مسیریابی شبکه یا Routing چیست؟

مسیریابی یا Routing فرآیند انتخاب مسیر در هر شبکه است. یک شبکه کامپیوتری از دستگاه‌های زیادی به نام گره‌ها و مسیرها یا پیوندهایی که این گره‌ها را به هم متصل می‌کنند، ساخته شده است که کار مدیریت و خدمات پشتیبانی شبکه را سخت می‌کند. 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. به فرآیند انتخاب مسیری که در طول آن، داده‌ها می توانند از مبدا به مقصد منتقل شوند، مسیریابی یا Routing می‌گویند. مسیریابی توسط دستگاه خاصی به نام روتر یا همان مسیریاب انجام می‌شود.

چرا مسیریابی یا Routing اینقدر مهم است؟

یک شبکه بزرگ مستقل یا اینترنت ممکن است هزاران مسیر ممکن را بین مقاصد مختلف ارائه دهد. با گسترش شبکه‌ها برای پشتیبانی از کاربردهای مهم، مسیریابی بااهمیت و پیچیده‌تر می‌شود.

مشاهده مسیرهای انتقال شبکه برای ترافیک داخلی و خارجی می‌تواند به مدیران سیستم کمک کند تا منابع تأخیر را شناسایی کرده و روش‌هایی را برای رفع آن ارائه دهند.

نکاتی درباره مسیریابی یا Routing

• روتر در لایه شبکه با مدل OSI و در لایه اینترنت با مدل TCP/IP کار می‌کند (انواع پروتکل های ارتباطی شبکه و کاربرد آن‌ها). 

• برای مسیریابی بسته‌های اطلاعاتی، از الگوریتم‌های مسیریابی استفاده می‌شود. در واقع، الگوریتم مسیریابی، نرم افزاری است که مسئول انتخاب مسیر بهینه‌ای است که از طریق آن مسیر، بسته اطلاعاتی می‌تواند منتقل شود.
• پروتکل‌های مسیریابی برای تعیین بهترین مسیر برای تحویل بسته داده از متریک‌ها استفاده می‌کنند. متریک یا شاخص، استاندارد اندازه گیری مواردی مثل تعداد پرش، پهنای باند، تاخیر، بار جریان در مسیر و غیره است که توسط الگوریتم مسیریابی برای تعیین بهترین مسیر به مقصد استفاده می‌شود.
• الگوریتم مسیریابی، جدول مسیریابی را برای فرآیند تعیین مسیر، ایجاد و حفظ می‌کند.

شاخص‌های مسیریابی یا Routing 

فاکتورهایی که پروتکل‌ها برای تعیین کوتاه‌ترین مسیر استفاده می‌کنند، به عنوان متریک یا شاخص شناخته می‌شوند. متریک‌ها آن دسته از متغیرهای شبکه هستند که برای تعیین بهترین مسیر به مقصد مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای برخی از پروتکل‌ها متریک‌های ثابت یا استاتیک استفاده می‌شود که مقدارشان قابل تغییر نیست و برخی دیگر از پروتکل‌های مسیریابی از متریک‌های پویا یا دینامیک استفاده می‌شود، که مدیر سیستم می‌تواند مقدار آنها را تعیین کند.

در ادامه متداول‌ترین مقادیر متریک ارائه شده است:

تعداد پرش یا Hop count

تعداد پرش شاخصی است که تعداد عبور از دستگاه‌ روتر را مشخص می‌کند که یک بسته داده باید طی کند تا از مبدا به مقصد حرکت کند. اگر پروتکل مسیریابی، hop را به عنوان یک مقدار متریک اصلی در نظر بگیرد، مسیری که کمترین تعداد پرش را دارد به عنوان بهترین مسیر برای حرکت از مبدا به مقصد در نظر گرفته می‌شود.

تاخیر یا delay

تاخیر مدت زمانی است که روتر برای پردازش، صف بندی و ارسال یک دیتاگرام به یک رابط صرف می‌کند. پروتکل‌ها از این متریک برای تعیین مقادیر تاخیر برای همه لینک‌های مسیر end to end استفاده می‌کنند. مسیری که کمترین مقدار تاخیر را داشته باشد به عنوان بهترین مسیر در نظر گرفته می‌شود.

پهنای باند

یکی دیگر از موارد مهم در مسیریابی یا Routing پهنای باند است. ظرفیت لینک به عنوان پهنای باند آن لینک شناخته می‌شود. پهنای باند بر حسب بیت در ثانیه اندازه گیری می‌شود. لینک‌هایی که سرعت انتقال بالاتری مانند گیگابیت دارند به لینک‌هایی که ظرفیت کمتری مانند 56 کیلوبایت دارند ترجیح داده می‌شوند. این پروتکل ظرفیت پهنای باند را برای تمامی لینک‌های مسیر تعیین می‌کند و پهنای باند بالاتر به عنوان بهترین مسیر در نظر گرفته می‌شود.

بار جریان یا Load 

 Load به میزان مشغول بودن منبع شبکه مانند روتر یا لینک شبکه اشاره دارد. بار جریان را می‌توان به روش‌های مختلفی مانند استفاده از CPU، بسته های داده پردازش شده در ثانیه محاسبه کرد. اگر ترافیک افزایش یابد، مقدار بار نیز افزایش می‌یابد. مقدار بار با توجه به تغییر در ترافیک تغییر می‌کند.

قابلیت اطمینان

قابلیت اطمینان یک عامل متریک است که ممکن است از یک مقدار ثابت تشکیل شده باشد. این شاخص به لینک‌های شبکه بستگی دارد و مقدار آن به صورت دینامیک اندازه‌گیری می‌شود. 

انواع مسیریابی یا Routing 

مسیریابی یا Routing را می توان به 3 دسته طبقه‌بندی کرد:

• مسیریابی استاتیک Static Routing
• مسیریابی پیش فرض Default Routing
• مسیریابی پویا Dynamic Routing

در ادامه به تعریف هر یک از این انواع مسیریابی یا routing می‌پردازیم.

مسیریابی استاتیک

اولین مورد از مسیریابی یا Routing نوع استاتیک است. مسیریابی استاتیک به نام مسیریابی غیرتطبیقی نیز شناخته می شود. در این تکنیک، مدیر سیستم به صورت دستی مسیرها را در جدول مسیریابی اضافه می‌کند. یک روتر می‌تواند بسته‌های اطلاعات را در مسیری برای مقصد ارسال کند که توسط مدیر تعریف شده است. در این تکنیک، تصمیمات مسیریابی بر اساس شرایط یا توپولوژی شبکه‌ها گرفته نمی‌شود.

مزایای مسیریابی استاتیک

مزایای مسیریابی یا Routing استاتیک به شرح زیر است:

• بدون سربار (Overhead): این مسیریابی هنگام استفاده از CPU روتر، هیچ سرباری ندارد. بنابراین می توان از روتر ارزانتر برای مسیریابی استاتیک استفاده کرد.
• پهنای باند: بین روترها از پهنای باند استفاده نمی‌کند. 
• امنیت: امنیت را تأمین می‌کند زیرا مدیر سیستم فقط مجاز است بر مسیریابی به یک شبکه خاص کنترل داشته باشد (خدمات امنیت شبکه).

معایب مسیریابی استاتیک

معایب مسیریابی یا Routing استاتیک به شرح زیر است:

• برای یک شبکه بزرگ، افزودن هر مسیر به جدول مسیریابی به صورت دستی کار بسیار دشواری است.
• مدیر سیستم باید دانش خوبی از توپولوژی داشته باشد، زیرا باید هر مسیر را به صورت دستی اضافه کند.

مسیریابی یا Routing پیش فرض

مسیریابی یا Routing پیش فرض تکنیکی است که در آن روتر طوری پیکربندی می‌شود که تمام بسته‌های اطلاعات را به یک دستگاه هاپ ارسال کند و فرقی نمی‌کند که به یک شبکه خاص متعلق باشد یا خیر. بسته اطلاعاتی به دستگاهی منتقل می‌شود که در مسیریابی پیش فرض برای آن پیکربندی شده است. مسیریابی پیش‌فرض زمانی استفاده می‌شود که شبکه‌ها با یک نقطه خروجی سر و کار دارند. همچنین این مسیریابی زمانی مفید است که بخش عمده ای از شبکه‌های انتقال، باید داده‌ها را به یک دستگاه hp منتقل کنند.

هنگامی که یک مسیر خاص در جدول مسیریابی ذکر می‌شود، روتر آن مسیر را به جای مسیر پیش فرض انتخاب می‌کند. مسیر پیش فرض تنها زمانی انتخاب می‌شود که مسیر خاصی در جدول مسیریابی ذکر نشده باشد.

بیشتر بخوانید: 7 تفاوت بین سوئیچ و روتر چیست؟

مسیریابی پویا

این مسیریابی یا Routing به عنوان مسیریابی تطبیقی هم شناخته می‌شود. این تکنیکی است که در آن روتر یک مسیر جدید را در جدول مسیریابی برای هر بسته اطلاعاتی، در پاسخ به تغییرات وضعیت یا توپولوژی شبکه اضافه می‌کند. از پروتکل های پویا برای یافتن مسیرهای جدید رسیدن به مقصد استفاده می‌شود. در مسیریابی پویا، RIP و OSPF پروتکل‌هایی هستند که برای یافتن مسیرهای جدید استفاده می‌شوند. اگر هر مسیری از بین برود، تنظیم خودکار برای رسیدن به مقصد انجام می‌شود.

پروتکل Dynamic باید دارای ویژگی های زیر باشد:

• همه روترها باید پروتکل مسیریابی پویای یکسانی داشته باشند تا مسیرها را مبادله کنند.
• اگر روتر تغییری در وضعیت یا توپولوژی پیدا کند، روتر این اطلاعات را به همه روترهای دیگر ارسال می کند.

مزایای مسیریابی پویا

• پیکربندی آن راحت‌تر است.
• در انتخاب بهترین مسیر در پاسخ به تغییرات شرایط یا توپولوژی موثرتر است.

معایب مسیریابی پویا

• از نظر استفاده از CPU و پهنای باند گران‌تر است.
• در مقایسه با مسیریابی یا Routing پیش فرض و استاتیک از امنیت کمتری برخوردار است.

سخن پایانی

در این مقاله از بلاگ آراد آرپانت، سعی کردیم شما را با مسیریابی یا Routing آشنا کنیم. همچنین با بررسی مزایا و معایب انواع مسیریابی یا Routing اطلاعات جامع‌تری را در اختیار شما قرار دادیم. امیدواریم در این مسیر روشنی راه‌تان بوده باشیم.