ما هي أساسيات نظام توجيه حالة الارتباط في شبكة الحاسوب LSP

سيشارك كل موجه بيانات حول اتصاله بجيرانه في توجيه حالة الارتباط والذين سيقومون على التوالي بإعادة إنتاج البيانات إلى جيرانه وما إلى ذلك، كما يظهر هذا قبل أن تقوم جميع أجهزة التوجيه ببناء هيكل الشبكة.

ما هو توجيه حالة الارتباط LSP

توجيه حالة الارتباط “LSP”: هو طريقة يشارك فيها كل جهاز توجيه معرفة المنطقة المجاورة له مع كل جهاز توجيه آخر في الشبكة البينية، وفي هذه الخوارزمية يفهم كل جهاز توجيه في الشبكة هيكل الشبكة ثم يجعل جدول التوجيه يعتمد على هذا الهيكل.

• “LSP” هي اختصار لـ “Link State Routing”.

أساسيات توجيه حالة الارتباط LSP

في “LSP” ترسل كل عقدة عنوان “IP” الخاص بها و”MAC” إلى جارتها بتوقيعها، حيث يحدد الجيران التوقيع ويحتفظون بسجل يضم عنوان “IP” و”MAC”، كما يشتق بروتوكول البحث المجاور “NLP” الخاص بـ “LSP” ويحافظ على عنوان “MAC” وعنوان “IP” لكل إطار شبكة تقبله العقدة، حيث يمكن أن تدعم البيانات المستخرجة تعيين عناوين “MAC” وعناوين “IP”.

تمنع خوارزمية إغراق حالة الارتباط المشكلات العامة للبث في وجود الحلقات من خلال جعل كل عقدة تحتفظ بقاعدة بيانات لجميع رسائل “LSP”، ويحتوي منشئ كل “LSP” على هويته وبيانات حول الاتصال الذي غيّر حالته وأيضاً رقم تسلسلي، والمفاتيح الثلاثة لتعلم خوارزمية توجيه حالة الارتباط هي كما يلي:

1- معرفة الحي

بدلاً من إرسال جدول التوجيه بالكامل يقوم جهاز التوجيه بمشاركة البيانات حول المنطقة المجاورة له فقط.

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

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

• “NLP” هي اختصار لـ “Natural-language-processing”.

2- لجميع أجهزة التوجيه

• يشارك كل جهاز توجيه جهاز توجيه البيانات هذا على الشبكة وليس فقط جيرانه، وتُعرف هذه المرحلة بالفيضان.

• يقوم كل جهاز توجيه يتلقى الحزمة بمشاركة النسخ إلى كافة الأجهزة المجاورة.

• يحصل كل جهاز توجيه وبدون استثناء على نسخة من البيانات القابلة للمقارنة، وإعطاء المعلومات عندما يكون هناك تغيير.

• يقوم كل جهاز توجيه بتعيين بيانات حول الجيران عند حدوث تغيير.

• يتم استعمال قيمة المسار لكل حزمة لأنّه يترك جهاز توجيه ويقدم شبكة في تحديد المسار.

3- إعطاء المعلومات عندما يكون هناك تغيير

يتم استخدامه مع حزمة تغادر جهاز التوجيه، وهناك عاملان يتحكمان في كيفية استخدام المعدل للحزم في تخصيص المسار، كما يتم استخدام المعدل فقط بواسطة أجهزة التوجيه وليس بواسطة بعض المحطات المختلفة الموجودة على الشبكة، والاتصال من جهاز توجيه إلى التالي هو شبكة وليس كابل من نقطة إلى نقطة وهناك بعض الهياكل، بما في ذلك الحلقة والحافلة زتحدد كل محطة على الشبكة رأس كل حزمة يمر.

كما أنّ المعدل تم إدخاله بواسطة كل محطة بدلاً من جهاز التوجيه وحده، وفي هذه الحالة يمكن أن تتجمع بشكل غير متوقع، ويمكن أن تتحول المحطات المتعددة في الشبكة لظروف مختلفة وبعضها لا يمكن التنبؤ به، كما يتم استخدام السعر كحزمة تترك جهاز التوجيه بدلاً من تقديمه ويتم إرسال بعض الشبكات، وعندما تكون الحزمة في الشبكة يمكن لكل محطة تحتوي على جهاز التوجيه تحديدها لذلك لا يمكننا إنشاء أي سعر للحزمة عندما تنتقل من شبكة إلى جهاز توجيه.

مبدأ عمل توجيه حالة الارتباط

تُعد بروتوكولات توجيه حالة الارتباط هي إحدى الفئتين الأساسيتين لبروتوكولات التوجيه المستعملة في شبكات تبديل الحزم لاتصالات الكمبيوتر، والبروتوكولات الأخرى هي بروتوكولات توجيه متجه المسافات وتحتوي أمثلة بروتوكولات توجيه حالة الارتباط “OSPF” والنظام المتوسط ​​إلى النظام المتوسط ​​”IS-IS”.

يتم إنجاز بروتوكول حالة الارتباط من خلال كل عقدة تبديل في الشبكة أي العقد المجهزة لإعادة توجيه الحزم وفي الإنترنت تسمى هذه أجهزة التوجيه، كما يتمثل المفهوم الأساسي لتوجيه حالة الارتباط في أن كل عقدة تنشئ خريطة للاتصال بالشبكة، وتوضح العقد المتصلة بأي عقد أخرى ثم تحسب كل عقدة بشكل مستقل المسار المنطقي الأفضل التالي منها إلى كل وجهة ممكنة في الشبكة، وستُعتبر مجموعة أفضل المسارات بعد ذلك جدول توجيه العقدة.

وباستخدام بروتوكولات توجيه حالة الارتباط يكون الارتباط عبارة عن واجهة على جهاز توجيه وتُعرف المعلومات حول حالة هذه الروابط باسم حالات الارتباط، وستكمل جميع أجهزة التوجيه في منطقة “OSPF” عملية توجيه حالة الارتباط العامة التالية للوصول إلى حالة التقارب:

• يتعرف كل جهاز توجيه على الروابط الخاصة به والشبكات المرتبطة به بشكل مباشر.

• يتم ذلك عن طريق اكتشاف أن الواجهة في حالة رفع.

• كل جهاز توجيه مسؤول عن مقابلة جيرانه على شبكات متصلة مباشرة.

• تقوم أجهزة توجيه حالة الارتباط بذلك عن طريق تبادل حزم الاستقبال مع أجهزة توجيه حالة الارتباط الأخرى على شبكات مرتبطة مباشرة.

• يكون كل جهاز توجيه حزمة حالة ارتباط “LSP” تتضمن على حالة كل ارتباط مرتبط بشكل مباشر.

• يتم ذلك عن طريق تسجيل جميع المعلومات ذات الصلة حول كل جار، بما في ذلك معرف الجار ونوع الارتباط والنطاق الترددي.

• يقوم كل جهاز توجيه بإغراق “LSP” لجميع الجيران.

• يقوم هؤلاء الجيران بتخزين جميع مزودي خدمة الإنترنت المستلمين في قاعدة بيانات.

• ثم يقومون بإغراق مزودي خدمة الإنترنت “LSPs” إلى جيرانهم حتى تتلقى جميع أجهزة التوجيه في المنطقة مزودي خدمة الإنترنت “LSP”.

• يخزن كل جهاز توجيه نسخة من كل “LSP” يتم استلامه من جيرانه في قاعدة بيانات محلية.

• يستعمل كل جهاز توجيه قاعدة البيانات لإنشاء خريطة كاملة للطوبولوجيا ويحسب أفضل مسار لكل شبكة وجهة، مثل وجود خريطة طريق يمتلك جهاز التوجيه الآن خريطة كاملة لجميع الوجهات في الهيكل والطرق للوصول إليها.

• تُستخدم خوارزمية “SPF” لإنشاء خريطة الهيكل ولتحديد أفضل مسار لكل شبكة.

• توجيه حالة الحبر هو المجموعة الثانية من بروتوكولات التوجيه، بينما تستخدم أجهزة توجيه متجه المسافات خوارزمية موزعة لحساب جداول التوجيه الخاصة بها

• تتبادل أجهزة توجيه حالة الارتباط الرسائل للسماح لكل جهاز توجيه بمعرفة هيكل الشبكة بالكامل.

• بناءً على هذا الهيكل الذي تم تعلمه يكون كل جهاز توجيه قادراً بعد ذلك على حساب جدول التوجيه الخاص به باستخدام حساب أقصر مسار “Dijkstra1959“.

ملاحظة:“OSPF” هي اختصار لـ “Open-Shortest-Path-First” و”SPF” هي اختصار لـ “Sender-Policy-Framework”.

العلاقة بين توجيه حالة الارتباط والوزن

بالنسبة لتوجيه حالة الارتباط يتم تصميم الشبكة على شكل رسم بياني مرجح موجه، وكل جهاز توجيه هو عقدة والروابط بين أجهزة التوجيه هي الحواف، كما يرتبط الوزن الموجب بكل حافة موجهة وتستخدم أجهزة التوجيه أقصر مسار للوصول إلى كل وجهة، وفي الممارسة العملية يمكن ربط أنواع مختلفة من الوزن بكل حافة موجهة:

1- وحدة الوزن

إذا كانت جميع الروابط لها وزن وحدة، فإنّ أقصر مسار للتوجيه يفضل المسارات التي تحتوي على أقل عدد من أجهزة التوجيه الوسيطة.

2- الوزن المتناسب مع تأخير الانتشار على الوصلة

إذا تم تكوين جميع أوزان الارتباط بهذه الطريقة، فإنّ أقصر مسار يستخدم المسارات مع أقل تأخير انتشار.

3- الوزن مع عرض النطاق الترددي

الوزن = عرض النطاق الترددي  “weight=C / bandwidth”، حيث يكون “C” ثابتاً أكبر من عرض نطاق الارتباط الأعلى في الشبكة، وإذا تم تكوين جميع أوزان الروابط بهذه الطريقة فإنّ أقصر مسار للتوجيه يفضل مسارات النطاق الترددي الأعلى على مسارات النطاق الترددي الأقل.