ما هو بروتوكول OSPF
يشير الاختصار OSPF إلى بروتوكول Open Shortest Path First. وهو بروتوكول توجيه واسع الاستخدام ومدعوم. إنه بروتوكول داخل النطاق ، مما يعني أنه يتم استخدامه داخل منطقة أو شبكة. إنه بروتوكول بوابة داخلية تم تصميمه ضمن نظام مستقل واحد.
يعتمد على خوارزمية توجيه حالة الارتباط حيث يحتوي كل جهاز توجيه على معلومات كل مجال ، وبناءً على هذه المعلومات ، فإنه يحدد أقصر مسار. الهدف من التوجيه هو تعلم الطرق.
يحقق OSPF من خلال التعرف على كل جهاز توجيه وشبكة فرعية داخل الشبكة بأكملها. يحتوي كل جهاز توجيه على نفس المعلومات حول الشبكة. الطريقة التي يتعلم بها جهاز التوجيه هذه المعلومات عن طريق إرسال LSA (إعلانات حالة الارتباط).
تحتوي LSAs على معلومات حول كل جهاز توجيه وشبكة فرعية ومعلومات أخرى خاصة بالشبكة. بمجرد أن يتم غمر LSAs ، يقوم OSPF بتخزين المعلومات في قاعدة بيانات حالة الارتباط المعروفة باسم LSDB. الهدف الرئيسي هو الحصول على نفس المعلومات حول كل جهاز توجيه في LSDBs.
كيف يعمل بروتوكول OSPF؟
هناك ثلاث خطوات يمكن أن تشرح عمل OSPF:
- الخطوة الأولى: هي أن تصبح جيرانًا لـ OSPF. يعمل جهازي التوجيه المتصلان اللذان يقومان بتشغيل OSPF على نفس الارتباط على إنشاء علاقة جوار.
- الخطوة الثانية: هي تبادل معلومات قاعدة البيانات. بعد أن أصبح الموجهان جيران ، يتبادل الموجهان معلومات LSDB مع بعضهما البعض.
- الخطوة الثالثة: هي اختيار أفضل طريق. بمجرد تبادل معلومات LSDB مع بعضها البعض ، يختار جهاز التوجيه أفضل طريق لإضافته إلى جدول التوجيه بناءً على حساب SPF.
كيف يشكل جهاز التوجيه علاقة الجوار؟
أول شيء حدث قبل تكوين العلاقة هو أن كل جهاز توجيه يختار معرف جهاز التوجيه.
معرف جهاز التوجيه (RID): معرف جهاز التوجيه هو رقم يعرّف بشكل فريد كل جهاز توجيه على الشبكة. يكون معرف جهاز التوجيه بتنسيق عنوان IPv4. هناك عدة طرق لتعيين معرف جهاز التوجيه ، الطريقة الأولى هي تعيين معرف جهاز التوجيه يدويًا والطريقة الأخرى هي السماح للموجه بتحديد نفسه.
- ما يلي هو المنطق الذي يختاره جهاز التوجيه لتعيين معرف جهاز التوجيه:
تم تعيينه يدويًا: يتحقق جهاز التوجيه مما إذا تم تعيين معرف جهاز التوجيه يدويًا أم لا. إذا تم تعيينه يدويًا ، فسيكون معرف جهاز التوجيه. إذا لم يتم تعيينه يدويًا ، فسيختار أعلى عنوان IP لواجهة استرجاع الحالة "لأعلى". إذا لم تكن هناك واجهات استرجاع ، فسيختار عنوان IP لواجهة "أعلى" لواجهة الاسترجاع.
يمكن لموجهين متصلين ببعضهما البعض من خلال نقطة إلى نقطة أو عدة أجهزة توجيه متصلة ببعضها البعض من خلال بروتوكول OSPF. يكون جهازي التوجيه متجاورين فقط عندما يرسل كلا الموجهين حزمة HELLO لبعضهما البعض. عندما يتلقى كلا الموجهين إقرارًا بحزمة HELLO ، فإنهما يأتيان في حالة ثنائية الاتجاه. نظرًا لأن OSPF هو بروتوكول توجيه لحالة الارتباط ، فإنه يسمح بإنشاء علاقة الجوار بين أجهزة التوجيه.
يمكن أن يكون الموجهان متجاورين فقط عندما ينتميان إلى نفس الشبكة الفرعية ، ويشتركان في نفس معرف المنطقة ، وقناع الشبكة الفرعية ، وأجهزة ضبط الوقت ، والمصادقة. علاقة OSPF هي علاقة تشكلت بين أجهزة التوجيه حتى يتمكنوا من معرفة بعضهم البعض. يمكن أن يكون الموجهان متجاورين إذا كان أحدهما على الأقل موجهًا معينًا أو موجهًا احتياطيًا معينًا في الشبكة ، أو متصلًا من خلال ارتباط من نقطة إلى نقطة.
أنواع الروابط في OSPF
الارتباط هو في الأساس اتصال ، لذلك يُعرف الاتصال بين جهازي توجيه بالرابط.
هناك أربعة أنواع من الروابط في OSPF:
1. ارتباط من نقطة إلى نقطة: يقوم الارتباط من نقطة إلى نقطة بتوصيل جهازي التوجيه مباشرةً دون أي مضيف أو جهاز توجيه بينهما.
2.ارتباط عابر: عندما يتم توصيل عدة أجهزة توجيه في شبكة ، فإنها تُعرف باسم ارتباط عابر.
الارتباط العابر له تطبيقان مختلفان:
- طوبولوجيا غير واقعية: عندما تكون جميع أجهزة التوجيه متصلة ببعضها البعض ، تُعرف باسم الهيكل غير الواقعي.
- الهيكل الواقعي: عندما يوجد جهاز توجيه معين في شبكة ، فإنه يُعرف باسم الهيكل الواقعي. جهاز التوجيه المعين هنا هو جهاز توجيه تتصل به جميع أجهزة التوجيه. سيتم تمرير جميع الحزم المرسلة بواسطة أجهزة التوجيه عبر جهاز التوجيه المعين.
3.رابط Stub: هو عبارة عن شبكة متصلة بجهاز التوجيه الفردي. تدخل البيانات إلى الشبكة من خلال جهاز توجيه واحد وتترك الشبكة عبر نفس جهاز التوجيه.
4.الارتباط الظاهري: في حالة تعطل الرابط بين جهازي التوجيه ، تقوم الإدارة بإنشاء المسار الظاهري بين أجهزة التوجيه ، وقد يكون هذا المسار طويلًا أيضًا.
تنسيق رسالة OSPF
فيما يلي الحقول بتنسيق رسالة OSPF:
- الإصدار: هو حقل 8 بت يحدد إصدار بروتوكول OSPF.
- النوع: حقل 8 بت. تحدد نوع حزمة OSPF.
- الرسالة: هو حقل 16 بت يحدد الطول الإجمالي للرسالة ، بما في ذلك الرأس. لذلك ، فإن الطول الإجمالي يساوي مجموع طول الرسالة والعنوان.
- عنوان IP المصدر: يحدد العنوان الذي يتم إرسال الحزم منه. إنه عنوان IP لتوجيه الإرسال.
- تحديد المنطقة: يحدد المنطقة التي يتم التوجيه فيها.
- المجموع الاختباري: يستخدم لتصحيح الأخطاء واكتشاف الأخطاء.
- نوع المصادقة: هناك نوعان من المصادقة ، على سبيل المثال ، 0 و 1. هنا ، 0 يعني عدم وجود مصادقة متاحة ويعني 1 لـ pwd الذي يحدد المصادقة المستندة إلى كلمة المرور.
- المصادقة: هو حقل 32 بت يحتوي على القيمة الفعلية لبيانات المصادقة.
- حزم بروتوكول OSPF
هناك خمسة أنواع مختلفة من الحزم في OSPF:
- حزمة الترحيب
- وصف قاعدة البيانات
- طلب حالة الارتباط
- تحديث حالة الارتباط
- إقرار حالة الارتباط
دعونا نناقش كل حزمة بالتفصيل.
1. حزمة النرحيب
تُستخدم حزمة Hello لإنشاء علاقة حي والتحقق من قابلية وصول الجار إلى الخدمة. لذلك ، يتم استخدام حزمة الترحيب عند الحاجة إلى إنشاء اتصال بين أجهزة التوجيه.
2. وصف قاعدة البيانات
بعد إنشاء اتصال ، إذا كان جهاز التوجيه المجاور يتصل بالنظام لأول مرة ، فإنه يرسل معلومات قاعدة البيانات حول هيكل الشبكة إلى النظام حتى يتمكن النظام من التحديث أو التعديل وفقًا لذلك.
3. طلب حالة الارتباط
يتم إرسال طلب حالة الارتباط بواسطة جهاز التوجيه للحصول على معلومات المسار المحدد. لنفترض أن هناك جهازي توجيه ، أي جهاز التوجيه 1 والموجه 2 ، ويريد جهاز التوجيه 1 معرفة المعلومات حول جهاز التوجيه 2 ، لذلك يرسل جهاز التوجيه 1 طلب حالة الارتباط إلى جهاز التوجيه 2. عندما يتلقى جهاز التوجيه 2 طلب حالة الارتباط ، يرسل معلومات حالة الارتباط إلى جهاز التوجيه 1.
4. تحديث حالة الارتباط
يستخدم جهاز التوجيه تحديث حالة الارتباط للإعلان عن حالة ارتباطاته. إذا أراد أي جهاز توجيه بث حالة ارتباطاته ، فإنه يستخدم تحديث حالة الارتباط.
5. إقرار حالة الارتباط
يجعل إقرار حالة الارتباط التوجيه أكثر موثوقية من خلال إجبار كل جهاز توجيه على إرسال الإقرار في كل تحديث لحالة الارتباط. على سبيل المثال ، يرسل جهاز التوجيه A تحديث حالة الارتباط إلى جهاز التوجيه B والموجه C ، ثم في المقابل ، يرسل جهاز التوجيه B و C إقرار حالة الارتباط إلى جهاز التوجيه A ، بحيث يعرف جهاز التوجيه A أن كلا الموجهين تلقيت تحديث حالة الارتباط.
حالات OSPF
الجهاز الذي يقوم بتشغيل بروتوكول OSPF يخضع للحالات التالية:
- لأسفل: إذا كان الجهاز في حالة تعطل ، فهذا يعني أنه لم يستقبل حزمة HELLO. هنا ، لا يعني الأسفل أن الجهاز معطل فعليًا ؛ هذا يعني أن عملية OSPF لم تبدأ بعد.
- Init: إذا كان الجهاز في حالة init ، فهذا يعني أن الجهاز قد تلقى حزمة HELLO من جهاز التوجيه الآخر.
- 2WAY: إذا كان الجهاز في حالة 2WAY ، مما يعني أن كلا الموجهين قد استلموا حزمة HELLO من جهاز التوجيه الآخر ، ويتم إنشاء الاتصال بين أجهزة التوجيه.
- Exstart: بمجرد بدء التبادل بين أجهزة التوجيه ، ينتقل كلا الموجهين إلى حالة Exstart. في هذه الحالة ، يتم تحديد السيد والعبد بناءً على معرف جهاز التوجيه. يتحكم السيد في تسلسل الأرقام ، ويبدأ عملية التبادل.
- التبادل: في حالة التبادل ، يرسل كلا الموجهين قائمة بـ LSAs لبعضهما البعض تحتوي على وصف قاعدة البيانات.
- التحميل: في حالة التحميل ، يتم تبادل LSR و LSU و LSA.\
- كامل: بمجرد اكتمال تبادل LSAs ، تنتقل أجهزة التوجيه إلى الحالة الكاملة.
سمات جهاز التوجيه
قبل الانتقال إلى حالة الاستخراج ، يختار OSPF موجهًا واحدًا كموجه معين وجهاز توجيه آخر كجهاز توجيه مخصص للنسخ الاحتياطي. أجهزة التوجيه هذه ليست من النوع ، لكنها سمات جهاز التوجيه. في حالة شبكات البث ، يقوم جهاز التوجيه بتحديد جهاز توجيه واحد كموجه معين وموجه آخر كموجه معين احتياطي.
يتم اختيار جهاز التوجيه المعين والنسخ الاحتياطي المعين لتجنب الفيضانات في الشبكات وتقليل عدد حالات التقارب. إنها بمثابة نقطة مركزية لتبادل معلومات التوجيه بين جميع أجهزة التوجيه. نظرًا لأن الروابط من نقطة إلى نقطة متصلة بشكل مباشر ، فلا يتم اختيار DR و BDR. إذا لم يتم اختيار DR و BDR ، فسيرسل جهاز التوجيه التحديث إلى جميع الأجهزة المجاورة المجاورة ، مما يؤدي إلى إغراق الشبكة.