پروتکل های مسیریابی Dynamic Routing سیسکو
پروتکل های مسیریابی Dynamic Routing سیسکو: پروتکل های مسیریابی به سه دسته Distance Vector و Link State و Hybrid تقسیم می‌شوند. ابتدا در قسمت اول مقاله درباره‌ی پروتکل های مسیریابی Distance Vector صحبت خواهیم کرد. سپس به توضیح و بسط دو پروتکل دیگر می‌پردازیم.
پروتکل های مسیریابی Distance Vector
این نوع روتینگ، جزو ساده‌ترین پروتکل های مسیریابی به شمار می‌رود. همان‌طور که از نام آن مشخص است؛ از دو فاکتور Distance یا مسافت و Vector یا جهت، برای پیدا کردن مقصد استفاده می‌کند.
روترهایی که از پروتکل های مسیریابی Distance Vector استفاده می‌کنند، به روترهای همسایه یا Neighbor خود اطلاع رسانی می‌کنند. این داده‌ها شامل اطلاعاتی از قبیل توپولوژی شبکه و تغییراتی که در بازه‌های زمانی متفاوت انجام می‌شود؛ هستند. نحوه‌ی ارتباط با استفاده از Broadcast انجام می‌شود و از آدرس IP به شکل 255.255.255.255 استفاده می‌کند.
پروتکل های مسیریابی Distance Vector از الگوریتم Bellman-Ford برای پیدا کردن بهترین مسیر جهت رسیدن به مقصد استفاده می‌کند. روترهای مورد استفاده در توپولوژی Distance Vector، برای دست‌یابی به اطلاعات موجود در Routing Table های روترهای همسایه، درخواست Broadcast می‌کنند. در نهایت از این اطلاعات برای به روز رسانی Interface خود استفاده می‌کنند. همچنین برای به اشتراک گذاری اطلاعات Routing Protocol خود، از ساختار Broadcasting بهره می‌برند.
نحوه‌ی فعالیت
الگوریتم‌های Distance Vector تغییراتی را که در Routing Table انجام می‌شود، بلافاصله برای روترهای همسایه خود ارسال می کنند. این اطلاعات بر روی تمام Interface ها منتشر می‌شود. با هر تبادلی که انجام می‌شود، روتر Distance Value مربوط به مسیر دریافت شده را افزایش می‌دهد. سپس Distance Value خودش را هم بر روی Route های جدید قرار می‌دهد. روتری که این تغییرات را دریافت می‌کند به همین ترتیب Route های خودش را بر روی این Table قرار می‌دهد. به همین شکل برای روترهای باقی‌مانده نیز ارسال می‌کند و این فرآیند تا آخرین روتر ادامه می‌یابد.
در Distance Vector به این موضوع توجه نمی‌شود که چه کسی به Update هایی که ارسال می‌شود؛ گوش می‌کند. نکته جالب این است که پروتکل های مسیریابی Distance Vector در صورتی که هیچ تغییری در Routing Protocol خود نداشته باشند نیز به صورت متناوب Routing Table خود را Broadcast می‌کنند. یعنی اگر توپولوژی شبکه تغییر نکرده باشد هم Broadcasting انجام می‌شود.
پیاده‌سازی و رفع عیب این نوع پروتکل بسیار ساده است. روتر برای انجام فرآیندهای پردازشی نیاز به منابع بسیار کمتری دارد. منطق کاری Distance Vector ساده است. این پروتکل Routing Update را دریافت می‌کند، مقدار Metric را افزایش می‌دهد، نتایج را با مقادیر موجود در Routing Table خود مقایسه می‌کند و در صورت نیاز Routing Table را Update می‌کند. پروتکل‌هایی مثل Routing Information Protocol یا RIP نسخه یک و Interior Gateway Routing Protocol یا IGRP از مهم‌ترین و معروف‌ترین پروتکل های مسیریابی Dynamic Routing در روترهای امروزی هستند.
پروتکل های مسیریابی Link State
در این بخش، پروتکل های مسیریابی Link state را معرفی می‌کنیم و تفاوت‌های آن را با پروتکل های Distance Vector شرح خواهیم داد. پروتکل های Link State بر خلاف پروتکل های Distance Vector، شبکه‌ها را در قالب Hop Count و تعداد روترهای موجود در آن نمی‌بینند. در عوض یک دیدگاه جامع و کامل در خصوص توپولوژی های مورد استفاده در شبکه ایجاد می‌کنند که همه جزئیات شبکه‌های موجود در توپولوژی را در خود دارد. تمامی روترها با Cost های آن‌ها در این دید جامع و کامل وجود خواهند داشت.
در پروتکل های Link State هر یک از روترهایی که از یکی از این پروتکل‌ها استفاده کند؛ اطلاعات کاملی در خصوص خود روتر، لینک‌های مستقیم متصل شده به آن و وضعیت آن لینک‌ها را در اختیار شبکه قرار می‌دهد. این اطلاعات توسط پیام های Multicast به همه روترهای موجود در شبکه ارسال می‌شود. این عمل بر خلاف پروتکل های مسیریابی Distance Vector است که آن را به وسیله استفاده از فرآیند Broadcast انجام می‌دادند.
فرآیند مسیریابی Link State به گونه ای است که با ایجاد کوچک‌ترین تغییر در توپولوژی شبکه‌های موجود، این تغییرات بلافاصله به صورت Incremental برای سایر روترها هم ارسال می‌شود تا توپولوژی شبکه روی همه روترها همیشه به‌روز باشد.
هر کدام از روترهای موجود در پروتکل های مسیریابی Link state یک کپی از این توپولوژی را در خود دارند و آن را تغییر نمی‌دهند. پس از آن‌که آخرین تغییرات شبکه‌ها را دریافت کردند، هر روتر به صورت مستقل به محاسبه بهترین مسیر برای رسیدن به شبکه‌ی مقصد می‌پردازد.
ویژگی پروتکل های مسیریابی Link State
پروتکل های مسیریابی Link State بر اساس الگوریتمی به نام Shortest Path First یا SPF برای پیدا کردن بهترین مسیر جهت رسیدن به مقصد، پایه‌ریزی شده‌اند. در الگوریتم SPF زمانی که وضعیت یک لینک ارتباطی تغییر می‌کند، یک Routing Update که به عنوان Link-State Advertisement یا LSA شناخته می‌شود ایجاد می‌شود. این به‌روزرسانی بین تمامی روترهای موجود تبادل خواهد شد.
هنگامی که روتری LSA Routing Update را دریافت می‌کند؛ الگوریتم Link-State با استفاده از آن، کوتاه‌ترین مسیر را برای رسیدن به مقصد مورد نظر محاسبه می‌کند. هر روتر برای خود یک نقشه کامل از شبکه‌ها ایجاد می‌کند. نمونه‌ای از پروتکل مسیریابی Link-State پروتکلی به نام Open Shortest Path First یا OSPF است.
کلید واژه‌های مهم در پروتکل های Link State:
- Link-State Advertisement یا LSA: یک Packet کوچک اطلاعاتی است که اطلاعات مربوط به Routing را بین روترها رد و بدل می‌کند
- Topological Database: مجموعه اطلاعاتی که از LSAها دریافت می‌شود
- الگوریتم SPF یا Dijkstra: الگوریتمی است که محاسبات database های موجود در SPF Tree را انجام می‌دهد
- Routing Table: یک لیست از مسیرها و Interface های شناسایی شده است
مزایا و معایب
پروتکل های مسیریابی Link State در عین حال که به مدت زمان کمتری برای Converge شدن نسبت به پروتکل های مسیریابی Distance Vector برخوردارند؛ در مقابل ایجاد Routing Loop هم نسبت به Distance Vector مقاوم‌تر هستند. به ندرت Routing Loop در Link State ایجاد می‌شود. از طرفی الگوریتم‌های مورد استفاده در پروتکل های Link State به قدرت پردازشی CPU و حافظه RAM بیشتری نسبت به پروتکل های Distance Vector نیاز دارند. پروتکل های Link State از یک ساختار سلسله مراتبی و موروثی استفاده می‌کنند که این ساختار باعث کاهش فاصله‌ها و نیاز کمتر به انتقال LSA می‌شود.
پروتکل های مسیریابی Link State از مکانیسم Multicast برای به اشتراک گذاری اطلاعات استفاده می‌کنند. تنها روترهایی که از پروتکل های مسیریابی Link State استفاده می‌کنند این Routing Update ها را می‌توانند پردازش کنند.
Link State ها فقط زمانی اطلاعات روتر را ارسال می‌کنند که در شبکه تغییری ایجاد شده باشد. در نهایت فقط همان تغییر را برای سایر روترها ارسال می‌کنند. پیاده‌سازی پروتکل های مسیریابی Link State پیچیده‌تر و پر هزینه‌تر از پیاده‌سازی پروتکل‌های Distance Vector است. هزینه‌ی نگهداری آن‌ها نیز به مراتب بیشتر است.