دنیای مجازی

IP ROUTING

ترجمه وتنظیم: ناصرنژاد محمد

مقدمه

IP Routing یک چترحفاظتی برای مجموعه ای ازپروتکلها میباشد که مسیر دیتا را درطول شبکه های متعدد وازمبدأ تا مقصد تعیین میکند. دیتاها ازمبدا تا مقصد ازمیان یکسری از روترها مسیردهی شده وسراسر شبکه های مختلف را طی میکنند. پروتکلهای روتینگ IP روترها را بمنظور ارسال جدول که مرتبط با مقصدهای نهایی است همراه با آدرس دهی hop بعدی قادرمیسازند.

این پروتکلها شامل :

1- BGP : Broder Gateway Protocol

2- IS-IS : Intermediate System – Intermediate System

3- OSPF : Open Shortest Path First

4- RIP : Routing Information Protocol

وقتی که یک بسته IP ارسال میشود یک روتر، ازجدول ارسالی آن بمنظور تعیین hop بعدی برای مقصد بسته ( براساس آدرس IP مقصد درheader بسته IP ) استفاده کرده وپکیت را بطور مناسب ارسال میکند سپس روتربعدی این فرآیند را با استفاده ازجدول ارسالی خود تا زمانیکه بسته به مقصد برسد تکرارمیکند. درهرمرحله آدرس IP درheader بسته اطلاعات کافی را جهت تعیین hop بعدی بهمراه دارد.

اینترنت بمنظور عملیات روتینگ به سیستم های مستقلی بنام AUTONOMOUS SYSTEM ) AS ) تقسیم بندی میشود. یک AS یک گروه از روترهایی میباشد که تحت کنترل یک مدیریت واحد بوده وازیک پروتکل روتینگ مشترک استفاده میکنند بعنوان مثال : یک Corporate Internet ویا یک شبکه ISP میتوانند بعنوان یک AS واحد عمل نمایند

ترجمه وتنظیم: ناصرنژاد محمد

مقدمه

این پروتکلها شامل :

1- BGP : Broder Gateway Protocol

2- IS-IS : Intermediate System – Intermediate System

3- OSPF : Open Shortest Path First

4- RIP : Routing Information Protocol

انواع AS :

1- Stub AS : یک اتصال واحد به یک AS دیگر دارد. هردیتائیکه ارسال یا دریافت میشود برای یک مقصد خارج ازAS باید روی آن اتصال مسیردهی شود. یک فضای کوچک شبکه مثالی ازیک Stub AS میباشد.

2- Transit AS : اتصال چندگانه به یک یا چند AS دارد. که اجازه میدهد دیتائیکه قبلا" برای یک نود داخلی آن AS انتخاب نشده ازطریق آن راهیابی شود. یک شبکه ISP نمونه ای ازآن میباشد.

3- Multihomed AS : اتصال چندگانه به یک یا چند AS دارد اما اجازه نمیدهد دیتای دریافت شده ازطریق یکی ازاین اتصالات به خارج ازAS ارسال شود بعبارتی سرویس ترانزیت را به دیگر AS ها نمیدهد . شبیهStub AS میباشد به استثناء اینکه اجازه ورود وخروج مسیردیتا را به وازAS که میتواند ازیکی ازاتصالات انتخاب شود میدهد وبستگی به این دارد که چه ارتباطی به کوتاهترین مسیر یک مقصد اتفاقی عرضه میشود. سازمانها وشرکتهای بزرگ (enterprise ها) معمولا" یک Multihomed AS هستند.

IGP : Interior Gateway Protocol

یک IGP مسیرها را درداخل یک AS تخمین میزند. IGP نودها را درشبکه های مختلف قادر میسازد تا یک AS دیتا را به دیگری ارسال نماید همچنین دیتا را جهت ارسال درسراسر یک AS از ورودی به خروجی زماینکه AS یک سرویس ترانزیت را مهیا میکند میسر میسازد.

EGP : Exterior Gateway Protocol

EGP مسیرها را بین AS های مختلف توزیع میکند وروترها را در درون یک AS برای انتخاب بهترین مسیر برای خروج ازAS جهت دیتائیکه نیازمبرم به مسیردهی دارند قادرمیسازد.

EGP وIGP ها در درون هرAS اجراء میشوند وجهت مسیردهی دیتا درشبکه اینترنت همکاری میکنند.

EGP ، AS را که بایستی دیتا را جهت رسیدن به مقصدشان هدایت بکند تعیین می نماید وIGP مسیر را درون هرAS که دیتا بایستی درآن نقاط ورودی یا مبدأ را تا نقاط خروجی یا مقصد نهایی تعقیب کند مشخص می نماید. شکل زیر انواع AS را دریک شبکه نشان میدهد. OSPF ،IS-IS وRIP ، IGP هایی هستند که در داخل AS های انفرادی استفاده شده است. BGP یک EGP میباشد که بین AS ها استفاده شده است.

پروتکل های IP Routing

1- پروتکل BGP

یکی ازپروتکلهای IP بوده وازنوع EGP میباشدکه بمنظور توزیع اطلاعات روتینگ دربین AS ها طراحی شده است . EGP ها همگی پروتکلهای روتینگ All Vector میباشند دراین نوع پروتکلها ، روترها اطلاعات قابل دسترسی شبکه را با نزدیکترین همسایه های خود مبادله می کنند بعبارتی دیگر، روترها مجموعه آدرسها(آدرس پرفیکس) وآدرس hop بعدی را بیکدیگر انتقال میدهند تا بتوانند به آن دسترسی داشته باشند. فرق پروتکلهای EGP با IGP ها دراین است که روترهای EGP روتها را بایکدیگر مبادله میکنند درحالیکه روترهای IGP اطلاعات توپولوژی شبکه را مبادله وبرای روتهای محلی خود محاسبه میکنند . EGP اطلاعات قابل دسترسی را درمیان شبکه اینترنت جاری می کند بنابراین هر روترEGP یک جدول روتینگ شامل آدرس پرفیکس ها وhop های بعدی میباشد که کل شبکه اینترنت را تحت پوشش دارند. EGP ها اطلاعات بسیارکم یا هیچ اطلاعی ازمسیرend-to-end ندارند فقط آگاهی آنها درباره hop بعدی درمسیر میباشد بنابراین مسیریکه درطول آن دیتا ارسال میشود براساس مقایسه تمام hop های بعدی موجود انتخاب میشود.

یک ASخاص که میخواهد اطلاعات روتینگ را با دیگرAS ها مبادله نماید شامل یک یا چند روترBGP خواهدبود هرروترBGP خود را با آدرسهای BGP زوج پیکربندی کرده واطلاعات روتینگ را مبادله می کند وقتیکه یک اتصال توسط یک زوج برقرارمیشود یک روترBGP تمام روتها را به جدول روتینگ BGP local آن ارسال میکند تا زوج مربوطه جهت update کردن پیامها ازآن استفاده نماید. زوج مذکور ازمحتویات این پیامها بمنظور اضافه کردن روتهای جدید به جدول روتینگ BGP محلی خود استفاده میکند. روتهای موجود درجدول روتینگ BGP وروتهای آگاه ازسایر پروتکلهای روتینگ مثل OSPF بمنظور تولید یک جدول روتینگ کامل برای روترها ، با هم ترکیب میشوند این جدول روتینگ شامل تمام مقصدهای روترها که مرتبط با یک آدرس IP مربوط به hop بعدی واینترفیس خروجی است می باشد.

2- پروتکل OSPF

یک پروتکل ازنوع IGP که برای توزیع اطلاعات روتینگ IP درسراسر یک Single AS دریک شبکه IP طراحی شده است . OSPF یک پروتکل روتینگ Link-State میباشد که دراین پروتکل روترها اطلاعات توپولوژی شبکه را با نزدیکترین همسایه های خود مبادله می کنند اطلاعات توپولوژی در سراسرAS جاری میشود چنانکه هر روتر AS یک تصویرکاملی از توپولوژی AS را با خود دارند این تصویربرای محاسبه مسیرهای end-to-end درAS استفاده میشود بنابراین دریک پروتکل روتینگ Link-state آدرس hop بعدی که دیتا ارسال میشود با انتخاب بهترین مسیر end-to-end برای مقصد احتمالی معین میگردد.

هر روتر OSPF اطلاعات مربوط به وضعیت محلی خود را نظیر: اینترفیس های قابل استفاده ، همسایه های قابل دسترسی وارزش استفاده هر اینترفیس جهت استفاده یک پیام LINK - STATE - ADVERTISEMENT) LST ) بین سایر روترها توزیع میکند و روترها ازپیامهای دریافتی جهت ساختن یک دیتابیس یکسان که توپولوژی AS را توصیف می نماید استفاده میکنند. بااستفاده ازاین دیتابیس هر روتری جدول روتینگ خودش را جهت استفاده یک SPF (Shortest-Path-First ) محاسبه میکند این جدول روتینگ شامل تمام مقاصدی است که پروتکل روتینگ درباره آن اطلاعات کامل دارد ومرتبط با یک آدرس IP مربوط به hop بعدی واینترفیس خروجی است.

وقتیکه توپولوژی شبکه تغییرمیکند پروتکل OSPF روتها را با استفاده از الگوریتم Dijkstar وکاهش ترافیک پروتکل روتینگ مجددا" محاسبه میکند همچنین این پروتکل یک hierarchy چند لولی (دولول برای OSPF ) که Area-routing نامیده میشود مهیا میکند طوریکه اطلاعات توپولوژی تعریف شده در درون منطقه AS از روترهای بیرون از این منطقه مخفی می مانند واین افزایش لول ، باعث حفاظت روتینگ وکاهش ترافیک پروتکل میگردد.

3- پروتکل IS-IS

یک پروتکل ازنوع IGP برای شبکه اینترنت که جهت توزیع اطلاعات روتینگ IP درسراسریک Single AS‌ دریک شبکه IP استفاده میشود.IS-IS نیزهمانند OSPF یک پروتکل Link-State‌ میباشد همانطوریکه گفته شد دراین نوع پروتکل ، روترها اطلاعات توپولوژی را با نزدیکترین همسایه هایشان مبادله کرده وازآنجائیکه این اطلاعات درسراسریک AS توزیع شده است هر روتر تصویرکامل ازتوپولوژی AS را همراه خود دارد که جهت محاسبه مسیرهای end-to-end برای مقصد تعیین میگردد. مزیت اصلی پروتکل IS-IS این است که بدلیل آگاهی کامل ازتوپولوژی شبکه به روترها اجازه میدهد تا روتها را براساس یک معیارخاص ومتقاعدکننده ای محاسبه نمایند واین موضوع برای اهداف مهندسی ترافیک مفید خواهدبود بویژه آنجائیکه مسیرها اجبارا" با نیازمندیهای کیفیت سرویس مواجه میشوند.

معایب اصلی این پروتکل این است که مقیاس خوبی برای زمانیکه تعداد روترهای بیشتری به حوزه روتینگ اضافه میشوند نمی باشد ، افزایش تعداد روترها باعث افزایش اندازه وفرکانس توپولوژی میگردد همچنین مدت زمانیکه برای محاسبه مسیرهای end-to-end طول میکشد.

بدلیل فقدان عامل مقیاس پذیری ، این پروتکل برای روتینگ درشبکه های وسیع اینترنت مناسب نیست . بهمین دلیل IGP‌ ها فقط جهت Routing دریک شبکه Single AS بکاربرده میشوند.

پروتکل IS-IS ابتدا" بعنوان پروتکل روتینگ CLNP طراحی شده بود اما بعدا" به پروتکل روتینگ IP توسعه پیداکرد. هر روترIS-IS اطلاعات مربوط به وضعیت محلی خود را نظیر : اینترفیس های قابل استفاد ه ، همسایه های قابل دسترسی و ارزش استفاده هر اینتر فیس جهت ا ستفاده یک پیام LSP(LINK STATE PDU) بین سایر روترها توزیع میکند و روترها ازپیامهای دریافتی جهت ساختن یک دیتابیس یکسان که توپولوژی شبکه AS را توصیف مینمایداستفاده مینمایند.سپس روترها ازاین دیتابیس استفاده کرده وجدول روتینگ خودشان را بمنظور استفاده یک SHORT-PATH-FIRST) SPF )محاسبه می نمایند.

4- پروتکل RIP

یک پروتکل ازنوع IGP که بمنظور توزیع اطلاعات روتینگ در داخل یک AS طراحی شده است. RIP یک پروتکل روتینگ Vector ساده میباشد همانطوریکه دربخش BGP گفته شد دراین پروتکل روترها اطلاعات قابل دسترسی را با نزدیکترین همسایه های خود مبادله میکنند که این اطلاعات مجموعه ای از مقاصد شناخته شده برای روترهای شرکت کننده میباشد.

خلاصه ای ازوظائف پروتکل RIP :

1- هر روتر جدول روتینگ خود را با لیست شبکه های متصل محلی INTIAL می کند.

2 - به طور متناوب ، هر روتر کل محتویات جدول روتینگ خود را به نام اینتر فیس های RIP خود را اعلان می کند .

- زمانیکه یک روتر RIP‌ چنین اعلانی را دریافت میکند تمام روتهای تخصیصی را درجدول روتینگ قرار داده وارسال پکیت را شروع میکند این فرآیند تضمین میکند که هر شبکه متصل به هر روتری سرانجام به همه روترها شناسانده میشود.

- اگر یک روتر دریافت اعلان را بریک روت Remote ادامه ندهد سرانجام تایم اوت شده وارسال پکیت از طریق آن متوقف میشود بعبارتی RIP یک پروتکل Soft State میباشد.

3 - هر روت یک صفت ویژه بنام metric دارد که فاصله مقصد روت را نشان میدهد .

- هروقت که یک روتر یک اعلان روتی را دریافت میکند metric را افزایش میدهد .

- روترهازمانیکه می خواهند دو ورژن ازیک روت را در جدول روتینگ برنامه ریزی نمایند روتهای کوتاه را به روت های بلند ترجیح میدهند.

- ماکزیمم metric مجاز توسط RIP ، 16 میباشد وپروتکل نمی تواند درجائیکه بیشتر از15 تاhop برای یک مقصد معین وجود دارد را برای شبکه ها درجه بندی کنند.

IPV6

IPV6 یک پروتکل نسل جدید که بوسیله IETF و بمنظور جایگزینی IPV4 منظورشده است ودر RFC2460 تعریف گردیده . اولین تفاوت آن با IPV4 پشتیبانی آن ازIP Address بزرگتر وبمنظور پاسخگوئی به تقاضاهای تجهیزات توانمند اینترنتی درآینده است همچنین IPV6 پشتیبانی بهتری ازmobile IP وامنیت شبکه میکند. بطورکلی پذیرفته شده که شبکه های جاری طول خواهد کشید تا خود را با IPV6 سازگار نمایند بطوریکه IPV4 وIPV6 برای چند سالی تواما" مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

«مزایای مهم IPV6 نسبت به IPV4

1 - آدرسهای IPV6 تا 128bit افزایش پیدا کرده اند( بمنظورhandle کردن تقاضای بیشمارجهت آدرسهایIP ) همچنین مشکلات مربوط به تخصیص فضای آدرس IPV4 را مرتفع کرده وباعث بهره وری بیشتر میگردد.

2- Header مربوط به IPV6 کوتاه ومنطقی ترشده ( با توسعه option های IP به مجموعه ای ازheader های توسعه یافته Optional )

3- IPV6 حمایت فزآینده ای را ازmobile IP میکند(استفاده ازheader جدیدIPV6 ، پایش همسایگی وفیچرهای پیکربندی مجدد آدرسهای نامشخص)

4 - فیچرهای امنیتی IP SEC ) IP ) ، تعیین اعتبار و رمزگذاری دیتا همه در درون پروتکل IPV6 منظور شده است .

« Data Connection وIPV6

نرم افزار مسیریابی IP‌ مربوط به Data Connection شامل : DC-BGP ، DC-ISIS ، DC-OSPF ، DC-RTM وDC-CSPF که هردوIPV4 وIPV6 را پشتیبانی میکنند.

پیاده سازی IPV6 برای Data Connection بطورفراگیر استانداردهای مربوطه ، با مدیریت اینترفیس ها وطراحی مناسب جهت کاربردهای سخت را پشتیبانی میکند.

« IPV6 Protocol Function

Data Connection فانکشن های پروتکل IPV6 را بشرح ذیل پشتیبانی میکند:

1- DC-BGP

BGP-4 یک مالتی پروتکل که بمنظور مسیریابی حوزه داخلی IPV6 توسعه یافته است.

2- DC-IS IS

- روتینگ IPV6 با IS-IS

3- DC-OSPF

- 0(RFC2740 )OSPF_V3

- RFC3101)( Not-So-Stubby-Area ) OSPF-NSSA )

4- DC-RTM

- ایجادکننده جدول روتینگ برای آدرسهای IPV4 یا IPV6

5- DC-CSPF

- تخمین روتهای اجباری جهت آدرسهای IPV4 و IPV6

گذر ازIPV4 به IPV6

مهاجرت ازIPV4 بهIPV6 بصورت فوری و دریک لحظه خاص بدلیل حجم عظیم شبکه اینترنت وتعداد بیشمار کاربران IPV4 غیرممکن است بعلاوه خیلی از سازمانها بسیار وابسته به کارهای روزمره اینترنتی هستند بنابراین آنها نمیتوانند هیچ down time را برای جایگزینی پروتکل های IP تحمل بکنند درنتیجه یک روز خاص جهت خاموش کردن IPV4 و روشن نمودن IPV6 وجود ندارد چرا که هردو پروتکل میتوانند بدون هیچ مشکلی درکنارهم مورد استفاده قراربگیرند. گذر ازV4 بهV6 بایستی با پیاده سازی نود به نود وتوسط پراسیچرهای پیکربندی اتوماتیک بمنظور مرتفع نمودن نیازهای مسیریابی V6 صورت پذیرد. با این روش کاربران میتوانند بلافاصله ازخیلی ازمزایای IPV6 زمانیکه ارتباطات آنها ازطریق V4 برقرارمیگردد نیز استفاده نمایند بنابراین هیچ دلیلی برتاخیردرupdate کردن شبکه با IPV6 وجود ندارد.

ویژگیهای IPV6 طوری طراحی شده است که گذرآن را بسیارآسان کرده است برای مثال آدرسهایIPV6 بصورت اتوماتیک ازآدرسهای IPV4 استخراج میگردد. تونلهای IPV6 براساس شبکه های IPV4 ساخته میشوند. وبالاخره درفازاولیه تمام نودهای IPV6 بصورت dual stack پیش خواهند رفت که آنها هردو IPV4 وIPV6 را بصورت همزمان پشتیبانی خواهند کرد.

این سطح سازگاری خوب بین V4 وV6 ممکن است باعث شود که تعدادی ازکاربران تصورنمایند که گذربه V6 بی ثمربوده است درآینده عدم گذر به V6 امکانات رشد وتوسعه را محدود خواهدکرد چرا که کاربران را از دسترسی به ابزارآلات جدید که از سال 2000 شروع شده اند وفقط برای IPV6 اهمیت دارند بازخواهد داشت.

IPV6 بدون خطا طراحی شده وبوسیله IETF وبسیاری ازموسسه های تحقیقاتی تست میدانی شده است.

اهداف کلیدی گذر شامل موارد ذیل است :

1- IPV6 وIPV4 باید با یکدیگر همکاری داشته باشند.

2- استفاده ازhost های IPV6 وروترها بایستی روی کل شبکه اینترنت وبا یک روش ساده وپیشرفته توزیع گردد.

3- متولیان شبکه وکاربران انتهائی باید تصورنمایند که مرحله گذر قابل فهم بوده واجرای آسان دارد.

مجموعه ای ازمکانیزمها که SIMPLE INTERNET TRANSITION ) STT ) گفته میشود شامل پروتکلها وقوانین مدیریتی است که بمنظورساده کردن پیاده سازی شده اند.

ویژگیهای اصلی SIT شامل موارد ذیل است :

1- امکان یک انتقال تدریجی وبدون آسیب : host های IPV4 و روترها میتوانند یکی یکی وبدون نیازبه سایر hostها وروترها وبطور همزمان به IPV6 update گردند.

2- حداقل نیازمندی به updating : تنها نیازجهت update شدن host ها به IPV6 دسترسی به سرور DNS جهت مدیریت آدرسهای IPV6 است . هیچ نیازمندیهائی جهت روترها وجود ندارد.

3 - سادگی آدرس دهی : وقتیکه یک روتر با یک host به IPV6 ، update‌ میشود میتواند برای آدرس های IPV4 نیز کاربرد داشته باشد.

4- هزینه اولیه پائین : هیچ کارمقدماتی جهت شروع گذربه IPV6 ضروری نیست.

مکانیزمهای استفاده شده توسط SIT :

1 - یک ساختارآدرسهای V6 که باعث استخراج آدرسهای V6 ازآدرسهای V4 میگردد .

2 - قابل دسترس بودن dual stack درhost ها و روترها درطول گذر که این در واقع وجود stack های V4 وV6 دریک زمان را نشان میدهد.

3- تکنیک کپسوله کردن پکیت های V6 درداخل پکیت های TUNNELING ) V4 ) که سبب عبورپکیتهای V6 درابرهای IP میگردد که هنوز به V6 تغییر وضعیت (update ) نداده است.

4 - یک تکنیک انتخابی که شامل ترجمه header های V6 درداخل header های V4 میباشد وبالعکس .

روش SIT ضمانت میکند که host های V6 بتوانند با V4 درابتدا درکل شبکه اینترنت با یکدیگر همکاری داشته باشند. وقتیکه مرحله گذر به پایان رسید این قابلیت همکاری بطور موضعی برای مدت زمان طولانی ادامه خواهد داشت این توانایی سبب حفظ سرمایه گذاری روی IPV4 میگردد . تجهیزات ساده که نمیتوانند به IPV6 ، update شود برای مثال ، چاپگرهای شبکه وترمینال سرورها به کارکرد خود با V4‌ ادامه خواهند داد تا زمانیکه مدت زمان طولانی استفاده نشوند.