مفاهیم اولیه مسیریابی در شبکه‌های سیسکو – روز 19

قبل از این مقاله بهتره “امنیت LAN و امن سازی دستگاه‌ها” رو مطالعه کنید، مسیریابی (Routing) یکی از مهم‌ترین فرآیندهای شبکه‌های مبتنی بر IP است که به ارسال بسته‌های داده از مبدأ به مقصد کمک می‌کند. در این مقاله، اصول اولیه مسیریابی، روش‌های ارسال بسته و عملکرد جدول مسیریابی در روترها را بررسی می‌کنیم.

---

ارسال بسته (Packet Forwarding)

روترها از دو عملکرد اصلی برای ارسال بسته‌ها استفاده می‌کنند:

1. تعیین مسیر (Path Determination): انتخاب بهترین مسیر برای ارسال بسته
2. سوئیچینگ بسته (Packet Switching): ارسال بسته به خروجی مناسب

سه حالت اصلی در مسیریابی بسته‌ها

1. مسیریابی به یک شبکه متصل (Directly Connected Network)
   • اگر آدرس مقصد بسته در یک شبکه متصل مستقیم به روتر باشد، بسته مستقیماً از طریق همان اینترفیس ارسال می‌شود.
2. مسیریابی به یک شبکه راه دور (Remote Network)
   • اگر آدرس مقصد بسته در یک شبکه متصل مستقیم به روتر نباشد، بسته باید از طریق یک روتر دیگر ارسال شود.
3. عدم وجود مسیر (No Route Determined)
   • اگر هیچ مسیری برای آدرس مقصد وجود نداشته باشد و روتر یک مسیر پیش‌فرض (Default Route) نداشته باشد، بسته دور ریخته می‌شود و یک پیام ICMP Destination Unreachable به فرستنده ارسال می‌شود.

---

مثال: فرآیند تعیین مسیر و سوئیچینگ بسته

در این سناریو، PC1 قصد دارد بسته‌ای را به PC2 ارسال کند.

مرحله ۱: بررسی آدرس مقصد در PC1

• PC1 بررسی می‌کند که آدرس مقصد در همان شبکه محلی قرار دارد یا خیر.
• اگر مقصد در شبکه متفاوت باشد، PC1 آدرس MAC گیت‌وی پیش‌فرض خود را جستجو می‌کند (از طریق ARP).
• بسته با یک هدر اترنت جدید، حاوی آدرس MAC گیت‌وی پیش‌فرض، به سمت R1 ارسال می‌شود.

مرحله ۲: پردازش بسته در R1

• R1 بسته را دریافت کرده و آدرس MAC مقصد را بررسی می‌کند.
• R1 بسته را از هدر اترنت خارج کرده و آدرس IP مقصد را بررسی می‌کند.
• R1 جدول مسیریابی خود را جستجو کرده و مسیر مناسب را انتخاب می‌کند.
• R1 بسته را با یک فرمت جدید (HDLC یا اترنت) در خروجی مناسب ارسال می‌کند.

مرحله ۳: پردازش بسته در R2

• R2 همان عملیات R1 را انجام داده و بسته را به R3 ارسال می‌کند.
• اگر لینک بین R2 و R3 سریال باشد، بسته در فرمت HDLC یا PPP کپسوله می‌شود.

مرحله ۴: پردازش بسته در R3

• R3 بررسی می‌کند که آدرس مقصد در یک شبکه متصل مستقیم قرار دارد.
• R3 با استفاده از ARP آدرس MAC مقصد را دریافت می‌کند.
• R3 بسته را در یک قاب اترنت جدید قرار داده و به PC2 ارسال می‌کند.

مرحله ۵: پردازش بسته در PC2

• PC2 بسته را دریافت کرده و آدرس MAC مقصد را بررسی می‌کند.
• اگر آدرس MAC دریافت‌شده با آدرس MAC کارت شبکه PC2 مطابقت داشته باشد، بسته را پردازش می‌کند.
• PC2 فریم اترنت را حذف کرده و بسته IP را برای پردازش به سیستم‌عامل ارسال می‌کند.

---

روش‌های مسیریابی در شبکه‌های سیسکو

مسیریابی در شبکه‌های سیسکو از سه روش اصلی استفاده می‌کند که هرکدام کاربردهای خاص خود را دارند. در این بخش، روش‌های مسیریابی متصل، ایستا و پویا را بررسی می‌کنیم و مزایا و معایب هرکدام را مقایسه خواهیم کرد.

روش‌های مسیریابی (Routing Methods)

۱. مسیرهای متصل (Directly Connected Routes)

• این مسیرها به‌صورت خودکار در جدول مسیریابی روتر وارد می‌شوند، زمانی که یک اینترفیس فعال شده و دارای یک آدرس IP باشد.
• این نوع مسیرها سریع‌ترین روش برای هدایت بسته‌ها هستند.

۲. مسیرهای ایستا (Static Routes)

• توسط مدیر شبکه به‌صورت دستی پیکربندی می‌شوند.
• مسیرهای ایستا در صورتی که اینترفیس خروجی فعال باشد، در جدول مسیریابی باقی می‌مانند.
• این روش برای شبکه‌های کوچک و پایدار مناسب است، اما در شبکه‌های بزرگ، مدیریت دستی آن‌ها دشوار خواهد شد.

۳. مسیرهای پویا (Dynamic Routes)

• روترها این مسیرها را به‌طور خودکار یاد می‌گیرند، با اشتراک‌گذاری اطلاعات مسیریابی بین یکدیگر از طریق پروتکل‌های مسیریابی پویا.
• این روش امکان سازگاری خودکار با تغییرات در توپولوژی شبکه را فراهم می‌کند.

مقایسه مسیرهای پویا و ایستا

جدول زیر، تفاوت‌های اصلی بین مسیریابی پویا و ایستا را نشان می‌دهد:

ویژگی	مسیریابی پویا (Dynamic Routing)	مسیریابی ایستا (Static Routing)
پیچیدگی پیکربندی	مستقل از اندازه شبکه	افزایش پیچیدگی با افزایش اندازه شبکه
نیاز به دانش مدیریت	نیازمند دانش پیشرفته	نیاز به دانش کمی دارد
تغییرات توپولوژی	سازگاری خودکار با تغییرات	نیازمند مداخله مدیر شبکه
مقیاس‌پذیری	مناسب برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده	مناسب برای شبکه‌های کوچک
امنیت	امنیت کمتر	امنیت بیشتر
مصرف منابع	استفاده از CPU، حافظه و پهنای باند	نیازی به منابع اضافی ندارد
پیش‌بینی‌پذیری	مسیر بسته به توپولوژی فعلی دارد	همیشه از یک مسیر مشخص استفاده می‌کند

---

طبقه‌بندی پروتکل‌های مسیریابی پویا

پروتکل‌های مسیریابی پویا به چندین دسته تقسیم می‌شوند.

پروتکل‌های مسیریابی داخلی (Interior Gateway Protocols – IGP)

• برای مسیریابی درون یک سیستم مستقل (AS) استفاده می‌شود.
• شامل پروتکل‌های مسیریابی Distance Vector و Link-State است.
• نمونه‌ها:
  • RIP، IGRP (Distance Vector)
  • OSPF، IS-IS (Link-State)
  • EIGRP (ترکیبی از Distance Vector و Link-State)

پروتکل‌های مسیریابی خارجی (Exterior Gateway Protocols – EGP)

• برای مسیریابی بین سیستم‌های مستقل (AS) استفاده می‌شود.
• نمونه اصلی آن BGP (Border Gateway Protocol) است.

دسته‌بندی پروتکل‌های مسیریابی

• Distance Vector (مسیریابی بردار فاصله): بر اساس تعداد Hop بین مبدأ و مقصد مسیر را انتخاب می‌کند.
• Link-State (مسیریابی وضعیت لینک): از نمایش توپولوژی شبکه استفاده می‌کند و مسیری بهینه را بر اساس هزینه لینک‌ها انتخاب می‌کند.

پروتکل‌های مسیریابی بردار فاصله (Distance Vector Routing)

در پروتکل‌های Distance Vector، روترها به‌طور دوره‌ای کل جدول مسیریابی خود را برای همسایگان ارسال می‌کنند.

ویژگی‌های اصلی Distance Vector

✅ ارسال متناوب جدول مسیریابی به همسایگان متصل
✅ استفاده از الگوریتم Bellman-Ford برای انتخاب بهترین مسیر
✅ عدم دید کامل از توپولوژی شبکه (فقط اطلاعات همسایه‌ها را می‌داند)
✅ مصرف پهنای باند بالا در شبکه‌های بزرگ

مسیریابی Link-State و تفاوت آن با Distance Vector

پروتکل‌های Link-State نسبت به Distance Vector پیشرفته‌تر هستند. در این روش، هر روتر یک نقشه کامل از توپولوژی شبکه دارد.

مزایای Link-State

✅ هر روتر فقط تغییرات را ارسال می‌کند، نه کل جدول مسیریابی
✅ دید کامل از توپولوژی شبکه و استفاده از الگوریتم Dijkstra
✅ بهینه‌تر از Distance Vector در شبکه‌های بزرگ

زمان مناسب برای استفاده از Link-State

پروتکل‌های Link-State در شرایط زیر بهترین عملکرد را دارند:

• در طراحی‌های سلسله‌مراتبی (Hierarchical Network Design)، که در شبکه‌های بزرگ رایج است.
• زمانی که مدیران شبکه دانش کافی برای پیکربندی و عیب‌یابی آن‌ها دارند.
• در مواقعی که زمان همگرایی سریع (Fast Convergence) حیاتی است.

مقایسه پروتکل‌های مسیریابی Classful و Classless

پروتکل‌های مسیریابی به دو دسته Classful و Classless تقسیم می‌شوند:

۱. پروتکل‌های مسیریابی Classful

• این پروتکل‌ها ماسک زیرشبکه (Subnet Mask) را در به‌روزرسانی‌های مسیریابی ارسال نمی‌کنند.
• در شبکه‌های مبتنی بر کلاس‌های A، B و C مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• نمی‌توانند از VLSM (Subnet Masking با طول متغیر) پشتیبانی کنند.
• نمی‌توانند از شبکه‌های غیرپیوسته (Discontiguous Networks) پشتیبانی کنند.

📌 مثال:

• RIP نسخه 1 (RIPv1)
• IGRP

۲. پروتکل‌های مسیریابی Classless

• این پروتکل‌ها، ماسک زیرشبکه را همراه با آدرس شبکه ارسال می‌کنند.
• امکان استفاده از VLSM و شبکه‌های غیرپیوسته را فراهم می‌کنند.
• در شبکه‌های امروزی که دیگر به کلاس‌های IP وابسته نیستند، ضروری هستند.

📌 مثال:

• RIP نسخه 2 (RIPv2)
• EIGRP
• OSPF
• IS-IS
• BGP

---

معیارهای مسیریابی پویا در شبکه‌های سیسکو

پروتکل‌های مسیریابی پویا ممکن است چندین مسیر برای رسیدن به یک مقصد داشته باشند. برای انتخاب بهترین مسیر، هر پروتکل از یک معیار (Metric) استفاده می‌کند. معیار مسیریابی یک مقدار عددی است که نشان می‌دهد یک مسیر چقدر مطلوب یا بهینه است. پروتکل‌های مختلف از معیارهای متفاوتی برای محاسبه بهترین مسیر استفاده می‌کنند.

معیارهای مورد استفاده در پروتکل‌های مسیریابی IP

• RIP – تعداد Hop (Hop Count):
  این پروتکل مسیر را بر اساس کمترین تعداد روترهای واسط (Hop) بین مبدأ و مقصد انتخاب می‌کند. اگر دو مسیر به یک مقصد تعداد Hop یکسانی داشته باشند، می‌توان از Load Balancing استفاده کرد.
• IGRP و EIGRP – پهنای باند، تأخیر، قابلیت اطمینان و بارگذاری (Bandwidth, Delay, Reliability, Load):
  این پروتکل‌ها از یک فرمول ترکیبی برای محاسبه مقدار متریک استفاده می‌کنند که بر اساس این چهار عامل است. به‌صورت پیش‌فرض، فقط پهنای باند و تأخیر در نظر گرفته می‌شوند.
• IS-IS و OSPF – هزینه (Cost):
  این پروتکل‌ها مسیر را بر اساس هزینه (Cost) انتخاب می‌کنند. در پیاده‌سازی سیسکو از OSPF، پهنای باند برای محاسبه مقدار Cost استفاده می‌شود.

مشاهده مقدار متریک در جدول مسیریابی

برای مشاهده مقدار متریک مرتبط با هر مسیر، می‌توان از دستور زیر در روترهای سیسکو استفاده کرد:

show ip route

مقدار متریک به‌عنوان مقدار دوم در براکت‌ها [ ] در خروجی جدول مسیریابی نمایش داده می‌شود.

مثال: بررسی جدول مسیریابی در R2

در جدول مسیریابی زیر، روتر R2 دو مسیر به شبکه 192.168.6.0/24 دارد که مقدار متریک آن‌ها 1 است. این مقدار نشان می‌دهد که RIP بین این دو مسیر Load Balancing انجام می‌دهد. در پروتکل‌هایی مانند EIGRP، امکان Load Balancing روی مسیرهای نامساوی نیز وجود دارد.

R  192.168.6.0/24 [120/1] via 192.168.2.1, 00:00:20, Serial0/0/0
R  192.168.6.0/24 [120/1] via 192.168.4.1, 00:00:25, Serial0/0/1

در این مثال:

• مقدار 120، مقدار Administrative Distance (AD) پروتکل RIP است.
• مقدار 1، تعداد Hop برای این مسیر است.
• دو مسیر وجود دارد که RIP به‌طور مساوی بین آن‌ها ترافیک را توزیع می‌کند (Load Balancing).

در سایر پروتکل‌های مسیریابی مانند OSPF و EIGRP، متریک می‌تواند شامل پهنای باند، تأخیر، قابلیت اطمینان، و سایر فاکتورها باشد.

Administrative Distance (AD) در مسیریابی سیسکو

در برخی موارد، یک روتر می‌تواند یک مسیر را از بیش از یک منبع مسیریابی یاد بگیرد. به‌عنوان‌مثال، یک مسیر Static ممکن است برای یک شبکه تنظیم شده باشد، درحالی‌که همان مسیر به‌صورت دینامیک توسط پروتکل RIP نیز یاد گرفته شده است. در این شرایط، روتر باید تصمیم بگیرد که کدام مسیر را در جدول مسیریابی خود ثبت کند.

در برخی سناریوها، ممکن است در یک شبکه از چندین پروتکل مسیریابی به‌طور هم‌زمان استفاده شود، مانند RIP و OSPF. ازآنجاکه پروتکل‌های مختلف از معیارهای متفاوتی استفاده می‌کنند (مانند Hop Count در RIP و پهنای باند در OSPF)، مقایسه‌ی مستقیم معیارهای آن‌ها برای تعیین بهترین مسیر ممکن نیست.

تعریف Administrative Distance

Administrative Distance (AD) اولویت یک منبع مسیریابی را مشخص می‌کند. هر منبع مسیریابی، ازجمله پروتکل‌های مختلف، مسیرهای استاتیک و حتی مسیرهای متصل مستقیم، دارای یک مقدار AD است. مقدار AD کمتر نشان‌دهنده‌ی مسیر قابل‌اعتمادتر است.

در سیسکو، روترها از مقدار AD برای انتخاب بهترین مسیر به یک شبکه‌ی مقصد استفاده می‌کنند، زمانی که همان شبکه از بیش از یک منبع مسیریابی یاد گرفته شده باشد.

مقدار AD چگونه تعیین می‌شود؟

• مقدار AD یک عدد صحیح بین 0 تا 255 است.
• مقدار AD برابر 0 نشان می‌دهد که مسیر، مستقیماً به روتر متصل است (Connected Route) و اولویت بالاتری دارد.
• مقدار AD برابر 255 نشان می‌دهد که روتر به مسیر اعتماد ندارد و آن را در جدول مسیریابی خود نصب نمی‌کند.

بررسی مقدار AD در جدول مسیریابی

در جدول مسیریابی زیر، مقدار AD برای پروتکل RIP برابر 120 است. این مقدار اولین مقدار داخل براکت‌ها [ ] در خروجی دستور show ip route است.

در خروجی این دستور:

• مقدار 120 برای RIP نمایش داده شده است.
• دو مسیر به مقصد 192.168.2.1 و 192.168.4.1 وجود دارد، که مقدار AD برای هر دو مسیر 120 است.

مقادیر پیش‌فرض AD در سیسکو

جدول زیر مقدار AD پیش‌فرض برای منابع مختلف مسیریابی را نشان می‌دهد:

Route Source	AD
Connected	0
Static	1
EIGRP Summary	5
External BGP	20
Internal EIGRP	90
IGRP	100
OSPF	110
IS-IS	115
RIP	120
External EIGRP	170
Internal BGP	200

نکات کلیدی:

• مسیرهای متصل (Connected) بالاترین اولویت را دارند (AD=0).
• مسیرهای استاتیک (Static) نسبت به همه پروتکل‌های مسیریابی پویا اولویت بالاتری دارند (AD=1).
• BGP داخلی (Internal BGP) کمترین اولویت را دارد (AD=200).

Administrative Distance یکی از مهم‌ترین فاکتورها در تصمیم‌گیری‌های مسیریابی روتر است. اگر روتر یک مسیر را از منابع مختلف (مانند OSPF و RIP) دریافت کند، مسیر با کمترین AD را در جدول مسیریابی خود قرار می‌دهد. این ویژگی باعث می‌شود که سیستم مسیریابی، قابل‌اعتمادتر و کارآمدتر عمل کند.

مقایسه پروتکل‌های مسیریابی داخلی (IGP)

پروتکل‌های مسیریابی داخلی (IGP) شامل RIPv2، OSPF و EIGRP هستند که هرکدام دارای ویژگی‌های متفاوتی برای انتخاب بهترین مسیر در شبکه هستند.

مقایسه ویژگی‌های RIPv2، OSPF و EIGRP

جدول زیر برخی از تفاوت‌های مهم بین این پروتکل‌ها را نشان می‌دهد:

ویژگی	RIPv2	OSPF	EIGRP
متریک (Metric)	Hop count	Bandwidth	ترکیبی از پهنای باند و تأخیر
ارسال به‌روزرسانی‌های دوره‌ای	بله (هر 30 ثانیه)	خیر	خیر
نوع به‌روزرسانی‌ها	کامل	جزئی	جزئی
محل ارسال به‌روزرسانی‌ها	224.0.0.9	224.0.0.5, 224.0.0.6	224.0.0.10
مسیر غیرقابل دسترس	16 Hop	MaxAge of LSA (3600s)	تأخیر 11 ثانیه
پشتیبانی از Load Balancing	خیر	خیر	بله (برای مسیرهای نامساوی)

OSPF از پهنای باند به‌عنوان متریک استفاده می‌کند و EIGRP ترکیبی از چندین فاکتور مانند پهنای باند و تأخیر را برای انتخاب بهترین مسیر در نظر می‌گیرد.

جلوگیری از حلقه‌های مسیریابی (Routing Loop Prevention)

در پروتکل‌های Distance Vector، یکی از مشکلات رایج ایجاد حلقه‌های مسیریابی است که باعث می‌شود بسته‌ها در شبکه بی‌پایان منتقل شوند و به مقصد نرسند. برای جلوگیری از این مشکل، چندین مکانیزم به کار گرفته شده است:

روش‌های جلوگیری از حلقه‌های مسیریابی

۱. تعیین حداکثر مقدار متریک (Maximum Metric)

• در RIP، مقدار 16 Hop به‌عنوان مقدار غیرقابل‌دسترس در نظر گرفته می‌شود. زمانی که مسیر به مقدار “Count to Infinity” برسد، آن مسیر غیرقابل‌دسترس علامت‌گذاری می‌شود.

۲. تایمر Hold-Down

• روترها پس از دریافت تغییرات در مسیر، آن را برای مدت مشخصی نگه می‌دارند و اجازه نمی‌دهند اطلاعات جدید بلافاصله مسیر را تغییر دهند.
• این روش از ورود اطلاعات نادرست به جدول مسیریابی جلوگیری می‌کند.

۳. Split Horizon

• پروتکل‌های Distance Vector اجازه نمی‌دهند که اطلاعات مسیری که از یک اینترفیس دریافت شده است، از همان اینترفیس دوباره ارسال شود.
• این کار از ایجاد حلقه‌های مسیریابی داخلی جلوگیری می‌کند.

۴. Route Poisoning و Poison Reverse

• اگر مسیری غیرقابل‌دسترس شود، مقدار متریک آن به حداکثر مقدار ممکن (مثلاً 16 در RIP) تنظیم شده و به سایر روترها اطلاع داده می‌شود.
• Poison Reverse تضمین می‌کند که این اطلاعات به عقب بازنمی‌گردند و باعث ایجاد حلقه نمی‌شوند.

۵. به‌روزرسانی‌های لحظه‌ای (Triggered Updates)

• اگر تغییری در مسیرها رخ دهد، به‌روزرسانی فوراً ارسال می‌شود.
• این روش از انتظار برای به‌روزرسانی‌های دوره‌ای جلوگیری کرده و باعث سرعت‌بخشیدن به همگرایی می‌شود.

۶. استفاده از TTL در هدر IP

• مقدار TTL (Time to Live) در بسته‌های IP باعث جلوگیری از چرخش بی‌پایان بسته در شبکه می‌شود.
• هر روتر که بسته را دریافت می‌کند، مقدار TTL را یک واحد کاهش می‌دهد.
• اگر مقدار TTL به صفر برسد، روتر بسته را دور انداخته و یک پیام خطای ICMP به فرستنده ارسال می‌کند.

این روش‌ها کمک می‌کنند تا حلقه‌های مسیریابی در شبکه کاهش پیدا کنند و مسیرهای اشتباه حذف شوند.

ویژگی‌های پروتکل‌های مسیریابی Link-State

پروتکل‌های Link-State مشابه پروتکل‌های Distance Vector به روترهای همسایه به‌روزرسانی‌هایی ارسال می‌کنند، اما نحوه عملکرد آن‌ها متفاوت است. این پروتکل‌ها اطلاعات مسیریابی را به تمام روترهای موجود در شبکه ارسال می‌کنند و هر روتر یک نمای کلی از توپولوژی شبکه را ایجاد می‌کند. در نتیجه، روترها بهترین مسیرها را بر اساس متریک مشخص‌شده در جدول مسیریابی خود اضافه می‌کنند.

ایجاد پایگاه داده Link-State (LSDB)

روترهای Link-State اطلاعات کامل توپولوژی شبکه را به همه روترهای دیگر ارسال می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که هر روتر دید یکسانی از شبکه دارد. این اطلاعات در پایگاه داده‌ای به نام LSDB (Link-State Database) ذخیره شده و برای محاسبه بهترین مسیر به هر زیرشبکه استفاده می‌شود.

در OSPF، اطلاعات مسیریابی در پیام‌های به‌روزرسانی به نام Link-State Advertisements (LSA) ارسال می‌شوند. روترها این اطلاعات را در LSDB خود ذخیره کرده و پس از هر تغییر در شبکه، این پایگاه داده را به‌روزرسانی می‌کنند.

فرآیند flooding در Link-State

در فرآیند flooding، روترهای Link-State اطلاعات مسیریابی جدید را در سراسر شبکه منتشر می‌کنند.
مثال:

• روتر R8 یک LSA تولید کرده و آن را به همه روترهای همسایه خود ارسال می‌کند.
• سایر روترها این LSA را دریافت کرده و بدون تغییر آن را به دیگر روترهای شبکه ارسال می‌کنند.
• این فرآیند ادامه دارد تا همه روترها نسخه‌ای از LSA را دریافت کنند.

پس از انجام فرآیند flooding، اگر تغییری در LSA‌ها ایجاد نشود، پروتکل‌های Link-State هر ۳۰ دقیقه یک بار اطلاعات را مجدداً ارسال می‌کنند.
اما اگر تغییری رخ دهد (مثلاً یک اینترفیس قطع شود)، به‌روزرسانی جدید بلافاصله ارسال خواهد شد.

محاسبه مسیر بهینه با الگوریتم دایکسترا

پس از دریافت LSA‌ها، روترها برای تعیین بهترین مسیر به مقصد، الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر دایکسترا (SPF – Shortest Path First) را اجرا می‌کنند. این الگوریتم:

• LSDB را پردازش کرده و یک درخت مسیریابی (SPF Tree) ایجاد می‌کند.
• هر روتر خود را به‌عنوان نقطه شروع در نظر گرفته و بهترین مسیر را به مقصد تعیین می‌کند.
• مسیری که کمترین هزینه (Cost) دارد، به‌عنوان مسیر بهینه انتخاب می‌شود.

مثال مسیریابی در OSPF

در مثال زیر، روتر R1 باید بهترین مسیر را برای رسیدن به زیرشبکه 172.16.3.0/24 انتخاب کند.
سه مسیر مختلف برای رسیدن به مقصد وجود دارد:

مسیر	موقعیت در تصویر	مجموع هزینه (Cumulative Cost)
R1 → R7 → R8	چپ (Left)	10 + 180 + 10 = 200
R1 → R5 → R6 → R8	وسط (Middle)	20 + 30 + 40 + 10 = 100
R1 → R2 → R3 → R4 → R8	راست (Right)	30 + 60 + 20 + 5 + 10 = 125

بر اساس تحلیل الگوریتم SPF، روتر R1 مسیر R1 → R5 → R6 → R8 را انتخاب می‌کند، زیرا کمترین هزینه (100) را دارد.

---

همگرایی در پروتکل‌های Link-State

پروتکل‌های Link-State در هنگام تغییرات توپولوژی شبکه، بسیار سریع واکنش نشان می‌دهند. زمانی که یک LSA جدید منتشر می‌شود، این پروتکل‌ها شبکه را همگرا کرده و بهترین مسیرهای ممکن را مجدداً محاسبه می‌کنند.

به‌عنوان‌مثال، فرض کنید لینک بین R5 و R6 دچار خرابی شود. در این حالت، روتر R1 باید مسیر جایگزین را برای رسیدن به مقصد انتخاب کند.

فرآیند تغییر مسیر در Link-State

مرحله ۱:
روترهای R5 و R6 یک LSA جدید منتشر می‌کنند که نشان می‌دهد اینترفیس‌های آن‌ها به حالت Down تغییر کرده‌اند. این LSA به‌سرعت در سراسر شبکه منتشر می‌شود.

مرحله ۲:
تمامی روترهای موجود در شبکه، دوباره الگوریتم SPF را اجرا می‌کنند تا بررسی کنند که آیا مسیرهای موجود در جدول مسیریابی نیاز به تغییر دارند یا خیر.

مرحله ۳:
روترها مسیرهای جدید را جایگزین مسیرهای قدیمی می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، روتر R1 مسیر خود را برای رسیدن به زیرشبکه 172.16.3.0/24 تغییر داده و به‌جای R5، از روتر R2 به‌عنوان next-hop استفاده می‌کند.

ویژگی کلیدی پروتکل‌های Link-State

این فرآیند باعث می‌شود که پروتکل‌های Link-State نسبت به Distance Vector، بسیار سریع‌تر همگرا شوند.
زیرا:

• LSAها فقط در هنگام تغییرات ارسال می‌شوند، نه به‌صورت دوره‌ای.
• تمامی روترها یک نمای یکسان از شبکه دارند و به‌سرعت مسیرهای جدید را محاسبه می‌کنند.
• الگوریتم SPF، محاسبات دقیق‌تری برای یافتن مسیر بهینه انجام می‌دهد.