CCNP Basic: مقدمة إلى OSPF

بروتوكول Open Shortest Path First (OSPF)، المحدد في RFC، هو بروتوكول بوابة داخلية يستخدم لتوزيع معلومات التوجيه داخل نظام مستقل واحد. تبحث هذه الورقة في كيفية عمل OSPF وكيف يمكن استخدامه لتصميم وبناء شبكات كبيرة ومعقدة. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن هذه المعرفة، فيمكنك متابعة SPOTO .

معلومات أساسية

تم تطوير بروتوكول OSPF بسبب الحاجة في مجتمع الإنترنت لتقديم بروتوكول بوابة داخلية غير مملوك (IGP) عالي الأداء لعائلة بروتوكولات TCP/IP. بدأت مناقشة إنشاء بروتوكول بوابة داخلية مشترك قابل للتشغيل المتبادل للإنترنت في عام 1988 ولم يتم إضفاء الطابع الرسمي عليه حتى عام 1991. في ذلك الوقت، طلبت مجموعة عمل OSPF النظر في تطوير OSPF إلى مسودة معيار الإنترنت.

يعتمد بروتوكول OSPF على تقنية حالة الرابط، والتي تعد انحرافًا عن خوارزميات متجه Bellman-Ford المستخدمة في بروتوكولات توجيه الإنترنت التقليدية مثل RIP. وقد قدم بروتوكول OSPF مفاهيم جديدة مثل مصادقة تحديثات التوجيه، وأقنعة الشبكة الفرعية ذات الطول المتغير (VLSM)، وتلخيص المسار، وما إلى ذلك.

تناقش هذه الفصول مصطلحات OSPF وخوارزميتها وإيجابيات وسلبيات البروتوكول في تصميم الشبكات الكبيرة والمعقدة اليوم.

OSPF مقابل RIP

لقد دفع النمو والتوسع السريع لشبكات اليوم بروتوكول RIP إلى حدوده القصوى. ويواجه بروتوكول RIP بعض القيود التي قد تتسبب في حدوث مشكلات في الشبكات الكبيرة:

يقتصر بروتوكول RIP على 15 قفزة. وتعتبر شبكة RIP التي تمتد على أكثر من 15 قفزة (15 جهاز توجيه) غير قابلة للوصول.

لا يمكن لبروتوكول RIP التعامل مع أقنعة الشبكة الفرعية ذات الطول المتغير (VLSM). ونظرًا لنقص عناوين IP والمرونة التي توفرها أقنعة الشبكة الفرعية ذات الطول المتغير في التعيين الفعال لعناوين IP، فإن هذا يعتبر عيبًا رئيسيًا.

تستهلك عمليات البث الدورية لجدول التوجيه الكامل قدرًا كبيرًا من النطاق الترددي. وهذه مشكلة كبيرة في الشبكات الكبيرة، وخاصة في الروابط البطيئة وسحابات شبكة WAN.

يتقارب بروتوكول RIP بشكل أبطأ من بروتوكول OSPF. وفي الشبكات الكبيرة، يستغرق التقارب دقائق معدودة. تمر أجهزة توجيه RIP بفترة من التوقف المؤقت وجمع البيانات غير المرغوب فيها وإبطاء سرعة المعلومات التي لم يتم استلامها مؤخرًا. وهذا غير مناسب في البيئات الكبيرة وقد يتسبب في حدوث تناقضات في التوجيه.

لا يتضمن بروتوكول RIP مفهومًا لتأخيرات الشبكة وتكاليف الارتباط. تعتمد قرارات التوجيه على عدد القفزات. يُفضَّل دائمًا المسار الذي يحتوي على أقل عدد من القفزات إلى الوجهة حتى إذا كان المسار الأطول يتمتع بعرض نطاق ترددي إجمالي أفضل للارتباط وتأخيرات أقل.

شبكات RIP عبارة عن شبكات مسطحة. لا يوجد مفهوم للمناطق أو الحدود. مع تقديم التوجيه بدون فئات والاستخدام الذكي للتجميع والتلخيص، يبدو أن شبكات RIP قد تخلفت عن الركب.

تم تقديم بعض التحسينات في إصدار جديد من RIP يسمى RIP2. يعالج RIP2 مشكلات VLSM والمصادقة وتحديثات التوجيه المتعدد. لا يعد RIP2 تحسنًا كبيرًا على RIP (يُطلق عليه الآن RIP 1) لأنه لا يزال لديه قيود عدد القفزات والتقارب البطيء والتي تعد ضرورية في الشبكات الكبيرة اليوم.

من ناحية أخرى، يعالج OSPF معظم المشكلات التي تم طرحها سابقًا:

مع OSPF، لا يوجد حد لعدد القفزات.

يعد الاستخدام الذكي لـ VLSM مفيدًا جدًا في تخصيص عنوان IP.

يستخدم بروتوكول OSPF البث المتعدد لبروتوكول IP لإرسال تحديثات حالة الرابط. وهذا يضمن معالجة أقل على أجهزة التوجيه التي لا تستمع إلى حزم OSPF. كما يتم إرسال التحديثات فقط في حالة حدوث تغييرات في التوجيه بدلاً من إرسالها بشكل دوري. وهذا يضمن استخدامًا أفضل للنطاق الترددي.

يتمتع بروتوكول OSPF بتقارب أفضل من بروتوكول RIP. وذلك لأن تغييرات التوجيه تنتشر بشكل فوري وليس بشكل دوري.

يسمح OSPF بتحقيق توازن أفضل للتحميل.

يتيح بروتوكول OSPF تعريفًا منطقيًا للشبكات حيث يمكن تقسيم أجهزة التوجيه إلى مناطق. وهذا يحد من انفجار تحديثات حالة الارتباط على الشبكة بأكملها. كما يوفر آلية لتجميع المسارات والحد من الانتشار غير الضروري لمعلومات الشبكة الفرعية.

يتيح OSPF مصادقة التوجيه باستخدام طرق مختلفة لمصادقة كلمة المرور.

يتيح بروتوكول OSPF نقل المسارات الخارجية التي يتم حقنها في نظام مستقل ووضع علامات عليها. ويتتبع هذا المسارات الخارجية التي يتم حقنها بواسطة بروتوكولات خارجية مثل BGP.

يؤدي هذا بالطبع إلى مزيد من التعقيد في تكوين شبكات OSPF واستكشاف الأخطاء وإصلاحها. يواجه المسؤولون الذين اعتادوا على بساطة RIP تحديًا يتمثل في كمية المعلومات الجديدة التي يتعين عليهم تعلمها لمواكبة شبكات OSPF. كما يؤدي هذا إلى زيادة العبء على تخصيص الذاكرة واستخدام وحدة المعالجة المركزية. قد يتعين ترقية بعض أجهزة التوجيه التي تعمل بنظام RIP للتعامل مع العبء الزائد الناتج عن OSPF.