روتینگ یا مسیریابی یکی از اجزای حیاتی در طراحی شبکه‌های کامپیوتری است که امکان انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف را فراهم می‌کند. مسیریابی صحیح و کارآمد، برای عملکرد بهینه شبکه‌های پیچیده امروزی ضروری است. در این زمینه، پروتکل‌های روتینگ داخلی (IGP) نقش ویژه‌ای ایفا می‌کنند. IGP به مجموعه‌ای از پروتکل‌ها اطلاق می‌شود که برای مسیریابی درون یک سیستم خودمختار (AS) طراحی شده‌اند و به طور عمده در شبکه‌های محلی و سازمانی استفاده می‌شوند.

IGP چیست؟

پروتکل‌های روتینگ داخلی (IGP) به مجموعه‌ای از پروتکل‌ها گفته می‌شود که در داخل یک سیستم خودمختار (AS) برای مسیریابی اطلاعات استفاده می‌شوند. این پروتکل‌ها به طور عمده برای مدیریت مسیریابی در شبکه‌های کوچک تا متوسط و درون سازمان‌ها به کار می‌روند. IGP‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تنها در یک دامنه کنترل شده عمل کرده و ترافیک شبکه را از مبدا به مقصد منتقل می‌کنند.

عملکرد IGP‌ها به گونه‌ای است که تصمیمات مسیریابی را بر اساس اطلاعاتی که از همسایگان شبکه دریافت می‌کنند، اتخاذ می‌کنند. این پروتکل‌ها عموماً از الگوریتم‌های خاصی برای محاسبه بهترین مسیر استفاده کرده و به روزرسانی‌های مداومی را برای اطمینان از کارکرد صحیح شبکه ارائه می‌دهند. IGP‌ها در مقایسه با پروتکل‌های روتینگ خارجی (EGP) مانند BGP تمرکز بیشتری بر روی شبکه‌های داخلی دارند و معمولا برای مسیریابی در داخل یک سازمان یا منطقه محدود به کار می‌روند.

نحوه کارکرد IGP

1. راه‌اندازی و همسایگی:

پروتکل‌های IGP در ابتدا فرآیند برقراری ارتباط و شناسایی همسایگان خود را آغاز می‌کنند. این فرآیند به این معنی است که مسیریاب‌ها از طریق پروتکل‌های خاص خود (مثل RIP، OSPF یا EIGRP) به شناسایی و تبادل اطلاعات مسیریابی با دستگاه‌های همسایه خود می‌پردازند.

2. محاسبه مسیرها:

پس از شناسایی همسایگان، مسیریاب‌ها اطلاعات مربوط به توپولوژی شبکه و وضعیت لینک‌ها را دریافت کرده و از آن برای محاسبه بهترین مسیرها به مقصدهای مختلف استفاده می‌کنند. این محاسبات معمولاً به کمک الگوریتم‌هایی مانند Distance-Vector در RIP یا Link-State در OSPF انجام می‌شود.

3. انتقال اطلاعات مسیریابی:

پس از محاسبه مسیرهای بهترین، مسیریاب‌ها به صورت دوره‌ای یا در صورت تغییر وضعیت لینک‌ها، جداول مسیریابی خود را به روز کرده و اطلاعات جدید را با سایر مسیریاب‌ها به اشتراک می‌گذارند. این فرآیند به حفظ پایداری و صحت مسیرها در شبکه کمک می‌کند.

4. انتخاب مسیر بهینه:

مسیریاب‌ها از اطلاعات به روز شده برای انتخاب بهترین مسیرها به مقصدهای مختلف استفاده می‌کنند. انتخاب این مسیرها معمولاً بر اساس عواملی چون کمترین هزینه، زمان تاخیر یا پهنای باند در دسترس صورت می‌گیرد و پروتکل IGP به طور مداوم این مسیرها را به روز نگه می‌دارد.

5. پاسخ به تغییرات شبکه:

در صورت وقوع تغییراتی مانند خرابی یک لینک یا اضافه شدن یک مسیر جدید به شبکه، پروتکل‌های IGP به سرعت واکنش نشان می‌دهند و اطلاعات جدید را بین مسیریاب‌ها به اشتراک می‌گذارند تا توپولوژی شبکه به‌روز شود و مسیریاب‌ها بتوانند به بهترین شیوه ممکن به انتقال داده‌ها ادامه دهند.

پروتکل BGP چیست و چرا خیلی مهم است؟ برسی کامل

انواع پروتکل‌های IGP

RIP (Routing Information Protocol)

RIP یکی از قدیمی‌ترین پروتکل‌های مسیریابی در داخل سیستم‌های خودگردان (IGP) است. این پروتکل از الگوریتم Distance-Vector برای تبادل اطلاعات مسیریابی استفاده می‌کند و به‌طور ساده هزینه هر مسیر را از طریق شمارش هاپ‌ها محاسبه می‌کند. RIP بیشتر برای شبکه‌های کوچک و متوسط مناسب است، زیرا پیاده‌سازی و پیکربندی ساده‌ای دارد. یکی از محدودیت‌های آن، توانایی پشتیبانی از حداکثر 15 هاپ برای یک مسیر است که باعث می‌شود در شبکه‌های بزرگ‌تر کارایی کمتری داشته باشد.

OSPF (Open Shortest Path First)

OSPF یک پروتکل Link-State است که برای شبکه‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر طراحی شده است. برخلاف RIP که از الگوریتم Distance-Vector استفاده می‌کند، OSPF به هر مسیریاب این امکان را می‌دهد که نمای کاملی از توپولوژی شبکه داشته باشد و بر اساس آن بهترین مسیرها را انتخاب کند. OSPF از تقسیم‌بندی شبکه به مناطق (Area) برای بهبود مقیاس‌پذیری استفاده می‌کند و توانایی مدیریت شبکه‌های بزرگ و پیچیده را دارد.

مزیت عمده OSPF نسبت به RIP قابلیت مقیاس‌پذیری بالاتر آن است. OSPF می‌تواند سریع‌تر به تغییرات در شبکه واکنش نشان دهد و از مصرف منابع بهینه‌تری برخوردار است. این پروتکل برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده که نیاز به عملکرد بهینه‌تری دارند، گزینه بهتری است. همچنین OSPF به‌راحتی می‌تواند توپولوژی‌های پیچیده‌تر را مدیریت کند، اما پیچیدگی بیشتری نسبت به RIP دارد.

پروتکل OSPF چیست؟ برسی پروتکل مسیر یابی Open Shortest Path First

EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)

EIGRP یک پروتکل ترکیبی است که توسط Cisco توسعه داده شده است و از الگوریتم Diffusing Update Algorithm (DUAL) برای انتخاب مسیر استفاده می‌کند. این پروتکل به‌طور مؤثر از مزایای پروتکل‌های Distance-Vector و Link-State بهره می‌برد. EIGRP دارای ویژگی‌هایی مانند بارگذاری مجدد (load balancing) و پشتیبانی از شبکه‌های بزرگ و پیچیده است و می‌تواند تغییرات را بسیار سریع‌تر از RIP شناسایی کند.

IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)

IGRP یک پروتکل قدیمی است که توسط Cisco برای حل مشکلات مسیریابی در شبکه‌های بزرگ طراحی شده بود. IGRP مشابه RIP است، اما دارای قابلیت‌هایی مانند پشتیبانی از مسیرهای پیچیده‌تر و استفاده از چندین متغیر برای تعیین هزینه مسیریابی می‌باشد. برخلاف RIP که تنها تعداد هاپ‌ها را در نظر می‌گیرد، IGRP برای محاسبه هزینه مسیرها از متغیرهایی مانند پهنای باند، تأخیر، بار شبکه و میزان خطا استفاده می‌کند.

اگرچه IGRP در زمان خود مزایای خوبی داشت، اما به‌دلیل عدم مقیاس‌پذیری و کارایی مناسب در شبکه‌های بزرگ‌تر، به‌سرعت جای خود را به EIGRP داد. از آن زمان به بعد، Cisco دیگر از IGRP در محصولات خود استفاده نکرده است و به‌طور کلی EIGRP به‌عنوان پروتکل مسیریابی پیشرفته‌تر در نظر گرفته می‌شود.

مزایا و معایب پروتکل‌های IGP

RIP⇓

مزایا

• سادگی در پیاده‌سازی و پیکربندی
• مناسب برای شبکه‌های کوچک و ساده

معایب

• محدودیت در تعداد هاپ‌ها (حداکثر 15 هاپ)
• مقیاس‌پذیری پایین
• زمان همگام‌سازی کند

OSPF⇓

مزایا

• مقیاس‌پذیری بالا برای شبکه‌های بزرگ
• پشتیبانی از توپولوژی‌های پیچیده
• سریع‌تر از RIP در واکنش به تغییرات

معایب

• پیچیدگی بیشتر نسبت به RIP
• نیاز به منابع بیشتر
• پیکربندی پیچیده‌تر

EIGRP⇓

مزایا

• ترکیب مزایای Distance-Vector و Link-State
• سریع‌تر از RIP و OSPF در همگام‌سازی تغییرات
• پشتیبانی از شبکه‌های پیچیده و بزرگ

معایب

• مختص به شبکه‌های Cisco
• پیکربندی اولیه پیچیده‌تر نسبت به RIP

جمع‌بندی…

پروتکل‌های IGP (Interior Gateway Protocols) نقش مهمی در مسیریابی درون یک شبکه دارند و برای برقراری ارتباطات مؤثر بین دستگاه‌ها و گره‌ها استفاده می‌شوند. این پروتکل‌ها شامل انواع مختلفی مانند RIP، OSPF و EIGRP هستند که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. انتخاب پروتکل مناسب بستگی به اندازه و پیچیدگی شبکه، نیاز به مقیاس‌پذیری و منابع موجود دارد. با این حال، درک و انتخاب صحیح پروتکل IGP می‌تواند به بهبود عملکرد و کارایی شبکه کمک کند.