ما هو بروتوكول جهاز التوجيه السريع الاستعداد HSRP في الشبكات

يسمح (HSRP) بتكوين جهازي توجيه أو أكثر كأجهزة توجيه احتياطية وجهاز توجيه واحد فقط كجهاز توجيه نشط في المرة الواحدة، حيث تشترك جميع أجهزة التوجيه في مجموعة (HSRP) واحدة في عنوان (MAC) واحد وعنوان (IP) والذي يعمل كبوابة افتراضية للشبكة المحلية، وجهاز التوجيه النشط مسؤول عن إعادة توجيه حركة المرور وفي حالة فشلها، يتولى جهاز التوجيه في وضع الاستعداد جميع مسؤوليات جهاز التوجيه النشط ويقوم بإعادة توجيه حركة المرور.

ما هو بروتوكول جهاز التوجيه السريع الاستعداد HSRP

بروتوكول جهاز التوجيه السريع الاستعداد (HSRP): هو بروتوكول مملوك لشركة (CISCO)، يوفر التكرار لشبكة فرعية محلية، حيث فيه يعطي جهازي توجيه أو أكثر وهم جهاز توجيه افتراضي.

• “HSRP” هي اختصار لـ “Hot Standby Router”.

• “MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control”.

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

مكونات بروتوكول HSRP

1- عنوان IP الظاهري

يتم تعيين عنوان (IP) من الشبكة الفرعية المحلية كبوابة افتراضية لجميع المضيفين المحليين في الشبكة.

2- عنوان MAC الظاهري

• يتم إنشاء عنوان (MAC) تلقائياً بواسطة (HSRP).

• ستكون أول (24 بت) هي عنوان (CISCO) الافتراضي (أي 0000.0c).

• الـ (16 بت) التالية هي معرف (HSRP) أي (07.ac).

• 8 بتات التالية ستكون رقم المجموعة بالنظام الست عشري، وعلى سبيل المثال إذا كان رقم المجموعة هو 10 فستكون آخر (8 بتات) هي (0a).

3- رسائل الترحيب

• تبادل الرسائل الدورية بواسطة أجهزة التوجيه النشطة والاحتياطية.

• يتم تبادل هذه الرسائل بعد كل (3 ثوان) لإبلاغ حالة جهاز التوجيه.

4- مؤقت الضغط باستمرار

• قيمته الافتراضية هي (10 ثوانٍ) أي ما يقرب من (3 أضعاف) قيمة رسالة الترحيب.

• يخبر هذا المؤقت عن جهاز التوجيه بأنّه مقدار الوقت الذي سينتظره جهاز التوجيه في وضع الاستعداد، حتى تصل رسالة الترحيب إذا لم يتم استلامها في الوقت المحدد.

5- الأولوية

• بشكل افتراضي قيمة الأولوية هي (100).

• من المفيد عندما يعود جهاز التوجيه النشط بعد سقوطه، يمكن تغيير أولوية جهاز التوجيه في وضع الاستعداد، والذي أصبح جهاز التوجيه النشط بعد تعطل جهاز التوجيه الأصلي النشط إلى أقل من (100) لذلك يصبح مرة أخرى جهاز التوجيه في وضع الاستعداد.

6- حالة استباقية

حالة استباقية: هي حالة يصبح فيها الموجه في وضع الاستعداد هو الموجه النشط تلقائياً.

مبدأ عمل بروتوكول HSRP

• الأعضاء الذين لديهم نفس معرف المجموعة هم أعضاء في نفس المجموعة، سيتم انتخاب أحد أعضاء المجموعة كموجه نشط، بينما يظل الآخرون كأجهزة توجيه احتياطية.

• يتم تكوين (IP) الظاهري كبوابة افتراضية لجميع المضيفين في الشبكة الفرعية المحلية ويكون جهاز التوجيه النشط مسؤولاً عن إعادة توجيه حركة مرور المضيفين المحليين.

• إذا تعطل جهاز التوجيه النشط فلن يتم تبادل رسائل الترحيب بين الموجهين النشطين والاستعداد، لذلك ينتظر جهاز التوجيه في وضع الاستعداد حتى وقت مؤقت الانتظار.

• بمجرد انتهاء وقت الانتظار سيصبح جهاز التوجيه في وضع الاستعداد هو جهاز التوجيه النشط ويتولى جميع مسؤوليات جهاز التوجيه النشط، وهذا هو المعروف باسم وقائي.

• في حالة عودة جهاز التوجيه الأصلي النشط يمكن تقليل أولوية جهاز التوجيه في وضع الاستعداد بحيث يصبح جهاز التوجيه في وضع الاستعداد مرة أخرى.

إصدارات بروتوكول HSRP

• الإصدار 1: هو الرسائل متعددة البث في (224.0.0.2) وتستخدم منفذ (UDP 1985)، بحيث يسمح هذا الإصدار بنطاق رقم المجموعة من 0 إلى 255.

• الإصدار 2: هي الرسائل متعددة البث في (224.0.0.102) وتستخدم منفذ (UDP 1985) بحيث يسمح هذا الإصدار بنطاق رقم المجموعة من 0 إلى 4095.

ملاحظة:“UDP” هي اختصار لـ “User Datagram Protocol”.

أساسيات بروتوكول HSRP

بروتوكول (Hot Standby Router)، هو أحد بروتوكولات (FHRP) شائعة الاستخدام، حيث أنّه أيضاً بروتوكول تكرار جهاز التوجيه الافتراضي (VRRP) وبروتوكول موازنة تحميل البوابة (GLBP)، و(HSRP) هو بروتوكول تكرار لـ (Cisco) يسمح بتجاوز فشل جهاز (IP) للخطوة التالية، بحيث يعمل مع نموذج الاستعداد النشط حيث يدعم جهاز واحد فقط حركة مرور المستخدم النهائي في أي وقت، والجهاز الآخر في وضع الاستعداد في انتظار تولي المهمة في حالة فشل الجهاز النشط.

أحد العوامل الرئيسية التي يضعها مهندسو أو مهندسو الشبكة في الاعتبار عند تصميم شبكة هو التوافر العالي (HA) وتجنب نقطة واحدة للفشل (SPOF)، وكما إنّه مهم خاصةً للعمليات الهامة مثل الرعاية الصحية والطوارئ والخدمات الحكومية والمصرفية.

فمثلاً إذا كان هناك محولات (Cisco) من الطبقة الثالثة في طبقة التوزيع الخاصة (MLS1) و(MLS2) ووراء محولات الطبقة الثالثة هذه يوجد مفتاح طبقة الوصول الخاص وحيث يتصل به المستخدم النهائي، حيث إذا فشلت أجهزة L3 أو الروابط المادية فهناك حاجة إلى طريقة ديناميكية لتجاوز حركة المرور الخاصة من (MLS1) إلى (MLS2) وسيقوم (HSRP) بالاعتناء بها.

بمجرد تكوين (HSRP) على أجهزة (L3) فإنّه يختار جهاز التوجيه النشط بناءً على الأولوية الأعلى، حيث إذا كان لكل من جهازي التوجيه أولوية افتراضية، فإنّ جهاز التوجيه ذي عنوان (IP) لواجهة (HSRP) الأعلى يصبح جهاز التوجيه النشط.

• “FHRP” هي اختصار لـ “first hop redundancy protocol” و”SPOF” هي اختصار لـ “Single point of failure”.

• “MLS” هي اختصار لـ “Multi-Layer Switching” و”HA” هي اختصار لـ “High Availability”.

• “VRRP” هي اختصار لـ “Virtual Router Redundancy Protocol” و”GLBP” هي اختصار لـ “Gateway Load Balancing Protocol”.

ما هي رسائل بروتوكول HSRP

1- رسالة مرحبا

• يتم إرسالها بين الأجهزة النشطة والاستعدادية كل (3 ثوانٍ) افتراضياً.

• إذا لم تسمع (MLS2) من (MLS1) في (10 ثوانٍ)، فسوف يتولى (MLS2) الدور النشط.

2- رسالة استقالة

• يرسلها الجهاز النشط عندما يكون في وضع عدم الاتصال أو جاهز للتخلي عن الدور النشط لسبب آخر.

• تخبر هذه الرسالة (MLS2) بأن تكون جاهزة وتتولى الدور النشط.

3- رسالة Coup

يُستخدم عندما يريد جهاز توجيه احتياطي تولي الدور النشط أي استباقي.

حالات بروتوكول HSRP

1- الأولي

عندما يظهر الارتباط.

2- التعلم

يحاول جهاز (HSRP) تعلم (VIP).

• “VIP” هي اختصار لـ “virtual IP address”.

3- الاستماع

يعرف الجهاز الشخص المهم ويستمع إلى رسائل الترحيب من أجهزة (HSRP) الأخرى.

4- التحدث

يرسل الجهاز رسائل ترحيب ويشارك في الاختيار ليصبح جهاز التوجيه النشط.

5- وضع الاستعداد

ينتظر الجهاز بصبر تولي المهمة في حالة فشل جهاز التوجيه النشط.

6- نشط

يتلقى الجهاز البيانات المخصصة لكبار الشخصيات.

كيفية عمل بروتوكول HSRP

• يمكن تكوين (HSRP) على جهاز توجيه (cisco) كجهاز توجيه “افتراضي” لاستخدامه في توجيه الحزم عند فشل واجهة جهاز التوجيه النشط. بشكل أساسي، وما يفعله (HSRP) هو الوقوف كجهاز توجيه احتياطي ويقف على وضع الاستعداد عند فشل واجهة بوابة جهاز التوجيه النشطة.

• تم تكوين جهاز التوجيه “الظاهري” هذا باستخدام عنوان (IP) واحد (الطبقة 3) وعنوان (MAC) في (الطبقة 2) والذي يتم مشاركته بين جهازي توجيه أو أكثر على قطاع (LAN).

• تم تكوين عنوان (IP) الخاص بالموجه الظاهري ليكون بمثابة البوابة الافتراضية للعملاء في قطاع (IP) محدد.

• عند إرسال الإطارات من العملاء إلى العبّارة الافتراضية سيستخدم العملاء (ARP) لحل عنوان (MAC) المرتبط بعنوان (IP) الخاص بالعبّارة الافتراضية.

• ثم يرد (ARP) بعنوان (MAC) الخاص بالموجه الظاهري.

• يمكن بعد ذلك معالجة الإطارات التي يتم إرسالها إلى عنوان (MAC) الخاص بالموجه الظاهري فعلياً، وبواسطة أي جهاز توجيه نشط أو احتياطي يمثل جزءاً من مجموعة جهاز التوجيه الظاهري.

ملاحظة:“ARP” هي اختصار لـ “Address Resolution Protocol” و”LAN” هي اختصار لـ “Local Area Network”.