CCAN Full Arabic Course : Session 5 Layer 3 Internet Layer ( IP Addressing )

Layer 3 :- Internet Layer - PDD (Packet Data Unit) :-

It's responsible for end to end data delivery

وظيفه هذه ال Layer هى نقل ال Packet from end to end

ودى اهم Layer فى شغل مهندس الشبكات لان Layer 1 خاصه بالتوصيلات ودى بيقوم بيها فنيين الشبكات 

وLayer 2 خاصه بال MAC Address , MAC Method , Flow Control , MAC Frame ودى بتيجى متبرمجه على كروت ال NIC اما Layer 3 فهى خاصه بال Logical Addressing , Routing ودى شغل مهندس الشبكات وهندرس فيها 7Sessions بدءا من هذا ال Session

Logical Addressing : It's S/W address (Given By Configuration)

عكس ال MAC Address هو H/W Address (Physical Address)

Used For End to End Reachability 

والمسؤله عن تنظيم هذه ال Logical Addressing (IPs) هى ال IANA 

Responsible for distribution of Logical address 

وممكن اخذ منها ال IP مباشره منها او اخذ من ال service Provider (TE-Data , Link,...)

 

ال IP Address يتكون من Network Part and Host Part 

وال Network Part هو الجزء اللى بتعطيه ال Service Provider للمستخدم اما ال Host Part فده اللى بتحكم فيه وبوزعه على الاجهزه عندى

 تانى حاجه هى ال Routing 

 

نفترض ان عندى فرعين لشركتى وعاوز اوصلهم مع بعض فلازم اوصل الاجهزه الموجوده فى كل فرع على Router واقوم بتوصيل الفرعين اى ال 2Router بمساعده ال Service Provider وهو سيقوم بتوصيل ال 2Routers بتوعى قى الفرعين على Router داخل السنترال او على Switch 

ال Router اللى فى الفرعين  بيتوصلوا بال Router اللى فى السنترال على كارت ال WIC وده ال Interface لل WAN Network اما ال Router بيتوصل مع ال Switch داخل ال LAN على كارت ال NIC 

WIC port is Serial 

NIC port is Ethernet 

يوجد ايضا Console port داخل ال Routerوده المستخدم فى ال Configuration حيث ان ال PC بيتوصل على هذا ال Port فى حاله ال Configuration وده ايضا Ethernet port 

نرجع للنقطه الاساسيه وهى ال Routing فلو ال Router اللى داخل السنترال جاتله Packet من احد الفروع ومش عارف ال Destination بتاعها فهيعمل ايه 

لو كان Switch كان بيعمل Flood ويستنى الرد من ال Destination وبعد كده يبنى ال MAc Table 

اما ال Router فلا يستطيع عمل ذلك لانه داخل WAN ال flood ممكن توقع ال Network كلها 

 Router will drop Packet if Destination IP is unknown 

اذن ال Router لازم يتعلم ويبنى ال Table بتاعه واسمه ال Routing Table 

وال Protocol اللى بيعلمه ال Routing هى بروتوكولات عديده واشهرهم ال OSPF 

فمثلا فالمثال اللى فوق ال Routing Table سيكون بالشكل التالى 

Network        :       Port

11.0                         S1

 12.3                         S0

ودى مقدمه سريعه عن هذه ال Layer ونبدا الشرح بالتفصيل

 

  1-Logical Addressing :-

واشهر بوتوكول مسئول عن ال Logical addressing هو ال IPV4

 وهندرس 2Session فيها بدءا من هذا ال Session 

IPV4 (Internet Protocol Version 4 ) :-

 وهو البروتوكول المستخدم فى Layer 3 (Internet Protocol ) المسئول عن ال  end to end data delivery

It's responsible for :

1-Logical Addressing (IPV4 Addressing ) :--- S/W Address given by Configuration  "End to End addressing "

2-Encapsulating data :-----End to End ( IP Header ) 

اى هو المسؤل عن وضع ال Header الخاص ب Layer 3

 

قبل مانتكلم عن ال IPV4 يلا نرجع ل Layer2 ونتكلم على نقطه وهى ال MAC Address

وعرفنا انه نوع من انواع ال Addressing يستخدم لنقل ال Frame from Hop to Hop

النقطه هنا ان ال MAC Address مش النوع الوحيد فى Layer 2 اللى بيعمل كده , فيه 3 انواع اخرى ومستخدمين ولكن مستخدمين فال WAN اما ال MAC يستخدم فال LAN 

لو انا داخل ال LAN فال Addressing اللى هيستخدم فى Layer 2 فى توصيل ال Frame from Hop to Hop هو ال MAC Address و اما لو انا فال WAN فال Addressing اللى هيستخدم فى LAyer2 فى توصيل ال Frame from hop to hop هو واحد من ثلاثه انواع وهم :

X.25 , DLCI , VPI/VCI

X.25 : مكون من 8Bits ويستخدم لو ال Communication Technology المستخدمه فال WAN هى ال X.25 technology

 

DLCI: مكون من 10Bits ويستخدم لو ال Communication Technology المستخدمه فال WAN هى ال Frame Relay FR

VPI/VCI : مكون من 16Bits ويستخدم لو ال Communication Technology المستخدمه فال WAN هى الATM or DSL 

 

MAC : مكون من 48Bits ويستخدم لو ال Communication Technology المستخدمه فال LAN هى ال Ethernet or WIFI

وقريبا ال Ethernet هو اللى هيشتغل فال WAN كما هو شغال فال LAN 

اى قريبا ال MAC هيشتغل فال WAN كما هو شغال فال LAN 

اذن الخلاصه From hop to hop يوجد العديد من ال addressing اما From End to End يوجد فقط نوع واحد وهو ال IPV4

 

  IPV4 Address :-

It's 32 bits address and represented in dotted decimal octet 

dotted اى بنضع دوت , decimal اى نمثله بارقام وليس binary كما هو بالمثال التالى , octet اى كل 8bits نضع دوت

Ex: 10101010.11111111.00000000.00001111  

Decimal : 170.255.0.15

وال IANA (Internet Assigned Number Authorith) هى المسئوله عن توزيع ال IPs 

 

IPV4 Classes :- 

1- Class A:-

 ودى الخاصه بالشركات الكبيره جدا على مستوى العالم اى عندها عملاء كتيره جدا مثل TEdata and orange وهذا ال Class يبدأ اول Octet من 1--------126

 

مثال على هذا النوع وهو TEdata واخده Network ID :41 فبكده كل ال IPs بتاعت ال Hosts هتبدأ ب 41.0.0.0 الى 41.255.255.255

اذن كام احتمال عندى او بمعنى اصح كم عدد ال Hosts فى هذه ال Network 

Number of  IPs  = 2^H

حيث ان ال H تمثل عدد ال Host bits وهنا فى Class A عدد ال Host bits = 24

Hence Number of IPs = 2^24 = 16777216 IPs

وفى عالم ال network اول IP واخر IP لا يتم اعطائهم لل Hosts لان اول IP يمثل ال Network Address واخر IP يمثل ال Direct Broadcast Address

Hence Number of  Hosts  = 2^H-2

2- Class B:- 

 ودى الخاصه بالشركات متوسطه الحجم  عندها عملاء بالالاف  وهذا ال Class يبدأ اول Octet من 128----------191 وثانى Octet هيبقى عادى من 0------255

Number of IPs = 2^H = 2^16 = 65536 IPs

Hence Number of  Hosts  = 65536 -2 =65534 Hosts

3- Class C:-

 ودى الخاصه بالشركات متوسطه الحجم الصغيره عندها عملاء قليله وهذا ال Class يبدأ اول Octet من 192----------223 وثانى Octet وثالث Octet هيبقى عادى من  0------255

 Number of IPs = 2^H = 2^8 = 256 IPs

Hence Number of  Hosts  = 256 -2 =254 Hosts

4- Class D:- 

هذا ال Class يبدأ اول Octet من 224----------239

used For MultiCast

وسعر ال IP فيه اغلى من سعر ال IP بتاع اول تلات Classes ب 10 اضعاف وذلك لان استخدامات هذا ال Class تجاريه , لانه يستخدم فال Games اى لو دخلت على موقع FIFA وهتلعب لعبه اونلاين مع عدد من الناس فتقوم FIFA بارسال MultiCast IP لكل الناس المشاركه فاللعبه وهذا ال IP مؤقت يأخده الجهاز المشاركه فاللعبه مؤقت

Address for Application

ده ال Class ملوش علاقه بال Network ID و Host ID ولكن ال IANA محدده مجموعه IP خاصه بال Class D وهم 256000000IP for MultiCast

لو ال Multicast IP مش موجود وعاوز العب لعبه مع 3 اشخاص اونلاين فما البديل 

عندما ارسل شىء ليهم هما ال 3 فلازم ارسل نسخه بال Unicast IP بتاع اول جهاز ثم نفس النسخه بال Unicast IP لثانى جهاز ثم ثم حتى ارسل لكل الاجهزه المشاركه فنفس اللعبه 

5- Class E:-

هذا ال Class يبدأ اول Octet من 254----------240

Used for researches and Military Applications.

Reserved IPs :-

0.x.x.x ---------Reserved only 0.0.0.0 and remaining 16000000 not used

127.x.x.x------Reserced only 127.0.0.1  and remaining 16000000 not used

255.x.x.x------Reserced only 255.255.255.255  and remaining 16000000 not used

اى تم استخدام IP واحد فقط فى كل شبكه من الشبكات السابقه وباقى ال IPs فى كل شبكه لم تستخدم

 

0.0.0.0 :-

يعبر عن عنوان جميع الشبكات الموجوده فالعالم 

بمعنى على مستوى العالم يوجد حوالى 300000 شبكه فلازم كل Router يبقا مسجل كل هذه الشبكات فال RAM عنده فال Routing table بتاعه علشان لما جهاز يبعت ليه data ويقرا ال Destination IP بتاعها يعرف هيوديها فين لان ال Router لو مش عارف هيبعت لمين مش بيعمل Flood لل Data زى ال switch ولكن بيعملها drop وده معناه ان كل router لازم يشيل 300000 شبكه فال database بتاعته فهيبقى غالى جدا , ال router بتاع الشركات وال service provider عنده الامكانيه دى لانه غالى بس معنى كده انى محتاج router بملايين الجنيهات للبيوت ايضا علشان يقدر يخزن البيناتات دى ويجى هنا دور هذا ال IP  0.0.0.0. وبكده ال Router مش محتاج يسجل كل الشبكات الموجوده فالعالم عنده ولكن يضع فقط هذا ال IP 0.0.0.0 فال Routing table ويحطها ادام ال serial Port WIC الواصل على ال Service provider وبذلك ال Router هيسجل فال Routing tableسطرين فقط وهم شبكه ال LAN اللى هو موجود فيها ويحطه على port E0 مثلا الموجود على ال NIC  وتانى سطر هو 0.0.0.0 ويحطه على port S0 مثلا الموجود على ال WIC

وبكده لو جاى data لل Router ولقى ال Destination IP بتاعها خاص بال LAN network فهيطلع ال data على port E0 ولقى لقى غير كده هيطلع ال data على Port S0 اى سكه اللى ملوش سكه ولما توصل لل service provider هيعرف هى رايحه فين لانه مسجل ال 300000 شبكه عنده

127.0.0.1 :-

Used for Loop back test  (Internal S/W test )

وده اشهر IP مستخدم فال Troubleshooting لان بي Check على ال TCP/IP الموجوده فال PC لان عندما يتم ت Setup windows على الجهاز بينزل معاه ال TCP/IP فلو عملت Ping 127.0.0.1 فهو بي Check عليه فلازم يجيلى reply علشان اتأكد ان ال S/W عنده تمام فلو مجاليش Reply معناه جهازى فيه مشكله ممكن بسبب فيروس او ال S/W متصطبش بالكامل او حدث مشكله عند تنزيل ال windows 

فدى خطوه بت Check بيها على TCP/IP قبل ان اخذ قرار ان الشبكه فيها مشكله

 

255.255.255.255 :-

Called All hosts broadcast Address (General IP ) ( Local Broadcast )

اى لو حطيت ال IP ده فال Destination فكل الاجزه فالعالم هتستقبله وتعمل لل data processing

شبه ال Broadcast MAC :FFFFFFFFFFFF

اذن يوجد نوعين لل Broadcast الخاص بال IP

Direct Broadcast : وهو ال Broadcast الذى يرسل باسم Network معينه مثل 126.255.255.255

فده لو اتبعت فكل الاجهزه اللى فى شبكه 126.0.0.0 هتستقبلها وتعمل لها Processing 

 

Local Broadcast : هيت ارسال ال data لكل الاجهزه فالعالم والكل هيعمل لها processing

IPV4 shortage problem :-

ودى المشكله الكبيره اللى واجهت منظمه ال IANA حيث انهم وجدوا ان ال IPs هتخلص بمرور الوقت فبداءوا يدوروا على حلول والمصيبه قبل ظهور الحلول فالتالى 

لو انا كشركه عندى 6 اجهزه وروحت اخد IP من ال IANA فهى هتشوف عدد الاجهزه عندكم كام وتقرر هتديك IP من انهى Class ف 6 اقل من 256 اذن هو Class C فهيدوك IP لشبكه تقدر تشيل 256 جهاز 

فبكده هيبقا عندى 6 مستخدمين و250IP مش مستخدمين ومتقدرش تديهم لحد غيرك

وكذلك لو محتاج 536IP فال IANA هتقرر ان Class B مناسب فهيتم ضياع 65000IP فما الحل :

Solution :-

1- used IPV5 (64 bits) ------ but used for researches only

2-used IPV6 (128bits) ------2^128 IPs = 3.4 * 10^38 IPV6 = 5 * 10^28 IPV6 / Human (will take it in session 21)

3-Private IPs + NAT (Network Address Translation)

وال IANA بتخصص IPs معينه فى كل Class وبتخليها Private بمعنى ان اى حد يستخدمها داخل ال LAN بتاعته من غير ماشتريها منهم وعندما يريد يطلع على ال WAN هنديله Public IP وده ال ISP بتدهونى عندما اشترك معهم وبدفع تمنه

وقبل الحل ده كانت ال IANA مصممه على ان اى حد واصل عل  LAN او WAN لازم يشترى منها Real IP (Public IP) لكن باستخدام ال Private IPs يقدر اكثر من جهاز ياخدوا نفس ال IP ويستخدموه داخل ال LAN بتاعتهم وعندما يشتركوا مع ال ISP ليطلعوا على ال Public WAN فال ISP هيرسل لهم Public IP والبروتوكول الذى Assign ال Real IP للمستخدميين هو ال PPPOE

وداخل ال Router يوجد به ال S/W NAT بحيث عندما يستقبل ال Router data ويجد Source IP هو Private IP وال data دى هتخرج على Public WAN فهيقوم بتشغيل ال NAT ليحول ال Private Source IP الى Public source IP 

 

اذن ال NAT هو S/W يحول ال Private IP الى Public IP

 

اخر جزء وهو ان ال NAT شغال One to One وده عيبه لان لو عندى 10 اجهزه فال LAN وعاوزين يطلعوا على ال Public WAN فهيحتاجوا 10Real IP وده هيعمل Waste to IPs فظهر بديله وهو ال PAT وده S/W يقدر يطلع 65000 جهاز على Real IP واحد 

 

 

معلومه عالماشى :

ما الفرق بين ال Private WAN and Public WAN 

ال Private WAN هى WAN خاصه بالشركه وفروعها مثل البنك الاهلى رابط فروعه مع بعض باستخدام ال Private WAN اى كل فرع الاجهزه داخله لها Private IPs ومروبطين مع بعض باستخدام ال ISP والتيم المسئول عنهم فال ISP يسمى ال Enterprise team

اما ال Public WAN ودى شبكه ال WAN العاديه

 

 

127.0.0.0 تبع انهى Class

هذا ال IP هو Classless IP

 

ان شاء الله هنكمل ال Internet Layer  فى Session 6 وتقدر تشوفها على اللينك التالى

https://telecommunicationworldss.blogspot.com/2019/11/ccan-full-arabic-course-session-6-layer.html