‌شود.
In this article, we will examine and explain the components of Cisco networks. We will become familiar with negotiation addresses, addressing methods, and ranges associated with various routing protocols. Additionally, we will focus on Cisco switches and investigate the operations of multicast, broadcast, unicast, and anycast in MAC addresses. Here, we will also discuss forwarding tables and layer 2 device identification and routing operations. It is worth noting that in real operational environments and considering network requirements, precise configurations may vary.
In Cisco networks, the concepts of "Gateway," "Default Route," and "Default Gateway" are used in the context of routing and interconnecting networks.
1. Gateway: In networks, a gateway is a point used to establish communication between two or more networks. The gateway can be a physical device such as a router or can exist on switch devices. The gateway is responsible for routing packets between different networks and acts as an entry or exit point of a network.
2. Default Route: In network routing, the default route is a default path used when no specific route is defined for a destination. In other words, when there is no route for a specific destination in the routing tables, packets are directed towards the default route. The default route is typically defined as a route to the destination 0.0.0.0/0 and is used as the default gateway for networks.
3. Default Gateway: The default gateway or default gateway address is the IP address of the gateway used to communicate with other networks, whether internal or external to the network. When a network device (such as a computer or server) needs to send packets to a destination in other networks, it uses the default gateway IP address. Essentially, the default gateway serves as the network exit point for devices and is defined as the default gateway in network settings.
In summary, the default gateway is the IP address of the gateway used for network exit, while the default route is the default path used when no specific route is available for a destination and is defined as the default gateway.
In Cisco network components, negotiation addresses are defined for protocols such as AS, Update, Backup, Designated Backup, and Share Route Tables as follows:
1. Negotiation Addresses:
- AS Negotiation Address: The 32-bit address 0.0.0.0 is used for negotiating the Autonomous System (AS) between routers.
- Update Negotiation Address: The 32-bit address 0.0.0.1 is used for updating negotiations.
- Backup Negotiation Address: The 32-bit address 0.0.0.2 is used for backup negotiation.
- Designated Backup Negotiation Address: The 32-bit address 0.0.0.3 is used for designated backup negotiation addresses.
- Share Route Tables Negotiation Address: The 32-bit address 0.0.0.4 is used for sharing route tables negotiation addresses.
Each protocol operates using these negotiation addresses. Negotiation addresses are used by devices in the network to exchange required information and determine protocol settings.
Please note that the usage of negotiation addresses may vary and expand in real operational environments, and these addresses are primarily mentioned for Cisco training and examples. In practice, specific scenarios and protocols may require different addresses and negotiation settings, which should be used based on the network environment and requirements.
In the RIP, IGRP, EIGRP, and OSPF protocols, addressing methods and ranges for updating routing tables are defined as follows:
1. Routing Information Protocol (RIP):
- Unicast Updates: In RIP, Unicast updates are sent using the destination address 224.0.0.9 (RIP - Routers).
- Multicast Updates: Multicast RIP updates are sent using the address 224.0.0.9 (RIP - Routers).
- , which allows routers to receive updates from other routers in the network.
- , ensuring that multiple routers can receive the updates simultaneously.
- , facilitating efficient communication between routers participating in RIP.
- , enabling routers to exchange routing information in a multicast fashion.
- , reducing network traffic by sending updates to a specific multicast group.
- Multicast Updates: Multicast RIP updates are sent using the address 224.0.0.9 (RIP - Routers).
- Broadcast Updates: Broadcast RIP updates are sent to the destination address 255.255.255.255.
2. Interior Gateway Routing Protocol (IGRP):
- Unicast Updates: In IGRP, Unicast updates are sent using the destination address of the specific neighbor router.
- Multicast Updates: IGRP does not support multicast updates.
- Broadcast Updates: Broadcast IGRP updates are sent to the destination address 255.255.255.255.
3. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP):
- Unicast Updates: In EIGRP, Unicast updates are sent using the destination address of the specific neighbor router.
- Multicast Updates: Multicast EIGRP updates are sent using the address 224.0.0.10 (EIGRP - Routers).
- Broadcast Updates: Broadcast EIGRP updates are sent to the destination address 255.255.255.255.
4. Open Shortest Path First (OSPF):
- Unicast Updates: In OSPF, Unicast updates are sent using the destination address of the specific neighbor router.
- Multicast Updates: Multicast OSPF updates are sent using the address 224.0.0.5 (OSPF - All SPF routers) or the address 224.0.0.6 (OSPF - All DR routers).
- Broadcast Updates: OSPF does not use broadcast updates.
These addressing methods and ranges are used by the respective routing protocols to exchange routing information and update the routing tables in Cisco networks.
Please note that the specific addresses and methods mentioned here are based on default configurations and can be customized in real network implementations. It's important to consider the specific requirements and configurations of your network when working with routing protocols in Cisco devices.
5. Border Gateway Protocol (BGP):
- Unicast Updates: In BGP, Unicast updates are sent using the destination address of the specific BGP neighbor router.
- Multicast Updates: BGP does not use multicast updates.
- Broadcast Updates: BGP does not use broadcast updates.
BGP is an exterior gateway protocol used for routing between autonomous systems (ASes) in the Internet. Unlike interior gateway protocols, BGP operates on a peer-to-peer basis and relies on TCP (Transmission Control Protocol) for communication. BGP exchanges routing information and makes routing decisions based on policies and path attributes.
6. Intermediate System to Intermediate System (IS-IS):
- Unicast Updates: In IS-IS, Unicast updates are sent using the destination address of the specific neighbor router.
- Multicast Updates: Multicast IS-IS updates are sent using the address 224.0.0.15 (IS-IS Level 1-2 Routers).
- Broadcast Updates: IS-IS does not use broadcast updates.
IS-IS is an interior gateway protocol used primarily in large service provider networks and some enterprise networks. It is based on the OSI (Open Systems Interconnection) protocol stack and operates at the data link layer (Layer 2) and network layer (Layer 3) of the OSI model.
These addressing methods and ranges are specific to Cisco devices and their implementations of these routing protocols. Other vendors may have their own variations or use different addressing methods. It's important to refer to the documentation and specifications of the specific routing protocol and networking equipment you are working with for accurate information.
7. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP):
- Unicast Updates: In EIGRP, Unicast updates are sent using the destination address of the specific EIGRP neighbor router.
- Multicast Updates: EIGRP uses multicast updates. The multicast address used by EIGRP is 224.0.0.10.
- Broadcast Updates: EIGRP does not use broadcast updates.
EIGRP is a Cisco proprietary routing protocol that combines the features of both distance vector and link-state routing protocols. It uses Diffusing Update Algorithm (DUAL) to calculate the best paths and make routing decisions. EIGRP operates at the network layer (Layer 3) of the OSI model.
8. Open Shortest Path First (OSPF):
- Unicast Updates: In OSPF, Unicast updates are sent using the destination address of the specific OSPF neighbor router.
- Multicast Updates: OSPF uses multicast updates. The multicast address used by OSPF is 224.0.0.5 (OSPF All Routers) for OSPFv2 and FF02::5 (OSPF All SPF Routers) for OSPFv3.
- Broadcast Updates: OSPF does not use broadcast updates.
OSPF is an interior gateway protocol commonly used in large enterprise networks. It is based on the link-state routing algorithm and operates at the network layer (Layer 3) of the OSI model. OSPF uses areas to scale the network and exchange routing information among routers within the same area.
It's important to note that the addressing methods and ranges mentioned here are specific to Cisco devices and their implementations of these routing protocols. Other vendors may have their own variations or use different addressing methods. Always consult the documentation and specifications of the specific routing protocol and networking equipment you are working with for accurate information.
9. Border Gateway Protocol (BGP):
- Unicast Updates: BGP uses unicast updates to exchange routing information between BGP routers. Updates are sent directly to neighboring BGP routers.
- Multicast Updates: BGP does not use multicast updates.
- Broadcast Updates: BGP does not use broadcast updates.
BGP is an exterior gateway protocol used to exchange routing information between different autonomous systems (AS) on the Internet. It is commonly used by Internet Service Providers (ISPs) and large organizations to connect their networks and exchange routing updates. BGP operates at the network layer (Layer 3) of the OSI model.
Unlike interior gateway protocols such as OSPF and EIGRP, BGP focuses on path selection based on policies and attributes rather than the topology of the network. BGP uses the concept of Autonomous Systems (AS) to define a group of networks under the same administrative control.
10. Routing Information Protocol (RIP):
- Unicast Updates: RIP sends routing updates using unicast updates to its neighboring routers.
- Multicast Updates: RIP does not use multicast updates.
- Broadcast Updates: RIP uses broadcast updates to send routing information to all directly connected routers.
RIP is one of the oldest routing protocols and operates on the distance vector algorithm. It is a simple and easy-to-configure protocol suitable for small networks. RIP uses hop count as a metric to determine the best path to a destination network. RIP has a maximum hop count limit of 15, meaning it can only handle networks within 15 hops of distance.
It's important to note that the features and characteristics mentioned here are generalizations for each routing protocol. Different versions or implementations of these protocols may have variations in behavior and features. Additionally, there are many other routing protocols available, each with its own set of characteristics and use cases.
11. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP):
- Unicast Updates: EIGRP uses unicast updates to exchange routing information with its neighbors.
- Multicast Updates: EIGRP uses multicast updates to distribute routing updates to all routers within a network.
- Broadcast Updates: EIGRP does not use broadcast updates.
EIGRP is a Cisco proprietary routing protocol that combines the features of distance-vector and link-state routing protocols. It uses a metric based on bandwidth, delay, reliability, load, and MTU to calculate the best path to a destination. EIGRP supports multiple network layer protocols such as IPv4 and IPv6.
12. Intermediate System to Intermediate System (IS-IS):
- Unicast Updates: IS-IS uses unicast updates to exchange routing information with its neighbors.
- Multicast Updates: IS-IS uses multicast updates to distribute routing updates to all routers within a network.
- Broadcast Updates: IS-IS does not use broadcast updates.
IS-IS is a link-state routing protocol commonly used in large enterprise networks and internet service provider networks. It operates at the network layer and uses a hierarchical structure to scale to large networks. IS-IS supports both IPv4 and IPv6 and uses the Dijkstra algorithm to calculate the shortest path to a destination.
13. Open Shortest Path First (OSPF):
- Unicast Updates: OSPF uses unicast updates to exchange routing information with its neighbors.
- Multicast Updates: OSPF uses multicast updates to distribute routing updates to all routers within a network.
- Broadcast Updates: OSPF does not use broadcast updates.
OSPF is a link-state routing protocol that operates at the network layer. It is widely used in enterprise networks and ISPs. OSPF uses a metric based on cost (usually based on bandwidth) to calculate the best path to a destination. It supports both IPv4 and IPv6 and is known for its fast convergence and ability to handle large networks.
These are just a few more examples of routing protocols commonly used in computer networks. Each protocol has its own advantages, characteristics, and use cases, so the choice of which protocol to use depends on the specific network requirements and environment.