مسیریابی در شبکه چیست؟
مسیریابی فرآیند انتخاب مسیر در هر شبکه است. یک شبکه کامپیوتری از ماشین‌های متعددی به نام گره و مسیرها یا لینک‌هایی که این گره‌ها را به هم متصل می‌کنند، تشکیل شده است. ارتباط بین دو گره در یک شبکه متصل به هم می‌تواند از طریق مسیرهای مختلفی انجام شود. مسیریابی فرآیند انتخاب بهترین مسیر با استفاده از قوانین از پیش تعیین شده است.
چرا مسیریابی مهم است؟
مسیریابی باعث افزایش کارایی در ارتباطات شبکه می‌شود. خرابی‌های ارتباطات شبکه منجر به زمان انتظار طولانی برای بارگذاری صفحات وب برای کاربران می‌شود. همچنین می‌تواند باعث از کار افتادن سرورهای وب شود زیرا نمی‌توانند تعداد زیادی از کاربران را مدیریت کنند. مسیریابی با مدیریت ترافیک داده به گونه‌ای که یک شبکه بتواند تا حد امکان از ظرفیت خود بدون ایجاد ازدحام استفاده کند، به کاهش خرابی‌های شبکه کمک می‌کند.
روتر چیست؟
روتر یک دستگاه شبکه است که دستگاه‌های محاسباتی و شبکه‌ها را به شبکه‌های دیگر متصل می‌کند. روترها در درجه اول سه وظیفه اصلی را انجام می‌دهند:
- تعیین مسیر:
- روتر مسیری را که داده‌ها هنگام حرکت از مبدا به مقصد طی می‌کنند، تعیین می‌کند. با تجزیه و تحلیل معیارهای شبکه مانند تاخیر، ظرفیت و سرعت، سعی می‌کند بهترین مسیر را پیدا کند.
- انتقال داده:
- روتر داده‌ها را به دستگاه بعدی در مسیر انتخاب شده منتقل می‌کند تا در نهایت به مقصد خود برسد. دستگاه و روتر ممکن است در یک شبکه یا در شبکه‌های مختلف باشند.
- توزیع بار:
- گاهی اوقات روتر ممکن است با استفاده از چندین مسیر مختلف، نسخه‌هایی از یک بسته داده را ارسال کند. این کار را برای کاهش خطاها ناشی از از دست رفتن داده‌ها، ایجاد افزونگی و مدیریت حجم ترافیک انجام می‌دهد.
مسیریابی چگونه کار می‌کند؟
داده‌ها در هر شبکه به صورت بسته‌های داده حرکت می‌کنند. هر بسته داده دارای یک هدر است که حاوی اطلاعاتی در مورد مقصد مورد نظر بسته است. همانطور که یک بسته به مقصد خود می‌رسد، ممکن است چندین روتر آن را چندین بار مسیریابی کنند. روترها این فرآیند را میلیون‌ها بار در هر ثانیه با میلیون‌ها بسته انجام می‌دهند.هنگامی که یک بسته داده وارد می‌شود، روتر ابتدا آدرس آن را در یک جدول مسیریابی جستجو می‌کند. این شبیه به مسافری است که برای یافتن بهترین مسیر اتوبوس به جدول زمانی اتوبوس مراجعه می‌کند. سپس روتر بسته را به نقطه بعدی در شبکه منتقل یا ارسال می‌کند.به عنوان مثال، وقتی از یک کامپیوتر در شبکه اداری خود از یک وب سایت بازدید می‌کنید، بسته‌های داده ابتدا به روتر شبکه اداری می‌روند. روتر هدر بسته را جستجو می‌کند و مقصد بسته را تعیین می‌کند. سپس جدول داخلی خود را جستجو می‌کند و بسته را به روتر بعدی یا به دستگاه دیگری مانند چاپگر در داخل خود شبکه ارسال می‌کند.
انواع مسیریابی چیست؟
دو نوع مختلف مسیریابی وجود دارد که بر اساس نحوه ایجاد جداول مسیریابی توسط روتر است:
- مسیریابی استاتیک (ایستا):
- در مسیریابی استاتیک، مدیر شبکه از جداول استاتیک برای پیکربندی دستی و انتخاب مسیرهای شبکه استفاده می‌کند. مسیریابی استاتیک در شرایطی که انتظار می‌رود طراحی یا پارامترهای شبکه ثابت بمانند، مفید است.
- ماهیت استاتیک این تکنیک مسیریابی با معایب مورد انتظار مانند ازدحام شبکه همراه است. در حالی که مدیران می‌توانند مسیرهای جایگزین را در صورت خرابی لینک پیکربندی کنند، مسیریابی استاتیک به طور کلی سازگاری و انعطاف‌پذیری شبکه‌ها را کاهش می‌دهد و در نتیجه عملکرد شبکه محدود می‌شود.
- مسیریابی دینامیک (پویا):
- در مسیریابی دینامیک، روترها جداول مسیریابی را در زمان اجرا بر اساس شرایط واقعی شبکه ایجاد و به روز می‌کنند. آنها سعی می‌کنند با استفاده از یک پروتکل مسیریابی دینامیک، که مجموعه‌ای از قوانین برای ایجاد، نگهداری و به روز رسانی جدول مسیریابی دینامیک است، سریع‌ترین مسیر را از مبدا به مقصد پیدا کنند.
- بزرگترین مزیت مسیریابی دینامیک این است که با شرایط متغیر شبکه از جمله حجم ترافیک، پهنای باند و خرابی شبکه سازگار می‌شود.
پروتکل‌های اصلی مسیریابی کدامند؟
پروتکل مسیریابی مجموعه‌ای از قوانین است که مشخص می‌کند روترها چگونه بسته‌ها را در طول یک مسیر شبکه شناسایی و ارسال می‌کنند. پروتکل‌های مسیریابی به دو دسته مجزا تقسیم می‌شوند: پروتکل‌های دروازه داخلی و پروتکل‌های دروازه خارجی.
پروتکل‌های دروازه داخلی در یک سیستم خودمختار (شبکه‌ای که به طور اداری توسط یک سازمان واحد کنترل می‌شود) بهترین عملکرد را دارند. پروتکل‌های دروازه خارجی انتقال اطلاعات بین دو سیستم خودمختار را بهتر مدیریت می‌کنند.
پروتکل‌های دروازه داخلی:
این پروتکل‌ها سیستم خودمختار را ارزیابی می‌کنند و تصمیمات مسیریابی را بر اساس معیارهای مختلفی مانند موارد زیر اتخاذ می‌کنند:
- تعداد هاپ، یا تعداد روترها بین مبدا و مقصد
- تاخیر، یا زمان لازم برای ارسال داده‌ها از مبدا به مقصد
- پهنای باند، یا ظرفیت لینک بین مبدا و مقصد
در زیر چند نمونه از پروتکل‌های دروازه داخلی آورده شده است.
- پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP):
- پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP) برای تعیین کوتاه‌ترین مسیر بین شبکه‌ها به تعداد هاپ‌ها متکی است. RIP یک پروتکل قدیمی است که امروزه کسی از آن استفاده نمی‌کند زیرا برای پیاده‌سازی‌های شبکه بزرگ‌تر به خوبی مقیاس نمی‌شود.
- پروتکل کوتاه‌ترین مسیر باز (OSPF):
- پروتکل کوتاه‌ترین مسیر باز (OSPF) اطلاعات را از تمام روترهای دیگر در سیستم خودمختار جمع‌آوری می‌کند تا کوتاه‌ترین و سریع‌ترین مسیر را به مقصد بسته داده شناسایی کند. می‌توانید OSPF را با استفاده از الگوریتم‌های مسیریابی مختلف یا فرآیندهای کامپیوتری پیاده‌سازی کنید.
پروتکل‌های دروازه خارجی:
پروتکل دروازه مرزی (BGP) تنها پروتکل دروازه خارجی است.
- پروتکل دروازه مرزی (BGP):
- BGP ارتباطات را از طریق اینترنت تعریف می‌کند. اینترنت مجموعه‌ای بزرگ از سیستم‌های خودمختار است که همگی به هم متصل هستند. هر سیستم خودمختار دارای شماره سیستم خودمختار (ASN) است که با ثبت نام در سازمان تخصیص اعداد اینترنتی (IANA) آن را دریافت می‌کند.
- BGP با ردیابی نزدیک‌ترین ASNها و نگاشت آدرس‌های مقصد به ASNهای مربوطه خود کار می‌کند.
الگوریتم‌های مسیریابی چیست؟
الگوریتم‌های مسیریابی برنامه‌های نرم‌افزاری هستند که پروتکل‌های مسیریابی مختلف را پیاده‌سازی می‌کنند. آنها با تخصیص یک عدد هزینه به هر لینک کار می‌کنند. عدد هزینه با استفاده از معیارهای مختلف شبکه محاسبه می‌شود. هر روتر سعی می‌کند بسته داده را به بهترین لینک بعدی با کمترین هزینه ارسال کند.
در زیر چند نمونه از الگوریتم‌ها آورده شده است.
- مسیریابی بردار فاصله:
- الگوریتم مسیریابی بردار فاصله از همه روترها می‌خواهد که به طور دوره‌ای یکدیگر را در مورد بهترین اطلاعات مسیری که پیدا کرده‌اند، به روز کنند. هر روتر اطلاعات مربوط به ارزیابی فعلی هزینه کل را به تمام مقاصد شناخته شده ارسال می‌کند.
- در نهایت، هر روتر در شبکه بهترین اطلاعات مسیر را برای همه مقاصد ممکن کشف می‌کند.
- مسیریابی حالت لینک:
- در مسیریابی حالت لینک، هر روتر تمام روترهای دیگر را در شبکه کشف می‌کند. با استفاده از این اطلاعات، یک روتر نقشه‌ای از کل شبکه ایجاد می‌کند و سپس کوتاه‌ترین مسیر را برای هر بسته داده محاسبه می‌کند.
مسیریابی چگونه تکامل یافته است؟
مسیریابی برای برآورده کردن الزامات پیشرفت‌های فناوری شبکه تکامل یافته است. مسیریابی دیگر فقط در مورد جابجایی بسته‌های داده بین سیستم‌های خودمختار و اینترنت نیست.
اکنون زیرساخت ابری با منابع محاسباتی و سخت افزاری میزبانی شده توسط ارائه دهندگان ابر شخص ثالث داریم. این منابع ابری به صورت مجازی به هم متصل شده‌اند تا یک شبکه مجازی از منابع ایجاد کنند که مشاغل می‌توانند از آن برای میزبانی و اجرای برنامه‌ها استفاده کنند. بسیاری از سازمان‌ها اکنون شبکه‌های ترکیبی دارند که از شبکه‌های داخلی
