فایل ورد کامل مقاله آدرس‌دهی IP در شبکه‌های رایانه‌ای؛ بررسی علمی ساختار پروتکل و نقش آن در ارتباطات دیجیتال

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله آدرس‌دهی IP در شبکه‌های رایانه‌ای؛ بررسی علمی ساختار پروتکل و نقش آن در ارتباطات دیجیتال دارای ۴۶ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله آدرس‌دهی IP در شبکه‌های رایانه‌ای؛ بررسی علمی ساختار پروتکل و نقش آن در ارتباطات دیجیتال  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله آدرس‌دهی IP در شبکه‌های رایانه‌ای؛ بررسی علمی ساختار پروتکل و نقش آن در ارتباطات دیجیتال،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله آدرس‌دهی IP در شبکه‌های رایانه‌ای؛ بررسی علمی ساختار پروتکل و نقش آن در ارتباطات دیجیتال :

آدرس دهی IP

( بخش اول )
بمنظور مدیریت و اشکال زدائی شبکه های مبتنی بر پروتکل TCP/IP ، می بایست شناخت مناسبی نسبت به تمامی جنبه ها ی آدرس دهی IP وجود داشته باشد. یکی از مهمترین عملیات مدیریتی در شبکه های مبتنی بر پروتکل TCP/IP ، نسبت دهی آدرس های IP مناسب و منحصربفرد به تمامی گره های موجود در شبکه است . با اینکه مفهوم نسبت دهی آدرس IP ، ساده بنظر می آید ولی مکانیزم واقعی اختصاص آدرس IP موثر با استفاده از Subnetting ، پیچیدگی های خاص خود را بدنبال دارد. علاوه بر موارد فوق ، ضروری است که شناخت مناسبی نسبت به جایگاه IP Broadcast ، ترافیک multicast و نحوه تطبیق آدرس های فوق به آدرس های لایه اینترفیس شبکه نظیر آدرس های MAC اترنت و Token Ring ، وجود داشته باشد .در مجموعه مقالاتی که در این خصوص ارائه خواهد به بررسی مفاهیم و ویژگی های آدرس دهی IP خواهیم پرداخت .

انواع آدرس های IP
آدرس IP ، یک آدرس منطقی سی و دو بیتی است که می تواند یکی از انواع زیر باشد :
• Unicast . یک آدرس IP از نوع Unicast ، به یک اینترفیس شبکه متصل شده به یک شبکه مبتنی بر IP نسبت داده می شود. آدرس های IP از نوع Unicast در ارتباطات “یک به یک” ( One-To-One) استفاده می گردند .
• Broadcast . یک آدرس IP از نوع Broadcast بمنظور پردازش توسط هر گره موجود بر روی سگمنت یکسان شبکه ، طراحی شده است . آدرس های IP از نوع Broadcast در ارتباطات از نوع “یک به همه ” ( one-to-everyone ) ، استفاده می گردند .

• Multicast . یک آدرس IP از نوع Multicast ، آدرسی است که یک و یا چندین گره را قادر به گوش دادن به سگمنت های مشابه و یا متفاوت می نماید. آدرس های فوق ،ارتباط از نوع “یک به چند” (one-to-many ) را فراهم می نمایند .

نمایش آدرس IP
آدرس IP ، یک مقدار سی و دو بیتی است که کامپیوترها با مهارت خاصی از آن بمنظور انجام عملیات خود در یک شبکه کامپیوتری مبتنی بر TCP/IP استفاده می نمایند . انسان در مقابل استفاده از یک عدد باینری سی و دو بیتی که بخاطر سپردن آن همواره مشکل خواهد بود ، از سیستم دهدهی ، استفاده می نمایند . ( استفاده از سیستم دهدهی در مقابل سیستم باینری ) . بدین دلیل برای نمایش یک آدرس IP از شکل دهدهی ( decimal ) آن استفاده می گردد.آدرس های IP سی و دو بیتی از بیت با ارزش بالا بسمت بیت با ارزش پائین ، به چهار واحد هشت بیتی ( گروه هشتگانه ) که به هر یک از آنان Octet گفته می شود ، تقسیم می شوند . آدرس های IP معمولا” بصورت چهار octet دهدهی که توسط یک نقطه از یکدیگر جدا می گردند ، نوشته می شوند . مدل نمایشی فوق را Dotted Decimal می گویند . مثلا” آدرس IP : 00001010000000011111000101000011، پس از تقسیم به چهار Octet ( گروه هشتگانه ) ، بصورت زیر نمایش داده می شود:

۰۰۰۰۱۰۱۰ ۰۰۰۰۰۰۰۱ ۱۱۱۱۰۰۰۱ ۰۱۰۰۰۰۱۱
هر Octet ( گروه هشتگانه ) در ادامه به یک عدد دهدهی تبدیل و پس از جداسازی آنان توسط نفطه از یکدیگر بصورت زیر نمایش داده می شوند :
۱۰۱۲۴۱۶۷
یک آدرس عمومی IP بصورت w.x.y.z نشان داده می شود :

تبدیل از باینری به دهدهی
بمنظور تبدیل یک عدد باینری به معادل دهدهی ، باتوجه به ارزش مکانی هر رقم از توان های متفاوت دو استفاده می گردد .در چنین حالتی در صورتیکه یک رقم دارای مقدار یک باشد ، از معادل ارزش مکانی آن ( توان های متفاوت دو ) استفاده می گردد. شکل زیر یک عدد هشت بیتی و ارزش مکانی هر رقم با توجه به موقعیت آن در عدد باینری را نشان می دهد .

مثلا” ، عدد هشت بیتی ۰۱۰۰۰۰۱۱ ، معادل ۶۷ ( ۱ + ۲ + ۶۴ ) می باشد . حداکثر عددی را که می توان توسط هشت بیت نشان داد ( ۱۱۱۱۱۱۱۱ ) ، ۲۵۵ است ( ۱+۲+۴+۸+۱۶+۳۲+۶۴+۱۲۸) .

تبدیل از دهدهی به باینری
برای تبدیل یک عدد دهدهی به باینری ، عدد دهدهی را بمنظور آگاهی از وجود توان های متفاوت دو و از بیت با ارزش بالا ، آنالیز می نمائیم . از بیت با ارزش بالاتر شروع می کنیم ( ۱۲۸ ) ،در صورتیکه مقدار مربوط در عدد دهدهی موجود باشد ، بیت مورد نظر در آن موقعیت معادل یک در نظر گرفته خواهد شد . مثلا” عدد ۲۱۱ شامل حاصل جمع اعداد ۱۲۸ ، ۶۴ ، ۱۶ و ۲ است ، بنابراین شکل باینری آن بصورت ۱۱۰۱۰۰۱۱ خواهد بود .

آدرس های IP در IP Header
آدرس های IP استفاده شده در IP Header ، شامل فیلدهای مربوط به آدرس مبداء و مقصد می باشد :
• فیلد آدرس مبداء IP Header ، همواره یک آدرس از نوع Unicast و یا آدرس خاصی بصورت IP: 0.0.0.0 است . آدرس نامشخص IP 0.0.0.0 ، صرفا” زمانی که گره مربوطه با یک آدرس IP پیکربندی نشده باشد و گره در تلاش برای بدست آوردن یک آدرس از طریق یک پروتکل پیکربندی نظیر DHCP)Dynamic Host Configuration Protocol) باشد ، استفاده می گردد .
• فیلد آدرس مقصد IP Header، یک آدرس Unicast و یا یک آدرس از نوع Broadcast می باشد .

آدرس های IP ازنوع Unicast
هر اینترفیس شبکه که TCP/IP در ارتباط با آن فعا ل شده باشد، می بایست دارای یک آدرس IP منحصربفرد، منطقی و Unicast باشد .آدرس منحصربفرد Unicast ، بمنزله یک آدرس منطقی خواهد بود. چراکه آدرس فوق در لایه اینترنت بوده که هیچگونه ارتباط مستقیمی با آدرس استفاده شده در لایه اینترفیس شبکه ندارد . مثلا” آدرس IP نسبت داده شده به یک میزبان ( host) بر روی یک شبکه اترنت ، هیچگونه ارتباطی با آدرس MAC چهل و هشت بیتی استفاده شده توسط آداپتور شبکه اترنت ندارد.
آدرس IP از نوع Unicast ، یک آدرس منحصر بفرد برای گره های موجود در یک شبکه مبتنی بر پروتکل TCP/IP بوده و از دو بخش مشخصه شبکه ( network ID ) و مشخصه میزبان ( host ID ) ، تشکیل می گردد .

• مشخصه شبکه ( network ID ) و یا آدرس شبکه ، گره هائی را که بر روی شبکه منطقی یکسانی قرار دارند ، مشخص می نماید . در اکثر موارد، یک شبکه منطقی مشابه یک سگمنت فیزیکی شبکه بوده که محدوده های مرزی آن توسط آدرس IP روترها تعریف می گردد . در برخی موارد ، چندین شبکه منطقی بر روی شبکه فیزیکی یکسانی وجود داشته که از روشی با نام Multinetting استفاده می نمایند. تمامی گره ها در یک شبکه منطقی یکسان ، مشخصه شبکه ( Network ID ) یکسانی را به اشتراک می گذارند . در صورتیکه تمامی گره ها بر روی یک شبکه منطقی یکسان ، بدرستی پیکربندی نگردند (عدم لحاظ نمودن مشخصه شبکه یکسان) ، عملیات روتینگ و عرضه بسته های اطلاعاتی با مشکل مواجه خواهد شد . مشخصه شبکه ، می بایست منحصر بفرد در نظر گرفته شود.

• مشخصه میزبان ( host ID ) و یا آدرس میزبان ، یک گره موجود در شبکه را مشخص می نماید . یک گره می تواند یک روتر و یا یک میزبان ( یک ایستگاه کاری ، سرویس دهنده و یا سایر سیستم های مبتنی بر TCP/IP ) باشد . مشخصه میزبان ، می بایست در هر سگمنت شبکه منحصر بفرد باشد .
شکل زیر ، نمونه ای از یک آدرس IP بهمراه مشخصه های شبکه و میزبان را نشان می دهد :

کلاس های آدرس دهی IP
در ابتدا لازم است به این نکنه اشاره گردد که شبکه های مدرن ، مبتنی بر کلاس های آدرس اینترنت نمی باشد . با توجه به رشد سریع اینترنت ، ساختار اولیه ارائه شده مبتنی بر کلاس ، شرایط لازم بمنظور گسترش و پاسخگوئی به یک شبکه گسترده جهانی را دارا نمی باشد. مثلا” در صورتیکه همچنان از آدرس دهی مبتنی بر کلاس ، استفاده شود، می بایست صدها و یا هزاران روتر در جداول روتینگ مربوط به روترهای ستون فقرات اینترنت وجود داشته باشد . بمنظور پیشگیری و ممانعت از این موضوع ، آدرس دهی در اینترنت مدرن بصورت Classless خواهد بود. علیرغم موارد فوق ، آشنائی و آگاهی لازم در خصوص کلاس های آدرس دهی ، یکی از عناصر مهم در زمینه شناخت آدرس دهی IP محسوب می گردد.
RFC 791 ، آدرس های IP از نوع Unicast را کلاس های آدرس دهی خاصی تعریف می نماید که از آنان بمنظور ایجاد شبکه ها با ابعاد و اندازه های متفاوت استفاده می گردد( توانائی تعریف مناسب شبکه ها ) . اهداف اولیه طراحی کلاس های آدرس دهی ، نیل به خواسته های زیر بود :

• ایجاد تعدادی اندک از شبکه های وسیع ( شبکه هائی با تعداد زیادی از گره ها )
• ایجاد تعدادی متوسط از شبکه هائی با ابعاد متوسط ( نه خیلی زیاد و نه خیلی کم )
• ایجاد تعدادی زیاد از شبکه های کوچک

برای تامین اهداف فوق ، کلاس های متفاوت آدرس دهی ایجاد گردید . بدین ترتیب، زیر شاخه( نوع ) یک آدرس سی و دو بیتی IP از طریق تنظیم بیت های با ارزش بالا مشخص و سایر بیت های باقیمانده به دو بخش مشخصه شبکه و مشخصه میزبان ، تقسیم می گردند .

کلاس A
آدرس های کلاس A ، برای شبکه هائی که دارای تعداد بسیار زیادی میزبان می باشند، طراحی شده است ( ایجاد تعدادی اندک از شبکه هائی که دارای میزبانان زیادی می باشند ) . بیت با ارزش بالا مقدار صفر را دارا خواهد بود . اولین گروه هشتگانه ( اولین octet ) ، بعنوان مشخصه شبکه و آخرین بیست و چهار بیت ( سه octet بعد) بعنوان مشخصه میزبان تعریف می گردد . شکل زیر ساختار آدرس های کلاس A را نشان می دهد .

کلاس B
آدرس های کلاس B ، برای شبکه هائی با ابعاد متوسط که دارای تعداد متوسطی ( نه خیلی زیاد و نه خیلی کم ) از میزبانان می باشند ، طراحی شده است ( ایجاد تعدادی متوسط از شبکه هائی که دارای میزبانان متوسطی می باشند ). دو بیت با ارزش بالا ، دارای مقدار ۱۰ می باشد . اولین شانزده بیت ( دو octet اولیه ) بعنوان مشخصه شبکه و آخرین شانزده بیت ( دو octet آخر) بعنوان مشخصه میزبان در نظر گرفته می شوند. شکل زیر ساختار آدرس های کلاس B را نشان می دهد .

کلاس C
آدرس های کلاس C برای شبکه های کوچک که دارای تعداد اندکی از میزبانان می باشند ، طراحی شده است .( ایجاد تعدادی زیادی از شبکه هائی که دارای میزبانان اندکی می باشند) . سه بیت با ارزش بالا ، دارای مقدار ۱۱۰ می باشد . اولین بیست و چهار بیت ( سه octet اولیه ) بعنوان مشخصه شبکه و هشت بیت آخر ( آخرین Octet ) بعنوان مشخصه میزبان در نظر گرفته می شوند. شکل زیر ساختار آدرس های کلاس C را نشان می دهد .

کلاس های آدرس دهی اضافه : علاوه بر کلاس های آدرس دهی B ,A و C ، با توجه به ضرورت های مربوطه کلاس D و E ، نیز تعریف شده اند .

کلاس D : آدرس های کلاس D بمنظور Multicast طراحی شده اند . چهار بیت با ارزش بالا، دارای مقدار ۱۱۱۰ می باشد. بیست و هشت و بیت بعد بمنظور آدرس های multicast در نظر گرفته شده است .

کلاس E : آدرس های کلاس E ، آدرس های رزو شده برای استفاده آتی می باشند . پنج بیت با ارزش بالا، دارای مقدار ۱۱۱۱۰ می باشد .

قوانین مشخصه شبکه ( Network ID)
در زمان استفاده از مشخصه شبکه ، قوانین زیر رعایت می گردد:
• مشخصه شبکه نمی تواند با ۱۲۷ بعنوان اولین Octet آغاز گردد . تمامی آدرس های IP: 127.x.x.x ، بعنوان آدرس های Loopback رزو شده می باشند .
• تمامی بیت های مشخصه شبکه ، نمی تواند ارزش یک را داشته باشد. مشخصه های شبکه که مقدار تمامی بیت های آن یک است ، بمنظور آدرس های Broadcast رزو شده اند .
• تمامی بیت های مشخصه شبکه ، نمی تواند ارزش صفر را داشته باشد. مشخصه های شبکه که مقدار تمامی بیت های آن صفر است ، یک میزبان بر روی شبکه محلی را مشخص می نمایند.

• مشخصه شبکه در شبکه های مبتنی بر IP عمومی ، می بایست منحصربفرد باشد .
جدول زیر محدوده کلاس های آدرس دهی برای مشخصه شبکه را نشان می دهد.
تعداد شبکه ها آخرین مشخصه شبکه اولین مشخصه شبکه کلاس
۱۲۶ ۱۲۶۰۰۰ ۱۰۰۰ A
۱۶,۳۸۴ ۱۹۱.۲۵۵.۰.۰ ۱۲۸.۰.۰.۰ B
۲,۰۹۷,۱۵۲ ۲۲۳.۲۵۵.۲۵۵.۰ ۱۹۲.۰.۰.۰ C

IP مربوط به مشخصه های شبکه ، حتی اگر بصورت اعداد دهدهی که توسط نقطه از یکدیگر جدا شده اند ، ارائه گردد ، بمنزله آدرس های IP نسبت داده شده به اینترفیس های شبکه در نظر گرفته نخواهد شد . IP مشخصه شبکه ، آدرس شبکه ای است که برای تمامی اینترفیس های شبکه متصل شده به یک شبکه منطقی یکسان ، مشترک خواهد بود .

قوانین مشخصه های میزبان (Host ID)
در زمان استفاده از مشخصه میزبان ، قوانین زیر رعایت می گردد :
• تمامی بیت ها ی مشخصه میزبان ، نمی تواند ارزش یک را داشته باشد . مشخصه های میزبان که مقدار تمامی بیت های آن یک است ، برای آدرس های Broadcast رزو شده اند .
• تمامی بیت های مشخصه میزبان ، نمی تواند ارزش صفر را داشته باشد.مشخصه های میزبان که مقدار تمامی بیت های آن صفر است ، برای ارائه IP مربوط به مشخصه های شبکه ، رزو شده اند .

• مشخصه میزبان می بایست در شبکه، منحصر بفرد باشد .
جدول زیر محدوده کلاس های آدرس دهی برای مشخصه میزبان را نشان می دهد.
تعداد میزبانان آخرین مشخصه میزبان اولین مشخصه میزبان کلاس
۱۶,۷۷۷,۲۱۴ w.255.255.254 w.0.0.1 A
۶۵,۵۳۴ w.x.255.254 w.x.0.1 B
۲۵۴ w.x.y.254 w.x.y.1 C
در بخش دوم این مقاله به بررسی Subnets و Subnet Mask ، خواهیم پرداخت .

آشنائی با پروتکل IP ( بخش اول )
سوال یک : پروتکل IP توسط چه افرادی ابداع گردید ؟
a. Vinton Cerf و Bob Metcalfe
b. Vinton Cerf و Robert Kahn
c. Bob Metcalfe و Ivan Sutherland
d. Bob Metcalfe و David Clark
پاسخ : گزینه b
توضیحات :
در یک مقاله تحقیقاتی که در سال ۱۹۷۴ منتشر گردید ، Vinton Cerf و Robert Kahn پروتکل جدیدی با نام TCP را پیشنهاد دادند. پروتکل فوق در سال ۱۹۷۴ عرضه نگردید ولی در ادامه منجر به طراحی و پیاده سازی پروتکل IP گردید.IP ، پروتکل رسمی لایه شبکه اینترنت است ( مدل مرجع OSI )

سوال دوم :یک آدرس IP در نسخه شماره چهار ، چند بایت است ؟
a. چهار بایت ( سی و دو بیت )
b. دوازده بایت ( نود و شش بیت )
c. پانزده بایت ( یکصد و بیست بیت )
d. شانزده بایت ( یکصد و بیست و هشت بیت )
مشاهده پاسخ :

پاسخ : گزینه a
توضیحات :
یک آدرس IPv4 شامل چهار بایت و یا سی و دو بیت است . آدرس های IP معمولا” به صورت چهار عدد مبنای ده که توسط نقطه از یکدیگر جدا می گردند، نمایش داده می شوند(مثلا”: IP: 10.10.1.1 ).
با استفاده از سی و دو بیت ، می توان حداکثر ۴،۲۹۴،۹۶۷،۲۹۶ آدرس را تولید نمود .

سوال سوم : اندازه نسل جدید آدرس های IPv6 ) IP ) چقدر است ؟
a. چهار بایت ( سی و دو بیت )
b. دوازده بایت ( نود و شش بیت )
c. پانزده بایت ( یکصد و بیست بیت )
d. شانزده بایت ( یکصد و بیست و هشت بیت )
پاسخ : گزینه d
توضیحات :
آدرس های IPv6 از شانزده بایت و یا یکصد و بیست و هشت بیت تشکیل می گردند. به منظور نمایش آدرس های فوق از مبنای شانزده استفاده می شود . بدین ترتیب هر دو بایت تشکیل یک سگمنت را داده که توسط علامت “:” از یکدیگر جدا می شوند .
( مثلا” IP : E3D7:0000:0000:0000:51F4:9BC8:C0A8:6420 )

سوال چهارم : پروتکل IP متعلق به کدام لایه مدل مرجع OSI است؟
a. session
b. transport
c. network
d. data link
پاسخ : گزینه C
توضیحات :
IP متعلق به لایه Network در مدل مرجع OSI است . OSI از کلمات Open Systems Interconnect اقتباس و یک مدل مرجع در خصوص نحوه ارسال پیام بین دو نقطه در یک شبکه مخابراتی و ارتباطی است . هدف عمده مدل فوق ارائه توصیه ها و یا بنوعی استاندارد لازم به تولید کنندگان محصولات شبکه ای به منظور تولید محصولات سازگار با یکدیگر است .مدل OSI دارای هفت لایه متفاوت است که هر یک از آنان به منظور انجام عملیات خاصی ، طراحی شده اند . بالاترین لایه ، لایه هفت و پائین ترین لایه ، لایه یک می باشد . این لایه ها به ترتیب عبارتند از :

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Datalink

Physical