الفصل الحادي عشر : التوجية – مسـار الشـبكات — حضرموت التقنية

اخر تحديث في يونيو 29, 2023 بواسطة حمدي بانجار

التوجية – مسـار الشـبكات

لقد تعلمت في الفصل “عنونة IP” عملية ضبط تكوين عناوين بروتوكول الانترنت (IP).

ستتعلم في هذا الفصل عن استعمالات الموجّه وعملياته في تنفيذ وظائف التشبيك الرئيسية في طبقة الشبكة، الطبقة 3، للطراز المرجعي OSI (اختصار Open System Interconnection).

بالإضافة إلى ذلك، ستتعلم الفرق بين بروتوكولات التوجيه والبروتوكولات الموجَّهة وكيف أن الموجّهات تتعقّب المسافة بين الأماكن. أخيراًً، ستتعلم عن أساليب التوجيه المسافيّ (distance-vector) والتوجيه الوصليّ (link-state) والتوجيه الهجين (hybrid) وكيف يحل كل واحد منها مشاكل التوجيه الشائعة.

 

• 11-2 أساسيات التوجيه

11-2-1 تحديد المسار

• تحديد المسار، لحركة المرور التي تمر عبر غيمة شبكة، يحدث في طبقة الشبكة (الطبقة 3). وظيفة تحديد المسار تمكّن الموجّه من تقييم المسارات المتوفرة إلى وجهة ما ومن إنشاء المعالجة المفضّلة لرزمة. خدمات التوجيه تستعمل معلومات طبيعة الشبكة عند تقييم مسارات الشبكة. هذه المعلومات يمكن أن يضبط تكوينها مسؤول الشبكة أو يمكن تجميعها من خلال العمليات الديناميكية التي تشتغل في الشبكة.
• تزوّد طبقة الشبكة تسليماً بأفضل-جهد للرُزم طرف لطرف عبر الشبكات المترابطة ببعضها. طبقة الشبكة تستعمل جدول توجيه IP لإرسال الرزم من الشبكة المصدر إلى الشبكة الوجهة. بعد أن يحدّد الموجّه أي مسار سيستعمل، يُكمل تمرير الرزمة إلى الأمام. إنه يأخذ الرزمة التي قبلها في واجهة ما ويمرّرها إلى الأمام إلى واجهة أخرى أو منفذ آخر يعكس أفضل مسار إلى وجهة الرزمة. –

11-2-2 كيف توجّه الموجّهات الرزم من المصدر إلى الوجهة

• لكي تكون عمليّة حقاً، يجب أن تمثّل الشبكة المسارات المتوفرة بين الموجّهات بشكل متناغم. كما يبيّن الشكل، كل خط بين الموجّهات له رقم تستعمله الموجّهات كعنوان شبكة. يجب أن تعبّر تلك العناوين عن معلومات يمكن أن تستعملها عملية توجيه لتمرير الرزم من مصدر نحو وجهة. باستعمال تلك العناوين، تستطيع طبقة الشبكة أن تزوّد اتصال ترحيل يربط الشبكات المستقلة.
• إن تناغم عناوين الطبقة 3 عبر كامل الوصلات الداخلية للشبكة يحسّن أيضاً استعمال النطاق الموجي بمنعه حصول بث غير ضروري. يستحضر البث عبءاً غير ضروري على العمليات ويبذّر السعة في أي أجهزة أو وصلات لا تحتاج إلى تلقي البث. باستعمال عنونة طرف لطرف متناغمة لتمثيل مسار وصلات الوسائط، تستطيع طبقة الشبكة أن تجد مساراً إلى الوجهة من دون إرهاق الأجهزة أو الوصلات الداخلية للشبكة بعمليات بث غير ضرورية.

11-2-3 عنونة الشبكة والمضيفين

• يستعمل الموجّه عنوان الشبكة لتعريف الشبكة الوجهة (شبكة المناطق المحلية) لرزمة ضمن شبكات مترابطة. يبيّن الرسم ثلاثة أرقام شبكات تعرّف أقساماً موصولة بالموجّه.
• لبعض بروتوكولات طبقة الشبكة، هذه العلاقة ينشئها مسؤول شبكة يعيّن عناوين مضيفي الشبكة وفقاً لخطة عنونة داخلية محدّدة مسبقاً. لبقية بروتوكولات طبقة الشبكة، يكون تعيين عناوين المضيفين ديناميكياً بشكل جزئي أو كلي. معظم أنظمة عنونة بروتوكولات الشبكة تستعمل نوعاً من أنواع عناوين المضيفين أو العُقد. في الرسم، يوجد ثلاثة مضيفين يتشاركون رقم الشبكة 1.

11-2-4 انتقاء المسار وتبديل الرزم

• يقوم الموجّه عادة بترحيل رزمة من وصلة بيانات إلى وصلة بيانات أخرى، باستعمال وظيفتين أساسيتين:
  • وظيفة تحديد مسار
  • وظيفة تبديل.
• يوضّح الشكل كيف تستعمل الموجّهات العنونة لوظائف التوجيه والتبديل تلك. يستعمل الموجّه جزء الشبكة في العنوان لينتقي المسارات من أجل تمرير الرزمة إلى الموجّه التالي على طول المسار.
• تتيح وظيفة التبديل للموجّه قبول رزمة في واجهة واحدة وتمريرها إلى الأمام من خلال واجهة ثانية. وظيفة تحديد المسار تمكّن الموجّه من انتقاء أنسب واجهة لتمرير الرزمة إلى الأمام. جزء العقدة في العنوان يستعمله الموجّه الأخير (الموجّه الموصول بالشبكة الوجهة) لتسليم الرزمة إلى المضيف الصحيح.

11-2-5 البروتوكول الموجَّه مقابل بروتوكول التوجيه

• بسبب الشبه بين المصطلحين، غالباً ما يحصل خلط بين البروتوكول الموجَّه وبروتوكول التوجيه.
• البروتوكول الموجَّه هو أي بروتوكول شبكة يزوّد ما يكفي من معلومات في عنوان طبقة شبكته للسماح بتمرير رزمة من مضيف إلى آخر بناءً على نظام العنونة. تعرّف البروتوكولات الموجَّهة تنسيقات الحقول ضمن الرزمة. يتم عادة نقل الرزم من نظام إلى آخر. بروتوكول الانترنت (IP) هو مثال عن بروتوكول موجَّه.
• تدعم بروتوكولات التوجيه بروتوكولاً موجَّهاً بتزويدها آليات لمشاركة معلومات التوجيه. تنقل بروتوكول التوجيه الرسائل بين الموجّهات. يتيح بروتوكول التوجيه للموجّهات الاتصال بالموجّهات الأخرى لتحديث وصيانة الجداول.

 أمثلة TCP/IP عن بروتوكولات التوجيه هي:

• RIP (اختصار Routing Information Protocol، بروتوكول معلومات التوجيه)
• IGRP (اختصار Interior Gateway Routing Protocol، بروتوكول توجيه العبّارة الداخلية)
• EIGRP (اختصار Enhanced Interior Gateway Routing Protocol، بروتوكول توجيه العبّارة الداخلية المحسّن)
• OSPF (اختصار Open Shortest Path First، فتح أقصر مسار أولاً)

11-2-6 عمليات بروتوكولات طبقة الشبكة

• عندما يحتاج برنامج مضيف إلى إرسال رزمة إلى وجهة في شبكة مختلفة، يعنون المضيف إطار وصلة البيانات إلى الموجّه، باستعمال عنوان إحدى واجهات الموجّه. تقوم عملية طبقة شبكة الموجّه بفحص مقدمة الرزمة الواردة لتحديد الشبكة الوجهة، ثم تستشير جدول التوجيه الذي يربط الشبكات بالواجهات الصادرة. يتم تغليف الرزمة مرة أخرى في إطار وصلة البيانات الملائم للواجهة المنتقاة، وتوضع في الطابور لتسليمها إلى الوثبة التالية في المسار.
• تجري هذه العملية كلما تم تمرير رزمة من خلال موجّه آخر. في الموجّه الموصول بشبكة المضيف الوجهة، يتم تغليف الرزمة في نوع إطار وصلة البيانات التابعة لشبكة المناطق المحلية الوجهة ويتم تسليمها إلى المضيف الوجهة.

11-2-7 التوجيه المتعدد البروتوكولات

الموجّهات قادرة على دعم عدة بروتوكولات توجيه مستقلة وعلى صيانة جداول توجيه لعدة بروتوكولات موجَّهة. تتيح هذه القدرة للموجّه تسليم الرزم من عدة بروتوكولات موجَّهة على نفس وصلات البيانات.

• 11-3 لماذا بروتوكولات التوجيه ضرورية

11-3-1 المسالك الساكنة مقابل المسالك الديناميكية

• معرفة المسالك الساكنة يديرها يدوياً مسؤول شبكة يكتبها في تكوين موجّه. يجب على المسؤول أن يحدّث إدخال المسالك الساكنة هذا يدوياً كلما كان تغيير في طبيعة شبكة بينية يتطلب تحديثاً.
• معرفة المسالك الديناميكية تعمل بشكل مختلف. بعد أن يكتب مسؤول الشبكة أوامر التكوين لبدء توجيه ديناميكي، تقوم عملية توجيه بتحديث معرفة التوجيه تلقائياً كلما تم تلقي معلومات جديدة من الشبكة البينية. يتم تبادل التغييرات في المعرفة الديناميكية بين الموجّهات كجزء من عملية التحديث.

11-3-2 لماذا استعمال مسلك ساكن

• التوجيه الساكن له عدة تطبيقات مفيدة. يميل التوجيه الديناميكي إلى الكشف عن كل شيء معروف عن شبكة بينية، لأسباب أمنية، قد ترغب بإخفاء أجزاء من تلك الوصلات الداخلية. يمكّنك التوجيه الساكن من تحديد المعلومات التي تريد كشفها عن الشبكات المحظورة.
• عندما يكون بالإمكان الوصول إلى الشبكة من خلال مسار واحد فقط، يمكن أن يكون مسلكاً ساكناً إلى الشبكة كافياً. هذا نوع من الشبكات يدعى شبكة مبتورة. إن ضبط تكوين التوجيه الساكن إلى شبكة مبتورة يجنّب عبء التوجيه الديناميكي.

11-3-3 كيف يُستعمل مسلك افتراضي

• يبيّن الشكل استعمالاً لمسلك افتراضي – إدخال في جدول التوجيه يوجّه الرزم إلى الوثبة التالية عندما لا تكون تلك الوثبة مذكورة بصراحة في جدول التوجيه. يمكنك ضبط المسالك الافتراضية كجزء من التكوين الساكن.
• في هذا المثال، تمتلك موجّهات الشركة X معرفة محددة عن طبيعة شبكة الشركة X، ولكن ليس عن الشبكات الأخرى. إن المحافظة على معرفة عن كل شبكة أخرى ممكن الوصول إليها من خلال غيمة الانترنت هو أمر غير ضروري وغير منطقي، إذا لم نقل مستحيلاً. بدلاً من المحافظة على معرفة محدّدة عن الشبكة، يتم تبليغ كل موجّه في الشركة X عن المسلك الافتراضي الذي يمكن أن يستعمله للوصول إلى أي وجهة مجهولة بتوجيه الرزمة إلى الانترنت.

11-3-4 لماذا التوجيه الديناميكي ضروري

• الشبكة المبيّنة في الشكل تتكيّف بشكل مختلف مع تغييرات الطبيعة بناءً على ما إذا كانت تستعمل معلومات توجيه مضبوط تكوينها بشكل ساكن أو ديناميكي.
• يتيح التوجيه الساكن للموجّهات توجيه رزمة من شبكة إلى أخرى بشكل صحيح بناءً على المعلومات المضبوط تكوينها. يستشير الموجّه جدول توجيهه ويتبع المعرفة الساكنة المتواجدة هناك لترحيل الرزمة إلى الموجّه D. يقوم الموجّه D بنفس الشيء، ويرحّل الرزمة إلى الموجّه C. الموجّه C يسلّم الرزمة إلى المضيف الوجهة.
• إذا فشل المسار بين الموجّه A والموجّه D، لن يكون الموجّه A قادراً على ترحيل الرزمة إلى الموجّه D باستعمال ذلك المسلك الساكن. إلى أن يتم يعاد ضبط تكوين الموجّه A يدوياً بحيث يرحّل الرزم من خلال الموجّه B، سيكون الاتصال مع الشبكة الوجهة مستحيلاً.
• يقدّم التوجيه الديناميكي مرونة أكبر. وفقاً لجدول التوجيه الذي يولّده الموجّه A، يمكن أن تصل الرزمة إلى وجهتها على المسلك المفضّل من خلال الموجّه D. لكن هناك مسار ثاني إلى الوجهة متوفر من خلال الموجّه B. عندما يتعرّف الموجّه A على أن الوصلة بالموجّه D معطّلة، سيعدّل جدول توجيهه، فيجعل المسار الذي يمر عبر الموجّه B يصبح المسار المفضّل إلى الوجهة. تتابع الموجّهات إرسال الرزم عبر هذه الوصلة.
• عندما يعود المسار بين الموجّهات A وD إلى العمل، يستطيع الموجّه A تغيير جدول توجيهه مرة أخرى ليحدّد تفضيلاً للمسار المعاكس لاتجاه عقارب الساعة من خلال الموجّهات D وC إلى الشبكة الوجهة. تستطيع بروتوكولات التوجيه الديناميكي أيضاً توجيه حركة المرور من نفس الجلسة عبر مسارات مختلفة في شبكة لتحقيق أداء أفضل. هذا يُسمى مشاركة الحِمل.

11-3-5 عمليات التوجيه الديناميكي

يعتمد نجاح التوجيه الديناميكي على وظيفتين أساسيتين للموجّه:

• المحافظة على جدول توجيه
• توزيع للمعرفة في الوقت المناسب، على هيئة تحديثات توجيه، على الموجّهات الأخرى

• يتكل التوجيه الديناميكي على بروتوكول توجيه لمشاركة المعرفة بين الموجّهات. يعرّف بروتوكول التوجيه مجموعة القواعد التي يستعملها الموجّه عندما يتصل بالموجّهات المجاورة. مثلاً، يوضّح بروتوكول التوجيه:
• كيفية إرسال التحديثات
• ما هي المعرفة المتواجدة في تلك التحديثات
• متى يجب إرسال هذه المعرفة
• كيفية إيجاد مستلمي التحديثات

11-3-6 كيف يتم تحديد المسافات على مسارات الشبكة بمختلف القياسات المترية

• عندما تقوم خوارزمية التوجيه بتحديث جدول توجيه، يكون هدفها الرئيسي هو تحديد أفضل المعلومات لشملها في الجدول. كل خوارزمية توجيه تفسّر معنى كلمة “أفضل” على طريقتها الخاصة. تولّد الخوارزمية رقماً، يدعى القيمة المترية، لكل مسار عبر الشبكة. عادة، كلما كان الرقم المتري أصغر، كلما كان المسار أفضل.
• يمكنك احتساب القياسات المترية بناءً على ميزة واحدة للمسار؛ يمكنك احتساب قياسات مترية أكثر تعقيداً بدمج عدة مميزات. القياسات المترية التي تستعملها الموجّهات أكثر من غيرها هي كالتالي:
  • النطاق الموجي : سعة البيانات في الوصلة؛ (عادة، وصلة إيثرنت سعة 10 ميغابت بالثانية مفضّلة على خط مؤجّر سعة 64 كيلوبت بالثانية)
  • المهلة : طول الوقت المطلوب لنقل رزمة على كل وصلة من المصدر إلى الوجهة
  • الحِمل : كمية النشاط في مورد شبكي كموجّه أو وصلة
  • الموثوقية : تشير عادة إلى معدّل الأخطاء في كل وصلة شبكية
  • عدد الوثبات : عدد الموجّهات التي يجب أن تسافر من خلالها الرزمة قبل أن تصل إلى وجهتها
  • التكّات : التأخير في وصلة بيانات باستعمال تكّات ساعة كمبيوتر IBM (حوالي 55 ميلليثانية).
  • الكلفة : قيمة عشوائية، ترتكز عادة على النطاق الموجي، أو تكلفة مالية، أو أي قياس آخر، يعيّنه مسؤول الشبكة

11-3-7 الفئات الثلاث لبروتوكولات التوجيه

يمكن تصنيف معظم خوارزميات التوجيه كواحدة من خوارزميتين أساسيتين:

• مسافيّة؛ أو
• وصليّة.

• إن أسلوب التوجيه المسافيّ يحدّد الاتجاه والمسافة إلى أي وصلة في الشبكة البينية. ويعيد أسلوب حالة الوصلة (المسمى أيضاً أقصر مسار أولاً) إنشاء الطبيعة الدقيقة لكامل الشبكة البينية (أو على الأقل للجزء الذي يقع فيه الموجّه).
• الأسلوب الهجين المتوازن يجمع بين مميزات خوارزميات حالة الوصلة والخوارزميات المسافيّة. تتناول الصفحات العديدة التالية الإجراءات والمشاكل لكل واحدة من خوارزميات التوجيه تلك وتبيّن الأساليب لتخفيف المشاكل إلى أدنى حد.

11-3-8 الوقت للتقارب

• خوارزمية التوجيه أساسية بالنسبة للتوجيه الديناميكي. كلما تغيّرت طبيعة الشبكة بسبب نمو أو إعادة تكوين أو فشل، يجب أن تتغيّر قاعدة معرفة الشبكة أيضاً. يجب أن تبيّن المعرفة معاينة دقيقة ومتناغمة للطبيعة الجديدة. هذه المعاينة تدعى تقارب.
• عندما تكون كل الموجّهات في شبكة بينية تعمل مع نفس المعرفة، يقال عن تلك الوصلات بأنها تقاربت. التقارب السريع هو ميزة مرغوب بها في الشبكة لأنه يقلّل فترة الوقت التي تستمر خلالها الموجّهات باتخاذ قرارات توجيه غير صحيحة/مبذّرة.

• 11-4 التوجيه المسافيّ

11-4-1 أساسيات التوجيه المسافيّ

• تمرّر خوارزميات التوجيه المسافيّ نُسخاً دورية عن جدول توجيه من موجّه إلى آخر. تلك التحديثات الدورية بين الموجّهات تتبادل تغييرات الطبيعة.
• يتلقى كل موجّه جدول توجيه من الموجّهات المجاورة الموصولة به مباشرة. مثلاً، في الرسم، يتلقى الموجّه B معلومات من الموجّه A. يضيف الموجّه B رقماً مسافيّاً (كعدد الوثبات) يؤدي إلى زيادة القيمة المسافيّة ثم يمرّر جدول التوجيه الجديد ذاك إلى جاره الآخر، الموجّه C. تجري نفس عملية الخطوة خطوة هذه في كل الاتجاهات بين الموجّهات المتجاورة مباشرة.
• في نهاية المطاف، تتراكم مسافات الشبكات في الخوارزمية لكي تتمكن من المحافظة على قاعدة بيانات عن معلومات طبيعة الشبكة. لكن الخوارزميات المسافيّة لا تتيح للموجّه أن يعرف الطبيعة الدقيقة للشبكة البينية.

11-4-2 كيف تتبادل البروتوكولات المسافيّة جداول التوجيه

كل موجّه يستعمل التوجيه المسافيّ يبدأ بالتعرّف على جيرانه. في الشكل، الواجهة التي تؤدي إلى كل شبكة موصولة مباشرة مبيّنة بأن لها مسافة تساوي 0. مع استمرار عملية اكتشاف الشبكة المسافيّة، تكتشف الموجّهات أفضل مسار إلى الشبكات الوجهة بناءً على المعلومات التي تتلقاها من كل جار. مثلاً، يتعلّم الموجّه A عن الشبكات الأخرى بناءً على المعلومات التي يتلقاها من الموجّه B. كل إدخال لشبكة أخرى في جدول التوجيه له قيمة مسافيّة متراكمة لإظهار كم تبعد تلك الشبكة في اتجاه ما.

11-4-3 كيفية تنتشر تغييرات الطبيعة في شبكة الموجّهات

عندما تتغيّر الطبيعة في شبكة بروتوكول مسافيّ، يجب أن تجري تحديثات جدول التوجيه. كما هو الحال مع عملية اكتشاف الشبكة، تستمر تحديثات تغييرات الطبيعة خطوة بخطوة من موجّه إلى آخر. تتصل الخوارزميات المسافيّة بكل موجّه لكي يرسل كامل جدول توجيهه إلى كل جار من جيرانه المجاورين. تتضمن جداول التوجيه معلومات عن مجموع كلفة المسار (تعرّفها قياساتها المترية) والعنوان المنطقي للموجّه الأول على المسار إلى كل شبكة متواجدة في الجدول.

11-4-4 مشكلة حلقات التوجيه

يمكن أن تحدث حلقات التوجيه إذا كان التقارب البطيء للشبكة في تكوين جديد يسبّب إدخالات توجيه غير متناغمة. يوضّح الشكل كيف يمكن أن تحدث حلقة توجيه:

1. مباشرة قبل فشل الشبكة 1، تملك كل الموجّهات معرفة متناغمة وجداول توجيه صحيحة. يقال أن الشبكة قد تقاربت. افترض في بقية هذا المثال أن المسار المفضّل للموجّه C إلى الشبكة 1 هو من خلال الموجّه B، وأن المسافة من الموجّه C إلى الشبكة 1 هي 3
2. عندما تفشل الشبكة 1، يرسل الموجّه E تحديثاً إلى الموجّه A. يتوقف الموجّه A عن توجيه الرزم إلى الشبكة 1، لكن الموجّهات B وC وD تتابع فعل ذلك لأنه لم يتم إبلاغها بالفشل بعد. عندما يرسل الموجّه A تحديثه، تتوقف الموجّهات B وD عن التوجيه إلى الشبكة 1؛ لكن الموجّه C لم يتلق تحديثاً. بالنسبة للموجّه C، لا يزال من الممكن الوصول إلى الشبكة 1 من خلال الموجّه B.
3. الآن يرسل الموجّه C تحديثاً دورياً إلى الموجّه D، مشيراً إلى مسار إلى الشبكة 1 من خلال الموجّه B. يغيّر الموجّه D جدول توجيهه لتبيان هذه المعلومات الجيدة، لكن غير الصحيحة، وينشر المعلومات إلى الموجّه A. ينشر الموجّه A المعلومات إلى الموجّهات B وE، الخ. أي رزمة متوجهة إلى الشبكة 1 ستدخل الآن في حلقة من الموجّه C إلى B إلى A إلى D ثم إلى C مرة أخرى.

11-4-5 مشكلة التعداد إلى ما لا نهاية

• استكمالاً للمثال من الصفحة السابقة، ستستمر التحديثات غير الصالحة للشبكة 1 بالدوران في الحلقة المفرغة إلى أن تأتي عملية ما أخرى توقف الحلقة. هذا الشرط، الذي يدعى التعداد إلى ما لا نهاية، يجعل الرزم تدور باستمرار في حلقة حول الشبكة بالرغم من حقيقة أن الشبكة الوجهة، الشبكة 1، معطّلة. بينما تقوم الموجّهات بالتعداد إلى ما لا نهاية، تسمح المعلومات غير الصالحة بتواجد حلقة توجيه.
• من دون تدابير مضادة لإيقاف العملية، تزداد القيمة المسافيّة (المترية) لعدد الوثبات كلما مرت الرزمة عبر موجّه آخر. تدور تلك الرزم في حلقة عبر الشبكة بسبب وجود معلومات خطأ في جداول التوجيه.

11-4-6 حل تعريف حد أقصى

• خوارزميات التوجيه المسافيّ تصحّح نفسها بنفسها، لكن مشكلة حلقة التوجيه يمكن أن تتطلب تعداداً إلى ما لا نهاية أولاً. لتجنّب هذه المشكلة المطوَّلة، تعرّف البروتوكولات المسافيّة اللانهاية على أنها رقم أقصى محدّد. يشير ذلك الرقم إلى قياس متري للتوجيه (مثلاً، تعداد بسيط للوثبات).
• بواسطة هذا الأسلوب، يسمح بروتوكول التوجيه لحلقة التوجيه بأن تستمر إلى أن يتخطى القياس المتري القيمة القصوى المسموحة. يبيّن الرسم القيمة المترية كـ 16 وثبة، وهذا يفوق القيمة المسافيّة الافتراضية القصوى التي تساوي 15 وثبة، ويرمي الموجّه الرزمة. في أي حال، عندما تتخطى القيمة المترية القيمة القصوى، تُعتبر الشبكة 1 بأنها غير ممكن الوصول إليها.

11-4-7 حل الأفق المنقسم

هناك سبب ممكن آخر لكي تحصل حلقة توجيه هو عندما تتناقض معلومات غير صحيحة مُعاد إرسالها إلى موجّه مع المعلومات الصحيحة التي أرسلها هو. إليك كيف تحصل هذه المشكلة:

1. يمرّر الموجّه A تحديثاً إلى الموجّه B والموجّه D يشير إلى أن الشبكة 1 معطّلة. لكن الموجّه C يرسل تحديثاً إلى الموجّه B يشير إلى أن الشبكة 1 متوفرة عند مسافة تساوي 4، من خلال الموجّه D. هذا لا يخالف قواعد الأفق المنقسم.
2. يستنتج الموجّه B، على خطأ، أن الموجّه C لا يزال يملك مساراً صالحاً إلى الشبكة 1، رغم أنه ذي قيمة مترية أقل تفضيلاً بكثير. يرسل الموجّه B تحديثاً إلى الموجّه A ينصحه فيه بالمسلك الجديد إلى الشبكة 1.
3. يحدّد الموجّه A الآن أنه يمكنه الإرسال إلى الشبكة 1 من خلال الموجّه B؛ ويحدّد الموجّه B أنه يمكنه الإرسال إلى الشبكة 1 من خلال الموجّه C؛ ويحدّد الموجّه C أنه يمكنه الإرسال إلى الشبكة 1 من خلال الموجّه D. أي رزمة يتم وضعها في هذه البيئة ستدخل في حلقة بين الموجّهات.
4. يحاول الأفق المنقسم تجنّب هذه الحالة. كما هو مبيّن في الشكل ، إذا وصل تحديث توجيه عن الشبكة 1 من الموجّه A، لا يستطيع الموجّه B أو الموجّه D إعادة إرسال معلومات عن الشبكة 1 إلى الموجّه A. لذا فإن الأفق المنقسم يقلّل معلومات التوجيه غير الصحيحة ويقلّل من عبء التوجيه.

11-4-8 حل تواقيت الانتظار

يمكنك تجنّب مشكلة التعداد إلى ما لا نهاية باستعمال تواقيت انتظار تعمل كالتالي:

1. عندما يتلقى موجّه تحديثاً من جار له يشير إلى أن شبكة كان ممكن الوصول إليها سابقاً أصبحت الآن غير ممكن الوصول إليها، يعلّم الموجّه المسلك كغير ممكن الوصول إليه ويبدأ توقيت انتظار. إذا تلقى تحديثاً من نفس الجار في أي وقت قبل انقضاء توقيت الانتظار يشير فيه إلى أن الشبكة أصبحت ممكن الوصول إليها مرة أخرى، يعلّم الموجّه الشبكة كممكن الوصول إليها ويزيل توقيت الانتظار.
2. إذا وصل تحديث من موجّه مجاور مختلف مع قيمة مترية أفضل من القيمة المسجَّلة أصلاً للشبكة، يعلّم الموجّه الشبكة كممكن الوصول إليها ويزيل توقيت الانتظار.
3. إذا تلقى تحديثاً في أي وقت قبل انقضاء توقيت الانتظار من موجّه مجاور مختلف مع قيمة مترية أسوأ، سيتجاهل التحديث. تجاهل تحديث فيه قيمة مترية أسوأ عندما يكون هناك توقيت انتظار ساري المفعول يسمح بمرور وقت أطول لكي ينتشر خبر حصول تغيير مهم في الشبكة بأكملها.

• 11-5 التوجيه الوصليّ

11-5-1 أساسيات التوجيه الوصليّ

الخوارزمية الأساسية الثانية المستعملة للتوجيه هي خوارزمية حالة الوصلة. خوارزميات التوجيه الوصليّ، المعروفة أيضاً بالخوارزميات SPF (اختصار Shortest Path First، أقصر مسار أولاً)، تحافظ على قاعدة بيانات معقّدة بمعلومات عن الطبيعة. في حين أن الخوارزمية المسافيّة تملك معلومات غير محدّدة عن الشبكات البعيدة ولا تملك أي معرفة عن الموجّهات البعيدة، فإن خوارزمية التوجيه الوصليّ تحافظ على معرفة كاملة عن الموجّهات البعيدة وكيف ترتبط بعضها مع بعض.

يستعمل التوجيه الوصليّ:

• إعلانات حالة الوصلة (LSAs)
• قاعدة بيانات طوبولوجية
• الخوارزمية SPF، والشجرة SPF الناتجة عن ذلك
• جدول توجيه بالمسارات والمنافذ إلى كل شبكة

لقد طبّق المهندسون مفهوم حالة الوصلة هذا في التوجيه OSPF (اختصار Open Shortest Path First، فتح أقصر مسار أولاً). تحتوي الوثيقة RFC 1583 على وصف عن مفاهيم وعمليات حالة الوصلة لـOSPF.

11-5-2 كيف تتبادل بروتوكولات حالة الوصلة جداول التوجيه

اكتشاف الشبكة للتوجيه الوصليّ يستعمل العمليات التالية:

1. تتبادل الموجّهات رزم LSA مع بعضها البعض. يبدأ كل موجّه مع الشبكات الموصولة مباشرة به التي يملك معلومات مباشرة عنها.
2. يقوم كل موجّه بالتوازي مع الموجّهات الأخرى ببناء قاعدة بيانات طوبولوجية تحتوي على كل الرزم LSA من الشبكة البينية.
3. تحتسب الخوارزمية SPF قابلية الوصول إلى الشبكة. يبني الموجّه هذه الطبيعة المنطقية كشجرة، مع كونه جذرها، تتألف من كل المسارات الممكنة إلى كل شبكة في شبكات بروتوكول حالة الوصلة. ثم يفرز تلك المسارات ويضع المسار الأقصر أولاً (SPF).
4. يسرد الموجّه أفضل مساراته، والمنافذ إلى تلك الشبكات الوجهة، في جدول التوجيه. كما أنه يحافظ على قواعد بيانات أخرى بعناصر الطبيعة وتفاصيل الحالة.

11-5-3 كيف تنتشر تغييرات الطبيعة عبر شبكة الموجّهات

تتكل خوارزميات حالة الوصلة على استعمال نفس تحديثات حالة الوصلة. كلما تغيّرت طبيعة حالة وصلة، تقوم الموجّهات التي انتبهت إلى التغيير قبل غيرها بإرسال معلومات إلى الموجّهات الأخرى أو إلى موجّه معيّن تستطيع كل الموجّهات الأخرى استعمالها للتحديثات. هذا يستلزم إرسال معلومات توجيه شائعة إلى كل الموجّهات في الشبكات. لتحقيق تقارب،

يقوم كل الموجّه بما يلي:

• يتعقّب أثر جيرانه: إسم كل جار، وما إذا كان الجار مشتغلاً أو معطلاً، وكلفة الوصلة إلى الجار.
• يبني رزمة LSA تسرد أسماء الموجّهات المجاورة له وتكاليف الوصلات، وتتضمن الجيران الجدد، والتغييرات في تكاليف الوصلات، والوصلات إلى الجيران الذين أصبحوا معطّلين.
• يرسل هذه الرزمة LSA لكي تتمكن كل الموجّهات الأخرى من تلقيها.
• عندما يتلقى رزمة LSA، يدوّنها في قاعدة بياناته لكي يحدّث أحدث رزمة LSA تم توليدها من كل موجّه.
• يُكمل خريطة للشبكات باستعمال بيانات الرزم LSA المتراكمة ثم يحتسب المسالك إلى كل الشبكات الأخرى باستعمال الخوارزمية SPF.
• كلما تسبّبت رزمة LSA بحصول تغيير في قاعدة بيانات حالة الوصلة، تعيد خوارزمية حالة الوصلة (SPF) احتساب أفضل المسارات وتحدّث جدول التوجيه. ثم، يأخذ كل موجّه تغيير الطبيعة في الحسبان أثناء تحديده أقصر مسار لاستعماله لتوجيه الرزمة.
• ارتباطات الوب
• خوارزمية Dijkstra

11-5-4 همّان بشأن حالة الوصلة

• هناك همّان بشأن حالة الوصلة – المعالجة ومتطلبات الذاكرة، ومتطلبات النطاق الموجي.
• المعالجة ومتطلبات الذاكرة
• يتطلب تشغيل بروتوكولات التوجيه الوصليّ في معظم الحالات أن تستعمل الموجّهات ذاكرة أكثر وأن تنفّذ معالجة أكثر من بروتوكولات التوجيه المسافيّ. يجب أن يتحقق مسؤولو الشبكة من أن الموجّهات التي ينتقونها قادرة على تزويد تلك الموارد الضرورية.
• تتعقّب الموجّهات أثر كل الموجّهات الأخرى في مجموعة وكل شبكة يمكنها الوصول إليها مباشرة. بالنسبة للتوجيه الوصليّ، يجب أن تكون ذاكرتهم قادرة على تخزين معلومات من قواعد بيانات مختلفة، ومن شجرة الطبيعة، ومن جدول التوجيه. إن استعمال خوارزمية Dijkstra لاحتساب SPF يتطلب مهمة معالجة متناسبة مع عدد الوصلات في الشبكة البينية، مضروب بعدد الموجّهات في الشبكة البينية.
• متطلبات النطاق الموجي
• هناك سبب آخر للقلق يتعلق بالنطاق الموجي الذي يجب استهلاكه للفيضان الأولي لرزمة حالة الوصلة. خلال عملية الاكتشاف الأولية، كل الموجّهات التي تستعمل بروتوكولات التوجيه الوصليّ ترسل رزم LSA إلى كل الموجّهات الأخرى. يؤدي هذا العمل إلى فيضان الشبكة البينية بسبب تهافت الموجّهات للحصول على النطاق الموجي، ويخفّض مؤقتاً النطاق الموجي المتوفر لحركة المرور الموجَّهة التي تحمل بيانات المستخدم. بعد هذا الفيضان الأولي، تتطلب بروتوكولات التوجيه الوصليّ عادة فقط نطاق موجي أدنى لإرسال رزم LSA النادرة أو التي تسبّبها الأحداث والتي تبيّن تغييرات الطبيعة.

11-5-5 إعلانات حالة الوصلة (LSAs) غير المزامَنة المؤدية إلى قرارات غير متناغمة للمسارات بين الموجّهات

• الناحية الأهم والأكثر تعقيداً في التوجيه الوصليّ هي التأكد أن كل الموجّهات تحصل على كل الرزم LSA الضرورية. الموجّهات التي تملك مجموعات مختلفة من الرزم LSA تحتسب المسالك بناءً على بيانات طوبولوجية مختلفة. ثم، تصبح الشبكات غير ممكن الوصول إليها نتيجة خلاف بين الموجّهات بشأن وصلة ما.

 ما يلي هو مثال عن معلومات مسار غير متناغمة:

1. بين الموجّهات C وD، تتعطّل الشبكة 1. يبني الموجّهان رزمة LSA لتبيان حالة عدم إمكانية الوصول هذه.
2. بعد ذلك بقليل، تعاود الشبكة 1 العمل؛ تبرز الحاجة إلى رزمة LSA أخرى توضّح تغيير الطبيعة التالي هذا.
3. إذا كانت الرسالة Network 1, Unreachable الأصلية من الموجّه C تستعمل مساراً بطيئاً للتحديث الخاص بها، سيأتي ذلك التحديث لاحقاً. بإمكان هذه الرزمة LSA أن تصل إلى الموجّه A بعد الرزمة LSA التابعة للموجّه D والتي تقول Network 1, Back Up Now.
4. نتيجة حصوله على رزم LSA غير مزامَنة، يمكن أن يواجه الموجّه A مُعضلة بشأن أي شجرة SPF عليه أن يبني. هل يجب أن يستعمل مسارات تتضمن الشبكة 1، أو مسارات من دون الشبكة 1، وأيها تم الإبلاغ عنها بأنها غير ممكن الوصول إليها?

• إذا لم يتم توزيع الرزم LSA بشكل صحيح على كل الموجّهات، يمكن أن يؤدي التوجيه الوصليّ إلى وجود مسالك غير صالحة. إن زيادة في بروتوكولات حالة الوصلة في الشبكات الكبيرة جداً يمكن أن يزيد من مشكلة التوزيع الخاطئ للرزم LSA. إذا أتى أحد أجزاء الشبكة أولاً وأتت الأجزاء الأخرى لاحقاً، سيختلف ترتيب إرسال وتلقي الرزم LSA. هذا التنويع يمكن أن يعدّل ويُضعف التقارب. قد تتعلّم الموجّهات عن إصدارات مختلفة للطبيعة قبل أن تبني أشجارها SPF وجداول توجيهها. في شبكة كبيرة، الأجزاء التي يتم تحديثها بسرعة أكبر يمكن أن تسبّب مشاكل للأجزاء التي يتم تحديثها بشكل أبطأ.

• 11-6 سياق بروتوكولات التوجيه المختلفة

11-6-1 بروتوكولات التوجيه المسافيّ مقابل بروتوكولات التوجيه الوصليّ

يمكنك مقارنة التوجيه المسافيّ بالتوجيه الوصليّ في عدة نواحي رئيسية:

• يحصل التوجيه المسافيّ على البيانات الطوبولوجية من معلومات جدول التوجيه الخاص بجيرانه. ويحصل التوجيه الوصليّ على معاينة عريضة لكامل طبيعة الشبكة البينية بتجميع كل الرزم LSA الضرورية.
• يحدّد التوجيه المسافيّ أفضل مسار بإضافته إلى القيمة المترية التي يتلقاها كلما مرت معلومات التوجيه من موجّه إلى آخر. للتوجيه الوصليّ، يعمل كل موجّه بشكل منفصل لاحتساب أقصر مسار له إلى الشبكات الوجهة.
• مع معظم بروتوكولات التوجيه المسافيّ، تأتي التحديثات على تغييرات الطبيعة في تحديثات جدولية دورية. تمر المعلومات من موجّه إلى آخر، مما يؤدي عادة إلى تقارب أبطأ. مع بروتوكولات التوجيه الوصليّ، تبرز التحديثات عادة نتيجة حصول تغييرات في الطبيعة. إن الرزم LSA الصغيرة نسبياً الممرّرة إلى كل الموجّهات الأخرى تؤدي عادة إلى وقت للتقارب أسرع على أي تغيير في طبيعة الشبكة البينية.

11-6-2 بروتوكولات التوجيه الهجينة

• هناك نوع ثالث صاعد من بروتوكولات التوجيه يجمع بين مميزات التوجيه المسافيّ والتوجيه الوصليّ. هذا النوع الثالث يدعى توجيه هجين متوازن. تستعمل بروتوكولات التوجيه الهجينة المتوازنة قيماً مسافيّة ذات قياسات مترية دقيقة أكثر لتحديد أفضل المسارات إلى الشبكات الوجهة. لكنها تختلف عن معظم البروتوكولات المسافيّة باستعمال تغييرات الطبيعة للتسبّب بتحديثات على قاعدة بيانات التوجيه.
• يتقارب بروتوكول التوجيه الهجين المتوازن بسرعة، كالبروتوكولات الوصليّة. لكنه يختلف عن البروتوكولات المسافيّة والوصليّة باستعماله موارد أقل كالنطاق الموجي والذاكرة وعبء المعالج. الأمثلة عن البروتوكولات الهجينة هي IS-IS (اختصار Intermediate System-to-Intermediate System، نظام وسطي-إلى-نظام وسطي) للطراز OSI، وEIGRP (اختصار Enhanced Interior Gateway Routing Protocol، بروتوكول توجيه العبّارة الداخلية المحسّن) من سيسكو.

11-6-3 توجيه شبكة مناطق محلية-إلى-شبكة مناطق محلية

• يجب أن تفهم طبقة الشبكة وأن تكون قادرة على التفاعل مع مختلف الطبقات السفلى. يجب أن تكون الموجّهات قادرة على أن تقوم بشكل خفي بمعالجة الرزم المغلّفة لتصبح أطراً مختلفة بمستوى أدنى من دون تغيير عنونة الطبقة 3 للرزم.
• يبيّن الشكل مثالاً عن توجيه شبكة مناطق محلية-إلى-شبكة مناطق محلية هذا. في هذا المثال، تحتاج حركة مرور الرزم من المضيف المصدر 4 في شبكة الإيثرنت 1 إلى مسار إلى المضيف الوجهة 5 في الشبكة 2. يعتمد مضيفو شبكة المناطق المحلية على الموجّه وعلى عنونته المتناغمة للشبكة لإيجاد أفضل مسار.
• عندما يفحص الموجّه إدخالات جدول توجيهه، يكتشف أن أفضل مسار إلى الشبكة الوجهة 2 يستعمل المنفذ الصادر To0، وهو الواجهة إلى شبكة توكن رينغ مناطق محلية. رغم أن أطر الطبقة السفلى يجب أن تتغيّر أثناء تمرير الموجّه لحركة مرور الرزم من الإيثرنت في الشبكة 1 إلى توكن رينغ في الشبكة 2، ستبقى عنونة الطبقة 3 للمصدر والوجهة كما هي. في الشكل، يبقى عنوان الوجهة الشبكة 2، المضيف 5، بغض النظر عن مختلف تغليفات الطبقة السفلى.

11-6-4 توجيه شبكة مناطق محلية-إلى-شبكة مناطق محلية

• يجب أن ترتبط طبقة الشبكة بـ، وتتفاعل مع، مختلف الطبقات السفلى لحركة المرور بين شبكة المناطق المحلية وشبكة المناطق الواسعة. مع نمو الشبكة البينية، قد يتعرّض المسار الذي تسلكه الرزمة لعدة نقاط ترحيل ومجموعة متنوعة من أنواع وصلات البيانات تتخطى نطاق شبكات المناطق المحلية.

 مثلاً، في الشكل، تجري الأمور التالية:

1. يجب أن تقطع رزمة من محطة العمل العليا الموجودة على العنوان 1.3 ثلاث وصلات بيانات للوصول إلى ملقم الملفات على العنوان 2.4، المبيّن في الأسفل.
2. ترسل محطة العمل رزمة إلى ملقم الملفات بتغليفها أولاً في إطار توكن رينغ معنون إلى الموجّه A
3. عندما يتلقى الموجّه A الإطار، سيزيل الرزمة من إطار توكن رينغ ويغلّفه في إطار ترحيل أطر، ويرسله إلى الأمام نحو الموجّه B.
4. يزيل الموجّه B الرزمة من إطار ترحيل الأطر ويرسله إلى الأمام إلى ملقم الملفات في إطار إيثرنت منشأ حديثاً.
5. عندما يتلقى ملقم الملفات الموجود على العنوان 2.4 إطار الإيثرنت فإنه يستخرج الرزمة ويمرّرها إلى عملية الطبقة العليا الملائمة.

• تمكّن الموجّهات انسياب الرزم من شبكة مناطق محلية إلى شبكة مناطق واسعة بإبقائها عناوين المصدر والوجهة طرف-لطرف ثابتة أثناء تغليف الرزمة في أطر وصلة بيانات، كما هو ملائم، للوثبة التالية على المسار.

11-6-5 انتقاء المسار وتبديل عدة بروتوكولات ووسائط

• الموجّهات هي أجهزة تطبّق خدمة الشبكة. إنها تزوّد واجهات لنطاق كبير من الوصلات والشبكات الفرعية عند نطاق واسع من السرعات. الموجّهات هي عُقد شبكات نشطة وذكية يمكن أن تشارك في إدارة الشبكة. تدير الموجّهات الشبكات بتزويدها تحكماً ديناميكياً على الموارد وبدعمها مهام وأهداف وصلة الشبكة البينية، وأداءً موثوقاً به، وسيطرة على الإدارة، ومرونة.
• بالإضافة إلى وظائف التبديل والتوجيه الأساسية، تملك الموجّهات مجموعة متنوعة من الميزات الإضافية التي تساعد في تحسين فعالية الشبكة البينية من حيث الكلفة. تتضمن تلك الميزات تسلسل حركة المرور بناءً على الأولوية وتصفية حركة المرور.
• تكون الموجّهات مطلوبة عادة لدعم عدة مكادس بروتوكولات، كل واحد منها له بروتوكولات توجيه خاصة به، وللسماح لتلك البيئات المختلفة بالعمل بشكل متوازٍ. عادة، تتضمن الموجّهات أيضاً وظائف عبور وتخدم أحياناً كشكل محدود من أشكال موصّل الأسلاك.

تلخيص

لقد تعلمت في هذا الفصل أن:

• وظائف الشبكة البينية لطبقة الشبكة تتضمن عنونة الشبكة وانتقاء أفضل مسار لحركة المرور.
• في عنونة الشبكة، أحد أجزاء العنوان يُستعمل لتعريف المسار الذي يستعمله الموجّه والآخر يُستعمل للمنافذ أو الأجهزة على الشبكة.
• البروتوكولات الموجَّهة تتيح للموجّهات بتوجيه حركة مرور المستخدم؛ وأن بروتوكولات التوجيه تعمل بين الموجّهات للمحافظة على جداول التوجيه.
• اكتشاف الشبكة للتوجيه المسافيّ يستلزم تبادل جداول التوجيه؛ المشاكل التي تطرأ يمكن أن تتضمن تقارباً بطيئاً.
• للتوجيه الوصليّ، تحتسب الموجّهات أقصر المسارات إلى الموجّهات الأخرى؛ المشاكل التي تطرأ يمكن أن تتضمن تحديثات غير متناغمة.
• التوجيه الهجين المتوازن يستعمل سمات التوجيه الوصليّ والتوجيه المسافيّ على حد سواء.

التوجية – مسـار الشـبكات

الى هنا نكون وصلنا الى نهاية موضوعنا اليوم

اذا اعجبك الموضوع لاتبخل علينا بمشاركتة على مواقع التواصل الاجتماعي ليستفيذ منه الغير,كما نتمنى اشتراككم في قناة الموقع على اليوتيوب بالضغط هنا وكذلك الاشتراك في مجموعة الفيس بوك بالضغط هنا والتيليقرام بالضغط هنا  وكذلك التسجيل بالموقع لتتمكنو من تحميل بعض الملفات الخاصة بالأعضاء كما يمكنكم رفع ملفاتكم مجانا على مركز ملفات حضرموت التقنية بالضغط هنا ولاتترددو في وضع أي استفسارات للرد عليكم .

دمتم بكل ود والسلام عليكم ورحمة الله وبركاتة  … حضرموت التقنية