اینترنت شبکه ای از شبکه هاست و سیستم های خودمختار شبکه (autonomous systems)، شبکه های بزرگی هستند که اینترنت را تشکیل می دهند. به طور دقیق تر می توان گفت سیستم های autonomous که به اختصار به آن ها AS گفته می شود، یک شبکه بزرگ یا گروهی از شبکه ها است که دارای یک پالیسی مسیریابی واحد می باشد. به طور کلی می توان گفت هر کامپیوتر یا دستگاهی که به اینترنت کانکت می شود، یک AS محسوب می گردد.
برای توضیح این مطلب به بیان ساده تر می توان AS را به اداره پست شهری تشبیه کرد. نامه ها از یک اداره پست به اداره پست شهر بعدی ارسال می شوند تا به شهر مقصد برسند. به این ترتیب می توان گفت پکت های داده نیز برای عبور از اینترنت، از یک AS به AS بعدی منتقل می شوند تا به AS برسند که حاوی آدرس IP مقصد می باشد. در این بین کار روترها نیز ارسال پکت های داده به آدرس آی پی می باشد.
قابل ذکر است هر AS مسئول کنترل مجموعه خاصی از آدرس های IP می باشند، همان طور که اداره پست هر شهر، مسئولیت تحویل نامه به تمام آدرس های شهر خود را بر عهده دارد. به دامنه و طیف آدرس های آی پی که تحت کنترل یک AS می باشند، IP Address Space گفته می شود.
اکثر سیستم های autonomous به چندین AS دیگر کانکت می شوند. چنانچه یک سیستم خودمختار، تنها به یک AS دیگر متصل شود و همان خط مشی مسیریابی را به اشتراک بگذارد، به عنوان یک شبکه فرعی و زیرمجموعه از اولین AS در نظر گرفته می شود.
به طور معمول، هر AS توسط یک سازمان بزرگ مانند ارائه دهندگان خدمات اینترنت (ISP)، یک شرکت بزرگ فناوری، دانشگاه یا سازمان های دولتی اداره می گردد.
خط مشی مسیریابی AS (سیستم خودمختار شبکه)
خط مشی و سیاست مسیریابی یک AS شامل لیستی از IP address space می شود که تحت کنترل AS است، به اضافه ی لیستی از سایر AS ها که به آن کانکت می گردند. این اطلاعات برای مسیریابی پکت ها به شبکه ی مناسب و صحیح، امری ضروری به شمار می رود. قابل ذکر است سیستم های خودمختار شبکه (ASها)، این اطلاعات را با استفاده از از پروتکل Border Gateway یا BGP به اینترنت اعلام می کنند.
IP address space چیست
به یک گروه یا دامنه مشخص از آدرس های آی پی، IP address space گفته می شود. در حقیقت هر سیستم خودمختار شبکه، مقدار مشخصی از IP address space را کنترل می کند. به یک گروه از آدرس های آیپی، IP address block نیز گفته می شود.
برای توضیح بیشتر در مورد نحوه کار IP address space مثالی می زنیم. یک شرکت بر روی یک AS کار می کند و دامنه ی آدرس های آی پی ۱۹۲٫۰٫۲٫۲۵۳ را تحت کنترل دارد. چنانچه، کامپیوتری اقدام به ارسال پکت داده به ۱۹۲٫۰٫۲٫۲۵۳ نماید، سرانجام این پکت به AS کنترل شده توسط شرکت مذکور تحویل داده می شود. در صورتی که آن کامپیوتر، پکتی را به آدرس ۱۹۸٫۵۱٫۱۰۰٫۲۵۵ ارسال نماید، پکت مذکور به یک AS دیگر می رسد. حتی ممکن است در راه رسیدن از شرکت مورد نظر نیز عبور کند.
منظور از IP address prefixes چیست
صحبت در مورد این که کدام آدرس آی پی تحت کنترل کدام AS می باشد، توسط مهندسین شبکه با کمک prefix یا پیشوند آدرس های آی پی متعلق به هر AS انجام می شود. پیشوند هر آدرس آی پی، شامل دامنه ای از آدرس های IP است. لازم به ذکر است به دلیل نوع نوشتن IP addressها، پیشوندهای آن ها به این صورت بیان می شوند: ۱۹۲٫۰٫۲٫۰/۱۲۴٫ این عبارت نشان دهنده این است که دامنه آدرس های IP بین ۱۹۲٫۰٫۲٫۰ تا ۱۹۲٫۰٫۲٫۲۵۵ است، نه ۱۹۲٫۰٫۲٫۰ تا ۱۹۲٫۰٫۲٫۲۴٫
شماره سیستمی خودمختار شبکه (autonomous system number)
به هر AS یک شماره رسمی اختصاص داده می شود که به آن شماره سیستم خودمختار شبکه یا به اختصار ASN گفته می شد، همان طور که تمامی مشاغل دارای پروانه کسب به همراه یک شماره رسمی و منحصر به فرد است.
شماره سیستمی خود مختار شبکه (ASNها)
کد اختصاصی سیستم های خودمختار شبکه، اعداد ۱۶ بیتی بین ۱ تا ۶۵۵۳۴ کارکتر یا اعداد ۲۲ بیتی بین ۱۳۱۰۷۲ و ۴۲۹۴۹۶۷۲۹۴ کارکتر است و در قالب زیر ارائه می شوند:
(کد اختصاصی) AS
مانند ۱۳۳۳۵ AS
بر اساس تخمین ها می توان گفت بیش از ۹۰۰۰۰ ASN در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرند.
ASN ها فقط برای ارتباطات خارجی و با روترهای بین شبکه مورد استفاده قرار می گیرند. روترهای داخای و کامپیوترهای داخل یک AS ممکن است نیازی به دانستن کد اختصاصی AS (سیستم های خودمختار شبکه) نداشته باشد، زیرا آن ها فقط با دستگاه های داخل AS ارتباط برقرار می کنند.
سیستم های خود مختار شبکه (autonomous system) می بایست قبل از این که صاحب یک کد اختصاصی (ASN) شوند، ویژگی های لازم را داشته باشند. به عبارت دیگر باید یک خط مشی مشخصی برای مسیریابی داشته باشند، اندازه استاندارد داشته باشند و همچنین بیش از یک اتصال به سایر AS ها داشته باشد. تعداد ASN های در دسترس محدود است و اگر قرار باشد به راحتی و بدون محدودیت به AS ها اختصاص داده شود، منبع آن تمام شده و مسیریابی بسیار پیچیده تر می گردد.
BGP چیست
به طور معمول سیستم های خودمختار شبکه، خط مشی مسیربابی خود را از طریق پروتکل (BGP) Border Gateway به سایر ASها و روترها اعلام می کند. BGP پروتکلی است که برای مسیریابی پکت های داده بین ASها مورد استفاده قرار می گیرد. لازم به ذکر است کار با اینترنت در مقیاس و سیع و گسترده بدون اطلاعات مسیریابی، به سرعت غیر ممکن می شود، زیرا پکت های داده یا گم می شوند و یا زمان خیلی زیادی طول می کشد تا به مقصد خود برسند.
تمامی ASها با استفاده از BGP می توانند اعلام کنند که کدام آدرس های IP تحت کنترل آن هاست و همچنین به کدام AS ها کانکت می شوند. روترهای BGP تمام این اطلاعات را از ASهای سراسر دنیا جمع آوری کرده و آن ها را در پایگاه اطلاعاتی به نام جداول مسیریابی قرار می دهند تا بتوانند سریع ترین مسیرهای بین ASها را مشخص کنند. زمانی که پکت های داده می رسند، روترهای BGP به جدول خود مراجعه می کنند تا تعیین کنند پکت های به کدام AS باید بروند.
روترهای BGP با توجه به تعداد زیاد AS ها در جهان، مدام جدول های مسیریابی خود را به روز می کنند. همه این اطلاعات باید از طریق BGP اعلام شوند تا روترهای BGP بتوانند جداول مسیریابی خود را تنظیم کنند.
اهمیت مسیریابی BGP
IP یا همان پروتکل اینترنت، به این دلیل که مشخص می کند هر پکت داده به کدام مقصد باید برود، برای مسیریابی مورد استفاده قرار می گیرد. از طرفی BGP نیز مسئولیت هدایت پکت های داده به سمت مقصد با بالاترین سرعت را بر عهده دارد. پکت های آی پی، بدون BGP در فضای اینترنت به صورت تصادفی از یک AS به AS بعدی منتقل می شوند، مانند راننده ای که سعی می کند با حدس زدن مسیر خود را پیدا کرده و به مقصد برسد.
autonomous systems (سیستم های خودمختار شبکه) چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند؟
ASها از طریق فرایندی تحت عنوان peering با یکدیگر ارتباط برقرار نموده و پکت های داده را طی ترافیک شبکه با یکدیگر مبادله می کنند. یکی از راه های همسان سازی (peer) ASها با یکدیگر، برقراری ارتباط در مکان های فیزیکی تحت عنوان Internet Exchange point یا IXP می باشد. IXP یک LAN بزرگ است که دارای روترها، سوییچ ها و اتصالات کابلی فراوانی است.