پروتکل‌های مسیریابی چه نقشی در شبکه‌های کامپیوتری دارند؟

پروتکل‌های مسیریابی چه کاری در شبکه‌های کامپیوتری انجام می‌دهند؟

پروتکل‌های مسیریابی در شبکه‌های کامپیوتری برای مسیریابی بسته‌های داده‌ای استفاده می‌شوند. به بیان دقیق‌تر، پروتکل‌های مسیریابی با هدف یافتن بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده در شبکه و انتقال بسته‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مسیریابی می‌تواند به‌صورت مستقیم یا با استفاده از تعدادی هاپ (Hop) و ایستگاه‌های مسیریابی انجام شود. مسیریاب‌ها به شکلی از پروتکل‌های مسیریابی استفاده می‌کنند تا بتوانند بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده در شبکه را پیدا کنند و بسته‌ها را به مقصد مورد نظر بفرستند. پروتکل‌های مسیریابی به دو دسته اصلی پروتکل‌های مسیریابی داخلی و پروتکل‌های مسیریابی خارجی تقسیم می‌شوند که هر یک شامل پروتکل‌های مختلفی هستند.

پروتکل‌های مسیریابی داخلی (Interior Gateway Protocols)

این پروتکل‌ها به مسیریاب‌ها در یک شبکه داخلی کمک می‌کنند تا بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده در شبکه را پیدا کنند. از جمله این پروتکل‌ها باید به پروتکل RIP سرنام Routing Information Protocol، پروتکلEIGRP  سرنام Enhanced Interior Gateway Routing Protocol و OSPF سرنام Open Shortest Path First اشاره کرد. پروتکل‌های مسیریابی داخلی با هدف ترانزیت بسته‌های داده‌ای در یک شبکه سازمانی و بر مبنای مسیریابی داخلی کار می‌کنند. این پروتکل‌ها معمولا در شبکه‌های کوچکی در محدوده یک شرکت یا سازمان استفاده می‌شوند و سعی می‌کنند بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده میان گره‌ها در شبکه سازمانی را پیدا کنند. در پروتکل‌های مسیریابی داخلی، مسیریاب‌ها با یک‌دیگر اطلاعات مسیریابی را به‌اشتراک می‌گذارند تا بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده در شبکه پیدا شود. به‌طور کلی، پروتکل‌های مسیریابی داخلی برای بهبود عملکرد شبکه و کاهش هزینه‌های ارتباطی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این پروتکل‌ها به مسیریاب‌ها کمک می‌کنند تا بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده در شبکه را پیدا کنند و به این ترتیب، عملکرد شبکه را افزایش می‌دهند.

پروتکل‌های مسیریابی خارجی (Exterior Gateway Protocols)

این پروتکل‌ها به مسیریاب‌ها در شبکه‌های مختلف کمک می‌کنند تا بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده در شبکه‌های مختلف را پیدا کنند. به بیان دقیق‌تر، مسئولیت ترانزیت اطلاعات میان شبکه‌های مختلف را بر عهده دارند. از پروتکل‌های مسیریابی خارجی می‌توان به BGP سرنام Border Gateway Protocol اشاره کرد. این پروتکل‌ها با هدف یافتن بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده بین شبکه‌های مختلف استفاده می‌شوند. در پروتکل‌های مسیریابی خارجی، مسیریاب‌ها با یک‌دیگر اطلاعات مسیریابی را به‌اشتراک می‌گذارند تا بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده به مقصد مورد نظر را پیدا کنند. در شبکه‌های بزرگی‌ که متشکل از چند شرکت و ارائه‌دهنده خدمات اینترنتی هستند، پروتکل‌های مسیریابی خارجی اهمیت زیادی دارند و نقش مهمی در کاهش هزینه‌ها و بهبود عملکرد شبکه دارند. 

اکنون به این پرسش مهم می‌رسیم که پروتکل‌های مسیریابی خارجی چگونه به کاهش هزینه‌های ارتباطی کمک می‌کنند؟ در پاسخ باید بگوییم که پروتکل‌های مسیریابی خارجی به مسیریاب‌ها کمک می‌کنند به‌شکل خودکار بهترین مسیر را برای انتقال بسته‌های داده انتخاب کنند. به عبارت دیگر، به‌جای این‌که کارشناسان شبکه به‌صورت دستی مسیریابی را کنترل کنند و مسیر مناسب را برای انتقال بسته‌های داده انتخاب کنند، مسیریاب‌ها به‌صورت خودکار بهترین مسیر را پیدا می‌کنند. با استفاده از پروتکل‌های مسیریابی خارجی، مسیریاب‌ها می‌توانند به‌شکل دقیق‌تری اطلاعات مسیریابی را ارسال و دریافت کنند که نقش مهمی در حفظ پهنای باند شبکه و کاهش نرخ از دست رفتن اطلاعات دارد. به علاوه، همان‌گونه که اشاره کردیم، پروتکل‌های مسیریابی خارجی به مسیریاب‌ها اجازه می‌دهند تا به‌صورت خودکار بهترین مسیر را برای انتقال بسته‌های داده پیدا کنند، در نتیجه در صورتی که یک مسیریاب خراب یا قطع شود، مسیریاب‌های دیگر به‌صورت خودکار بهترین مسیر را پیدا می‌کنند و ارتباط با مسیر مورد نظر را برقرار می‌کنند. رویکرد فوق باعث کاهش هزینه‌های ارتباطی در صورت بروز مشکلات می‌شود.

نکته مهمی که باید در این بخش به آن اشاره داشته باشیم این است که پروتکل‌های مسیریابی خارجی تنها برای کاهش هزینه‌های ارتباطی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند و کاربردهای دیگری نیز دارند. از کاربردهای مهم این پروتکل‌ها به موارد زیر باید اشاره کرد:

• بهبود عملکرد شبکه: با استفاده از پروتکل‌های مسیریابی خارجی، مسیریاب‌ها به بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده به مقصد مورد نظر می‌رسند که افزایش سرعت در انتقال بسته‌ها را به‌همراه دارد. 
• اطمینان از امنیت شبکه: پروتکل‌های مسیریابی خارجی ضریب اطمینان و امنیت شبکه را بهبود می‌بخشند، زیرا می‌توانند به‌صورت خودکار مسیریاب‌های مخرب را شناسایی کرده و مانع از ارسال اطلاعات برای آن‌ها شوند. 
• افزایش پایداری شبکه: با استفاده از پروتکل‌های مسیریابی خارجی، مسیریاب‌ها همواره به یک مسیر انتقال پایدار دسترسی دارند و قادر هستند از آن برای ارسال بسته‌های داده‌ای استفاده کنند. همچنین، در صورت قطع یا خراب شدن یک مسیریاب، مسیریاب‌های دیگر به‌صورت خودکار بهترین مسیر را پیدا می‌کنند و ارتباط با مسیر مورد نظر را برقرار می‌کنند که پایداری شبکه را به‌همراه دارد. 
• افزایش قابلیت اطمینان: همان‌گونه که اشاره شد، پروتکل‌های مسیریابی خارجی قابلیت اطمینان شبکه را افزایش می‌دهند، زیرا با استفاده از این پروتکل‌ها، مسیریاب‌ها به‌صورت خودکار بهترین مسیر را برای انتقال بسته‌های داده پیدا می‌کنند و در صورت وقوع مشکلات، به‌صورت خودکار بهترین مسیر را پیدا می‌کنند و ارتباط با مسیر مورد نظر را برقرار می‌کنند.

یکی دیگر از کاربردهای مهمی که پروتکل‌های مسیریابی خارجی دارند، کاهش زمان انتقال بسته‌های داده‌ای است، به‌طوری‌که به مسیریاب‌ها اجازه می‌دهند به بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده به مقصد دست پیدا کنند. زمان انتقال بسته‌های داده در شبکه بستگی به مسیریابی دارد که بسته‌ها را به مقصد مورد نظر هدایت می‌کند. اگر مسیریاب انتخاب‌شده برای ارسال بسته‌ها، مسیر بهینه را انتخاب نکند، زمان انتقال بسته‌ها بیشتر می‌شود، اما اگر مسیریاب بتواند بهینه‌ترین مسیر را برای ارسال بسته‌ها انتخاب کند، نه‌تنها زمان انتقال بسته‌ها کمتر می‌شود، بلکه نرخ ازدست‌رفتن بسته‌ها نیز کاهش پیدا می‌کند. به این ترتیب، پروتکل‌های مسیریابی خارجی نقش مهمی در انتخاب بهترین مسیر و کمک به مسیریاب‌ها در زمینه شناسایی کوتاه‌ترین مسیر ترانزیت داده‌ها دارند. به طور کلی، پروتکل‌های مسیریابی خارجی با هدف حفظ پهنای باند، افزایش سرعت انتقال بسته‌ها میان گره‌هایی که در شبکه‌های مختلف قرار دارند و کاهش هزینه‌های ارتباطی در شبکه‌ها استفاده می‌شوند. این پروتکل‌ها به مسیریاب‌ها کمک می‌کنند تا بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده در شبکه‌ها را پیدا کنند تا عملکرد کانال‌های ارتباطی بهبود پیدا کند. 

پروتکل‌های مسیریابی داخلی و خارجی چه تفاوتی با یک‌دیگر دارند؟

پروتکل‌های مسیریابی داخلی و خارجی در شبکه‌های کامپیوتری تفاوت‌های مهمی دارند. این تفاوت‌ها در اصل با محدوده و مقیاس شبکه‌هایی که هر پروتکل برای آن‌ها طراحی شده است، مرتبط است.

پروتکل‌های مسیریابی داخلی برای مسیریابی داخلی در یک شبکه‌ خاص در یک شبکه محلی یا شبکه‌های کوچکی که در محدوده یک شرکت یا سازمان قرار دارند، طراحی شده‌اند. در این پروتکل‌ها، مسیریاب‌ها با یک‌دیگر اطلاعات مسیریابی را به‌اشتراک می‌گذارند تا بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده در شبکه را پیدا کنند. پروتکل‌های مسیریابی خارجی برای مسیریابی بین شبکه‌های مختلف مثل شبکه‌های ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت، طراحی شده‌اند. این پروتکل‌ها به مسیریاب‌ها اجازه می‌دهند اطلاعات مسیریابی را با یک‌دیگر به‌اشتراک بگذارند تا بهترین مسیر برای انتقال بسته‌های داده به مقصد مورد نظر را پیدا کنند. به‌طور کلی، تفاوت اصلی بین پروتکل‌های مسیریابی داخلی و خارجی در محدوده شبکه‌هایی است که هر پروتکل برای آن‌ها طراحی شده است. پروتکل‌های مسیریابی داخلی برای شبکه‌های کوچک‌تری که در محدوده یک شرکت یا سازمان قرار دارند و پروتکل‌های مسیریابی خارجی برای شبکه‌های بزرگ‌تری که بین شرکت‌ها و ارائه‌دهندگان خدمات اینترنتی قرار دارند، طراحی شده‌اند.

پراستفاده‌ترین پروتکل‌های شبکه

پروتکل‌ها در شبکه‌های کامپیوتری نقش بسیار مهمی دارند و برای برقراری ارتباط و تبادل داده‌ها بین دستگاه‌های مختلف در شبکه استفاده می‌شوند. پروتکل‌ها می‌توانند به شکلی عمومی یا خاص برای انتقال و دریافت اطلاعات، مدیریت شبکه و امنیت در شبکه‌های کامپیوتری استفاده شوند. به‌طور کلی، شبکه‌های کامپیوتری بر مبنای پروتکل‌های زیر کار می‌کنند:

• پروتکل‌های انتقال داده: این پروتکل‌ها برای انتقال داده‌ها در شبکه از یک دستگاه به دستگاه دیگر استفاده می‌شوند. از جمله این پروتکل‌ها باید به پروتکل انتقال فایل (FTP)، پروتکل انتقال ایمیل (SMTP) و پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP) اشاره کرد. 
• پروتکل‌های شبکه: این پروتکل‌ها برای مدیریت و کنترل شبکه‌های کامپیوتری مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله این پروتکل‌ها باید به پروتکل مدیریت شبکه انترنت (SNMP) و پروتکل کنترل شبکه (NCP) اشاره کرد.
• پروتکل‌های ارتباطی: این پروتکل‌ها برای برقراری ارتباط بین دستگاه‌های مختلف در شبکه استفاده می‌شوند. از پروتکل‌های مهم در این زمینه باید به پروتکل ارتباطی سامانه نام دامنه (DNS) و پروتکل تفکیک آدرس (ARP) اشاره کرد. 
• پروتکل‌های امنیتی: این پروتکل‌ها برای حفاظت از شبکه در برابر حملات و نفوذها استفاده می‌شوند. امروزه، انواع مختلفی از این پروتکل‌ها در شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شوند که از مهم‌ترین آن‌ها باید به پروتکل سوکت لایه امن (SSL/TLS) اشاره کرد.‌
• پروتکل‌های مسیریابی: این پروتکل‌ها برای مسیریابی بسته‌های داده در شبکه از یک دستگاه به دستگاه دیگر استفاده می‌شوند. از پروتکل‌های مطرح در این زمینه باید به پروتکل مسیریابی داخلی (RIP) و پروتکل مسیریابی خارجی (BGP) اشاره کرد. 

به‌طور کلی، پروتکل‌ها توصیف‌کننده قواعد و روش‌هایی هستند که دستگاه‌ها بر مبنای آن‌ها قادر به برقراری ارتباط با یک‌دیگر هستند. این پروتکل‌ها به‌صورت استاندارد و جهانی تعریف می‌شوند تا بتوانند در شبکه‌های مختلف و توسط دستگاه‌های مختلف قابل استفاده باشند. به همین دلیل است که تجهیزات پرکاربردی مثل سرورها، روترها، استوریج‌ها و غیره همگی از پروتکل‌های استاندارد پشتیبانی می‌کنند و در یک شبکه، محصولات تولیدشده توسط شرکت‌های مختلف را مشاهده می‌کنید. 

انواع پروتکل‌های مسیریابی

پروتکل مسیریابی بدون وضعیت (Link State Routing Protocol) 

در این پروتکل‌ها، هر مسیریاب اطلاعات کاملی در مورد توپولوژی شبکه دارد و به‌طور دوره‌ای این اطلاعات را با مسیریاب‌های دیگر به‌روز می‌کند. از پروتکل‌های مطرح در این زمینه باید به پروتکل مسیریابی OSPF سرنام Open Shortest Path First

و پروتکل ISIS  سرنام Intermediate System to Intermediate System  اشاره کرد. به‌طور مثال، OSPF از الگوریتم مسیریابی وضعیت پیوند استفاده می‌کند و در زیرمجموعه پروتکل‌های داخلی قرار می‌گیرد. این پروتکل برای تعیین ایده‌آل‌ترین مسیر در شبکه‌های IP استفاده می‌شود. این پروتکل در لایه 3 مدل OSI قرار دارد و برای ارسال بسته‌ها درون شبکه بین مسیریاب‌ها و ارائه خدمات مسیریابی به میزبان‌ها استفاده می‌شود. OSPF یک پروتکل پویا و خودکار است، به این معنا که به‌شکل خودکار اطلاعات مربوط به مسیریابی را دریافت کرده و تصمیمات مسیریابی را بر مبنای این اطلاعات اتخاذ می‌کند. OSPF برای مسیریابی بر اساس وزن‌دهی و کیفیت ارتباطات استفاده می‌کند. به‌عنوان مثال، فاصله، پهنای باند و تاخیر را به‌عنوان معیارهای اصلی برای تعیین مسیر استفاده می‌کند. این پروتکل برای هر مسیریاب در شبکه، پایگاه داده‌ای از تمامی مسیرهای موجود در شبکه را ایجاد می‌کند و سپس مسیرهای بهتر را برای ارسال بسته‌ها به مقصد انتخاب می‌کند. OSPF به‌دلیل مزایای شاخصی مثل عملکرد و پویایی بالا و پشتیبانی از مکانیزم تقسیم‌بندی شبکه برای افزایش مقیاس‌پذیری به‌شکل گسترده در شبکه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 پروتکل مسیریابی بردار فاصله (Distance Vector Routing Protocol‌) 

در این پروتکل‌ها، هر مسیریاب فقط اطلاعات مربوط به همسایه‌های خود را دارد و به‌طور دوره‌ای این اطلاعات را با مسیریاب‌های دیگر به‌روز می‌کند. از پروتکل‌های مطرح در این بخش باید به پروتکل مسیریابی اطلاعات RIP سرنام Routing Information Protocol و پروتکل  IGRPv2  سرنام Interior Gateway Routing Protocol version 2 اشاره کرد. 

 پروتکل مسیریابی بردار مسیر (Path Vector Routing Protocol) 

در این پروتکل‌ها، هر مسیریاب اطلاعاتی در مورد مسیرهای در دسترس برای بسته‌های داده دارد و به‌طور دوره‌ای این اطلاعات را با مسیریاب‌های دیگر به‌روز می‌کند. از پروتکل‌های مطرح این بخش باید به پروتکل BGP سرنام Border Gateway Protocol و پروتکل MP-BGP سرنام Multiprotocol BGP  اشاره کرد. 

همچنین، برخی از پروتکل‌های مسیریابی به‌عنوان پروتکل‌های مسیریابی ترکیبی شناخته می‌شوند که ویژگی‌های پروتکل‌های مسیریابی داخلی و خارجی را با هم ترکیب می‌کنند.