پروتکل ICMP چیست و چگونه کار می کند؟

پروتکل ICMP چیست؟

روتکل Internet Control Message Protocol (ICMP) یک پروتکل لایه (3) شبکه است که توسط تجهیزات شبکه برای تشخیص مشکلات ارتباط شبکه استفاده می شود. ICMP عمدتاً برای تعیین اینکه آیا داده ها به موقع به مقصد مورد نظر خود می رسند یا نه استفاده می شود. معمولاً پروتکل ICMP در دستگاه های شبکه مانند روترها استفاده می شود. ICMP برای گزارش و آزمایش خطا بسیار مهم است، اما می‌تواند در حملات انکار سرویس توزیع شده (DDoS) نیز استفاده شود.

ICMP برای چه مواردی استفاده می شود؟

هدف اصلی ICMP گزارش خطا است. هنگامی که دو دستگاه از طریق اینترنت به یکدیگر متصل می شوند، ICMP خطاهایی ایجاد می کند تا در صورتی که هر یک از داده ها به مقصد مورد نظر خود نرسیده باشد، با دستگاه فرستنده به اشتراک بگذارد. به عنوان مثال، اگر یک بسته داده برای یک روتر خیلی بزرگ باشد، روتر بسته را رها می کند و یک پیام ICMP برای داده ها به منبع اصلی ارسال می کند.

استفاده ثانویه از پروتکل ICMP برای انجام تشخیص شبکه است. ابزارهای ترمینال رایج مانند traceroute و ping هر دو با استفاده از ICMP کار می کنند.

ابزار traceroute برای نمایش مسیر مسیریابی بین دو دستگاه اینترنتی استفاده می شود. این مسیر، مسیر فیزیکی واقعی روترهای متصل است که درخواست باید قبل از رسیدن به مقصد از آن عبور کند. مسیر بین یک روتر و روتر دیگر به عنوان “hop” شناخته می شود و یک traceroute همچنین زمان مورد نیاز برای هر hop در طول مسیر را گزارش می دهد. این می تواند برای تعیین منابع تاخیر شبکه مفید باشد.

ابزار ping یک نسخه ساده شده از traceroute است. یک ping سرعت اتصال بین دو دستگاه را آزمایش می کند و دقیقاً گزارش می دهد که چقدر طول می کشد یک بسته داده به مقصد برسد و به دستگاه فرستنده بازگردد. اگرچه ping اطلاعاتی در مورد مسیریابی یا hop ارائه نمی دهد، اما هنوز یک معیار بسیار مفید برای اندازه گیری تأخیر بین دو دستگاه است. پیام های ICMP echo-request و echo-reply معمولاً برای انجام ping استفاده می شوند.

متأسفانه حملات شبکه می توانند از این فرآیند سوء استفاده کنند و ابزارهایی برای ایجاد اختلال مانند ICMP flood attack و حمله ping of death attack ایجاد کنند.

ICMP چگونه کار می کند؟

برخلاف پروتکل اینترنت (IP)، ICMP با پروتکل لایه transport (انتقال) مانند TCP یا UDP مرتبط نیست. این باعث می شود ICMP یک پروتکل بدون اتصال (connectionless) باشد: یک دستگاه نیازی به باز کردن اتصال با دستگاه دیگر قبل از ارسال پیام ICMP ندارد. ترافیک IP معمولی با استفاده از TCP ارسال می شود، به این معنی که هر دو دستگاهی که داده ها را مبادله می کنند، ابتدا TCP handshake انجام می دهند تا اطمینان حاصل شود که هر دو دستگاه برای دریافت داده آماده هستند.

 ICMP یک اتصال را به این روش باز نمی کند. پروتکل ICMP همچنین اجازه هدف قرار دادن یک پورت خاص روی یک دستگاه را نمی دهد.

چگونه از ICMP در حملات DDoS استفاده می شود؟

ـ ICMP flood attack:

ping flood یا ICMP flood زمانی است که مهاجم سعی می‌کند یک دستگاه هدف را با بسته‌های echo-request ICMP در هم بشکند. هدف، باید هر بسته را پردازش کرده و به آن پاسخ دهد و منابع محاسباتی آن را مصرف کند تا زمانی که کاربران قانونی نتوانند سرویس را دریافت کنند.

ـ Ping of death attack:

این حمله زمانی است که مهاجم پینگی بزرگتر از حداکثر اندازه مجاز برای یک بسته را به یک ماشین هدف ارسال می کند و باعث خراب شدن دستگاه می شود. بسته در راه رسیدن به هدف خود تکه تکه می شود، اما زمانی که هدف، بسته را به حداکثر اندازه اصلی خود جمع می کند، اندازه بسته باعث سرریز بافر می شود.این نوع حمله در حال حاضر خیلی کم اتفاق می افتد، با این حال تجهیزات شبکه قدیمی‌تر هنوز هم می‌توانند در معرض آن باشند.

ـ Smurf attack:

در حمله Smurf، مهاجم یک بسته ICMP را با یک آدرس IP مبدا جعلی ارسال می کند. تجهیزات شبکه به بسته پاسخ می دهد، پاسخ ها را به IP جعلی ارسال می کند و قربانی را با بسته های ICMP ناخواسته پر می کند. مانند ” Ping of death”، امروز حمله اسمورف فقط با تجهیزات قدیمی امکان پذیر است.

ICMP تنها پروتکل لایه شبکه مورد استفاده در حملات DDoS لایه 3 نیست. به عنوان مثال، مهاجمان در گذشته از بسته های GRE نیز استفاده کرده اند.

به طور معمول، حملات DDoS لایه شبکه، تجهیزات و زیرساخت شبکه را هدف قرار می دهند، در مقابل حملات DDoS لایه برنامه، که ویژگی های وب را هدف قرار می دهند.

پارامترهای ICMP:

پارامترهای ICMP در هدر بسته وجود دارند و به شناسایی خطاهای بسته IP که مربوط به آن هستند کمک می کنند. پارامترها مانند یک برچسب حمل و نقل روی یک بسته هستند. آنها اطلاعات شناسایی بسته و داده های موجود در آن را ارائه می دهند. به این ترتیب، پروتکل ها و ابزارهای شبکه که پیام ICMP را دریافت می کنند، می دانند که چگونه بسته را مدیریت کنند.

32 بیت اول هدر بسته هر پیام ICMP شامل سه فیلد اطلاعاتی یا پارامتر است. این سه پارامتر به شرح زیر است:

1. Type: 8 بیت اول پیام Type هستند. برخی از انواع رایج ان شامل موارد زیر است:

Type 0:  Echo reply

Type 3 :  Destination unreachable

Type 8 :  Echo

Type 5 :  Redirect

Type توضیح مختصری در مورد اینکه پیام برای چیست ارائه می دهد تا دستگاه شبکه دریافت کننده بداند چرا پیام را دریافت می کند و چگونه با آن رفتار کند. به عنوان مثال، یک Echo درخواستی است که میزبان ارسال می کند تا ببیند آیا یک سیستم مقصد بالقوه در دسترس است یا خیر. به محض دریافت پیام Echo ، دستگاه دریافت کننده ممکن است یک پاسخ Echo reply (0Type) ارسال کند که نشان می دهد در دسترس است.

2. Code: 8 بیت بعدی نشان دهنده نوع Code پیام است که اطلاعات بیشتری در مورد نوع خطا ارائه می دهد.
3. Checksum: 16 بیت آخر یک بررسی یکپارچگی پیام را ارائه می دهد. Checksum تعداد بیت‌ها را در کل پیام نشان می‌دهد و ابزار ICMP را قادر می‌سازد تا سازگاری با هدر پیام ICMP را بررسی کند تا مطمئن شود دامنه کامل داده تحویل داده شده است.
4. قسمت بعدی هدر ICMP، pointer است. این شامل 32 بیت داده است که مشکل را در پیام IP اصلی نشان می دهد. به طور خاص، pointer مکان بایت را در پیام IP اصلی که باعث ایجاد پیام مشکل شده است، شناسایی می کند. دستگاه دریافت کننده به این قسمت از هدر نگاه می کند تا مشکل را مشخص کند.
5. بخش آخر بسته ICMP ، datagram اصلی است. این شامل حداکثر 576 بایت در IPv4 و 1280 بایت در IPv6 است و شامل یک کپی از پیام IP اصلی حاوی خطا است.

منبع : پروتکل ICMP

پروتکل مسیریابی RIP چیست

پروتکل مسیریابی RIP چیست:

پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP) یا Routing Information Protocol یکی از قدیمی ترین پروتکل های مسیریابی Distance-vector است و از hop count به عنوان واحد مسیریابی استفاده می کند. RIP برای مسیریابی، محدودیت هایی را در تعداد hop های مجاز در یک مسیر از مبدأ به مقصد ایجاد می کند. حداکثر hop مجاز برای RIP پانزده می باشد که اندازه شبکه هایی را که RIP می تواند از آنها پشتیبانی کند را محدود می کند.

پروتکل های مسیریابی پویا مانند RIP این توانایی را به روتر خواهند داد تا جدول مسیریابی خود را به صورت Dynamic و اتوماتیک، آپدیت و کامل کنند. در حقیقت در صورتی که پروتکل پروتکل های مسیریابی بر روی کلیه روترهای یک سازمان فعال و پیکربندی شوند، روترها شروع با ارسال پیام های آپدیت برای یکدیگر خواهند کرد و هر روتر، پیام های آپدیت را برای روترهای همسایه ارسال و از آن ها پیام آپدیت دریافت خواهد کرد، این عمل سبب تکمیل شدن و اضافه شدن اتوماتیک مسیرها در جدول مسیریابی روتر به وسیله پروتکل مسیریابی مانند RIP خواهد شد.

در این حالت اگر یک مسیر به سازمان شما اضافه شود یا یک مسیر حذف شود به صورت اتوماتیک کلیه روترهای سازمان توسط پروتکل مسیریابی آپدیت خواهند شد. 

در یک پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP)، روترها جدول مسیریابی خود را هر 30 ثانیه بروزرسانی می کنند. در نسخه های اولیه، جداول مسیریابی به اندازه ای کوچک بودند که میزان ترافیک قابل توجه نبود. هنگامی که شبکه ها گسترش یافتند، مشخص شد که حتی اگر روترها در زمان های تصادفی، initialized شوند، هر 30 ثانیه یک بار می تواند یک انفجار ترافیکی عظیم رخ دهد.

در اکثر محیط های شبکه، به علت همگرایی و مقیاس پذیری ضعیفی که RIP در مقایسه با EIGRP ،OSPF یا IS-IS دارد، برای مسیریابی انتخاب نمی شود. با این حال، از آنجا که RIP برخلاف پروتکل های دیگر، نیازی به پارامتر ندارد، پیکربندی آن آسان است. 

Hop چیست؟

در شبکه های کامپیوتری Hop قسمتی از یک مسیر میان مبدأ و مقصد بسته اطلاعاتی است. روترها بسته های اطلاعاتی را میان شبکه مبدأ و مقصد منتقل می کند. در واقع هنگام انتقال بسته های اطلاعاتی از یک روتر به شبکه مقصد یک عمل Hop صورت می گیرد. Hop count یا تعداد هاپ ها به میانگین تعداد روتر هایی در شبکه بین مبدأ و مقصد بسته اطلاعاتی گفته می شود که بسته اطلاعاتی بایستی از آن روتر ها عبور کند.

جدول مسیریابی یا Routing Table: 

جدول مسیریابی هر روتر درون Internetwork شامل کلیه مسیرهایی می باشدکه روتر قادر به هدایت بسته ها به سمت آنها می باشد، این جدول مسیریابی به شکل و فرم خاص توسط روتر تنظیم خواهد شد. در داخل جدول مسیریابی یک روتر یکسری اطلاعات مریوط به مسیرها وجود دارد که شما باید درکت درستی از اطلاعات داخل آن داشته باشید.

هر روتر RIP یک جدول مسیریابی دارد. این جداول اطلاعات تمام مقاصدی را که روتر می داند می تواند به آنها برسد ذخیره می کنند. هر روتر اطلاعات جدول مسیریابی خود را به نزدیکترین همسایگان خود مبادله می کند. روترها اطلاعات جدول مسیریابی را هر 30 ثانیه برای نزدیکترین همسایگان خود پخش می کنند.

برای مثال: اگر کاربر هستید و می خواهید به google.com برسید. مسیرهای زیادی وجود دارد که می توانید از طریق آنها به سرور Google دسترسی پیدا کنید.

در مثال زیر، کاربر سه مسیر دارد. RIP تعداد روترهای مورد نیاز برای رسیدن به سرور مقصد را از هر مسیر شمارش می کند. سپس مسیری را انتخاب می کند که دارای حداقل تعداد باشد. همانطور که در تصویر مشاهده می کنید مسیر 1 دارای 2 عدد Hop، مسیر 2 دارای 3 عدد Hop و مسیر 3 دارای 4 عدد Hop برای رسیدن به سرور مقصد است. بنابراین، RIP مسیر 1 را انتخاب می کند.

انواع RIP یا Routing Information Protocol:

ـ RIP Version 1:

این پروتکل جهت آپدیت جدول مسیریابی بین روترهای شبکه از پیام های Broadcast استفاده می کند که هر 30 ثانیه یکبار کل جدول مسیریابی را از طریق اینترفیس های فعال منتشر می کند و Metric در پروتکل RIP بر اساس Hop Count محاسبه می شود و این پروتکل محدودیت 15 عدد Hop Count را خواهد داشت. RIP Version 1 یک پروتکل Classful است و در صورتی که چندین مسیر دارای Hop Count یکسان باشد، Load Blancing بین مسیرها به وجود خواهد آمد. حداکثر بر روی 6 مسیر با Metric یکسان می تواند Load Blancing ایجاد شود.

برخی ویژگی های RIP Version 1 به شرح زیر است:

• جداول مسیریابی RIPv1 هر 25 تا 35 ثانیه یک بار به روز می شوند.         
• RIP v1 از مسیریابی Classful استفاده می کند.
• به روزرسانی های مسیریابی دوره ای، شامل اطلاعات subnet و پشتیبانی VLSM نیستند.
• همچنین در این نسخه هیچ گونه احراز هویتی وجود ندارد که باعث شود RIP در برابر حملات مختلف آسیب پذیر باشد.

ـ RIP Version 2: 

این پروتکل هم از نوع Distance Vector می باشد ولی پیشرفته تر از RIP Ver1 است. پروتکل RIP Ver 2 از Multicasting به جای Broadcast استفاده می کند اما قابلیت کار به صورت Broadcast را نیر دارا می باشد. پروتکل RIP ver2 یک پروتکل Classless می باشد و VLSM را پشتیبانی می کند.

RIP Ver2 همچنین از احراز هویت پشتیبانی می کند که این توانمندی باعث می شود که روترها قبل از آپدیت جدول مسیریابی و رد و بدل کردن اطلاعات مسیریابی یکدیگر را احراز هویت نمایند و بعد از تکمیل پروسه احراز هویت جدول های مسیریابی را بین یکدیگر مبادله کنند. در این پروتکل انتخاب بهترین مسیر بر اساس HOP Count با تداد روترها موجود در مسیر محاسبه می شود.

برخی ویژگی های RIP Version 2 به شرح زیر است:

• این نسخه توانایی حمل اطلاعات subnet و پشتیبانی از CIDR را دارد. 
• حداکثر شمارش Hop، پانزده می باشد.
• امکان احراز هویت دارد.
• برچسب های مسیریابی نیز در نسخه RIP 2 اضافه شده است. این قابلیت باعث تمایز بین مسیرهای پروتکل RIP و مسیرهای پروتکل های دیگر می شود.

ـ RIPng:

RIPng یا RIP next generation در واقع نسخه گسترش یافته RIPv2 برای پشتیبانی از IPv6 می‌باشد. تفاوت‌های اصلی بین RIPv2 و RIPng عبارتند از:

• پشتیبانی از شبکه IPv6.
• RIPv2 بر خلاف RIPng از به روزرسانی های احراز هویت RIPv1 پشتیبانی می کند.
• RIPng از پروتکلUDP با پورت 521 استفاده می‌کند.  

نکته: VLSM مخفف Variable Length Subnet Masking می باشد و یکی از راه ها و تکنیک های تقسیم بندی IP به range های کوچکتر با Subnet های متغیر است که با کمترین هدر رفت IP میتوان یک range بزرگ را به rangeهای کوچکتر برای استفاده بهتر از شبکه خود تقسیم نمود. پروتکل هایی که در زمره پروتکل های Classful قرار می گیرند یعنی پروتکل های RIP 1 و IGRP، از VLSM پشتیبانی نمی کنند. برای همین هم برای استفاده از مزیت هایی که VLSM ارائه می دهد نیاز به بکارگیری پروتکل های Classless مانند BGP، EIGRP، IS-IS، OSPF، RIP 2 داریم.

واحد Metric در پروتکل مسیریابی RIP:

ممکن است در شبکه Internetwork برای رسیدن به یک شبکه چندین مسیر وجود داشته باشد، در این وضعیت از واحدی به نام Metric برای انتخاب بهترین مسیر استفاده می شود. هر پروتکل مسیریابی به یک شکل و فرم Metric را محاسبه می کند. در پروتکل مسیریابی RIP بهترین مسیر، مسیری خواهد بود که دارای تعداد روترها یا Hop های کمتری باشد. 

یکی از مشکلاتی که پروتکل مسیریابی RIP با آن مواجه می باشد مشکل نحوه محاسبه Metric است. در پروتکل RIP تنها روش محاسبه Metric تعداد Hop می باشد، مشکل در صورتی به وجود می آید که مسیرهای ارتباطی دارای سرعت یکسان نباشند.

پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP) از تایمرهای زیر استفاده می کند:

• update timer: فاصله بین دو پیام پاسخگویی را کنترل می کند و به طور پیش فرض 30 ثانیه است.  
• invalid timer: تایمر نامعتبر مشخص می کند که یک routing چه مدت می تواند در جدول مسیریابی باشد بدون اینکه بروز رسانی شود. این تایمر را تایمر انقضا می‌نامند و به طور پیش فرض 180 ثانیه است.
• Flush Timer: تایمر فلاش زمان بین routeهای بی اعتبار و یا غیر قابل دسترسی را کنترل و از جدول مسیریابی حذف می کند. به طور پیش فرض 240 ثانیه است که 60 ثانیه طولانی تر از تایمر نامعتبر است. این تایمر باید روی زمان بیشتری از از تایمر نامعتبر تنظیم شود.
• Holddown Timer: این تایمر برای تثبیت route ها هنگامی که شمارش hop ها آغاز می‌شود، در ورودی هر مسیر شروع می شود. در طی این مدت، هیچ به روزرسانی برای ورودی مسیریابی انجام نمی شود. مقدار پیش فرض این تایمر 180 ثانیه است.

مزایای پروتکل مسیریابی RIP:

ـ پیکربندی آن آسان است.

ـ هر بار که توپولوژی شبکه تغییر می کند نیازی به به روز رسانی ندارد.

ـ تقریباً همه روترها را پشتیبانی می کند.

معایب پروتکل مسیریابی RIP:

ـ این پروتکل فقط بر اساس تعداد Hop است. بنابراین، اگر مسیر بهتری با پهنای باند بهتر موجود باشد ، آن مسیر را انتخاب نمی کند.

مثال: فرض کنید دو مسیر داریم، مسیر اول دارای پهنای باند 100 کیلوبیت بر ثانیه (کیلوبیت بر ثانیه) است و ترافیک زیادی در این مسیر وجود دارد در حالی که مسیر دوم دارای پهنای باند 100 مگابیت بر ثانیه (مگابیت بر ثانیه) است و رایگان است. در حال حاضر RIP مسیر 1 را انتخاب می کند هر چند که تردد بالایی دارد پهنای باند آن بسیار کمتر از پهنای باند مسیر 2 است. این یکی از بزرگترین معایب RIP است.

ـ استفاده از پهنای باند در RIP بسیار زیاد است زیرا هر 30 ثانیه به روز رسانی خود را Broadcast می کند.

ـ RIP تنها از تعداد 15 هاپ پشتیبانی می کند ، بنابراین حداکثر 16 روتر را می توان در RIP پیکربندی کرد.

ـ در اینجا نرخ همگرایی کند است. این بدان معناست که وقتی هر پیوندی از بین می رود، زمان زیادی طول می کشد تا مسیرهای جایگزین را انتخاب کنید.

محدودیت های پروتکل مسیریابی RIP:

• تعداد hop ها نباید از 15 تجاوز کند.
• Variable Length Subnet Masks توسط نسخه 1 RIP پشتیبانی نمی شود.
• دارای همگرایی (convergence) آهسته است که منجر به مشکلات زیادی می‌شود.

RIP معمولا در شبکه های کوچک از قبیل LAN یا مجموعه ای از LAN های کوچک که تشکیل یک Campus Area Network را داده اند استفاده می شود. 

منبع : مسیریابی اطلاعات پروتکل

کابل فیبر نوری و هرآنچه در رابطه با آن باید بدانید

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری یا optical-fiber رشته باریک و بلندی از یک ماده شفاف مانند شیشه یا پلاستیک است که می تواند نوری را که از یک سمت وارد شده از سمت دیگر خارج کند. این کابل ها در یک لوله محافظ مناسب در محیطی که کابل نصب شده است، قرار می گیرند.

پهنای باند کابل های فیبر نوری بسیار بیشتر از کابل های معمولی می باشد، با فیبر نوری می توانید تلوزیون، تلفن، ویدئو کنفرانس و سایر داده ها را به آسانی با پهنای باند بالا تا حداکثر 10 گیگابیت منتقل کنید.

استفاده از کابل های فیبر نوری تقریباً روش جدیدی است که خانه و محل کار را به اینترنت متصل می نماید. وقتی اسمی از کابل های فیبر نوری به میان می آید، اولین چیزی که به ذهن هر کسی خطور می کند سرعت بالای انتقال می باشد. در واقع ، کابلهای فیبر نوری که برای اینترنت استفاده می شود دارای سرعت بالایی به خصوص در مسافت های طولانی هستند.

در واقع فیبر نوری اطلاعات را بصورت سیگنال های الکتریکی یا الکترومغناطیسی ارسال نکرده بلکه اطلاعات را بصورت نور با طول موج لیزر ارسال می کند. بنابراین، شما از یک طرف سیگنال دیتای خود را به پالس های نوری تبدیل و بصورت ۰ و ۱ نوری ارسال کرده و از طرف دیگر این صفر و یک ها را تشخیص داده و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند.

تاریخچه کابل فیبر نوری:

از طرفی دیگر ایده استفاده از شکست برای هدایت نور برای اولین بار در سال 1840 توسط Daniel Colladon و Jacques  Babinet در پاریس پیشنهاد شد. شاید بتوان گفت که اولین سیر تکامیلی سیستم ارتباط نوری توسط الکساندر گراهام بل در سال 1880 صورت گرفت. گراهام بل اختراع تلفن نوری یا فوتون یا سیستمی که صدا را تا فاصله چند صد متری منتقل می کند به ثبت رساند.

کاکو و کوکهام انگلیسی برای اولین بار استفاده از شیشه را بعنوان محیط انتشار مطرح کردند. آن‌ها مبنای کار خود را دستیابی به سرعتی حدود 100 مگابیت بر ثانیه و بیشتر بر روی محیط‌های انتشار شیشه قرار دادند. که البته این سرعت انتقال با تضعیف زیاد انرژی همراه بود. این دو محقق انگلیسی، کاهش انرژی را تا آنجا می‌پذیرفتند که کمتر از 20 دسی بل نباشد.

اگر چه آنان در رسیدن به هدف خود ناکام ماندند، اما شرکت آمریکائی (کورنینگ گلس) به این هدف دست یافت. در اوایل سال 1960 میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبرنوری ممکن گردید. در سال 1966 میلادی، دانشمندان در این نظریه که نور در الیاف شیشه‌ای هدایت می‌شود پیشرفت کردند که حاصل آن از کابلهای معمولی بسیار سودمندتر بود. چرا که فیبرنوری بسیار سبکتر و ارزانتر از کابل مسی است و در عین حال ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی دارد.

توسعه فناوری فیبرنوری از سال 1980 میلادی به بعد باعث شد که همواره مخابرات نوری بعنوان یک انتخاب مناسب مطرح باشد. تا سال 1985 میلادی در دنیا نزدیک به 2 میلیون کیلومتر کابل فیبر نوری نصب شده و مورد بهره برداری قرار گرفته ‌است.

همچنین در اوایل دهه شصت فعالیت های پژوهشی در زمینه فیبر نوری صورت گرفت که منجر به برپایی مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران شد و در سال 1367 کارخانه تولید فیبر نوری در یزد به بهره برداری رسید. از این رو، استفاده از کابل‌های نوری در دیگر شهرهای بزرگ ایران آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به یکدیگر بپیوندند. در همان سال نیز نخستین خط مخابراتی نوری بین تهران و کرج به کار افتاد و تا به امروز ادامه دارد.

آشنایی با ساختار کابل فیبر نوری :

ساختار کابل فیبر نوری با توجه به نوع و کاربرد دارای اجزاء مختلفی هستند که این اجزا شامل موارد زیر است:

1. فیبر نوری
2. تیوب (محل قرار گیری فیبر نوری)
3. لایه های حفاظتی
4. روکش

1.فیبر نوری:

فیبر نوری به دو بخش اصلی تقسیم می شود:

• هسته (core): فیبر نوری از جنس شیشه (یا پلاستیک) است که سیگنال های نوری در آن حرکت می کنند.
• Cladding: که از جنس شیشه یا پلاستیک می باشد و دارای ضریب شکست متفاوتی است که باعث برگشت نور منعکس شده به داخل هسته می شود. فیبر نوری معمولا توسط Coting که یک لایه ی محافظتی در برابر شرایط محیطی است، پوشیده شده است.

2. تیوب (Tube):

تیوب ها اولین لایه مرکزی کابل هستند که تارهای فیبر طبق رنگ بندی های استاندارد درون آن قرار می گیرند. تعداد تیوب ها حداکثر تعداد رشته های فیبر درون کابل را نشان می دهد.

برای مثال هر تیوب می تواند حداکثر تا 6 تار فیبر را درون خود جای دهد پس اگر کابلی با 6 تیوب که هر تیوب 6 فیبر در خود جای می دهد داشته باشیم ،این کابل از حداکثر 36 تا هسته فیبر نوری پشتیبانی می کند. همچنین اگر تعداد تیوب ها از یک میزانی بیشتر شود، از یک محوری که معمولاً از جنس پلاستیکی (FRP) یا آهنی (Steel) است، برای جلوگیری از به هم تابیدگی آن ها استفاده می شود.

3ـ لایه های حفاظتی:

لایه های حفاظتی متنوعی وجود دارد که هر کدام از آنها وظیفه ی خاصی بر عهده دارند که عبارتند از:

• مواد ژله ای: این لایه خاصیت ضد آب و ضدخورندگی توسط جانوران را داشته و از فیبر نوری در برابر آب و جویدگی جانوران موذی محافظت می کند.
• لایه ها و یا نوارهای جاذب رطوبت: الیافی است از جنس پلی استر شبیه به پارچه که مهمترین وظیفه آن جذب رطوبت و جلوگیری از نفوذ آن به لایه های بعدی می باشد.
• آرمورد: پوشش فلزی از جنس آهن یا آلومینیوم است که از فیبر در برابر ضربات و صدمات محافظت می کند.

4ـ روکش ها:

روکش ها بیرونی ترین لایه های کابل هستند که عموماً از جنس پلی اتیلن که مقاومت و انعطاف پذیری بالایی دارند و PVC که خصوصیت بارز آن انعطاف بالای آن ها می باشد، ساخته می شوند. PE ها خود از چهار نوع High Density، Middle Density، Low Density، LSZH تشکیل می شوند که هر یک دارای ویژگی های خاصی هستند:

• High Density مقاومت بالایی دارد اما انعطاف پذیری آن ها پایین است.
• Middle Density که مقاومت و انعطاف پذیری آن ها در یک سطح می باشد.
• Low Density که دارای مقاومت پایین و انعطاف پذیری بالایی هستند.
• LSZH ضد اشتعال می باشد.

انواع کابل فیبر نوری:

کابل های فیبر نوری به طور کلی به دو دسته Single mode و Multi mode دسته بندی می شوند:

• Single mode:

کابل های فیبر نوری Single mode یا تک حالته نور را به طور مستقیم و بدون شکست عبور می دهند. قطر کابل های فیبر نوری تک حالته نسبتا باریک و تقریبا برابر 8.3 تا 10 میکرون است، که اجازه انتقال تنها یک حالت یا اشعه ی نور در فاصله ی 1310nm یا 1550nm می دهد.

به همین دلیل هنگامی که نور در هسته ی فیبر نوری single mode جا به جا می شود، یک انعکاس کوتاه تولید می شود. این امر باعث می شود که ضریب استهلاک فیبر کاهش یابد و این توانایی را ایجاد می کند که سیگنال بتواند جلوتر برود.

در نتیجه کابل فیبر نوری تک حالته در مسافت های طولانی و اپلیکیشن هایی که دارای پهنای باند بالایی هستند، مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین این کابل ها پهنای باند بالاتری نسبت به کابل های چند حالته دارند و به یک منبع نوری با عرض طیفی باریک نیاز دارند. فیبرنوری تک حالته سرعت انتقال بالاتری را در اختیار شما قرار می دهد و تا 50 برابر فاصله بیشتر از کابل های فیبر نوری چند حالته ارائه می دهند، در نتیجه قیمت این کابل ها بیشتر می باشد.

• Multimode:

کابل های فیبر نوری چند حالته یا Multimode ازالیاف شیشه ای ساخته شده اند که  قطر هسته آن ها تقریبا برابر 50 تا 100 میکرون است و سایز معمول آن ها تقریبا برابر 62.5 است. این نوع کابل ها، چند حالت را به صورت همزمان انتقال می دهند در نتیجه، داده های بیشتری می توانند از هسته ی کابل فیبر نوری Multimode در یک زمان عبور کنند. منبع نوری این کابل‌ها LED ها هستند و نور را در پرتوهای متفاوت با طول موج‌های متنوعی منتشر می‌کنند که این پرتوها بسته به نوع کابل، شکل انتشارهای مختلفی را در طول کابل دارند.

 کابل‌هایSingle mode  به دو دسته OS1 و OS2 تقسیم می‌شوند. که تفاوت این دو دسته در طول موج و نحوه انتشار نور در هسته آن ها می‌باشد.

کابل‌های Multi mode به پنج  دسته OM1، OM2، OM3، OM4 و OM5 تقسیم می‌شوند. در کابل‌های نوع OM1,OM2 نور با برخورد به دیواره clad شکسته می‌شود و طول کابل را طی می‌کند که تکنولوژی ساخت هسته این نوع کابل‌ها step-index نامیده می شود.

اما، در کابل‌های نوع OM3,OM4 هسته کابل با تکنولوژی Graded-index تولید می‌شود که در این نوع کابل ها نور پس از چندین بار شکست، زمانی که به پوشش clad کابل برخورد می کند، با ضریب شکست و انحراف بسیار کمی در طی طول کابل منتشر می شود. همچنین به تکنولوژی ساخت کابل‌های OM3,OM4، تکنولوژی فیبرهای متحد المرکز نیز گفته می‌شود.

انواع فیبر نوری Single Mode:

کابل Single Mode دارای هسته بسیار کوچکتر (8-9um) نسبت به کابل Multimode است و از یک مسیر (حالت) برای حمل نور استفاده می کند. تفاوت اصلی بین OS1 و OS2، ساختار کابل است نه مشخصات نوری.

-OS1 Single Mode :

هر فیبر دارای پوشش دو لایه محافظ خاص خود (کدگذاری شده برای شناسایی) است. یک لایه پلاستیکی و دیگری آکریلات ضد آب است. بافر محکم اجازه می دهد تا کابل سبک تر و انعطاف پذیرتر باشد و نسبت به خرد شدن مقاوم باشد. کاربرد این کابل های فیبر نوری در داخل ساختمان حلقه های محلی از راه دور، LAN ها و پیوندهای نقطه به نقطه در شهرها ، ساختمان ها ، کارخانه ها ، پارک های اداری یا پردیس ها می باشد

-OS2 Single Mode:

همه فیبرها به غیر از پوشش بیرونی آنها لخت هستند. هر فیبر دارای یک پوشش رنگی برای شناسایی است. به غیر از این پوشش، فیبر درون یک لوله ناهموار و مقاوم در برابر سایش ، که معمولاً با ژل نوری پر شده است و الیاف را از رطوبت محافظت می کند ، شناور می باشد. OS2 می تواند از سرعت بیش از 100G و مسافت بیش از 200 کیلومتر (124 مایل) پشتیبانی کند. کابرد این کابل های فیبر نوری در خطوط راه آهن و راه های باریک راه دور telco ، استفاده در خیابان ها و غیره می باشد.

انواع فیبر نوری Multimode:

مشخصات الیاف چند حالته توسط استاندارد ISO / IEC 11801 مشخص شده است. در کابل های نوری Multimode سیگنال های نوری هنگام حرکت به سمت هسته، نور را در چندین مسیر پراکنده می کند. این امر باعث پهنای باند بالاتر در مسافت های کوتاه تا متوسط می شود.

با این حال، در کابل های طولانی تر، چندین مسیر از نور می تواند باعث انحراف در انتهای مسیر شده و در نتیجه انتقال داده ها نامشخص و ناقص صورت گیرد. به همین دلیل، Multimode ها تنها برای مسافت های کوتاه استفاده می شود.

ـ OM1:

رنگ کاور: نارنجی

اندازه هسته: 62.5میکرومتر

نرخ داده: طول موج 1Gb  850nm

فاصله: تا 300 متر

کاربرد: شبکه های مسافت کوتاه ، شبکه های محلی (LAN) و شبکه های خصوصی

ـ OM2:

رنگ کاور: نارنجی

اندازه هسته: 50میکرومتر

نرخ داده: طول موج 1Gb  850nm

فاصله: تا 600 متر

کاربرد: شبکه های مسافت کوتاه ، شبکه های محلی (LAN) و شبکه های خصوصی

عموماً برای مسافت های کوتاهتر مورد استفاده قرار می گیرد. و فاصله ای که می تواند طی کند دو برابر OM1 می باشد.

ـ OM3:

رنگ کاور: آبی

اندازه هسته: 50میکرومتر

نرخ داده: طول موج 10Gb  850nm

فاصله: تا 300 متر

از نور کمتری استفاده می کند و باعث افزایش سرعت می شود.

با استفاده از اتصال MPO قادر به اجرای 40 گیگابایت یا 100 گیگابایت تا 100 متر است.

کاربرد: شبکه های خصوصی بزرگتر

ـ OM4:

رنگ کاور: آبی

اندازه هسته: 50میکرومتر

نرخ داده: طول موج 10Gb  850nm

فاصله: تا 550 متر

با استفاده از اتصال MPO قادر به اجرای 100 گیگابایت تا 150 متر هستید

کاربرد: شبکه های پر سرعت ، مراکز داده ، مراکز مالی و شرکت های بزرگ

ـ OM5:

رنگ کاور: سبز لیمویی

کاملاً با کابل کشی OM3 و OM4 سازگار است.

از طیف وسیع تری از طول موج بین 850nm و 953nm استفاده می کند.

طراحی شده برای پشتیبانی از چند طول موج کوتاه (SWDM).

می تواند 40 گیگابایت بر ثانیه و 100 گیگابایت بر ثانیه را انتقال دهد.

کاربرد: شبکه ها و مراکز داده با سرعت بالا که نیاز به مسافت بیشتر و سرعت بالاتری دارند.

نحوه انتخاب صحیح کابل فیبر نوری Single mode و Multimode:

این امر به فاصله انتقال تحت پوشش و همچنین بودجه کلی بستگی دارد. اگر فاصله از چند مایل کمتر باشد، کابل  فیبر نوری چند حالته انتخاب مناسبی است و هزینه های سیستم انتقال (فرستنده و گیرنده) پایین خواهد بود. اگر مسافت تحت پوشش بیش از 3 تا 5 مایل باشد، کابل فیبر نوری تک حالته گزینه ی مناسبی خواهد بود. سیستم های انتقال که برای استفاده با این فیبر طراحی شده اند ، معمولاً هزینه ی بالاتری به دلیل افزایش هزینه دیود لیزر خواهند داشت.

کابل های فیبر نوری از نظر شیوه قرار گرفتن تارها، خصوصیات کابل و پوشش به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

• (Indoor (Tight Buffer
• (Outdoor ( Loose tube
• Indoor & Outdoor

ـ کابل های (Indoor (Tight Buffer :

این دسته کابل‌هایی هستند که در درون ساختمان (Indoor) مورد استفاده قرار می گیرند. پوشش داخلی این کابل‌ها، Buffer Tight است که رشته نخ‌هایی هستند که به دور کابل پیچیده شده‌اند و قطر این روکش ها 900 میکرومتر است. هسته این کابل ها توسط پوشش دو لایه محافظت می شود، لایه اول از جنس پلاستیک است و لایه دوم از جنس اکلیریک ضد آب می باشد که به صورت مستقیم روی فیبر قرار می‌گیرند و از ضربه‌های کوچک به فیبر جلوگیری می‌کنند.

این پوشش ها باعث افزایش انعطاف پذیری کابل می‌شوند، در نتیجه استفاده از آن را برای کاربردهای مختلف آسان تر خواهد بود. همچنین این کابل ها بسیار مقاوم تر از کابل های loose-tube می باشند. کابل های Tight Buffer مناسب برای اتصالات WAN یا LAN با طول متوسط، مسافت های داخلی طولانی و برای استفاده در زیر آب مناسب می باشند.

ـ کابل های (Outdoor (Loose tube :

پوشش این دسته از کابل‌ها Loose tube است و برای استفاده در محیط های بیرونی و فضاهای باز طراحی شده اند. در روش Loose-Tube تارهای فیبر نوری در یک تیوب پلاستیکی نسبتا سفت و سخت به‌ نحوی قرار می‌گیرند که آزادانه امکان حرکت داشته باشند.

بسیاری از کابل های Loose tube دارای ژل مقاوم در برابر آب در اطراف فیبرها می باشند. این ژل از فیبرها در برابر رطوبت محافظت می کند، در نتیجه این کابل ها برای محیط هایی با رطوبت بالا ایده آل می باشند. لوله های پر شده با ژل نیز می توانند با تغییرات دما گسترش یابد یا منقبض شوند. دو نوع کابل Loose Tube وجود دارد که عبارتند از:

• Central-Tube :

این کابل ها، برای Backbone خارجی کاربرد دارد و نصب و راه اندازی این نوع کابل ها در داکت، تونل، تیوپ و شیارها آسان می باشد. کابل های Central-Tube  دارای یک لوله تو خالی هستند که فیبرهای نوری درون آن‌ها قرار دارد و اطراف آن ها با ژل پر شده است.

• Stranded-Tube :

این کابل ها، برای Backbone خارجی کاربرد دارد و نصب و راه اندازی این نوع از کابل ها در داکت، تونل، تیوپ و شیارها آسان می باشد و دارای چندین لوله تو خالی هستند که فیبرهای نوری درون آن‌ها قرار دارند که اطراف آن ها با ژل پر شده است. این کابل‌ها همچنین دارای عایق مقاوم مرکزی هستند که از Kink یا خم شدن زیاد جلوگیری می کند.

ـ کابل های Indoor & Outdoor:

این دسته کابل‌هایی هستند که هم در داخل و هم در خارج ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و برخی از ویژگی‌های هر دو نوع کابل‌های Indoor و Outdoor را دارند.

رنگ بندی کابل های فیبر نوری:

کد رنگ کابل فیبر نوری سیستمی است که به ما کمک می کند تا نوع فیبر را به صورت بصری از رنگ روکش فیبر، کانکتور فیبر، بوت فیبر و غیره تشخیص دهیم. رمزگذاری رنگ فیبر نوری برای مهندسین فیبر نوری در حین اتصال کاربردی می باشد، زیرا فیبرهای رنگی به اطمینان از تداوم کدهای رنگی در طی اجرای کابل کمک می کنند. بنابراین، کدگذاری رنگ کابل های فیبر در ارتباطات فیبر نوری مانند کدگذاری رنگ جفت های پیچ خورده در سیستم های سیم کشی مسی ضروری و مهم می باشد. این رنگبندی شامل دو بخش بیرونی و داخلی:

ـ کد رنگ روکش خارجی:

رنگ روکش بیرونی فیبر و همچنین چاپ روی کابل فیبر نوری در انواع کابل های نوری از جمله توزیع شده، کابل های به هم پیوسته و کابل های Breakout معیار مهمی جهت شناسایی نوع فیبر، اندازه قطر تارهای نوری و تعداد فیبر می باشد.

با توجه به استاندارد EIA/TIA-598 کد رنگ فیبر، کد های رنگ روکش را برای انواع فیبر تعریف می کند. بنابراین شما می توانید کابل های فیبر نوری ای را که تنها شامل یک نوع فیبر هستند به راحتی از روی رنگ روکش آن ها تشخیص دهید.

منبع : همه چیزهایی که شما باید در مورد کابل های فیبر نوری بدانید