هنگامی که دستگاهی برای رسیدن به یک مقصد چندین مسیر دارد، همواره به مسیری که ترجیح دارد، روی می‌آورد. این فرآیند به عنوان “مسیریابی شبکه” شناخته می‌شود و در لایه شبکه توسط دستگاه‌های خاص شبکه به نام “مسیریاب” یا “روتر” اجرا می‌شود. همچنین، می‌توان با استفاده از پردازش‌های نرم‌افزاری، مسیریابی را انجام داد. روترهای مبتنی بر نرم‌افزار، کارکردها و حوزه عمل محدودی دارند و همواره با یک مسیر پیش‌فرض پیکربندی شده‌اند. در صورت عدم وجود هیچ مسیر خاصی برای یک مقصد خاص، مسیر پیش‌فرض به روتر اعلام می‌کند که بسته‌های داده را به کجا ارسال کند. در صورت وجود چندین مسیر برای رسیدن به یک مقصد، روتر می‌تواند با توجه به اطلاعاتی مانند تعداد Hop، پهنای باند، Metric، طول Prefix و تاخیر، تصمیم‌گیری کند. نوع انتخاب مسیر در شبکه مسئله بسیار مهمی می‌باشد که در دهه ۱۹۷۰، با ظهور شبکه‌های محلی (LAN)، نیاز به مسیریابی درون شبکه‌ها به وجود آمد. در این شبکه‌ها، از پروتکل‌های مانند RIP (Routing Information Protocol) و OSPF (Open Shortest Path First) برای مسیریابی استفاده می‌شد. از آن زمان به بعد، با رشد روزافزون شبکه‌های کامپیوتری و نیاز به مسیریابی بهتر و هوشمندتر، الگوریتم‌ها و پروتکل‌های جدیدی برای مسیریابی توسعه داده شده‌اند.
در این مقاله، قصد داریم که اهمیت استفاده از مسیریابی شبکه را مورد بررسی قرار دهیم، پس با ما در پایه‌ریزان فناوری هوشمند همراه باشید.
منظور از مسیریابی شبکه چیست؟
مسیریابی (Routing) به فرآیند پیداکردن مسیر درست و مدیریت ترافیک داده‌ها در شبکه‌های کامپیوتری گفته می‌شود. در این فرآیند، داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر ارسال شده و مسیریاب‌ها مسئول تعیین مسیر صحیح برای انتقال داده‌ها می‌باشند. مسیریاب‌ها با استفاده از الگوریتم‌های مختلف، بهترین مسیر را برای انتقال داده‌ها تعیین می‌کنند. این الگوریتم‌ها بر اساس عوامل مختلفی مانند پهنای باند، تاخیر، هزینه و مسافت فاصله بین دستگاه‌ها، تعیین مسیر مناسب را برای انتقال داده‌ها انجام می‌دهند. مسیریابی شبکه در شبکه‌های بزرگ و پیچیده بسیار حائز اهمیت است و به کمک آن، ترافیک داده‌ها به صورت بهینه و با سرعت بالا انجام می‌شود.
تعریف مسیریابی شبکه
5 نوع پروتکل مهم در مسیریابی شبکه
پروتکل‌های مسیریابی برای تعیین بهترین مسیر بین دو یا چند شبکه استفاده می‌شوند. این پروتکل‌ها با ارسال اطلاعات مسیریابی و استفاده از الگوریتم‌های مختلف، بهترین مسیر را برای انتقال داده ها تعیین می کنند. باید به این نکته توجه کنید که؛ هر پروتکل مسیریابی برای شبکه‌های خاصی طراحی شده است و با توجه به نوع شبکه، انتخاب پروتکل مناسب بسیار مهم است.
1. OSPF (Open Shortest Path First):
پروتکل OSFP مخفف عبارت Open Shortest Path First بوده و یک پروتکل Link State است و برای مسیریابی شبکه‌های بزرگ و پیچیده استفاده می‌شود. در این پروتکل، تمام مسیریاب‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و به همدیگر اطلاعات مسیریابی را ارسال می‌کنند. سپس، با استفاده از الگوریتم SPF، بهترین مسیر را برای انتقال داده‌ها تعیین می‌کنند.
2. RIP (Routing Information Protocol):
این پروتکل مسیریابی برای شبکه‌های کوچک و ساده استفاده می‌شود. در این پروتکل، هر مسیریاب به صورت دوره‌ای اطلاعات مسیریابی را به دیگر مسیریاب‌ها ارسال می‌کند. سپس، با استفاده از الگوریتم Bellman-Ford، بهترین مسیر را برای انتقال داده ها تعیین می‌کنند.
3. BGP (Border Gateway Protocol):
در این پروتکل، مسیریاب‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و به همدیگر اطلاعات مسیریابی را ارسال می‌کنند. سپس، با استفاده از الگوریتم Path Vector، بهترین مسیر را برای انتقال داده‌ها تعیین خواهند شد.
4. EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol):
در واقع پروتکل بروز رسانی شده Igrp است که با استفاده از پیشرفت‌های در برخی زمینه عملکرد بهتری نسبت به Igrp دارد .در این پروتکل، تمام مسیریاب‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و به همدیگر اطلاعات مسیریابی را ارسال می کنند. سپس، با استفاده از الگوریتم DUAL، بهترین مسیر را برای انتقال داده ها تعیین می‌کنند.
5. IS-IS (Intermediate System to Intermediate System):
پروتکل مسیریابی IS-IS مخفف عبارت Intermediate System-Intermediate System است که عمولاً برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده بکاربرده می‌شود. در سیستم Intermediate یک روتر قرار گرفته است و IS-IS یک پروتکل مسیریابی بوده که بسته‌ها را بین سیستم‌های Intermediate مسیریابی می‌کند. IS-IS از دیتابیس link state و الگوریتم SPF برای انتخاب کوتاه‌ترین مسیر استفاده می‌کند.
انواع روش‌های مسیریابی شبکه
انواع روش‌های مسیریابی شبکه
مسیریابی در شبکه، فرایندی است که روترها را قادر می‌سازد تا شبکه‌های دور (غیرمجاور) را تشخیص دهند. اطلاعات مربوط به مسیریابی، در جدول مسیریابی یا RIB (Routing Information Base) ذخیره می‌شود که در حافظه رم روتر قرار می‌گیرد. این جدول، حاوی مسیرهایی است که به شبکه‌های دور منتهی می‌شوند و هر مسیر شامل آدرس شبکه مقصد، ماسک زیرشبکه (subnet mask) و هاپ بعدی به سمت مقصد است. در شبکه، مسیریابی به سه روش انجام می‌شود، در ادامه انواع آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم:
1- مسیریابی استاتیک:
در این روش، مسیریاب‌ها به صورت دستی تنظیم می‌شوند و بدون توجه به شرایط شبکه، مسیرهای ثابت برای ارسال بسته‌ها به دستگاه‌های مقصد تعیین می‌شود. این روش برای شبکه‌های کوچک و ساده مناسب است و در مواردی که تغییرات کمی در شبکه رخ می‌دهد، به خوبی عمل می‌کند. با این حال، در شبکه‌های بزرگ و پیچیده، این روش نامناسب است زیرا تعداد بسیار زیادی از مسیرها باید به صورت دستی تنظیم شود که بسیار زمانبر و خطاپذیر است.
2- مسیریابی پیش‌فرض:
در این روش، یک مسیر پیش‌فرض برای هر مسیریاب تعیین می‌شود که در صورت عدم وجود یک مسیر خاص برای ارسال بسته، از این مسیر استفاده می‌شود. این روش در شبکه‌های بزرگ و پیچیده کارآمد است زیرا تنظیم مسیرها به صورت دستی نیاز نیست و تغییرات در شبکه به راحتی اعمال می‌شود. با این حال، این روش نامناسب است در مواردی که مسیرهای خاص برای بسته‌ها مهم هستند و استفاده از مسیر پیش‌فرض ممکن است باعث افزایش زمان تاخیر و افزایش احتمال از دست رفتن بسته شود.
3- مسیریابی داینامیک:
در این روش، مسیریاب‌ها به صورت خودکار با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و به صورت پویا مسیرهای بهینه برای ارسال بسته‌ها تعیین می‌شود. این روش در شبکه‌های بزرگ و پیچیده کارآمد است زیرا به صورت خودکار و با توجه به شرایط شبکه، مسیرهای بهینه تعیین می‌شود. با این حال، این روش نیاز به پردازش قوی تری دارد و در صورتی که تعداد بسته‌ها زیاد باشد، ممکن است باعث افزایش زمان تاخیر شود.
