سیستم های خودمختار شبکه (Autonomous System)

اینترنت شبکه‌ای از شبکه‌هاست و سیستم‌های خودمختار شبکه (Autonomous Systems)، شبکه‌های بزرگی هستند که اینترنت را تشکیل می‌دهند. به طور دقیق‌تر می‌توان گفت سیستم‌های Autonomous که به اختصار به آنها AS گفته می‌شود، یک شبکه بزرگ یا گروهی از شبکه‌ها است که دارای یک پالیسی مسیریابی واحد می‌باشد. به طور کلی می‌توان گفت هر کامپیوتر یا دستگاهی که به اینترنت کانکت می‌شود، یک AS محسوب می‌گردد.

برای توضیح این مطلب به بیان ساده‌تر می‌توان AS را به اداره پست شهری تشبیه کرد. نامه‌ها از یک اداره پست به اداره پست شهر بعدی ارسال می‌شوند تا به شهر مقصد برسند.

به این ترتیب می‌توان گفت پکت‌های داده نیز برای عبور از اینترنت، از یک AS به AS بعدی منتقل می‌شوند تا به AS برسند که حاوی آدرس IP مقصد می‌باشد. در این بین کار روترها نیز ارسال پکت‌های داده به آدرس IP می‌باشد.

قابل ذکر است هر AS مسئول کنترل مجموعه خاصی از آدرس‌‌های IP می‌باشند، همان طور که اداره پست هر شهر، مسئولیت تحویل نامه به تمام آدرس‌های شهر خود را بر عهده دارد. به دامنه و طیف آدرس‌های IP که تحت کنترل یک AS می‌باشند، IP Address Space گفته می‌شود.

اکثر سیستم‌های Autonomous به چندین AS دیگر کانکت می‌شوند. چنانچه یک سیستم خودمختار، تنها به یک AS دیگر متصل شود و همان خط‌مشی مسیریابی را به اشتراک بگذارد، به عنوان یک شبکه فرعی و زیرمجموعه از اولین AS در نظر گرفته می‌شود.

به طور معمول، هر AS توسط یک سازمان بزرگ مانند ارائه دهندگان خدمات اینترنت (ISP)، یک شرکت بزرگ فناوری، دانشگاه یا سازمان‌های دولتی اداره می‌گردد.

خط مشی مسیریابی AS (سیستم خودمختار شبکه)

خط مشی و سیاست مسیریابی یک AS شامل لیستی از IP Address Space می‌شود که تحت کنترل AS است، به اضافه‌ی لیستی از سایر ASها که به آن کانکت می‌گردند.

این اطلاعات برای مسیریابی پکت‌ها به شبکه‌ی مناسب و صحیح، امری ضروری به شمار می‌رود. قابل ذکر است سیستم‌های خودمختار شبکه (ASها)، این اطلاعات را با استفاده از از پروتکل Border Gateway یا BGP به اینترنت اعلام می‌کنند.

IP Address Space چیست؟

به یک گروه یا دامنه مشخص از آدرس‌های آی پی، IP Address Space گفته می‌شود. در حقیقت هر سیستم خودمختار شبکه، مقدار مشخصی از IP Address Space را کنترل می‌کند. به یک گروه از آدرس‌های آی پی، IP Address Block نیز گفته می‌شود.

برای توضیح بیشتر در مورد نحوه کار IP Address Space مثالی می‌زنیم. یک شرکت بر روی یک AS کار می‌کند و دامنه‌ی آدرس‌های آی پی 192.0.2.253 را تحت کنترل دارد.

چنانچه، کامپیوتری اقدام به ارسال پکت داده به 192.0.2.253 نماید، سرانجام این پکت به AS کنترل شده توسط شرکت مذکور تحویل داده می‌شود. در صورتی که آن کامپیوتر، پکتی را به آدرس 198.51.100.255 ارسال نماید، پکت مذکور به یک AS دیگر می‌رسد. 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 IP تحت کنترل کدام AS می‌باشد، توسط مهندسین شبکه با کمک Prefix یا پیشوند آدرس‌های آی پی متعلق به هر AS انجام می‌شود. پیشوند هر آدرس آی پی، شامل دامنه‌ای از آدرس‌های IP است.

لازم به ذکر است به دلیل نوع نوشتن IP Addressها، پیشوندهای آنها به این صورت بیان می‌شوند: 192.0.2.0/124. این عبارت نشان دهنده این است که دامنه آدرس ‌های IP بین 192.0.2.0 تا 192.0.2.255 است، نه 192.0.2.0 تا 192.0.2.24.

شماره سیستمی خودمختار شبکه (Autonomous Systems Number)

به هر AS یک شماره رسمی اختصاص داده می‌شود که به آن شماره سیستم خودمختار شبکه یا به اختصار ASN گفته می‌شود، 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 سیستم‌های خودمختار شبکه، اعداد 16 بیتی بین 1 تا 65534 کارکتر یا اعداد 22 بیتی بین 131072 و 4294967294 کارکتر است و در قالب زیر ارائه می‌شوند:

(کد اختصاصی) AS مانند 13335 AS

بر اساس تخمین‌ها می‌توان گفت بیش از 90000 ASN در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ASN ها فقط برای ارتباطات خارجی و با روترهای بین شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند. روترهای داخلی و کامپیوترهای داخل یک AS ممکن است نیازی به دانستن کد اختصاصی AS (سیستم‌های خودمختار شبکه) نداشته باشد، زیرا آنها فقط با دستگاه‌های داخل AS ارتباط برقرار می‌کنند.

سیستم های خود مختار شبکه (Autonomous Systems) می‌بایست قبل از این که صاحب یک کد اختصاصی (ASN) شوند، ویژگی‌های لازم را داشته باشند. به عبارت دیگر باید یک خط‌مشی مشخصی برای مسیریابی، اندازه استاندارد و همچنین بیش از یک اتصال به سایر AS ها داشته باشد.

تعداد ASNهای در دسترس محدود است و اگر قرار باشد به راحتی و بدون محدودیت به ASها اختصاص داده شود، منبع آن تمام شده و مسیریابی بسیار پیچیده‌تر می‌گردد.

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 می‌کنند. BGP پروتکلی است که برای مسیریابی پکت‌های داده بین ASها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

لازم به ذکر است کار با اینترنت در مقیاس و سیع و گسترده بدون اطلاعات مسیریابی به سرعت غیر ممکن می‌شود، زیرا پکت‌های داده یا گم می‌شوند و یا زمان خیلی زیادی طول می‌کشد تا به مقصد خود برسند.

تمامی ASها با استفاده از BGP می‌توانند اعلام کنند که کدام آدرس‌های IP تحت کنترل آنهاست و همچنین به کدام AS ها کانکت می‌شوند. روترهای BGP تمام این اطلاعات را از ASهای سراسر دنیا جمع‌آوری کرده و آنها را در پایگاه اطلاعاتی به نام جداول مسیریابی قرار می‌دهند تا بتوانند سریع‌ترین مسیرهای بین ASها را مشخص کنند.

زمانی که پکت‌های داده می‌رسند، روترهای BGP به جدول خود مراجعه می‌کنند تا تعیین کنند پکت‌های به کدام AS باید بروند.

روترهای BGP با توجه به تعداد زیاد ASها در جهان، مدام جدول‌های مسیریابی خود را به‌روز می‌کنند. 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 می‌کند هر پکت داده به کدام مقصد باید برود، برای مسیریابی مورد استفاده قرار می گیرد. از طرفی BGP نیز مسئولیت هدایت پکت‌های داده به سمت مقصد با بالاترین سرعت را بر عهده دارد.

پکت‌های IP، بدون BGP در فضای اینترنت به صورت تصادفی از یک AS به AS بعدی منتقل می‌شوند، مانند راننده‌ای که سعی می‌کند با حدس زدن مسیر خود را پیدا کرده و به مقصد برسد.

Autonomous Systems (سیستم های خودمختار شبکه) چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند؟

ASها از طریق فرایندی تحت عنوان peering با یکدیگر ارتباط برقرار نموده و پکت‌های داده را طی ترافیک شبکه با یکدیگر مبادله می‌کنند. یکی از راه‌های همسان سازی ASها با یکدیگر، برقراری ارتباط در مکان‌های فیزیکی تحت عنوان Internet Exchange point یا IXP می‌باشد. IXP یک LAN بزرگ است که دارای روترها، سوییچ‌ها و اتصالات کابلی فراوانی است.