آشنایی با پروتکل‌های روتینگ
فهرست مطالب
روتینگ یا مسیریابی فرآیند انتخاب مسیر در هر شبکه است. یک شبکه کامپیوتری از ماشین‌های زیادی به نام گره‌ها و مسیرها یا پیوندهایی که این گره‌ها را به هم متصل می‌کنند، ایجاد می‌شود. ارتباط بین دو گره در یک شبکه به هم پیوسته می‌تواند از طریق مسیرهای مختلف صورت گیرد. مسیریابی فرآیند انتخاب بهترین مسیر با استفاده از قوانین از پیش تعیین شده است. در این مقاله به توضیح درباره ی پروتکل‌های روتینگ می‌پردازیم پس با ما همراه باشید.
چرا روتینگ مهم است؟
روتینگ باعث ایجاد کارایی در ارتباطات شبکه می‌شود. خرابی‌های ارتباطی شبکه منجر به زمان انتظار طولانی برای بارگیری صفحات وب سایت برای کاربران می‌شود. همچنین می‌تواند باعث از کار افتادگی وب سرور های سایت شود. زیرا نمی‌توانند تعداد زیادی از کاربران را مدیریت کنند. روتینگ با مدیریت ترافیک داده‌ها در به حداقل رساندن خرابی شبکه کمک میکند تا شبکه بتواند تا حد امکان از ظرفیت خود بدون ایجاد تراکم استفاده کند
روتر چیست؟
یک دستگاه شبکه است که دستگاه‌های محاسباتی و شبکه‌ها را به شبکه‌های دیگر متصل میکند. روترها در درجه اول سه عملکرد اصلی را انجام می دهند که عبارت اند از:
- تعیین مسیر: یک روتر مسیری را که داده‌ها از یک منبع به مقصد حرکت می کنند را تعیین میکند. و سعی میکند با تجزیه و تحلیل معیارهای شبکه مانند تاخیر، ظرفیت و سرعت بهترین مسیر را پیدا کند.
- ارسال اطلاعات: یک روتر داده‌ها را به دستگاه بعدی در مسیر انتخابی ارسال میکند تا در نهایت به مقصد برسد. دستگاه و روتر ممکن است در یک شبکه یا در شبکه‌های مختلف باشند.
- تعادل بار: گاهی اوقات روتر ممکن است کپی‌هایی از یک بسته داده را با استفاده از چندین مسیر مختلف ارسال کند. این کار را برای کاهش خطاهای ناشی از از دست دادن داده‌ها، ایجاد افزونگی و مدیریت حجم ترافیک انجام می‌دهد.
روتینگ چگونه کار میکند؟
داده‌ها در هر شبکه‌ای به شکل بسته‌های دیتا حرکت می‌کنند. هر بسته دارای یک عنوان است که حاوی اطلاعاتی در مورد مقصد مورد نظر است. همانطور که یک بسته به مقصد خود می‌رود، چندین روتر ممکن است چندین بار آن را مسیریابی کنند. روترها در هر ثانیه میلیون‌ها بار این فرآیند را با میلیون‌ها بسته انجام می‌دهند. هنگامی که یک بسته وارد می‌شود، روتر ابتدا آدرس آن را در جدول مسیریابی جستجو میکند. این شبیه به جست و جو کردن مسافر در جدول زمانی اتوبوس برای یافتن بهترین مسیر اتوبوس به مقصد است. سپس روتر آن را به سمت نقطه بعدی در شبکه به جلو حرکت می‌دهد.
به عنوان مثال، هنگامی که از یک رایانه در شبکه اداری خود از یک وب سایت بازدید می‌کنید، بسته‌های داده ابتدا به روتر شبکه اداری می‌روند. روتر عنوان بسته را جستجو و مقصد آن را تعیین میکند. سپس جدول داخلی خود را جستجو میکند و آن را به روتر بعدی یا به دستگاه دیگری مانند چاپگر در خود شبکه ارسال میکند.
انواع روتینگ چیست؟
دو نوع مختلف روتینگ وجود دارد که بر اساس نحوه ایجاد جداول مسیریابی توسط روتر است :
روتینگ استاتیک (Static routing)
در روتینگ استاتیک، مدیر شبکه از جداول ثابت برای پیکربندی و انتخاب مسیرهای شبکه به صورت دستی استفاده میکند. مسیریابی استاتیک در شرایطی که انتظار می‌رود طراحی یا پارامترهای شبکه ثابت بماند مفید است. ماهیت ایستای این تکنیک مسیریابی با اشکالات مورد انتظار مانند تراکم شبکه همراه است. در حالی که مدیران می‌توانند مسیرهای بازگشتی را در صورت خرابی پیوند پیکربندی کنند، مسیریابی استاتیک به طور کلی سازگاری و انعطاف‌پذیری شبکه‌ها را کاهش می‌دهد و در نتیجه عملکرد شبکه محدود می‌شود.
روتینگ داینامیک (Dynamic Routing)
در مسیریابی پویا، 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 پویا، که مجموعه ای از قوانین است که جدول مسیریابی پویا را ایجاد، حفظ و به روز رسانی میکند، سریع ترین مسیر را از مبدا به مقصد بیابند. بزرگترین مزیت مسیریابی پویا این است که با شرایط متغیر شبکه، از جمله حجم ترافیک، پهنای باند و خرابی شبکه سازگار است.
پروتکل‌های روتینگ اصلی کدامند؟
مجموعه ای از قوانین است که مشخص میکند روترها چگونه بسته‌ها را در طول مسیر شبکه شناسایی و ارسال می‌کنند. پروتکل‌های مسیریابی به دو دسته پروتکل‌های گیت داخلی و پروتکل‌های گیت خارجی تفسیم می‌شوند.
پروتکل‌های گیت داخلی
این پروتکل‌ها به بهترین وجه در یک سیستم مستقل کار می‌کنند. و مانند شبکه ای که به طور اداری توسط یک سازمان کنترل می‌شود. پروتکل‌های گیت خارجی نیز انتقال اطلاعات بین دو سیستم مستقل را بهتر مدیریت می‌کنند. این پروتکل‌ها سیستم مستقل را ارزیابی می‌کنند و بر اساس معیارهای مختلف مانند موارد زیر تصمیم‌گیری مسیریابی می‌کنند:
- تعداد پرش یا تعداد روترها بین مبدا و مقصد
- تاخیر یا زمان مصرفی برای ارسال داده‌ها از مبدا به مقصد
- پهنای باند یا ظرفیت پیوند بین منبع و مقصد
در این جا به معرفی چند نمونه از پروتکل های گیت داخلی می‌پردازیم :
پروتکل اطلاعات روتینگ (Routing Information Protocol)
پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP) برای تعیین کوتاه‌ترین مسیر بین شبکه‌ها به تعداد پرش متکی است. RIP یک پروتکل قدیمی است که امروزه هیچ کس از آن استفاده نمی‌کند؛ زیرا برای اجرای شبکه بزرگتر مقیاس خوبی ندارد.
پروتکل OSPF
پروتکل Open Shortest Path First (OSPF) اطلاعات را از تمام مسیریاب‌های دیگر در سیستم خودمختار جمع‌آوری میکند تا کوتاه‌ترین و سریع‌ترین مسیر به مقصد بسته داده را شناسایی کند. شما می‌توانید OSPF را با استفاده از الگوریتم‌های مسیریابی مختلف یا فرآیندهای کامپیوتری پیاده سازی کنید.
پروتکل‌های گیت خارجی
پروتکل گیت مرزی، Border Gateway Protocol (BGP) تنها پروتکل دروازه خارجی است. BGP ارتباطات از طریق اینترنت را تعریف میکند. اینترنت مجموعه بزرگی از سیستم های مستقل است که همه به هم متصل هستند. هر سیستم مستقل دارای شماره سیستم مستقل (ASN) است که با ثبت نام در مرجع، شماره های اختصاص داده شده اینترنت به دست می‌آورد. BGP با پیگیری نزدیکترین ASN ها و نقشه برداری آدرس‌های مقصد به ASN های مربوطه کار میکند.
الگوریتم‌های روتینگ چیست؟
الگوریتم‌های روتینگ برنامه‌های نرم افزاری هستند که پروتکل های روتینگ مختلف را پیاده سازی می‌کنند. آن‌ها با اختصاص یک عدد هزینه به هر پیوند کار می‌کنند. عدد هزینه با استفاده از معیارهای مختلف شبکه محاسبه می‌شود. هر روتر سعی میکند بسته دیتا را با کمترین هزینه به بهترین لینک بعدی ارسال کند.
در این جا به معرفی چند نمونه الگوریتم می‌پردازیم :
Distance Vector Routing
الگوریتم Distance Vector Routing همه روترها را ملزم میکند که به طور دوره‌ای یکدیگر را در مورد بهترین اطلاعات مسیری که پیدا کرده‌اند به روز کنند. هر روتر اطلاعاتی را در مورد ارزیابی فعلی هزینه کل به تمام مقاصد شناخته شده ارسال میکند. در نهایت، هر روتر در شبکه بهترین اطلاعات مسیر را برای تمام مقاصد ممکن کشف میکند.
Link State Routing
در Link State Routing، هر روتر تمام روترهای دیگر شبکه را کشف میکند. با استفاده از این اطلاعات، روتر نقشه‌ای از شبکه کامل ایجاد میکند و سپس کوتاه ترین مسیر را برای هر بسته دیتا محاسبه میکند.
نحوه تکامل روتینگ
روتینگ برای برآوردن نیازهای پیشرفت در فناوری شبکه تکامل یافت. ما اکنون زیرساخت ابری با منابع محاسباتی و سخت افزار داریم که توسط ارائه دهندگان Cloud شخص ثالث میزبانی می‌شود. این منابع به صورت مجازی به هم متصل می‌شوند تا یک شبکه مجازی از منابع ایجاد کنند که مشاغل می‌توانند از آن برای میزبانی و اجرای برنامه‌ها استفاده کنند. در حال حاضر بسیاری از سازمان‌ها شبکه‌های ترکیبی دارند که از هر دو شبکه داخلی با سخت افزار داخلی و شبکه های ابری تشکیل می‌شود. روترها باید ترافیک بین این شبکه‌های داخلی، اینترنت و Cloud را هدایت کنند.
روتینگ ابری(cloud routing) چیست؟
روتینگ ابری به صورت پویا ارتباطات بین دو شبکه ابری مجازی یا بین یک شبکه ابری و یک شبکه داخلی را با استفاده از پروتکل گیت مرزی (BGP) مدیریت میکند. مسیریابی ابری به طور خودکار با تغییر شرایط شبکه در فضای ابری سازگار می‌شود. یک روتر ابری (نرم افزاری که عملکردهای یک روتر را مجازی میکند) مسیریابی ابری را تسهیل میکند.
روتینگ DNS چیست؟
DNS یا Domain Name System، نام‌های دامنه قابل خواندن توسط انسان (به عنوان مثال www.amazon.com) را به آدرس‌های IP قابل خواندن توسط ماشین (به عنوان مثال، 192.0.2.44) ترجمه می کند. داده‌هایی که این اطلاعات نام را به اطلاعات ماشین نگاشت میکند به طور جداگانه در سرورهای DNS ذخیره می‌شود. قبل از ارسال داده به هر وب سایت، روترها باید با سرور DNS ارتباط برقرار کنند تا آدرس دقیق دستگاه بسته های داده را شناسایی کنند.
ارتباط سرور DNS می‌تواند به یک گلوگاه تبدیل شود، به خصوص زمانی که بسیاری از کاربران بخواهند همزمان از یک وب سایت بازدید کنند. مسیریابی DNS به استراتژی‌ها و الگوریتم‌های مسیریابی مختلف اشاره دارد که ارتباط با سرور DNS را مدیریت می‌کنند. استراتژی‌های مختلف، مانند مسیریابی مبتنی بر تأخیر و مسیریابی مبتنی بر موقعیت جغرافیایی، به مدیریت بار ارتباطی سرور DNS کمک می‌کنند.
چگونه AWS می تواند به مسیریابی کمک کند؟
AWS Transit Gateway به عنوان یک روتر ابری عمل می کند و VPCها و شبکه‌های داخلی را از طریق یک هاب مرکزی به هم متصل میکند. همانطور که شبکه شما رشد میکند، پیچیدگی مدیریت اتصالات افزایشی سرعت شما را کاهش نمی‌دهد. هنگام ساخت برنامه‌های جهانی، می‌توانید چندین دروازه گذرگاه AWS را با استفاده از همتاسازی بین منطقه ای متصل کنید.
Amazon Route 53 یک سرویس وب DNS ابری بسیار در دسترس و مقیاس پذیر است. این یک راه قابل اعتماد و مقرون به صرفه برای مشاغل و توسعه دهندگان فراهم میکند تا کاربران نهایی خود را به برنامه‌های اینترنتی هدایت کنند. Amazon Route 53 Traffic Flow مدیریت ترافیک در سطح جهانی را از طریق انواع مسیریابی برای ایجاد معماری هایی با تأخیر کم و تحمل خطا برای شما آسان میکند.
Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) یک شبکه مجازی منطقی ایزوله برای منابع AWS فراهم میکند. می‌توانید از جدول‌های مسیر آمازون VPC استفاده کنید تا مشخص کنید چگونه منابعی که VPC شما اجرا می‌کنند می‌توانند به منابع در حال اجرا در دیگر VPCها، در محل یا از طریق اینترنت دسترسی داشته باشند یا با آن‌ها ارتباط برقرار کنند. می‌توانید از جدول‌های مسیر VPC در ترکیب با گروه‌های امنیتی و سیاست‌های AWS Identity and Access Management (IAM) برای کنترل نحوه اتصال VPCهای شما به منابع دیگر در محیط خود استفاده کنید.
جمع بندی
تلاش ما در این مقاله این بود تا پروتکل روتینگ و اهمیت آن را به خوبی برای شما عزیزان شرح داده و شفاف سازی کنیم. امیدواریم که این مطلب برای شما مفید واقع شده باشد. در صورتی که همچنان در این زمینه سوالی دارید می‌توانید با کارشناسان ما در میان بگذارید.
اولین دیدگاه را اضافه کنید.