بهترين مسير از ديدگاه پروتكل ospf

[MAHDIAR]

کيده - پروتکلهای مسيريابی کوتاهترين مسير مانند ospf بشکل گسترده ای در شبکه های کامپيوتری امروزی و اينترنت مورد استفاده قرار می گيرد. در اين نوع الگوريتم های مسيريابی چندين معيار هزينه در انتخاب مسير مورد استفاده قرار می گيرد و دارای راندمان پايينی در استفاده از پهنای باند شبکه می باشد. در اين مقاله ابتدا به يافتن بهترين مسير از ديدگاه مهندسي ترافيك پرداخته و سپس پروتکل OSPF معرفي مي كنيم.



كليد واژه- Dijkstra, OSPF,LS




مقدمه

- مسيريابی در اينترنت جزء اکثر مواردی است که رغبت بدان همچنان تنزل نيافته است و برای داشتن الگوريتم مسيريابی بهينه بايد ميزان مطلوبيت و ميزان بهينگی را مورد توجه قرار دهيم ومنظور از آن اثبات بهبود سطح سرويس کاربران به منظور پشتيبانی از نيازمنديهای چند رسانه ای در دنيای امروز اينترنت است.الگوريتم های مسيريابی را می توان به دو دسته سراسری متمرکز که اطلاعات کامل از زيرساخت شبکه دارد(LS) ونيز دسته غير متمرکز که اطلاعات کاملی ندارد و فقط از همسايگان خود مطلع است(DV) تقسيم بندی کرد.پروتکلOSPF در دسته LS قرار دارد و از الگوريتم Dijkstra برای مسيريابی استفاده می کند.پروتکل های فعلی مسيريابی در اينترنت ازقبيل OSPF,RIP, BGP پروتکل های مسيريابی بهترين تلاش نام دارند که فقط کوتاهترين مسير را با توجه به يک پارامتر(پهنای باند يا تعداد پرش يا هزينه) انتخاب می کند.لذا تمام ترافيک ها به کوتاهترين مسير, مسيريابی می شوند,حتی اگر مسيرهای ديگری نیز وجود داشته باشند,مادامی که کوتاهترين مسير نباشند مورد استفاده قرار نمی گيرند.مسئله ديگر اين است که در مسيريابی بهترين تلاش وقتی که مسير بهتری يافت شود,ترافيک به آن مسير جديد منتقل می شود حتی اگر آن مسير نيز نيازهای کيفيت سرويس آن ترافيک را تامين کند.اين امر بدليل چنين شاخص هايي موجب ناپايداری در مسيريابی می شود. مسيريابی مبتنی بر کيفيت سرويس با رفع اين معايب بايد ترافيک را به گونه ای مسيريابی کند که بتواند ميزان گذردهی کلی شبکه را به حداکثر برساند.


مهندسي ترافيك

روش‌هايي مانند سرويس‌هاي تفكيك شده و سرويس‌هاي يكپارچه فقط در بار ترافيكي بالا تأثير محسوسي روي ترافيك ايجاد مي‌كنند و در بار ترافيكي پايين عملاً هيچ تفاوتي بين آنها و سرويس Best Effort وجود ندارد. بنابراين در وحلة اول و قبل از استفاده از هركدام از اين مكانيزم‌ها بايد با پيكربندي و تنظيم صحيح پارامترهاي شبكه جلوي تراكم بسته‌ها را گرفت. البته هيچكدام از اين دو به تنهايي كافي نمي‌باشد بلكه اين دو مكمل يكديگر هستند. بايد تا جاي ممكن از بروز تراكم بسته‌ها جلوگيري كرد و در صورت بروز تراكم نيز بايد مكانيزم‌هاي مناسب جهت كنترل جريان بسته‌ها تعبيه شده‌باشد.

تراكم بسته‌ها ممكن است به علت عدم دسترسي به منابع يا در نتيجه توزيع نامتعادل بار روي شبكه بوجود آيد. در حالت اول تنها راه حل ارتقاء تجهيزات يا افزايش ميزان پهناي‌باند است. در حالت دوم بعضي قسمت‌هاي شبكه متحمل بار سنگيني مي‌شوند در صورتي‌كه بعضي قسمت‌هاي ديگر بار خيلي سبكي دارند. اين مشكل ممكن است در نتيجه استفاده از پروتكل‌هاي مسيريابي پويا مانند RIP، OSPF يا IS-IS بوجود آيد چون اين پروتكل‌ها نزديكترين مسير را براي فرستادن بسته‌ها انتخاب مي‌كنند. در نتيجه هميشته كوتاهترين مسيرها بين دو نقطه پرترافيك همواره داراي بار سنگين ترافيكي هستند درحاليكه بقية مسيرها داراي بار سبكتري مي‌باشند. در شبكه‌هاي كوچك مدير شبكه ممكن است بتواند جدول‌هاي مسيريابي را با توجه به بار شبكه دستي تنظيم كند ولي اين كار براي شبكه‌هاي بزرگ تقريباً غيرممكن است.

مهندسي ترافيك فرايند تنظيم ترافيك است بگونه‌اي كه جلوي تراكم ناشي از توزيع نامتوازن بسته‌ها گرفته شود. Constraint Based Routing يك ابزار مفيد براي خودكار كردن اين فرايند مي‌باشد. در اين روش براي انتخاب بهترين مسير فقط توپولوژي شبكه در نظر گرفته نمي‌شود بلكه وضعيت منابع، وضعيت خطوط ارتباطي، محدوديت‌هاي موجود براي جريان بسته‌ها و سياست‌هاي ديگري كه توسط مدير شبكه تعيين شده در نظر گرفته مي‌شود. بنابراين در اين روش ممكن است يك مسير طولاني بهتر از يك مسير كوتاه تشخيص داده شود و در نتيجه ترافيك بطور متوازن روي شبكه توزيع شود. اين روش علي‌رغم مزاياي ذكر شده داراي معايبي نيز مي‌باشد كه در زير آمده است:

- ميزان ارتباط و تبادل اطلاعات بين مسيرياب‌ها را افزايش مي‌دهد.

- اندازه جدول مسيريابي را افزايش مي‌دهد.

- انتخاب مسيرهاي طولاني منجر به استفاده بيشتر از منابع مي‌گردد.

- فرايند به روز آوردن جدول‌هاي مسيريابي مشكل است.

[MAHDIAR]

پروتكلOSPF
در پروتكل های link-state كه به آنها پروتكل های shortest path first نيز گفته می شود ، هر روتر سه جدول جداگانه را ايجاد می نمايد . يكی از اين جداول وضعيت همسايگانی را كه مستقيما" به آن متصل شده اند در خود نگهداری می نمايد . در جدول ديگر ، توپولوژی تمامی شبكه نگهداری می گردد و از جدول سوم برای نگهداری اطلاعات روتينگ استفاده می شود .

روترهای link-state نسبت به پروتكل های روتينگ distance-vector دارای اطلاعات بيشتری در ارتباط با شبكه و ارتباطات بين شبكه ای می باشند. پروتكل های link-state اطلاعات بهنگام خود را برای ساير روترهای موجود در شبكه ارسال می نمايند (وضعيت لينك) .
OSPF ( برگرفته شده از Open Shortest Path First ) يك پروتكل روتينگ IP است كه دارای تمامی ويژگی های يك پروتكل link-state است .پروتكل فوق ، يك پروتكل روتينگ استاندارد باز است كه توسط مجموعه ای از توليدكنندگان شبكه از جمله شركت سيسكو ايجاد شده است . در صورتی كه در يك شبكه از روترهائی استفاده می گردد كه تمامی آنها متعلق به شركت سيسكو نمی باشند ، نمی توان از پروتكل EIGRP استفاده كرد . در چنين مواردی می توان از گزينه هائی ديگر نظير RIP ، RIPv2 و يا OSPF استفاده نمود . در صورتی كه ابعاد يك شبكه بسيار بزرك باشد ، تنها گزينه موجود پروتكل OSPF و يا استفاده از route redistribution است ( يك سرويس ترجمه بين پروتكل های روتينگ ) .

OSPF ، با استفاده از الگوريتم Dijkstra كار می كند . در ابتدا ، اولين درخت كوتاهترين مسير ايجاد می گردد و در ادامه جدول روتينگ از طريق بهترين مسيرها توزيع می گردد . اين پروتكل دارای سرعت همگرائی بالائی است ( شايد به اندازه سرعت همگرائی EIGRP نباشد ) و از چندين مسير با cost يكسان به مقصد مشابه حمايت می نمايد . برخلاف EIGRP ، پروتكل OSPF صرفا" از روتينگ IP حمايت می نمايد .

اين پروتكل با پروتكل های سنتی distance-vector نظير RIPv1 مقايسه و ماحصل آن در جدول 1 نشان داده شده است .
OSPF
RIPv1
ويژگی

Link-state
Distance-vector
نوع پروتكل

بلی
خير
حمايت از classless

بلی
خير
حمايت از VLSM

خير
بلی
خلاصه سازی اتوماتيك

بلی
خير
خلاصه سازی دستی

ارسال multicast
در صورت بروز تغييرات
ارسال متناوب
broadcast
انتشار مسير

پهنای باند
hops
متريك مسير

ندارد
15
محدوديت تعداد hop

سريع
كند
همگرائی

بلی
خير
Peer authentication

بلی ( استفاده از نواحی)
خير ( فقط flat)
شبكه سلسله مراتبی

Dijkstra
Bellman-Ford
الگوريتم محاسبه مسير


جدول 1 : مقايسه پروتكل های RIPV1 و OSPF



OSPF دارای ويژگی های متعددی است كه صرفا" تعداد اندكی از آنها در جدول 1 نشان داده شده است .



نتيجه گيري:

تمامی شواهد موجود نشان دهنده اين واقعيت است كه پروتكل OSPF يك پروتكل سريع ، قابل توسعه و مستحكم است كه می توان از آن در هزاران شبكه عملياتی استفاده كرد .


OSPF بگونه ای طراحی شده است كه بتواند از شبكه های سلسله مراتبی حمايت نمايد . با بكارگيری ويژگی فوق می توان ارتباطات بين شبكه ای بزرگ را به چندين شبكه كوچكتر كه به آنها ناحيه گفته می شود ، تقسيم نمود . بكارگيری پتانسيل فوق مزايای متعددی را به دنبال خواهد داشت :
كاهش اضافه عمليات روتينگ
افزايش سرعت همگرائی
محدود كردن بی ثباتی شبكه در يك ناحيه و عدم اشاعه آن به ساير نواحی شبكه



سپاسگزاري‌

با تشکر فروان از کسانی که ما را در تهيه اين مقاله ياری نمودند به خصوص اساتيد محترم من جمله جناب آقای مهندس سيد پيمان عمادی.



منبع : [1] Roch A. Gu´erin, Ariel Orda, and Douglas Williams, QoS Routing Mechanisms and OSPF Extensions.1998 [2] Wendell Odom, CCNA ICND2 Official Exam Certification Guide, Second Edition , Cisco Press, 2008 [3] احسان ملکيان,اصول مهندسی اينترنت,موسسه علمی و