آشنایی با پروتکل‌های مسیریابی شبکه و پروتکل OSPF به زبانی ساده

مسیریابی یا routing به معنای یافتن راهی ارتباطی بین شبکه‌های مختلف است. در این فرایند، اطلاعات از یک دستگاه یا شبکه دریافت شده و به دستگاه یا شبکه دیگری ارسال می‌شود، به این عمل، مسیریابی گفته می‌شود، در واقع، مسیریابی به انتخاب و یافتن بهترین و بهینه‌ترین مسیر برای عمل دریافت و ارسال اطلاعات گفته می‌شود که معمولا با استفاده از روترها و سوییچ‌ها انجام می‌پذیرد. عمل مسیریابی با استفاده از پروتکل‌های متفاوتی صورت می‌پذیرد که می‌توان گفت: مهم‌ترین پروتکل‌های مسیریابی شبکه عبارتند از: OSPF، BGP، IS-IS،  EIGRP، IGRP و RIP

با منظومه ایرانیان همراه باشید تا پروتکل‌های مسیریابی شبکه را به تفصیل معرفی نماییم.

انواع پروتکل‌های مسیریابی یا Routing Protocoles

پروتکل‌های مسیریابی، قراردادهایی هستند که نحوه ارتباط روترها با یکدیگر را مشخص کرده و با توزیع اطلاعاتی خاص، به آنها این امکان را می‌دهند که مسیر تبادل اطلاعات بین دو گره در یک شبکه رایانه‌ای را انتخاب نمایند. به طور کلی دانش هر روتر، صرفا در مورد شبکه‌هایی است که قبلا به صورت مستقیم به آن متصل شده‌اند اما یک پروتکل مسیریابی، این اطلاعات را در مورد شبکه‌های جدید، ابتدا بین گره‌های همسایه و سپس در کل گره‌های شبکه به اشتراک می‌گذارد، به این ترتیب روتر، دانش مربوط به توپولوژی شبکه را به دست می‌آورد. ساز و کار به اشتراک گذاری اطلاعات در پروتکل‌ها به زبانی ساده به این صورت بیان می‌شود که، پروتکل‌ها، پیام‌هایی را به منظور جمع‌آوری اطلاعات مربوط به وضعیت فعلی شبکه و کمک به انتخاب بهترین مسیرها، ارسال نموده و از داده‌های جمع اوری شده، برای ایجاد جدول‌های مسیریابی استفاده می‌نمایند.

پروتکل‌های مسیریابی بر اساس فاکتورهای اطلاعاتی جمع آوری شده، به سه دسته تقسیم بندی می‌شوند:

1. Distance Vector Protocoles
2. Link State Protocoles
3. Hybird Protocoles

که در امه به معرفی این پروتکل‌ها می‌پردازیم.

پروتکل‌های Distance Vector

این دسته از پروتکل‌های مسیریابی مبتنی بر دو نوع اطلاعات هستند. اطلاعاتی در مورد مسافت (Distance) و جهت (Vector). به عبارتی این پروتکل‌ها به روتر دستور می‌دهند تا با شبکه‌های همسایه ارتباط برقرار نموده و از این طریق اطلاعاتی را به دست آورند. بهترین مسیر برای برقراری ارتباط، بر مبنای این اطلاعات که در مورد مسافت و جهت تبادل اطلاعات می‌باشد، انتخاب می‌گردد. پروتکل‌های مسافت-جهت جداول مسیریابی خود را برای تمام گره‌ها یا شبکه‌هایی که در همسایگی آن قرار دارند و به صورت مستقیم به آن وصل شده‌اند را در فواصل زمانی معین، به وجود می‌آورند. این سیکل در همه روترها اجرا می‌شود به این صورت که هر روتر اطلاعات مربوط به همسایه‌های خود را دریافت نموده و جداول مسیریابی انتشار می‌یابند. از این طریق طیف وسیعی از اطلاعات مسیریابی در شبکه‌ای از گره‌ها و روترها به وجود می‌آید که با هم، هم پوشانی دارند.

این نوع از مسیریابی، ساده‌ترین روش برای مسیریابی یا روتینگ است که نقاط ضعفی دارد که از جمله مهم‌ترین آنها مدت زمان طولانی برای افزایش دانش روترها در مورد شبکه است، به این معنا که با توجه به اینکه هر روتر باید اطلاعات مربوط به گره‌های همسایه را دریافت نموده و با استفاده از آنها جداول مسیریابی را رسم نماید، مدت زمان زیادی طول می‌کشد تا همه روترها، اطلاعات دقیقی از شبکه داشته باشند.

پروتکل‌های لینک استیت Link State (LSA Protocoles)

پروتکل‌های Link State اطلاعات خود را بر مبنای سه فاکتور ترافیک شبکه، سرعت Link و فاصله، به طور همزمان و یکپارچه جمع آوری نموده و از آنها برای مسیریابی بهینه استفاده می‌نمایند. ویژگی اصلی این پروتکل‌ها این است که اطلاعات مسیریابی را تنها در زمان بروز تغییرات انتشار می‌دهند، در این حالت روترها به جای جدول مسیریابی، تنها تغییرات را انتشار می‌دهند و همین امر باعث افزایش سرعت در تعیین مسیر می‌شود. این پروتکل‌ها، بر خلاف پروتکل مسافت-جهت، شبکه‌ها را در قالب تعداد روترها نمی‌بینند بلکه یک دیدگاه کامل و جامع در مورد توپولوژی‌های مورد استفاده در شبکه ایجاد می‌نمایند که شامل اطلاعات کاملی در مورد خود روتر، لینک‌های مستقیم یا همسایه‌های مستقیم متصل شده به آن  و وضعیت این لینک‌ها می‌باشد. با ایجاد کوچک‌ترین تغییری در توپولوژی شبکه‌های موجود، بلافاصله این تغییر برای همه روترها ارسال می‌شود تا خود را متناسب با این تغییرات، تغییر دهند. پس از بروز رسانی اطلاعات، هر روتر به صورت مستقل به محاسبه مسیرهای بهینه برای تبادل اطلاعات با شبکه‌های دیگر، می‌پردازد. این پروتکل‌ها، سرعت بالایی در تعیین مسیرهای بهینه دارند و هم چنین در مقایسه با پروتکل‌های مسافت- جهت در برابر ایجاد لوپ‌های روتینگ، مقاومت بیشتری نشان می‌دهند اما در مقابل، به علت پیچیدگی بیشتر و عمیق‌تر نسبت به پروتکل‌های مسافت-جهت، پروتکل‌های پر هزینه‌ای هستند و برای پیاده سازی نیاز به CPU قوی‌تر و RAM  بالاتری دارند.

پروتکل‌های Hybird  (پروتکل مسیریابی ترکیبی)

پروتکل‌های Hybird ترکیبی از پروتکل‌های Distance vector  و Link State هستند که مزایای هر دو پروتکل از جمله سادگی و عدم پیچیدگی پروتکل مسافت-جهت و سرعت بالای پروتکل  Link State را داراست و از همین رو، امروزه در اکثر شبکه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پروتکل مسیریابی Open Shortest Path First) OSPF)

یکی از انواع پروتکل‌های لینک استیت، پروتکل OSPF  می‌باشد که با یک استاندارد باز و جهانی طراحی شده است به همین علت، می‌توان گفت تقریبا تمام روترها از این پروتکل پشتیبانی می‌نمایند. ساز و کار مسیریابی در این پروتکل بر اساس محاسبه Cost می‌باشد. اصطلاح Cost درست مقابل اصطلاح پهنای باند قرار دارد به این معنا که هر چه پهنای باند یک اتصال بیشتر باشد، میزان Cost در آن اتصال کمتر خواهد بود، بنابراین در پروتکل OSPF مسیری که Cost کمتری نسبت به سایر مسیرها دارد، به عنوان بهترین مسیر انتخاب می‌شود.

در این پروتکل، یک اطلاعیه برای تمام گره‌های همسایه فرستاده می‌شود و هر روتر OSPF، یک بسته اطلاعاتی با نام Hello به تمام روترهای دیگر ارسال می‌نماید.  بسته Hello شامل اطلاعاتی نظیر تایمرهای روتر، ID روتر و Subnet mask می باشد.  میزان Cost در همه این اتصالات محاسبه شده و مسیری که کمترین Cost  را دارد، به عنوان مسیر بهینه انتخاب می‌شود. پروتکل OSPF برای محاسبه هزینه یا Cost  به این طریق عمل می‌کند:

Cost= 100000000/پهنای باند

سپس با توجه به این محاسبات، درخت SPF به صورت زیر ترسیم شده و بهترین مسیر با کمترین هزینه برای تبادل اطلاعات، انتخاب می‌گردد.

در این مقاله با مفاهیم اولیه و ابتدایی مسیریابی و پروتکل های مسیریابی آشنا شدید، برای مشاهده دوره‌های آموزشی موسسه منظومه ایرانیان از جمله دوره آموزشی پروتکل‌های مسیریابی به اینجا مراجعه نمایید.