پروتکلهای مسیریابی نقش کلیدی در نصب و راهاندازی شبکه دارند و مسئولیت هدایت بستههای داده از مبدا به مقصد را بر عهده میگیرند. این پروتکلها با انتخاب مسیرهای بهینه، عملکرد و مقیاسپذیری شبکه را بهبود میبخشند و امنیت تبادل دادهها را افزایش میدهند. آشنایی با انواع پروتکلهای مسیریابی و کاربردهای آنها برای مدیریت شبکههای مدرن، امری ضروری است. در این مقاله فالنیک میخواهیم ضمن معرفی انواع پروتکل مسیریابی شبکه و مقایسه آنها با هم کاربرد و مزایا و معایب هر کدام را بیان کنیم.
انواع پروتکلهای مسیریابی شبکه
پروتکلهای مسیریابی شبکه به دو دستهی اصلی پروتکلهای مسیریابی داخلی (Interior Gateway Protocols – IGP) و پروتکلهای مسیریابی خارجی (Exterior Gateway Protocols – EGP) تقسیم میشوند. پروتکلهای داخلی به منظور مدیریت مسیریابی داخل یک شبکه یا سیستم خودمختار (AS) استفاده میشوند، در حالی که پروتکلهای خارجی برای برقراری ارتباط بین چندین سیستم خودمختار مورد استفاده قرار میگیرند. هر کدام از این پروتکلها از لحاظ عملکرد، الگوریتم و کاربرد تفاوتهای مهمی دارند که در ادامه آنها را بهصورت خلاصه بررسی میکنیم.
1- پروتکلهای مسیریابی داخلی
- پروتکل RIP (Routing Information Protocol)
پروتکل RIP یکی از قدیمیترین و سادهترین پروتکلهای مسیریابی است که از الگوریتم بردار فاصله استفاده میکند. در این پروتکل معیار انتخاب مسیر تعداد هاپ (Hop) است، به این معنی که مسیرهایی با تعداد هاپ کمتر بهعنوان مسیرهای بهینه انتخاب میشوند. پروتکل RIP فقط میتواند تا ۱۵ هاپ را پشتیبانی کند و در صورتی که مسیری بیش از این تعداد هاپ داشته باشد، آن مسیر غیرقابل دسترس تلقی میشود. یکی از نقاط ضعف پروتکل RIP همگرایی کند و ناتوانی در مدیریت شبکههای بزرگ و پیچیده است. به همین دلیل استفاده از RIP بیشتر به شبکههای کوچک و ساده محدود میشود.
- پروتکل OSPF (Open Shortest Path First)
OSPF یکی از پروتکلهای پیشرفتهتر و مقیاسپذیرتر در مسیریابی داخلی است که از الگوریتم مسیریابی حالت لینک (Link State) استفاده میکند. این پروتکل با بهکارگیری الگوریتم دیکسترا، کوتاهترین مسیر را براساس دادههای شبکه انتخاب میکند. OSPF نسبت به پروتکلهایی مانند RIP دارای سرعت همگرایی بیشتری است و برخلاف RIP هیچ محدودیتی در تعداد هاپها ندارد. این پروتکل بهگونهای طراحی شده که تغییرات توپولوژی شبکه را بهصورت پویا و بهینه مدیریت میکند و به همین دلیل انتخاب مناسبی برای شبکههای بزرگ و پیچیده، از جمله شبکههای سازمانی و مراکز داده بهشمار میرود.
- پروتکل EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protoco)
پروتکل EIGRP که شرکت سیسکو آن را توسعه داده است، بهعنوان پروتکل بردار فاصله پیشرفته شناخته میشود و قابلیتهای هر دو نوع پروتکل بردار فاصله و حالت لینک را در خود دارد. این پروتکل از معیارهای چندگانه مانند پهنای باند، تاخیر و قابلیت اطمینان برای انتخاب مسیر استفاده میکند و عملکرد بهینهتری نسبت به پروتکلهای سادهتر دارد. EIGRP با همگرایی سریع و مقیاسپذیری بالا، گزینهای مناسب برای محیطهای سازمانی متوسط تا بزرگ است، به ویژه در شبکههایی که تجهیزات سیسکو در آنها به کار رفتهاند.
برای آشنایی با مفهوم مسیریابی در شبکه، مطالعه مقاله مسیر یابی یا routing به چه معناست؟ را پیشنهاد میکنیم.
2- پروتکلهای مسیریابی خارجی
- پروتکل BGP (Border Gateway Protocol)
BGP بهعنوان مهمترین پروتکل مسیریابی در اینترنت شناخته میشود و برای ارتباط بین سیستمهای خودمختار (AS) از آن استفاده میشود. این پروتکل از مدل مسیر برداری (Path Vector) بهره میبرد و برای انتخاب مسیر علاوه بر معیارهای فنی، از سیاستهای مسیریابی (Routing Policies) نیز استفاده میکند که امکان مسیریابی پویا و انعطافپذیر را فراهم میسازد. BGP بهدلیل مقیاسپذیری بالا و توانایی مدیریت پیشرفتهی مسیرها، انتخاب اصلی برای مسیریابی در اینترنت و ارتباط بین شبکههای بزرگ مانند ISPها و مراکز داده است.
3- دستهبندیهای پروتکلهای مسیریابی براساس الگوریتم مسیریابی
پروتکلهای مسیریابی را همچنین میتوانیم براساس الگوریتم مسیریابی به دو دسته پروتکلهای بردار فاصله و پروتکلهای حالت لینک نیز تقسیم کنیم.
- پروتکلهای بردار فاصله (Distance Vector Protocols)
پروتکلهای بردار فاصله بر مبنای اطلاعات مسافت و تعداد هاپ برای تعیین مسیرها عمل میکنند. در این پروتکلها، هر روتر اطلاعات مسیرهای همسایگان خود را دریافت و با آنها تبادل میکند. این پروتکلها بهدلیل ساده بودن، برای شبکههای کوچک و متوسط مناسب هستند، اما برای شبکههای پیچیده به علت همگرایی کند و عدم بهینهسازی در معیارهای مسیریابی، کمتر مورد استفاده قرار میگیرند. RIP و IGRP از نمونههای شناختهشدهی پروتکلهای بردار فاصله محسوب میشوند.
- پروتکلهای حالت لینک (Link State Protocols)
پروتکلهای حالت لینک از اطلاعات دقیق توپولوژی شبکه برای انتخاب بهترین مسیر استفاده میکنند. برخلاف پروتکلهای بردار فاصله که تنها با اطلاعات همسایگان بهروز میشوند، در پروتکلهای حالت لینک هر روتر نقشهای کامل از شبکه به دست میآورد و براساس آن، کوتاهترین مسیر به مقصد را محاسبه میکند. این پروتکلها در صورت بروز تغییرات توپولوژی شبکه، سریعا مسیریابی را بروزرسانی میکنند و بهدلیل قابلیت مقیاسپذیری بالا و دقت در مسیریابی، برای شبکههای بزرگ و پیچیده مناسبتر هستند. OSPF و IS-IS از نمونههای پروتکلهای حالت لینک به شمار میروند.
برای مطالعه بیشتر: MPLS چیست و چگونه کار میکند؟
وظیفه و کاربرد پروتکلهای مسیریابی
پروتکلهای مسیریابی به عنوان یکی از مؤلفههای کلیدی شبکههای کامپیوتری، وظیفهی هدایت و مدیریت دادهها بین دستگاهها و شبکههای مختلف را بر عهده دارند. هدف اصلی این پروتکلها یافتن بهترین و کوتاهترین مسیر ممکن برای انتقال داده از مبدا به مقصد است. در شبکهای بزرگ و پیچیده، چنین فرآیندی به شکل خودکار انجام میشود و نقش مهمی در بهینهسازی عملکرد شبکه ایفا میکند. وظایف این پروتکلها بهترتیب شامل موارد زیر میشود.
- کشف مسیر: پیدا کردن مسیرهای موجود بین گرههای شبکه.
- انتخاب مسیر بهینه: انتخاب بهترین مسیر برای انتقال دادهها براساس معیارهایی مانند تعداد هاپها، پهنای باند، تاخیر و قابلیت اطمینان.
- نگهداری و بروزرسانی مسیرها: بروزرسانی اطلاعات مسیریابی بهصورت پویا برای مدیریت تغییرات شبکه مانند اضافه شدن یا خرابی یک مسیر.
- مدیریت ترافیک و جلوگیری از ازدحام: مسیریابی هوشمند برای توزیع مناسب ترافیک و جلوگیری از ایجاد گلوگاهها در شبکه.
پروتکلهای مسیریابی به عنوان یکی از مؤلفههای کلیدی شبکههای کامپیوتری، وظیفهی هدایت و مدیریت دادهها بین دستگاهها و شبکههای مختلف را بر عهده دارند.
کاربردهای پروتکلهای مسیریابی
پروتکلهای مسیریابی بسته به نوع شبکه و نیازهای خاص آن، کاربردهای گستردهای دارند که برخی از اصلیترین آنها را در ادامه بیان میکنیم:
- شبکههای سازمانی و تجاری: در شبکههای بزرگ سازمانی، پروتکلهای مسیریابی برای مدیریت انتقال دادهها بین دفاتر مختلف و مراکز داده به کار میروند. بهینهسازی مسیریابی در این شبکهها، به کاهش تاخیر و افزایش سرعت دسترسی کمک میکند.
- شبکههای WAN و اینترنت: پروتکلهای مسیریابی مانند BGP و OSPF نقش مهمی در هدایت دادهها در سطح شبکههای گسترده (WAN) و اینترنت ایفا میکنند. این پروتکلها مسیرهای بهینه بین شبکههای بزرگ را مدیریت و به ارائهی خدمات پیوسته و سریع کمک میکنند.
- شبکههای موبایل و بیسیم: در شبکههای موبایلی و بیسیم، پروتکلهای مسیریابی برای حفظ ارتباط بین دستگاهها و سازگاری با تغییرات سریع توپولوژی ضروری هستند. پروتکلهایی مثل AODV و DSR برای این نوع شبکهها توسعه یافتهاند.
- شبکههای حسگر و اینترنت اشیا (IoT): شبکههای حسگر و اینترنت اشیا بهدلیل نیاز به مصرف کم انرژی و پهنای باند محدود، از پروتکلهای مسیریابی خاصی مانند RPL استفاده میکنند که برای مدیریت کارآمد داده در این محیطها بهینه شدهاند.
مقایسه پروتکلهای مسیریابی شبکه
پروتکلهای مسیریابی را میتوانیم براساس معیارهای مختلفی مانند نوع الگوریتم مسیریابی، سرعت همگرایی، مقیاسپذیری، پیچیدگی پیادهسازی و پشتیبانی از سیاستهای مسیریابی با یکدیگر مقایسه کنیم.
مقایسه پروتکلهای مسیریابی شبکه براساس نوع الگوریتم مسیریابی
پروتکلهای مسیریابی بر اساس الگوریتمهای مختلفی عمل میکنند که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند.
- RIP: از الگوریتم بردار فاصله (Distance Vector) استفاده میکند. در این الگوریتم هر روتر اطلاعاتی محدود از همسایگانش دریافت میکند و تنها تعداد هاپ را برای تعیین مسیر در نظر میگیرد.
- OSPF: از الگوریتم حالت لینک (Link State) بهره میبرد که در آن هر روتر اطلاعات کامل توپولوژی شبکه را دارد و از الگوریتم دیکسترا برای محاسبه کوتاهترین مسیر استفاده میکند.
- EIGRP: به عنوان پروتکل بردار فاصلهی پیشرفته، ترکیبی از الگوریتمهای بردار فاصله و حالت لینک را به کار میگیرد و از معیارهای چندگانه مانند تاخیر و پهنای باند برای انتخاب مسیر استفاده میکند.
- BGP: از الگوریتم مسیر برداری (Path Vector) بهره میبرد و بهویژه برای ارتباط بین سیستمهای خودمختار (AS) طراحی شدهاست. BGP از معیارهای پیچیدهای برای مسیریابی استفاده میکند و امکان تعریف سیاستهای مسیریابی خاص را فراهم میسازد.
سرعت همگرایی
همگرایی به مدت زمانی اشاره دارد که طول میکشد تا روترها به حالتی پایدار برسند و همه مسیرها بهروز شوند. پروتکلهای مختلف سرعت همگرایی متفاوتی دارند.
- RIP: همگرایی کندی دارد و ممکن است مدت زیادی طول بکشد تا تغییرات توپولوژی در کل شبکه منعکس شود.
- OSPF: همگرایی سریعی دارد زیرا به محض تغییر در توپولوژی شبکه، تمام روترها بهروز میشوند. این پروتکل از لحاظ سرعت همگرایی از پروتکلهای بردار فاصله سریعتر است.
- EIGRP: بهدلیل الگوریتم پیشرفتهاش، سرعت همگرایی بالایی دارد و میتواند بهسرعت به تغییرات توپولوژی واکنش نشان دهد.
- BGP: همگرایی BGP کندتر است زیرا در شبکههای گستردهای مانند اینترنت به کار میرود و سیاستهای پیچیدهی مسیریابی و مدیریت مسیرها در آن لحاظ میشود.
مقیاسپذیری
مقیاسپذیری به ظرفیت پروتکل برای مدیریت شبکههای بزرگ اشاره دارد.
- RIP: بهدلیل محدودیت ۱۵ هاپ و سرعت همگرایی پایین، برای شبکههای کوچک و متوسط مناسب است و در شبکههای بزرگ کارایی ندارد.
- OSPF: بهدلیل استفاده از نقشهی کامل توپولوژی و قابلیت تفکیک شبکه به چندین ناحیه، مقیاسپذیری بالایی دارد و برای شبکههای بزرگ مناسب است.
- EIGRP: این پروتکل نیز از مقیاسپذیری بالایی برخوردار است و میتواند به خوبی در شبکههای متوسط و بزرگ، به ویژه محیطهای سیسکو استفاده شود.
- BGP: بالاترین مقیاسپذیری را دارد و برای مسیریابی بین شبکههای بزرگ در سطح اینترنت طراحی شدهاست. این پروتکل در برابر تغییرات و گسترشهای بزرگ در شبکه مقاوم است.
پیچیدگی پیادهسازی و مدیریت
پیچیدگی پیادهسازی و نگهداری پروتکل مسیریابی به میزان دانش فنی و منابع مورد نیاز بستگی دارد.
- RIP: سادهترین Routing Protocols است و پیادهسازی آن نیاز به تنظیمات پیچیدهای ندارد و برای شبکههای کوچک با حداقل منابع مناسب است.
- OSPF: تنظیمات پیچیدهتری نسبت به RIP دارد و نیازمند دانش بیشتر در خصوص توپولوژی شبکه و الگوریتمهای حالت لینک است.
- EIGRP: پیادهسازی آن نسبت به OSPF سادهتر است، اما بهدلیل انحصاری بودن توسط سیسکو، ممکن است برای پیادهسازی نیاز به تجهیزات و دانش فنی خاصی داشته باشد.
- BGP: پیچیدهترین پروتکل مسیریابی است و بهدلیل سیاستهای مسیریابی پیچیده و نیاز به مدیریت دقیق، بیشتر در شبکههای بزرگ مانند ISPها استفاده میشود.
پشتیبانی از سیاستهای مسیریابی
پروتکلهای مسیریابی شبکه از نظر پشتیبانی از سیاستهای مسیریابی و اعمال محدودیتها نیز تفاوت دارند.
- RIP و OSPF: بهطور کلی از سیاستهای محدود مسیریابی پشتیبانی میکنند و قابلیت تعیین مسیرهای خاص بر اساس سیاستهای پیچیده در آنها وجود ندارد.
- EIGRP: پشتیبانی نسبی از سیاستهای مسیریابی دارد و میتواند مسیرها را بر اساس معیارهای چندگانه بهینه کند.
- BGP: بهترین پروتکل برای سیاستهای مسیریابی پیشرفته است و به مدیران شبکه این امکان را میدهد که بر اساس نیازها و قوانین خاص، مسیرهای متفاوتی برای ترافیک تعریف کنند. این قابلیت برای مسیریابی بین سیستمهای خودمختار و تنظیم مسیرهای بینالمللی بسیار مهم است.
| مقایسه پروتکلهای مسیریابی شبکه | ||||
| BGP | EIGRP | OSPF | RIP | ویژگی |
| مسیر برداری (Path Vector | ترکیبی از بردار فاصله و حالت لینک | حالت لینک (Link State) | بردار فاصله (Distance Vector) | الگوریتم مسیریابی |
| کند | سریع | سریع | کند | سرعت همگرایی |
| بسیار بالا (مناسب برای اینترنت و شبکههای بسیار گسترده) | بالا (مناسب برای شبکههای متوسط و بزرگ، به ویژه در محیطهای سیسکو) | بالا (مناسب برای شبکههای بزرگ با قابلیت تفکیک به ناحیهها) | محدود (حداکثر ۱۵ هاپ، مناسب برای شبکههای کوچک) | مقیاسپذیری |
| بسیار پیچیده (نیازمند مدیریت دقیق و دانش فنی پیشرفته) | متوسط (پیادهسازی سادهتر از OSPF اما نیازمند تجهیزات سیسکو و دانش تخصصی) | متوسط (پیچیدهتر از RIP، نیازمند دانش توپولوژی و الگوریتمهای حالت لینک) | ساده (نیاز به تنظیمات کم، مناسب برای شبکههای کوچک) | پیچیدگی پیادهسازی |
| پیشرفته (پشتیبانی کامل از سیاستهای مسیریابی، مناسب برای ISPها و تنظیم مسیرهای بینالمللی) | نسبی (پشتیبانی از معیارهای چندگانه برای بهینهسازی مسیر) | محدود | محدود | پشتیبانی از سیاستهای مسیریابی |
نقش Routing Protocols در امنیت شبکه
پروتکلهای مسیریابی شبکه نقش مهمی در امنیت شبکه ایفا میکنند زیرا مسیری که دادهها از آن عبور میکنند، میتواند بر امنیت کلی شبکه تاثیر بگذارد. پروتکلهای مسیریابی از طریق انتخاب مسیرهای بهینه و جلوگیری از عبور ترافیک از مسیرهای ناامن، میتوانند به محافظت از دادهها کمک کنند. به عنوان مثال پروتکلهای مسیریابی امنی همچون BGP-Sec و OSPF با احراز هویت مسیرها، تایید مبدا دادهها و جلوگیری از دسترسیهای غیرمجاز، امنیت مسیریابی را افزایش میدهند. این ویژگیها به جلوگیری از حملاتی مانند مسیریابی اشتباه، Man-in-the-Middle و حملات تزریق (injection) مسیریابی کمک میکنند.
علاوه بر موارد بالا پروتکلهای پیشرفتهتر میتوانند سیاستهای امنیتی و محدودیتهای دسترسی را تعریف کرده و ترافیک را از مسیرهای خاص و ایمن عبور دهند. به طور کلی بهکارگیری پروتکلهای مسیریابی ایمن، ریسک نفوذ و دستکاری دادهها در شبکههای بزرگ را کاهش میدهد و کمک میکند تا اطلاعات حساس در مسیرهای مطمئنتر عبور کنند.
نگاه نهایی به پروتکل های مسیریابی شبکه
پروتکلهای مسیریابی یکی از اجزای حیاتی شبکههای مدرن هستند که با مدیریت ترافیک دادهها و انتخاب مسیرهای بهینه، عملکرد شبکه را بهبود میبخشند. انتخاب پروتکل مناسب بسته به نیازهای شبکه، اندازه و پیچیدگی آن میتواند تفاوت زیادی در عملکرد، مقیاسپذیری و امنیت ایجاد کند. از پروتکلهای ساده مانند RIP که مناسب شبکههای کوچک هستند تا پروتکلهای پیشرفتهتری مانند OSPF و EIGRP که برای شبکههای بزرگ و پیچیده استفاده میشوند، هر پروتکل ویژگیهای خاص خود را دارد. همچنین توجه به مسائل امنیتی در انتخاب و پیادهسازی پروتکلها امری ضروری است تا شبکه در برابر حملات مسیریابی محافظت شود و دادهها از مسیرهای امن منتقل شوند.
سوالات متداول
1. چه تفاوتی بین پروتکلهای مسیریابی داخلی (IGP) و خارجی (EGP) وجود دارد؟
پروتکلهای مسیریابی داخلی (IGP) مانند OSPF و EIGRP برای مدیریت مسیریابی در داخل یک سیستم خودمختار استفاده میشوند، در حالی که پروتکلهای مسیریابی خارجی (EGP) مانند BGP برای مسیریابی بین سیستمهای خودمختار مختلف در شبکههایی مانند اینترنت به کار میروند.
2. چرا سرعت همگرایی در انتخاب پروتکل مسیریابی اهمیت دارد؟
سرعت همگرایی نشاندهندهی مدت زمانی است که طول میکشد تا روترها به وضعیتی پایدار برسند. پروتکلهای با سرعت همگرایی بالا میتوانند به تغییرات توپولوژی شبکه سریعتر واکنش نشان دهند و احتمال قطعی در شبکه را کاهش دهند.
3. آیا پروتکلهای مسیریابی در امنیت شبکه مؤثرند؟
بله، پروتکلهای مسیریابی نقش مهمی در امنیت شبکه دارند. پروتکلهای امنتر با تایید هویت روترها و جلوگیری از دسترسیهای غیرمجاز، ریسک حملات مسیریابی را کاهش میدهند و از اطلاعات حساس محافظت میکنند.
