مسیریابی در شبکه های کامپیوتری چگونه است؟ (بررسی فرآیند انتقال داده از مبدأ به مقصد)

اگر بخواهیم اینترنت را به زبان ساده تعریف کنیم، باید بگوییم که اینترنت ابزاری است که داده‌ها و اطلاعات را بین دستگاه‌های مختلف در سراسر جهان به اشتراک می‌گذارد. اما تا به حال به این فکر کرده‌اید که این داده‌ها چگونه منتقل می‌شوند؟ داده‌ها چه مسیری را طی می‌کنند تا از مبدا و مقصد برسند و چه روش‌هایی برای انجام آن وجود دارد؟ آیا شبکه‌های محلی (اینترانت) نیز از همین روش‌ها استفاده می‌کنند؟ با ما همراه باشید تا در این مقاله به این پرسش‌ها پاسخ دهیم و نحوه مسیریابی در شبکه های کامپیوتری را به طور کامل بررسی کنیم.

مسیریابی در شبکه های کامپیوتری چیست؟

مسیریابی در شبکه های کامپیوتری، به طور خلاصه به معنای تعیین مسیر انتقال داده بین دستگاه‌ها یا شبکه‌ها است. در مسیریابی، به کمک ابزارهایی مانند روتر بهترین مسیر برای ارسال اطلاعات از مبدا به مقصد انتخاب می‌شود. روترها با استفاده از الگوریتم‌ها و پروتکل‌هایی خاص، مسیرهای مناسب را شناسایی کرده و داده‌ها را به درستی به مقصد هدایت می‌کنند.

به طور کلی می‌توان گفت که مسیریابی به دو نوع مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می‌شود؛ در مسیریابی مستقیم، مبدا و مقصد در یک بخش شبکه قرار دارند و داده‌ها بدون نیاز به واسطه منتقل می‌شوند. اما در مسیریابی غیرمستقیم، مبدا و مقصد در بخش‌های مختلفی از شبکه قرار دارند و داده‌ها از طریق روترها بین این بخش‌ها جابجا می‌شوند. مسیریابی در شبکه‌های پیچیده مانند اینترنت بسیار ضروری است؛ زیرا امکان انتقال داده‌ها بین شبکه‌های مختلف را فراهم می‌کند و بدون روتر و مسیریابی، ارتباط امن بین دستگاه‌ها ممکن نخواهد بود. البته استفاده از استوریج (ذخیره‌ساز) نیز تاثیر قابل توجهی بر امنیت و انعطاف‌پذیری شبکه شما خواهد داشت. برای مشاهده استوریج‌های پرکاربرد برای مراکز داده در سال ۲۰۲۵، به سایت تسکا مراجعه کنید.

روتر چیست ؟

روتر ابزاری است که امکان انتقال داده بین شبکه‌های مختلف را فراهم می‌کند. این دستگاه با تحلیل آدرس‌های مقصد، مسیر بهینه را برای انتقال بسته‌های داده انتخاب می‌کند. به طور کلی، روترها به دو نوع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری تقسیم می‌شوند. روترهای سخت‌افزاری، دستگاه‌های فیزیکی هستند که با اجرای نرم‌افزارهای خاص، امکان مسیریابی و انتقال داده‌ها را فراهم می‌کنند و معمولا سرعت و امنیت بالاتری دارند. از سوی دیگر، روترهای نرم‌افزاری، سرویس‌هایی مانند سرورهای NT یا لینوکس هستند که قابلیت‌های مسیریابی را در سیستم‌عامل‌های شبکه‌ای ارائه می‌دهند.

روتر نقش بسیار مهمی برای مسیریابی در شبکه های کامپیوتری بازی می‌کنند؛ زیرا نه تنها شبکه‌های محلی را به یکدیگر متصل می‌کنند، بلکه آن‌ها را به شبکه‌های گسترده مانند اینترنت نیز متصل می‌نمایند. علاوه بر این، روترها می‌توانند ترافیک شبکه را مدیریت کرده و با اجرای پروتکل‌های امنیتی، از شبکه در برابر تهدیدات مختلف محافظت کنند.

انواع مسیریابی در شبکه های کامپیوتری

مسیریابی در شبکه می‌تواند به روش‌های گوناگونی انجام شود که از جهات مختلفی با یکدیگر تفاوت دارند. این روش‌ها شامل موارد زیر هستند:

۱. مسیریابی استاتیک (Static Routing)

در این روش، فرد به صورت دستی مسیرها را در جدول مسیریابی روترها تعیین می‌کند. این روش برای شبکه‌های کوچک یا شبکه‌هایی با تغییرات کم مناسب است؛ زیرا مسیرها ثابت هستند و تنها با دخالت مدیر شبکه تغییر می‌کنند. مزیت این روش سادگی و کنترل کامل بر مسیرها است؛ اما در شبکه‌های بزرگ یا پویا، بروزرسانی دستی مسیرها زمانبر و پرخطا خواهد بود؛ به همین دلیل، مسیریابی استاتیک معمولا در شبکه‌هایی استفاده می‌شود که ساختار ثابتی دارند و نیازی به تغییرات زیادی نیست.

۲. مسیریابی پیش‌فرض (Default Routing)

این روش زمانی استفاده می‌شود که روتر نتواند مسیر مشخصی برای مقصد یک بسته داده پیدا کند. در این حالت، بسته‌ها به یک مسیر از پیش تعیین شده (Default Route) ارسال می‌شوند. این روش معمولا در شبکه‌هایی با یک نقطه ورودی و خروجی (مانند اتصال به اینترنت) کاربرد دارد؛ برای مثال، در یک شبکه کوچک، تمام ترافیک خارجی به یک روتر مرکزی هدایت می‌شود. مسیریابی پیش‌فرض اغلب در کنار مسیریابی استاتیک یا داینامیک استفاده می‌شود تا کارایی شبکه افزایش یابد.

۳. مسیریابی داینامیک (Dynamic Routing)

این روش پیچیده‌ترین و رایج‌ترین نوع مسیریابی است که به طور خودکار مسیرها را بر اساس تغییرات شبکه به روز می‌نماید. این روش برای شبکه‌های بزرگ و پویا انتخاب بسیار مناسبی است؛ زیرا می‌تواند بهینه‌ترین مسیرها را با توجه به عواملی مانند ترافیک شبکه، هزینه و فاصله انتخاب نماید. مزیت اصلی این روش، انعطاف‌پذیری و توانایی سازگاری با تغییرات شبکه است؛ اما به منابع محاسباتی بیشتری نیاز دارد و مدیریت آن پیچیده‌تر است.

انواع پروتکل‌های مسیریابی شبکه

همان‌طور که گفتیم، مسیریابی در شبکه های کامپیوتری به معنای انتخاب بهترین مسیر برای انتقال داده‌ها بین مبدا و مقصد است؛ اما این فرآیند با استفاده از پروتکل‌های مسیریابی انجام می‌شود. پروتکل‌ها در واقع مجموعه‌ای از قوانین و استانداردها هستند که نحوه انتقال داده، برقراری ارتباط و مدیریت خطاها در شبکه را تعیین می‌کنند. پروتکل‌های مسیریابی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند که شامل موارد زیر هستند:

1. پروتکل‌های پویا (Dynamic Protocols)

این پروتکل‌ها که در مسیریابی داینامیک استفاده می‌شوند، می‌توانند به طور خودکار مسیرهای موجود در شبکه را شناسایی کرده و جدول‌های مسیریابی را به‌روزرسانی نمایند. همان‌طور که گفتیم، این پروتکل‌ها بر اساس معیارهایی مانند کمترین هزینه، کمترین ترافیک و… مسیر بهترین مسیر را انتخاب می‌کنند. از جمله پروتکل‌های پویای رایج می‌توان به OSPF (Open Shortest Path First) اشاره کرد که کوتاه‌ترین مسیر را محاسبه می‌کند. همچنین ISIS (Intermediate System to Intermediate System) نیز یکی از این دست پروتکل‌ها است برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده مناسب است.

۲. پروتکل‌های برنامه (Application Protocols)

این پروتکل‌ها ارتباط بین برنامه‌های کاربردی و سیستم‌های پشتیبانی شبکه را مدیریت می‌کنند. پروتکل‌های برنامه تعیین می‌کنند که چگونه داده‌ها بین برنامه‌ها جابجا شوند و چگونه درخواست‌های کاربران پردازش گردد. برای مثال، پروتکل EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) و IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) از این نوع پروتکل‌ها هستند. این پروتکل‌ها در صورت عدم دسترسی به یک مسیر، از روترهای مجاور درخواست می‌کنند تا مسیر جایگزین را پیدا نمایند. این ویژگی باعث افزایش قابلیت اطمینان شبکه می‌شود.

۳. پروتکل‌های انتقال (Transport Protocols)

این پروتکل‌ها مسئول مدیریت ارتباط بین دستگاه‌ها در شبکه هستند. این دسته از پروتکل‌ها، نحوه انتقال داده، برقراری ارتباط و رفع خطاها را تعیین می‌کنند. پروتکل‌های انتقال باعث می‌شوند که داده‌ها به طور امن و بدون خطا به مقصد برسند. برای مثال، (Transmission Control Protocol) TCP یکی از معروف‌ترین پروتکل‌های انتقال است که باعث می‌شود داده‌ها به‌طور کامل منتقل شوند.

مزایا و معایب مسیریابی در شبکه های کامپیوتری

مسیریابی شبکه می‌تواند با مزایای قابل توجهی همراه باشد؛ البته روشی بدون معایب نیز نیست. در ادامه به بررسی مزایا و معایب آن می‌پردازیم:

مزایای مسیریابی در شبکه

• کاهش ترافیک شبکه: مسیریابی باعث می‌شود داده‌ها از بهترین مسیر ممکن عبور کنند که این مسئله ترافیک شبکه را کاهش داده و از ایجاد فشار بر آن جلوگیری می‌کند.
• افزایش امنیت: مسیریابی در شبکه های کامپیوتری امکان انجام روش‌های امنیتی مانند فیلتر کردن ترافیک و جلوگیری از دسترسی‌های غیرمجاز را فراهم می‌کند.
• اتصالات هوشمند: مسیریابی شبکه‌ها را قادر می‌سازد تا به طور خودکار با یکدیگر ارتباط برقرار کنند که برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده ضروری است.
• پشتیبانی از انواع شبکه‌ها: مسیریابی امکان اتصال به انواع شبکه‌ها مانند Wi-Fi، WLAN و شبکه‌های سیمی را فراهم می‌کند.
• بهبود عملکرد شبکه: با انتخاب بهترین مسیر زمان انتقال داده‌ها کاهش یافته و عملکرد کلی شبکه تقویت می‌شود.

معایب مسیریابی در شبکه

• پیچیدگی مدیریت در شبکه‌های بزرگ: در شبکه‌های بزرگ و گسترده، مدیریت مسیریابی می‌تواند بسیار پیچیده و زمان‌بر باشد، زیرا نیاز به نظارت مداوم و به‌روزرسانی جدول‌های مسیریابی دارد.
• هزینه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری: اجرای مسیریابی بهینه نیاز به روترها و تجهیزات پیشرفته دارد که ممکن است هزینه‌بر باشد.
• وابستگی به پروتکل‌ها: مسیریابی به پروتکل‌های خاصی وابسته است که در صورت عدم پشتیبانی یا بروز مشکل در این پروتکل‌ها، عملکرد شبکه مختل می‌شود.
• محدودیت در مسیریابی استاتیک: در روش‌های مسیریابی استاتیک، تغییرات شبکه باید به صورت دستی انجام شود که در شبکه‌های بزرگ غیر عملی است.
• مصرف منابع: پروتکل‌های مسیریابی پویا ممکن است منابع محاسباتی و حافظه زیادی مصرف کنند (به ویژه در شبکه‌های بسیار بزرگ).

اصطلاحات رایج درباره مسیریابی شبکه

برای اینکه با مسیریابی شبکه بیشتر آشنا شوید و مفاهیم آن را بهتر درک کنید، لازم است که با اصطلاحات و ابزارهای مهم مرتبط با آن آشنا شوید. این اصطلاحات عبارتند از:

• هاست (Host): یک دستگاه (مانند کامپیوتر یا سرور) که به شبکه متصل بوده و دارای آدرس IP خاص خود است.
• روتر (Router): دستگاهی که داده‌ها را بین شبکه‌های مختلف منتقل می‌کند و بهترین مسیر را با استفاده از پروتکل‌های مسیریابی انتخاب می‌نماید.
• جدول مسیریابی (Routing Table): ساختار داده‌ای در روتر که اطلاعات مسیرها، مقصد‌ها و هزینه‌ها را برای انتقال داده‌ها ذخیره می‌کند.
• شبکه دور (Remote Network): شبکه‌ای که از طریق اتصالات عمومی (مانند اینترنت) به شبکه دیگری متصل می‌شود.
• هاپ (Hop): هر گره یا دستگاهی که داده‌ها در مسیر انتقال از آن عبور می‌کنند. افزایش هاپ‌ها ممکن است باعث کاهش سرعت و افزایش خطا شود.
• هاپ بعدی (Next Hop): مسیریاب یا گیت وی بعدی که داده‌ها برای رسیدن به مقصد باید به آن ارسال شوند.
• سگمنت TCP (TCP Segment): واحدی در لایه انتقال که شامل اطلاعاتی مانند شماره پورت، توالی داده‌ها و payload است.

جمع بندی

مسیریابی در شبکه های کامپیوتری، به معنای انتخاب بهترین مسیر برای انتقال داده‌ها از مبدا به مقصد است. این فرایند باعث کاهش بار ترافیک، کاهش خطاها و افزایش امنیت شبکه شما خواهد شد. مسیریابی به کمک ابزاری به نام روتر انجام می‌گیرد و به طور کلی، می‌تواند در سه نوع استاتیک، داینامیک و پیش‌فرض انجام گیرد. در روش استاتیک، مسیریابی به صورت دستی در جدول مسیریابی تنظیم می‌شود؛ اما در حالت داینامیک، مسیریابی به صورت خودکار انجام می‌گیرد. در مسیریابی پیش‌فرض نیز داده‌ها به یک مسیر از پیش تعیین شده ارسال می‌گردند. اگر شبکه شما بزرگ و پیچیده است، استفاده از مسیریابی داینامیک مناسب است؛ اما در غیر این صورت استفاده از روش استاتیک یا پیش‌فرض کافی خواهد بود. چنانچه به اطلاعات بیشتری در این زمینه نیاز دارید به سایت تسکا مراجعه نمایید.