ניתוב

ניתוב (באנגלית: Routing) פירושו קביעת דרך או מסלול למעבר של מידע וחבילות נתונים ממקום למקום ברשתות תקשורת נתונים - במצבים שבהם אין קו תקשורת ישיר בין נקודת השליחה לנקודת היעד.

לדוגמה, ברשת האינטרנט, מכיוון שבדרך כלל אין קו תקשורת ישיר בין נקודות המוצא והיעד, יש צורך להשתמש ב"שרשרת" של תחנות ביניים שיקבלו את המידע מהתחנה הקודמת ויעבירו הלאה לתחנה הבאה. הניתוב מסמל את הדרך ותחנות התקשורת השונות שבהם יעברו הנתונים מנקודת המוצא\שליחה עד לנקודת היעד.

אחת המטרות העיקריות בפיתוח תחום ניתוב הנתונים היא אוטומציה של התהליך כדי ליצור רשתות אוטונומיות אשר יאפשרו שקיפות של תהליך ניתוב התקשורת. רשתות אוטונומיות מקדמות חבילת מידע בנתיב הטוב ביותר; ההחלטות מתקבלות בהתאם למטרות כמו מציאת נתיב קצר ביותר ומהיר ביותר בין כל אפשרויות ניתוב חבילת מידע ברשת. עקרון אוטומטיזצית הניתוב מאפשר לנתב תקשורת כך שתעקוף תקלות ברשת ואת "צווארי הבקבוק". אוטומציית הניתוב מקלה על שגרת תפעול הרשת ללא התערבות מצד בן אדם.

אופן פעולה 
יכולת לנתב חבילת מידע ליעד הסופי ברשת מחייבת ידיעה מסוימת של מבנה הרשת. ברשתות מחשבים קטנות, טופולוגית הרשת פשוטה בדרך כלל ומנוהלת בצורה ידנית ואילו ברשתות גדולות יותר הטופולוגיה בדרך כלל מורכבת מאוד עקב שינויים שמתבצעים בתדירות גבוהה והופכים את משימת הגדרת טבלאות ניתוב בצורה ידנית לכמעט בלתי אפשרית.

ברשתות גדולות כמו רשת האינטרנט, שהטופולוגיה שלה מבוססת על מערך של תתי רשתות אוטונומיות שמחוברות הדדית ובכך יוצרות את רשת האינטרנט הגדולה, כל תת-רשת (AS) מנהלת מערכת ניתוב עצמאית ובנוסף מנהלת גם מערכת ניתוב חיצונית עם תת-רשתות שכנות לה ובכך יוצרת חיבור לרשת הגלובלית.

כיוון שנתבים מסוגלים לחשב את הנתיב הטוב ביותר להעברת חבילת מידע באופן איטי יחסית לתדירות קבלת חבילות נתונים המיועדות להעברה, נתבים משתמשים בטבלאות ניתוב שמכילות רשומות ניתוב ודאיות לחלוטין לכיוון היעד הסופי ומאפיינים של אותם אפיקי ניתוב בלבד. כך אין צורך בחישוב הנתיב המועדף בעבור כל חבילת נתונים בנפרד אלא רק בתדירות נמוכה יותר - ומתאפשרת תעבורת נתונים מהירה ונטולת עיכובים.

ניהול ניתוב חבילות מידע לתת-רשתות שכנות מתבצע בעזרת טבלאות ניתוב של פרוטוקול תקשורת BGP4 ומוגדר ב-. טבלת ניתוב של BGP4 מכילה רשומות ייחודיות עבור נתיבים לתת רשתות השכנות, מאפיינים של אפיקי תקשורת ואילוצי מדיניות ניתוב של רשת מקומית. כל זאת כדי לאפשר מציאת הנתיב הטוב ביותר להעברת חבילת מידע מרשת מקומית לתת הרשת הבאה שנמצאת בדרך אל היעד הסופי. מציאת הנתיב הטוב ביותר במקרה זה היא ההחלטה מה היא הנקודה (Hop) הבאה אליה יש לשלוח את החבילה, בהתאם למדיניות ניתוב של רשת מקומית. בדרך כלל פרוטוקול תקשורת BGP4 מאפשר חיבור הדדי של תת-רשתות גדולות כמו של ספקיות אינטרנט וארגונים.

תהליך שמקדם חבילות מידע ברשת שכתובות בה מחולקות מבחינה לוגית מתת-רשת המקור לכתובת היעד הסופי, נקרא העברה (forwarding). תהליך העברת חבילות מידע קשור לתהליך ניתוב, כיוון שתהליך ניתוב קובע לאן להעביר את חבילות המידע, אך תהליך ניתוב מופרד מתהליך העברת מידע מבחינה לוגית. שניהם מתפקדים ברמת שכבת הרשת של מודל ה-OSI, ומאפשרים העברת מידע בין נקודות קצה מתווכות לכתובת היעד הסופי ברשתות גדולות.

ברשת מחשבים מסוג רשת מקומית, רכיבי תקשורת כגון מרכזות ומתגים שקופים עבור נקודות קצה ומתפקדים ברמות שכבת הקישוריות של מודל ה-OSI עבור מתגים ובשכבה הפיזית של מודל ה-OSI עבור מרכזות, בזמן שנתבים האחראים על תהליך ניתוב והעברה, גלויים בצורה מפורשת עבור נקודות קצה ברשת המחשבים ומתפקדים ברמת שכבת הרשת של מודל ה-OSI שקרובה יותר למשתמש.

לניטור תעבורה ברשת משמשת תוכנה Multi Router Traffic Grapher.

שיטות ניתוב

שתי השיטות העיקריות לביצוע ניתוב הן:
Link-State על פי אלגוריתם דייקסטרה
Distance Vector על פי אלגוריתם בלמן-פורד

ניתוב ברשתות IP

ניתוב חבילות מידע ברשתות מבוססות פרוטוקול תקשורת IP, הוא תהליך שגרתי ברשתות מחשבים מודרניות כמו רשת האינטרנט, רשתות מקומיות בארגונים ורשתות מחשבים ביתיות. היישום העיקרי של IP כיום הוא IPv4, שיוחלף עם הזמן ביורשו IPv6, אשר נוצר בעקבות צורך בפרוטוקול תקשורת אשר יאפשר רשת IP גדולה יותר. IPv6 יספק תחום כתובות של 128 סיביות לעומת 32 סיביות של IPv4.

תהליך ניתוב חבילות מידע ברשת IP מתפקד ברמת שכבת הקישוריות של מודל ה-OSI בעזרת פרוטוקול IP ופרוטוקולי עזר כמו ICMP ,RIP,BGP4 ו-OSPF.

ברשת IP ניתוב חבילות מידע מתבסס על שיטה שנקראת next-hop routing. בשיטה זו, חבילת מידע מועברת מנקודת קצה לנתב. הנתב בודק מה היא נקודת הקצה הבאה שאליה הוא יוכל להעביר את חבילת המידע מבין רשומות בטבלת ניתוב - וכך הלאה עד להגעתה של חבילת המידע לכתובת היעד הסופי. ברשתות IP גדולות, בדרך כלל מצמצמים את טבלאות הניתוב על ידי Summarization: במקום ליצור רשומה עבור כל רשת אפשרית, והדרך המהירה ביותר אליה (לדוגמה, הדרך לרשת 212.179.1.0, רשת 212.179.2.0 וכו') מצמצמים את הרשימה לכל הרשתות בכתובת 212.179.0.0. בצורה כזו, הנתב המשדר - מארצות הברית לדוגמה - לא צריך לדעת היכן בדיוק נמצא היעד שאליו הוא שולח בישראל; כל שהוא צריך לדעת הוא הכתובת של הנתב הבא, שנמצא בישראל, ויודע איך לנתב את המידע בתוך ישראל.

ברשת IP, פרוטוקול תקשורת IP מספק מנגנון ניתוב לנקודות קצה, אך אינו מבטיח את מהימנותה של העברת חבילות מידע ליעדן. חלק מחבילות המידע יכולות להגיע פגומות, לעבור תהליך שכפול אקראי, להגיע לא בסדר שבו נשלחו, לא להגיע בכלל לכתובת היעד הסופי, או להגיע דרך נתיבים שונים. בדיקת האיכות עבור חבילות המידע נעשית באמצעות פרוטוקול ה-TCP. המידע נבדק, בדרך כלל אל מול Checksum (פעולה מתמטית שמאמתת את דיוק המידע שנשלח), ובמידה ואינו מדויק, מבקשת מהתחנה המשדרת לשלוח אותו שוב.

ראו גם
מונחים ברשת מחשבים
נתב
traceroute

קישורים חיצוניים

ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
ניתוב