توجيه (شبكات)
في هندسة الشبكات، التسيير أو التوجيه أو التمرير هي عملية اختيار مسار لحركة البيانات ضمن شبكة ما، وبين أو عبر عدّة شبكات. تحصل عملية التوجيه في العديد من أنواع الشبكات، ويشمل ذلك شبكات تبديل الدارات مثل شبكات الهاتف العامة، وشبكات الحاسب كشبكة الإنترنت.
في شبكات تبديل الرزم، تقوم آليّات التوجيه باتخاذ قرار التوجيه لتحديد مسار رزم البيانات من مصدرها إلى وجهتها عبر عدد من عقد الشبكة الوسيطيّة،والعمليّة بشكلٍ مُجرد هي انتقال الرزم المُعنونة من أحد المنافذ المُتصلة مع الشبكة إلى منفذ آخر. تكون العقد الوسيطية تجهيزات من عتاد الشبكة، مثل المُوجهات والبوابات وجدران الحماية والمُبدلات. تقوم الحواسب أيضاً بعملية توجيه الرزم، رغم أنّها لا تملك عتاداً مُخصصاً لهذا الغرض تحديداً.
عادةً، تعتمد عملية التوجيه على جداول خاصة تحتفظ بسجلات عن أفضل المسارات نحو الشبكات الوجهة، تُسمى جداول التوجيه. ولذلك فإنّ بناء جداول التوجيه، التي يجب أن تحتفظ بها العقد التي تقوم بالتوجيه هو مرحلة جوهرية لنجاح العمليّة. تقوم العديد من خوازميات التوجيه بحساب أفضل مسار متاح للوجهة، ولكن بعضها يقوم بحساب أكثر من مسار بنفس الوقت، ويُسمى التوجيه عندها بالتوجيه مُتعدد المسارات (Multi-path Routing).
توجيه الرزم هو تحديد مسار كل رزمة من مصدرها إلى هدفها بشكل منفرد ومستقل عن بقية الرزم، ويعني ذلك أن رزمتين متجهتين من نفس المصدر إلى نفس الوجهة قد تسلكان طريقين مختلفين، وقد يسبب ذلك تأخيراً زمنياً أو وصولاً للرزم بغير الترتيب الذي أرسلت فيه. يعتمد توجيه الرزم بشكل أساسي على عنوان الوجهة الذي يكون موجوداً داخل الرزمة، وعلى معلومات التوجيه الموجودة في المُوجّهات عبر الشبكة.
لنجاح توجيه الرزم، يجب أن يحدد البروتوكول المُوجّه بنية خاصة لترويسة الرزمة، تحتوي على عدد من الحقول التي تضم معلومات أساسية للتوجيه مثل عنوان مصدر الرزمة وعنوان وجهة الرزمة وغيرها، بالإضافة إلى تحديد فضاء العنونة الذي يضم مجالات من العناوين وكيفية تجزئة هذا المجال إلى مجموعة من المجالات القياسية أو الفرعيّة.
لا يجب أن تحتوي مسارات الرزم على حلقات. في حالة الرزم المنفردة، يكون هناك مصدر وحيدة للزرمة، ووجهة وخيدة كذلك، ويكون المسار خطياً من المصدر إلى الوجهة عبر عقد الشبكة، أمّا رزم البث المجموعاتي، فبها مصدر وحيد وعدة وجهات، فتكون مساراتها شجريّة الشكل، تبدأ من المصدر وتتفرع في المُوجّهات إلى عدة مسارات فرعية لتنتهي في الوجهات المختلفة. في الحالة العامة، لا يتمّ توجيه رزم البث العام خارج مجال البث العام الخاص بها، لكن ذلك ممكن بهد تهيئة وإجراءات خاصّة.تتم عملية توجيه الرزم المنفردة أو رزم البث العام على مرحلتين، تحصل الأولى في المُضيف أمّا الثانية ففي النظام وسيطي الذي يربط بين الشبكات المحلية، يضمّ هذا النظام مُوجّهاً واحداً على الأقل.
لنجاح عملية التوجيه في المضيف يجب أن يملك المضيف عنواناً مميزاً من فضاء عناوين البروتكول المُوجّه الذي يتم توجيه رزمته، بالإضافة لذلك يجب أن يملك المضيف عنوان المُوجّه الذي يتصل مع الشبكة، وقد يحصل المضيف على هذه العناوين بواسطة التهيئة اليدوية، أو باستخدام طرق تهيئة آليّة مثل استعمال بروتوكول التهيئة الآلية للمضيفين (DHCP) أو تهيئة العناوين الآلية (SLAAC).
في البداية، تبدأ عملية توجية رزمة البيانات في المضيف المصدر الذي ولّدها:تقوم معدات الشبكة بعد ذلك ، كالمُبدلات والمُوزّعات، بنقل الإطار إلى وجهته، إمّا إلى المُضيف الوجهة بشكل مباشر في حال كونه في نفس الشبكة، أو إلى المُوجّه المُتصل مع الشبكة المحليّة في حال كون الوجهة في شبكة أخرى، وهذا يعني وصول الإطار إلى النظام الوسيطي الذي يربط بين الشبكات المحليّة.
في حال كانت الوجهة في شبكة أخرى، تصل الرزمة إلى منفذ المُوجّه المُتصل مع الشبكة المحليّة، وتدخل بذلك النظام الوسيطي، ويتم معالجتها في أول موجه بحسب الخطوات التاليّة:
يختلف مفهوم توجيه رزم البث المجموعاتي عن توجيه الرزم المنفردة أو رزم البث العام، حيث يكون مسار رزم البث المجموعاتي يشبه الشجرة، التي تبدأ من المضيف الذي يولد الرزمة، ثُمّ تتفرع في الموجهات التي تدعم البث لمجموعاتي لتصل إلى جميع أعضاء المجموعة. هناك مجموعة من الإصطلاحات المُستعملة في هذا المجال، والتي لابد من معرفتها لإدارك آلية التوجيه المُستعملة مع تقنية البث المجموعاتي:
إنّ كون مسار نحو وجهةٍ ما متصلٌ بشكلٍ مُباشر مع المُوجّه يعني أن المُوجّه يمتلك مساراً نحو تلك الوجهة، ويُضاف هذا المسار بشكل آليّ إلى جدول التوجيه في المُوجّه. لكي يكون المسار مُتصلاً بشكل مباشر مع المُوجّه، يجب أن يحقق الشرطين التاليين:
تسبب العملية السابقة إضافة مسارين إلى جدول التوجيه، الأول هو المسار المتصل بشكل مباشر، وهو مسار نحو شبكة وجهة، ويستخدمه المُوجّه لتوجيه الرزم التي يكون عنوان وجهتها من نفس الشبكة الوجهة. أمّا المسار الثاني، فهو المسار المحلي، وهو مسار نحو منفذ الموجه المتصل مع الشبكة الوجهة، ويُضاف هذا المسار بشكل مُستقلٍ إلى جدول التوجيه أيضاً.
التوجيه اليدوي هو تحديد مسار الرزم في الموجه بحسب قرار توجيه تم اتخاذه اعتماداً على معلومات مُضافة إلى جدول التوجيه بشكلٍ يدوي، تظهر الحاجة لهذا النوع من التوجيه مع زيادة حجم الشبكة، ووجود شبكات غير متصلة بشكل مباشر مع الموجه. عملياً، التوجيه اليدوي تحديد مسارات الرزم نحو الشبات التي لا تتصل مع الموجه بشكل مباشر، من خلال تزويد جدول التوجيه بمعلومات تتعلق بالطوبولوجيا وتأثر بشكل مباشر على قرار التوجيه.
من سلبيات التوجيه اليدوي، هو عدم إمكانية تحديث المسارات بشكل آلي، لملاحقة التغيرات الحاصلة في الشبكة، ويجب إنجاز ذلك بشكل يدوي، على كل موجهات الشبكة، وهو عمل مرهق، ويحتاج لإنجاز حسابات تزداد تعقيداً مع زيادة حجم الشبكة. على الجانب الآخر، لا يُستهلك التوجيه اليدوي عرض النطاق المتاح، مقارنة ببروتوكولات التوجيه، ولا يحتاج إلى قدرات معالجة في العقد لإنجاز الحسابات.
في أنظمة لينوكس، يكون شكل الأمر الذي يضيف مساراً بشكل يدوي إلى جدول التوجيه بالشكل التالي:
codice_1
أما في أنظمة سيسكو فيكون شكل الأمر:
codice_2
وفي أنظمة جانبر، يكون شكل أمر التوجيه اليدوي مشابهاً لما يلي:
codice_3
بشكل عام، ومع اختلاف الأنظمة، تتكون الأوامر أو التعليمات الخاصة بالتوجيه اليدوي من ثلاث أجزاء رئيسية:
وتحتوي بعض الموجهات على واجهات رسومية، تساعد بإنجاز عملية التوجيه اليدوي.
بحسب نموذج الإتصال المعياري (OSI)، تُشكّل المبدلات، التي تعمل على مستوى الطبقة الثانية وحدة البناء الأساسية لشبكات المعطيات، أما المُوجّهات، التي تعمل في مستوى الطبقة الثالثة، فتقوم بمهمة الوصل بين هذه الشبكات. تقوم المُوجّهات بإنجاز التوجيه وبإدارة كافة العمليّات المُرتبطة به.
بسبب ذلك، فقط أطلق على الموجهات في البداية أسماء مثل: الأنظمة الوسيطية (Intermediate System)، وبدالة الشبكة (Network Relay). وتُسمّى المُوجّهات أيضاً، بالبوابات (Gateway)، والسبب في ذلك أنها تربط الشبكة المحلية مع باقي الشبكات، أو مع شبكة الإنترنت، فهي بمثابة بوابة الطرفيات للعالم الخارجي، تقوم الطرفيات بتوجيه الرزم التي توّد إرسالها إلى وجهات خارج الشبكة المحلية، نحو المُوجّه، لذلك يُسمّى عنوان المُوجّه في الشبكة المحلية، منظوراً من الطرفيات فيها بعنوان البوابة أو عنوان المخرج الافتراضي (Default Gateway Address).
يقوم الموجه بالعديد من الوظائف المعقدة، فهو يُخزّن جدول التوجيه، ويحافظ عليه بأحدث صورة، كما أنه يتخذ قرار التوجيه من أجل كل رزمة، ويقوم أيضاً بتعديل قيمة بعض حقول الرزمة، ويعيد تشكيل الإطار قبل إرسال الرزمة عبر أحد منافذه.
أمّا التبديل على مستوى الطبقة الثالثة (Layer 3 Switching)، والذي يُسمّى أيضاً التبديل متعدد الطبقات (MultiLayer Switching)، فهو شكل من أشكال التوجيه يحصل في تجهيزات خاصّة تُسمّى المُبدلات متعددة الطبقات، والاحتلاف الأساسي الذي يميز هذا النوع من التوجيه عن التوجيه الذي تقوم به المُوجّهات هو كونه يتمّ على مستوى العتاد، أما في المُوجّهات، فإنّ التوجيه هو عملية برمجيّة بالكامل .
يتم تصنيف أنماط التوجيه بحسب الطريقة التي يتم فيها توصيل الرسالة:. يظهر ذلك بوضوح في اسم بروتوكول الربط بين الأنظمة الوسيطية (IS-IS)، أي بروتوكول الربط بين الموجهات.