آشنایی با سه رویکرد محبوب در زمینه مسیریابی و انتقال اطلاعات در شبکه

پروتکل OSPF

پروتکل ابتدا کوتاه‌ترین مسیر را انتخاب کردن (OSPF) یک پروتکل مسیریابی برای شبکه‌ها است که از الگوریتم مسیریابی وضعیت پیوند استفاده می‌کند و در در گروه پروتکل‌های مسیریابی داخلی قرار می‌گیرد. OSPF در یک سامانه مستقل(AS) کار می‌کند که در RFC 2328 (1998) به صورت نسخه دوم برای IPv4 تعریف می‌شود. پروتکل OSPF از الگوریتم دیکسترا برای یافتن کوتاه‌ترین مسیر استفاده می‌کند. نوع متریک یا هزینه مسیر، پهنای باند است، یعنی مسیر با پهنای باند بیشتر انتخاب می‌شود. شماره فاصله مدیریتی (Administrative Distance) برای این پروتکل ۱۱۰ است. آدرس مالتی‌کست آن ۲۲۴٫۰٫۰۵ است و آدرس مالتی‌کست DR یا روتر انتخابی ۲۲۴٫۰٫۰۶ است. ایجاد پیوندهای همسایگی در OSPF در مراحل زیر خلاصه می‌شود:

Down: در این حالت، هیچ اطلاعاتی اعم از پیغام‌های hello و غیره رد و بدل نشده‌است.

Attempt: مشابه Down است با این تفاوت که پروسه هماهنگی در حال آغاز است.

Init: پیغام hello از روتر دیگری دریافت شده، اما ارتباط دوطرفه هنوز برقرار نشده‌است.

2-way: ارتباط دوطرفه بین روترها برقرار است و همسایگی در حال استقرار است. این وضعیت اولین مرحله در انتخاب DR است.

ExStart: اولین مرحله تبیین مجاورت بین دو روتر؛

Exchange: در حالت exchange، روتر جدول اطلاعات تمام پیوندهایش را به همسایه ارسال می‌کند. در این مرحله است که تمام بسته‌های پروتکل مسیریابی قابلیت انتقال دارند.

Loading: در این مرحله روتر اطلاعات اخیر مربوط به وضعیت پیوند را از همسایه‌اش درخواست می‌کند.

Full: تمام اطلاعات مربوط به پیوندها با همه روترها همگام (synchronized) شده‌است.

انواع اعلان‌های وضعیت پیوند

هر اطلاعاتی که از طریق OSPF به روترهای دیگر اعلام می‌شود دارای نوع خاصی است که در header پروتکل از بیت نهم تا شانزدهم به آن اختصاص یافته‌است. این گونه‌های داده به این شرح هستند:

Type 1: همه روترهای یک ناحیه این نوع داده را ارسال می‌کنند و در آن اطلاعات مربوط به روترهای همسایه و هزینه رسیدن به آنها فهرست می‌شود. این نوع از داده فقط مخصوص همان ناحیه‌ای است که ساخته شده. نام آن Router Link است.

Type 2: این نوع از ال‌اس‌ای توسط روتر برگزیده (Designated Router) ساخته شده و اطلاعات مربوط به همسایه‌های یک قسمت یا سگمنت (Segment) مجاور را فهرست می‌کند. این نوع نیز از ناحیه‌ای که در آن ساخته شده فراتر نمی‌رود. نام آن Network Link است.

Type 3: توسط روترهای مرز ناحیه یا ABR (به انگلیسی: Area Border Router) ساخته شده و بین ناحیه‌ها ارسال می‌شود. نا آن Network Summary است.

Type 4: این نوع داده را ABR به ناحیه ستون فقرات شبکه (Backbone) ارسال می‌کند تا حضور یک ASBR را در ناحیه مورد نظر اعلام کند. نام آن ASBR Summary است.

Type 5: توسط روترهای مرز سیستم مستقل (Autonomous System Border Router) ساخته می‌شود تا اطلاعات مربوط به مسیرهای اکسترنال (مسیرهایی که از پروتکل مسیریابی اواس‌پی‌اف استفاده نمی‌کنند) به روترهایی اجرا کننده پروتکل اواس‌پی‌اف ارسال شود. نام آن External Link است.

پروتکل مسیریابی دروازه داخلی پیشرفته

پروتکل مسیریابی دروازه داخلی پیشرفته (EIGRP) یک پروتکل مسیریابی از نوع بهبود یافته بردار-فاصله (Distance Vector) است که در ابتدا توسط شرکت سیسکو سیستمز به‌جود آمده و به‌طور انحصاری در دستگاه‌های شرکت سیسکو استفاده می‌شد. در سال ۲۰۱۳ شرکت سیسکو آن را تبدیل به یک استاندارد باز کرد تا در محیط‌هایی با چند نوع مختلف از سخت‌افزارها نیز استفاده شود. در پروتکل ای‌آی‌جی‌آرپی، روترها شبکه‌های شناخته شده توسط خود را به روترهای مجاور (یا «همسایه») اعلام می‌کنند. در این حالت روتر مجاور از روش اتصال روتر اصلی به شبکه اطلاع ندارد و فقط هزینه رسیدن به آن مقصد (به آن شبکه) را از طریق پیوندی که با روتر اعلام‌کننده دارد دریافت خواهد کرد. در این حالت، تمام روترهای متصل به هم که در یک سیستم مستقل (Autonomous System) قرار دارند، مسیر رسیدن به همه شبکه‌های داخل این فضای منطقی را خواهند دانست. روترها در پروتکل EIGRP فقط شبکه‌هایی را که روتر همسایه در اختیار ندارد به او اعلام می‌کنند؛ همچنین به هیچ وجه (درحالت پیش‌فرض و با فعال بودن قابلیتی با نام شکاف افق یا اسپلیت هورایزن (Split Horizon) در اینترفیس) اطلاعات و مسیرهای دریافتی از یک پیوند یا واصل را از طریق همان پیوند ارسال نمی‌کنند. این کار برای جلوگیری از به وجود آمدن حلقه لایه ۳ انجام می‌شود. البته این امر می‌تواند در هنگام استفاده از Frame-relay مشکل‌ساز باشد که در آن صورت این قابلیت توسط مدیر سیستم غیر فعال می‌شود یا از ساب‌اینترفیس استفاده می‌کنند. ای‌آی‌جی‌آرپی روتینگ پروتکلی است که از الگوریتم انتشار به روز (Diffusing update algorithm) استفاده می‌کند. عدد AD یا فاصله مدیریتی (Administrative Distance) برای مسیرهای داخلی ۹۰ و برای مسیرهای خارجی ۱۷۰ و برای آدرس‌های summary نیز ۵ است. IPX یکی از پروتکل‌های مورد استفاده در لایه شبکه توسط EIGRP است. آدرس آی‌پی مولتی‌کست برای ای‌آی‌جی‌آرپی ۲۲۴.۰.۰.۱۰ است. همینطور برای اصالت‌سنجی از روش رمزنگاری ام‌دی۵ استفاده می‌کند.

پروتکل سامانه حد واسط به سامانه حد واسط

پروتکل IS-IS توسط Digital Equipment شرکت ( تجهیزات دیجیتال ) به عنوان بخشی از فاز پنجم DECnet توسعه یافت. این پروتکل در سال ۱۹۹۲ توسط سازمان بین‌المللی استاندارد ISO به عنوان ISO ۱۰۵۸۹ برای ارتباط تجهیزات شبکه‌ای، که اصطلاحاً سیستم‌های واسط ( متضاد سیستم‌های پایانی و میزبان ) شناخته می‌شوند استاندارد شد. هدف IS-IS ممکن ساختن مسیریابی داده‌ها با استفاده از پشته پروتکل OSI ی که توسط ISO توسعه داده شده‌است و CLNS نامیده می‌شود بوده‌است. IS-IS تقریباً زمانی توسعه یافت که در همان زمان نیروی کار مهندسی اینترنت یا به اختصار IETF مشغول توسعه یک پروتکل مشابه به نام OSPF بود. IS-IS سپس به نحوی بسط داده شد تا بتواند از مسیریابی داده‌های پروتکل اینترنت IP که یک پروتکل لایه شبکه اینترنت جهانی بود پشتیبانی کند. نسخه بسط داده شده پروتکل مسیر یابی IS-IS بعدها به عنوان IS-IS یکپارچه یا شناخته شد. میان سامانه-میان سامانه یا آی‌اس-آی‌اس (IS-IS) سرنام Intermediate System-Intermediate System است و روشی طراحی شده به منظور انتقال کارامد اطلاعات در یک شبکه کامپیوتری، گروهی از کامپیوترهای متصل به هم به صورت فیزیکی یا دستگاه‌های مشابه می‌باشد. در این پروتکل (برخلاف همتایش OSPF) به جای مسیریاب(روتر) از واژه میان سامانه و به جای بسته از PDU یا واحد داده‌ای پروتکل استفاده شده ‌است. این پروتکل توسط تعیین بهترین مسیر برای انتقال داده‌ها در یک شبکه از نوع سویچینگ بسته‌ای این کار را انجام می‌دهد.این پروتکل در ISO/IEC ۱۰۵۸۹:۲۰۰۲ به عنوان یک استاندارد بین‌المللی در مدل مرجع OSI یا ارتباط سیستم‌های باز تعریف شد. اگرچه آن اصالتاً یک استاندارد ISO بوده، با این حال سازمان IETF این پروتکل را به عنوان یک استاندارد اینترنتی منتشر کرد. IS-IS یا میان سامانه-میان سامانه  به عنوان یک استاندارد بالفعل برای ستون فقرات سرویس دهندگان بزرگ در نظر گرفته می‌شود. IS-IS یک پروتکل دروازه‌ای داخلی است که به منظور استفاده در دامنه یا شبکه مدیریتی طراحی شده‌است. این پروتکل به عنوان متضاد پروتکل دروازه‌ای خارجی، در درجه اول، پروتکل دروازه‌ای مرزی یا همان BGP است که برای مسیر یابی سیستم‌های مستقل استفاده می‌شود. IS-IS یک پروتکل مسیریابی وضعیت پیوند می‌باشد که با سرازیر کردن اطلاعات مربوط به وضعیت پیوند به سمت بیرون - جایی که روترهای دیگر شبکه قرار دارند - کار می‌کند. هر روتری که با پروتکل IS-IS مجهز شده باشد به صورت مستقل با استفاده از اطلاعات سرازیر شده روترهای دیگر موجود در شبکه، یک پایگاه داده از توپولوژی شبکه می‌سازد. همانند پروتکل اواس‌پی‌اف، آی-اس-آی-اس از الگوریتم دیکسترا برای محاسبه بهترین مسیر در شبکه استفاده می‌کند. بسته‌ها سپس بر اساس بهترین مسیر محاسبه شده به سمت مقصد هدایت می‌شوند.

مقایسه دو روش محبوب IS-IS با OSPF

هر دوی IS-IS و OSPF پروتکل‌های وضعیت پیوند می‌باشند و هر دو از یک الگوریتم دیکسترای مشابه برای محاسبه بهترین مسیر در شبکه استفاده می‌کنند. در نتیجه آن‌ها از نظر مفهوم یکسان هستند. هر دوی آن‌ها از VLSM یا پوشش زیر شبکه با طول متغیر پشتیبانی می‌کنند. می‌توانند از ارسال گروهی بسته‌های سلام به منظور شناسایی روترهای همسایه استفاده کنند و می‌توانند از تعیین هویت برای به روز رسانی جداول مسیر یابی خود پشتیبانی کنند. در حالی که OSPF به صورت پیشفرض برای مسیریابی IP ساخته شده‌است و خودش یک پروتکل لایه ۳ به شمار می‌رود که بر روی IP اجرا می‌شود، IS-IS یک پروتکل لایه شبکه‌است ( در همان لایه‌ای است که CLNS قرار دارد ). استفاده گسترده از IP در سراسر جهان ممکن است به محبوبیت OSPF کمک کرده باشد. IS-IS از IP برای حمل کردن پیغام‌های اطلاعات مسیربابی استفاده نمی‌کند. IS-IS برخلاف OSPF که برای مسیربابی با آدرس IP نسخه ۴ ایجاد شده‌است، به نوع آدرس مسیر برای مسیربابی وابسته نیست و این به IS-IS این اجازه را می‌دهد که که به راحتی بتواند از IP نسخه ۶ پشتیبانی کند. پروتکل OSPF به منظور پشتیبانی از IPv6 به صورت OSPFv۳ بازنویسی شد.  روترهای IS-IS یک شناخت مکانی و توپولوژیکی از شبکه را ارائه می‌دهند. این نقشه زیرشبکه‌ای که هر روتر IS-IS می‌تواند به آن دسترسی داشته باشد، کم هزینه‌ترین ( کوتاه‌ترین و سریعترین) مسیری که ترافیک شبکه به آن سمت هدایت می‌شوند را نشان می‌دهد. IS-IS در روش نشان دادن مفهوم منطقه‌هایی که تعریف و مسیر یابی می‌شوند، با OSPF متفاوت است. روترهای IS-IS به سه حالت سطح ۱:(منطقه داخلی)، سطح۲:(بین منطقه‌ای) و سطح1و2:(هر دو) تعیین شده‌اند. روترهای سطح۲ روترهای بین منطقه‌ای هستند که می‌توانند فقط برای ایجاد ارتباط با روترهای سطح ۲ دیگر استفاده شوند. اطلاعات مسیریابی بین روترهای سطح ۱ و روترهای دیگر سطح ۱ مبادله می‌شوند و روترهای سطح ۲ فقط با روترهای سطح۲ دیگر مبادله اطلاعات انجام می‌دهند. اما روترهای سطح 1 و2 می‌توانند با دو سطح ۱ و ۲ مبادله اطلاعات انجام دهند و به منظور اتصال روترهای بین منطقه‌ای با روترهای داخل منطقه‌ای استفاده می‌شوند. در OSPF مناطق بر روی واسط شبکه‌ای که روی روتر منظقه‌ای مرزی ( ABR) قرار دارد و این روتر در آن واحد در دو یا تعداد بیشتری منظقه واقع است مشخص می‌شود که باعث ایجاد مرز بین مناطقی می‌شود در ABR واقع هستند، در صورتی که در IS-IS مرزها بین روترها وجود دارند که با سطح۲ و سطح۱ تعیین شده‌اند نه بین واسط‌های روترها. نتیجه این است که یک روتر IS-IS قسمتی از یک منطقه واحد است . همچنین IS-IS نیازی به منظقه ۰ ندارد تا به عنوان ستون فقرات شبکه باشد و همه ترافیک بین منظقه‌ای از آن عبور کند. دید منطقی این است که OSPF یک شبکه تار عنکبوتی یا ستاره‌ای ایجاد می‌کند که همه مناطق به آن صورت مستقیماً به منطقه۰ متصل می‌شوند ( منطقه۰ همانند یک هاب یا سوئیچ عمل می‌کند) در حالی که IS-IS در تضاد باOSPF یک توپولوژی منطقی از ستون فقرات روترهای سطح۲ با شاخه‌هایی از روترهای سطح ۱و۲ و ۱ ایجاد می‌کند که یک منطقه مشخص را به وجود می‌آورند. IS-IS همچنین در روش سرازیر کردن اطلاعات توپولوژی و اطلاعات تغییر توپولوژی با OSPF متفاوت است. اگرچه مفاهیم اساسی آن‌ها مشابهت دارند. OSPF دارای امکانات و گزینه‌های بیشتر و وسیع تری است . با این حال IS-IS یک پروتکل ساکت تر و کم ترافیک تر است و می‌تواند در پشتیبانی از شبکه‌های بزرگ استفاده شود. با داشتن منابع یکسان، IS-IS می‌تواند از روترهای بیشتری در یک منطقه نسبت به OSPF پشتیبانی کند. این برتری به IS-IS کمک کرده‌است که خود را به عنوان یک پروتکل در مقیاس سرویس دهندگان معرفی کند و شناخته شود. پیاده سازی TCP/IP که به عنوان IS-IS یکپارچه یا دوگانه IS-IS شناخته می‌شود در RFC۱۱۹۵ توضیح داده شده‌است.