خوارزمية التوجيه في الشبكات DVR

يتطلب بروتوكول توجيه متجه المسافات “DVR” أن يقوم جهاز التوجيه بإبلاغ جيرانه بتغييرات الهيكل بشكل دوري، وتُعرف تاريخياً باسم خوارزمية التوجيه “ARPANET” القديمة أو المعروفة باسم خوارزمية “Bellman-Ford”.

ما هي خوارزمية تحديث توجيه المسافة المتجهية

خوارزمية تحديث توجيه المسافة المتجهية: هو متجه المسافة هو أبسط خوارزمية لتحديث التوجيه يستخدمها بروتوكول معلومات التوجيه “RIP“، كما تم تحديد الإصدار 2 من البروتوكول في “RFC 2453”.

• “DVR” هي اختصار لـ “Distance-Vector Routing-Update Algorithm”.

• “ARPANET” هي اختصار لـ “Advanced Research Projects Agency Network”.

• “RIP” هي اختصار لـ “Routing Information Protocol”.

• “RFC” هي اختصار لـ “Request for Comments”.

أساسيات وعمل خوارزمية DVR

تحدد أجهزة التوجيه جيرانها من جهاز التوجيه أي من خلال نوع من آلية اكتشاف الجوار وتضيف عموداً ثالثاً إلى جداول إعادة التوجيه الخاصة بهم، والتي تمثل التكلفة الإجمالية للتسليم إلى الوجهة المقابلة زهذه التكاليف هي “مسافة” اسم الخوارزمية، وأصبحت إدخالات جدول إعادة التوجيه الآن من الشكل الوجهة
“next_hop”.

يتم تعيين التكاليف إدارياً لكل ارتباط ثم تحسب الخوارزمية التكلفة الإجمالية للوجهة كمجموع تكاليف الارتباط على طول المسار، وأبسط الحالات هي تعيين تكلفة 1 لكل ارتباط وفي هذه الحالة ستكون التكلفة الإجمالية لوجهة هي عدد الروابط إلى تلك الوجهة، ويُعرف هذا بمقياس “hopcount” ومن الممكن أيضاً تعيين تكاليف الارتباط التي تعكس عرض النطاق الترددي لكل ارتباط أو التأخير، أو أي شيء آخر يرغب فيه مسؤولو الشبكة.

تُعد تعيينات التكلفة المدروسة شكلاً من أشكال هندسة المرور وتلعب أحياناً دوراً كبيراً في أداء الشبكة وعند هذه النقطة، يقوم كل موجه بعد ذلك بالإبلاغ عن جزء “الوجهة والتكلفة” من جدوله إلى أجهزة التوجيه المجاورة له على فترات منتظمة، وأجزاء الجدول هذه هي “نواقل” اسم الخوارزمية ولا يهم إذا كان الجيران يتبادلون التقارير في نفس الوقت أو حتى بالسعر نفسه.

يراقب كل جهاز توجيه أيضاً اتصاله المستمر بكل جار وإذا أصبح الجار N غير قابل للوصول يتم تعيين تكلفة قابلية الوصول إلى ما لا نهاية، وفي شبكة “IP” الحقيقية ستكون الوجهات الفعلية عبارة عن شبكات فرعية متصلة بأجهزة التوجيه، وقد يكون جهاز توجيه واحد متصلاً بشكل مباشر بالعديد من هذه الوجهات ومع ذلك سوف نحدد جميع الشبكات الفرعية المتصلة مباشرة بجهاز التوجيه مع جهاز التوجيه نفسه.

أي أنّه سيتم اعتماد جداول إعادة التوجيه للوصول إلى كل جهاز توجيه، وفي حين أنّه من الممكن أن يمكن الوصول إلى شبكة فرعية وجهة واحدة عن طريق جهازي توجيه أو أكثر، وبالتالي كسر تعريف لجهاز التوجيه بمجموعته من الشبكات الفرعية المرفقة، إلّا أنّ هذا في الممارسة العملية لا يثير القلق كثيراً.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

قواعد تحديث المسافة المتجه في DVR

فمثلاً إذا كان “A” هو جهاز توجيه يتلقى تقريراً “D” و”cD” من الجار “N” بتكلفة “cN”، وويعني هذا أنّ “A” يمكن أن تصل إلى “D” عبر “N” بتكلفة “c = cD + cN”، ويقوم “A” بتحديث الجدول الخاص به وفقاً للقواعد الثلاثة التالية:

• وجهة جديدة.

• تكلفة أقل.

• زيادة “Next_hop”.

القاعدتان الأوليان للوجهات الجديدة والمسار الأقصر للوجهات الحالية، وفي هذه الحالات تنخفض تكلفة كل وجهة بشكل رتيب، أي على الأقل إذا اعتبر أنّ جميع الوجهات التي يتعذر الوصول إليها بتكلفة، كما أنّ التقارب تلقائي، حيث لا يمكن أن تنخفض التكاليف إلى الأبد.

ومع ذلك فإنّ القاعدة الثالثة تقدم إمكانية عدم الاستقرار، حيث قد ترتفع التكلفة أيضاً وإنّه يمثل حالة الأخبار المراد إرسالها، في ذلك الجار تعلم “N” أنّ بعض فشل الارتباط قد أدى إلى زيادة التكلفة الخاصة به للوصول إلى “D”، وهو الآن ينقل هذه المعلومات إلى “A” والتي تتجه إلى “D” عبر “N”.

حالة “next_hop-boost” تمر فقط بالأخبار السيئة ويجب أن تأتي أول زيادة في التكلفة دائماً من جهاز توجيه يكتشف أنّ أحد الجيران “N” لا يمكن الوصول إليه، وبالتالي يتم تحديث تكلفته إلى “N” إلى “∞” وبالمثل إذا علم جهاز التوجيه “A” عن زيادة التالي إلى الوجهة “D” من الجار “B”، فيمكن متابعة الحلقات التالية حتى نصل إلى جهاز التوجيه “C” الذي يكون إمّا المنشئ لتقرير التكلفة = ∞ أو الذي تعلم مساراً بديلاً من خلال إحدى القاعدتين الأوليين.

خصائص خوارزمية متجه المسافة

• ينقل جهاز التوجيه متجه المسافة الخاص به إلى كل من جيرانه في حزمة توجيه.

• يستقبل كل جهاز توجيه ويحفظ أحدث متجه مسافة تم تلقيه من كل من جيرانه.

• يعيد جهاز التوجيه حساب متجه المسافة عندما يتلقى متجه مسافة من أحد الجيران يحتوي على معلومات مختلفة عن ذي قبل، ويكتشف أن الرابط إلى أحد الجيران قد انقطع.

• يعتمد حساب “DV” على تقليل التكلفة لكل شخص.

سمات توجيه متجه المسافات DVR

• ترسل أجهزة التوجيه معرفة إطار العمل المستقل بالكامل.

• يتم تبادل البيانات مع الجيران فقط.

• يتم الاحتفاظ بإرسال البيانات على فترات منتظمة ثابتة، ويعلن عنها كل 30 ثانية.

• في هذه الخوارزمية يقوم كل جهاز توجيه بتقييم المسافة بينه وبين كل وجهة يمكن تحقيقها كما يتم تحقيق ذلك من خلال تقييم المسافة بين جهاز التوجيه، وجميع أجهزة التوجيه المجاورة له وإضافة حسابات أجهزة التوجيه المجاورة للمسافة بين هذا الجار وجيرانه القريبين.

مفاتيح معرفة كيفية عمل هذه الخوارزمية DVR

1- معرفة حول الشبكة بالكامل

• يرسل كل جهاز توجيه معرفته حول الشبكة بالكامل.

• ينقل كل معارفه المتصلة بالشبكة إلى جيرانه.

2- التوجيه فقط للجيران

• يشارك كل مسار معرفته حول الشبكة بشكل متكرر مع أجهزة التوجيه تلك مع الاتصال الصريح.

• ينقل أي معرفة لديه عن الشبكة الكاملة بجميع أجزائها.

• يتم أخذ هذه البيانات وتخزينها بواسطة كل جهاز توجيه مجاور ويمكنها ترقية بيانات أجهزة التوجيه الخاصة بها حول الشبكة.

3- تبادل المعلومات على فترات منتظمة

• في توجيه متجه المسافات يرسل كل موجه بشكل متكرر معرفته حول الشبكة بأكملها مع جيرانه، وعلى سبيل المثال بعد “30 ثانية” يشارك كل جهاز توجيه بياناته حول شبكة جاره بالكامل.

• في هذا المربع المستطيل يمثل الشبكات المحلية، والرقم الموجود داخل كل مربع مستطيل هو معرف شبكة “LANs“.

• ترتبط شبكات “LAN” هذه بجهاز توجيه وتشير إلى اتصال أجهزة التوجيه بجيرانها.

ملاحظة:“LAN” هي اختصار لـ “Local Area Network”.

عيوب خوارزمية توجيه متجه المسافات DVR

• إنّه أبطأ في التقارب من حالة الارتباط.

• إنّه في خطر من مشكلة العد إلى اللانهاية.

• إنّها تخلق حركة مرور أكثر من حالة الارتباط نظراً لأنّه يجب نشر تغيير عدد القفزات على جميع أجهزة التوجيه ومعالجتها على كل جهاز توجيه.

• تحدث تحديثات عدد القفزات على أساس دوري حتى إذا لم تكن هناك تغييرات في هيكل الشبكة، لذلك لا تزال عمليات البث التي تضيع عرض النطاق الترددي تحدث.

• بالنسبة للشبكات الأكبر حجماً ينتج عن توجيه متجه المسافات جداول توجيه أكبر من حالة الارتباط نظراً لأنّ كل جهاز توجيه يجب أن يعرف جميع أجهزة التوجيه الأخرى، ويمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى ازدحام على روابط “WAN“.

ملاحظة:“WAN” هي اختصار لـ “Wide Area Network”.