IP ROUTING چیست؟

 
مقدمه
 
IP Routing یک چترحفاظتی برای مجموعه ای ازپروتکلها میباشد که مسیر دیتا را درطول شبکه های متعدد وازمبدأ تا مقصد تعیین میکند. دیتاها ازمبدا تا مقصد ازمیان یکسری از روترها مسیردهی شده وسراسر شبکه های مختلف را طی میکنند. پروتکلهای روتینگ IP روترها را بمنظور ارسال جدول که مرتبط با مقصدهای نهایی است همراه با آدرس دهی hop بعدی قادرمیسازند.
این پروتکلها شامل :
1-  BGP : Broder Gateway Protocol 
2-  IS-IS : Intermediate System – Intermediate System
3-  OSPF : Open Shortest Path First
4-  RIP : Routing Information Protocol
وقتی که یک بسته IP ارسال میشود یک روتر، ازجدول ارسالی آن بمنظور تعیین hop بعدی برای مقصد بسته ( براساس آدرس IP مقصد درheader بسته IP ) استفاده کرده وپکیت را بطور مناسب ارسال میکند سپس روتربعدی این فرآیند را با استفاده ازجدول ارسالی خود تا زمانیکه بسته به مقصد برسد تکرارمیکند. درهرمرحله آدرس IP درheader  بسته اطلاعات کافی را جهت تعیین hop بعدی بهمراه دارد.
اینترنت بمنظور عملیات روتینگ به سیستم های مستقلی بنام  AUTONOMOUS SYSTEM  ) AS ) تقسیم بندی میشود. یک AS یک گروه از روترهایی میباشد که تحت کنترل یک مدیریت واحد بوده وازیک پروتکل روتینگ مشترک استفاده میکنند بعنوان مثال : یک Corporate Internet ویا یک شبکه ISP میتوانند بعنوان یک AS واحد عمل نمایند.
 
 
 
انواع AS :
1- Stub AS : یک اتصال واحد به یک AS دیگر دارد. هردیتائیکه ارسال یا دریافت میشود برای یک مقصد خارج ازAS  باید روی آن اتصال مسیردهی شود. یک فضای کوچک شبکه مثالی ازیک Stub AS میباشد.
2- Transit AS : اتصال چندگانه به یک یا چند AS دارد. که اجازه میدهد دیتائیکه قبلا" برای یک نود داخلی آن AS انتخاب نشده ازطریق آن راهیابی شود. یک شبکه ISP نمونه ای ازآن میباشد.
3- Multihomed AS : اتصال چندگانه به یک یا چند AS دارد اما اجازه نمیدهد دیتای دریافت شده ازطریق یکی ازاین اتصالات به خارج ازAS ارسال شود بعبارتی سرویس ترانزیت را به دیگر AS ها نمیدهد .  شبیهStub AS  میباشد به استثناء اینکه اجازه ورود وخروج  مسیردیتا را به وازAS که میتواند ازیکی ازاتصالات انتخاب شود میدهد وبستگی به این دارد که چه ارتباطی به کوتاهترین مسیر یک مقصد اتفاقی عرضه میشود. سازمانها وشرکتهای بزرگ (enterprise ها) معمولا" یک Multihomed AS هستند.
 
IGP : Interior  Gateway  Protocol
 
یک IGP مسیرها را درداخل یک AS تخمین میزند. IGP نودها را درشبکه های مختلف قادر میسازد تا یک AS دیتا را به دیگری ارسال نماید همچنین دیتا را جهت ارسال درسراسر یک AS از ورودی به خروجی زماینکه AS یک سرویس ترانزیت را مهیا میکند میسر میسازد.
 
EGP : Exterior Gateway Protocol
EGP مسیرها را بین AS های مختلف توزیع میکند وروترها را در درون یک AS برای انتخاب بهترین مسیر برای خروج ازAS جهت دیتائیکه نیازمبرم به مسیردهی دارند قادرمیسازد.
EGP وIGP  ها در درون هرAS اجراء میشوند وجهت مسیردهی دیتا درشبکه اینترنت همکاری میکنند.
EGP ، AS را که بایستی دیتا را جهت رسیدن به مقصدشان هدایت بکند تعیین می نماید وIGP مسیر را درون هرAS که دیتا بایستی درآن نقاط ورودی یا مبدأ را تا نقاط خروجی یا مقصد نهایی تعقیب کند مشخص می نماید. شکل زیر انواع AS را دریک شبکه نشان میدهد. OSPF ،IS-IS وRIP ، IGP هایی هستند که در داخل AS های انفرادی استفاده شده است. BGP یک EGP میباشد که بین AS ها استفاده شده است.
 
 
پروتکل های IP Routing
 
 1-  پروتکل BGP
     
   یکی ازپروتکلهای IP بوده وازنوع EGP میباشدکه بمنظور توزیع اطلاعات روتینگ دربین AS ها طراحی شده است . EGP ها همگی پروتکلهای روتینگ All Vector میباشند دراین نوع پروتکلها ، روترها اطلاعات قابل دسترسی شبکه را با نزدیکترین همسایه های خود مبادله می کنند بعبارتی دیگر، روترها مجموعه آدرسها(آدرس پرفیکس) وآدرس hop بعدی را بیکدیگر انتقال میدهند تا بتوانند به آن دسترسی داشته باشند. فرق پروتکلهای EGP با IGP ها دراین است که روترهای EGP روتها را بایکدیگر مبادله میکنند درحالیکه روترهای IGP اطلاعات توپولوژی شبکه را مبادله وبرای روتهای محلی خود محاسبه میکنند . EGP اطلاعات قابل دسترسی را درمیان شبکه اینترنت جاری می کند بنابراین هر روترEGP یک جدول روتینگ شامل آدرس پرفیکس ها وhop های بعدی میباشد که کل شبکه اینترنت را تحت پوشش دارند. EGP ها اطلاعات بسیارکم یا هیچ اطلاعی ازمسیرend-to-end ندارند فقط آگاهی آنها درباره hop بعدی درمسیر میباشد بنابراین مسیریکه درطول آن دیتا ارسال میشود براساس مقایسه تمام hop های بعدی موجود انتخاب میشود.
یک ASخاص که میخواهد اطلاعات روتینگ را با دیگرAS ها مبادله نماید شامل یک یا چند روترBGP خواهدبود هرروترBGP خود را با آدرسهای BGP زوج پیکربندی کرده واطلاعات روتینگ را مبادله می کند وقتیکه یک اتصال توسط یک زوج برقرارمیشود یک روترBGP تمام روتها را به جدول روتینگ BGP local آن ارسال میکند تا زوج مربوطه جهت update کردن پیامها ازآن استفاده نماید. زوج مذکور ازمحتویات این پیامها بمنظور اضافه کردن روتهای جدید به جدول روتینگ BGP محلی خود استفاده میکند. روتهای موجود درجدول روتینگ BGP وروتهای آگاه ازسایر پروتکلهای روتینگ مثل OSPF بمنظور تولید یک جدول روتینگ کامل برای روترها ، با هم ترکیب میشوند این جدول روتینگ شامل تمام مقصدهای روترها که مرتبط با یک آدرس IP مربوط به hop بعدی واینترفیس خروجی است می باشد.
 
 2-  پروتکل OSPF 
 
یک پروتکل ازنوع IGP که برای توزیع اطلاعات روتینگ IP درسراسر یک Single AS دریک شبکه IP طراحی شده است . OSPF یک پروتکل روتینگ Link-State میباشد که دراین پروتکل روترها اطلاعات توپولوژی شبکه را با نزدیکترین همسایه های خود مبادله می کنند اطلاعات توپولوژی در سراسرAS جاری میشود چنانکه هر روتر AS یک تصویرکاملی از توپولوژی AS را با خود دارند این تصویربرای محاسبه مسیرهای end-to-end درAS استفاده میشود بنابراین دریک پروتکل روتینگ Link-state آدرس hop بعدی که دیتا ارسال میشود با انتخاب بهترین مسیر   end-to-end برای مقصد احتمالی معین میگردد.
هر روتر OSPF اطلاعات مربوط به وضعیت محلی خود را نظیر: اینترفیس های قابل استفاده ، همسایه های قابل دسترسی وارزش استفاده هر اینترفیس جهت استفاده یک پیام LINK - STATE - ADVERTISEMENT) LST ) بین سایر روترها توزیع میکند و روترها ازپیامهای دریافتی جهت ساختن یک دیتابیس یکسان که توپولوژی AS را توصیف می نماید استفاده میکنند. بااستفاده ازاین دیتابیس هر روتری جدول روتینگ خودش را جهت استفاده یک SPF (Shortest-Path-First ) محاسبه میکند این جدول روتینگ شامل تمام مقاصدی است که پروتکل روتینگ درباره آن اطلاعات کامل دارد ومرتبط با یک آدرس IP مربوط به hop بعدی واینترفیس خروجی است.
وقتیکه توپولوژی شبکه تغییرمیکند پروتکل OSPF روتها را با استفاده از الگوریتم Dijkstar وکاهش ترافیک پروتکل روتینگ مجددا" محاسبه میکند همچنین این پروتکل یک hierarchy چند لولی (دولول برای OSPF ) که Area-routing نامیده میشود مهیا میکند طوریکه اطلاعات توپولوژی تعریف شده در درون منطقه AS از روترهای بیرون از این منطقه مخفی می مانند واین افزایش لول ، باعث حفاظت روتینگ وکاهش ترافیک پروتکل میگردد.