التوجيه داخل النطاق وبين النطاقات

يُصنّف توجيه الإنترنت إلى مستويين: بروتوكولات داخلية مثل OSPF و RIP التي توجّه ضمن نطاق إداري واحد، وبروتوكول البوابة الحدودية الخارجي (Border Gateway Protocol) الذي يوجّه بين الأنظمة المستقلة التي تشكل شبكة الإنترنت العالمية.

Definition

التوجيه داخل النطاق هو تحديد المسارات ضمن نظام مستقل واحد باستخدام بروتوكول بوابة داخلية، بينما التوجيه بين النطاقات هو تحديد المسارات بين الأنظمة المستقلة باستخدام بروتوكول البوابة الحدودية الخارجي، والذي يتبادل معلومات إمكانية الوصول المتحكم بها بالسياسات.

Scope

يغطي هذا الموضوع البروتوكولات التي تحقق التوجيه في الإنترنت الفعلي. ضمن النظام المستقل (داخل النطاق)، يتناول بروتوكولات البوابة الداخلية، وبشكل رئيسي بروتوكول حالة الرابط OSPF وبروتوكول متجه المسافة RIP. بين الأنظمة المستقلة (بين النطاقات)، يتناول بروتوكول البوابة الحدودية لمتجه المسار (path-vector Border Gateway Protocol)، بما في ذلك كيفية نشره لإمكانية الوصول، ودعمه للسياسات، وتمكينه للعلاقات التجارية مثل العبور (transit) والمناظرة (peering). وهو يعتمد على خوارزميات التوجيه المجردة ويستبعد نظرية الرسم البياني الأساسية لها.

Core questions

• لماذا ينقسم توجيه الإنترنت إلى مستويين: داخل النطاق وبين النطاقات؟
• كيف تختلف البروتوكولات الداخلية مثل OSPF و RIP في منهجها للتوجيه؟
• كيف ينشر BGP معلومات إمكانية الوصول بين الأنظمة المستقلة؟
• كيف يدعم BGP السياسات والعلاقات التجارية بدلاً من المسارات الأقصر فقط؟
• ما هي تحديات الاستقرار والأمن التي تنشأ في التوجيه بين النطاقات؟

Key concepts

• نظام مستقل (AS)
• بروتوكولات البوابة الداخلية
• OSPF (حالة الرابط)
• RIP (متجه المسافة)
• بروتوكول البوابة الحدودية (BGP)
• توجيه متجه المسار
• سياسة التوجيه
• العبور والمناظرة
• نشر مسار BGP

Key theories

التسلسل الهرمي للتوجيه ذو المستويين

ينقسم التوجيه إلى بروتوكولات بوابة داخلية تعمل على تحسين المسارات ضمن نظام مستقل وبروتوكول خارجي يربط الأنظمة المستقلة، ويفصل التحسين الداخلي عن إمكانية الوصول العالمية ويحترم الحدود الإدارية.

توجيه متجه المسار، التوجيه بين النطاقات القائم على السياسات

يعلن BGP عن المسار الكامل للنظام المستقل لكل بادئة وجهة، مما يسمح للشبكات باكتشاف الحلقات وتطبيق تفضيلات السياسة المحلية بناءً على العلاقات التجارية بدلاً من اختيار أقصر المسارات بشكل صارم.

التوجيه الداخلي لحالة الرابط

يوزع OSPF إعلانات حالة الرابط ضمن النطاق بحيث يحسب كل موجه أقصر المسارات عبر خوارزمية Dijkstra، ويدعم التقارب السريع، والمناطق من أجل قابلية التوسع، ومقاييس التكلفة المتعددة.

Clinical relevance

تشغل هذه البروتوكولات شبكة الإنترنت التشغيلية: فبروتوكول OSPF والبروتوكولات الداخلية المماثلة تحافظ على تقارب شبكات المؤسسات الكبيرة ومقدمي الخدمات بعد الأعطال، بينما يربط BGP عشرات الآلاف من الأنظمة المستقلة في شبكة إنترنت واحدة قابلة للوصول. تُشفّر آليات سياسة BGP اقتصاديات الإنترنت، وتُعدّ أخطاء التكوين والاختطاف في BGP مصدرًا متكررًا للانقطاعات واسعة النطاق والحوادث الأمنية.

History

استخدم التوجيه الداخلي المبكر بروتوكول RIP لمتجه المسافة، والذي استُكمل لاحقًا ببروتوكول OSPF لحالة الرابط (RFC 2328) للشبكات الأكبر. ومع تحول الإنترنت إلى شبكة من الشبكات المدارة بشكل مستقل، ظهر بروتوكول البوابة الخارجية (Exterior Gateway Protocol) ثم BGP (الإصدار الحالي BGP-4, RFC 4271) للتعامل مع التوجيه القائم على السياسات بين الأنظمة المستقلة، وظل BGP بروتوكول التوجيه بين النطاقات للإنترنت منذ ذلك الحين.

Debates

تأمين BGP دون الإخلال بقابلية النشر

يثق BGP في إعلانات المسار افتراضيًا، مما يمكّن من اختطاف المسارات وتسريبها؛ وتعمل الدفاعات المقترحة مثل التحقق من أصل RPKI والتحقق من المسار على تحسين الأمان ولكنها تواجه عقبات النشر التدريجي والتشغيلية، لذا كان التبني تدريجيًا وجزئيًا.

Key figures

• Yakov Rekhter
• John Moy
• Jennifer Rexford

Seminal works

• rfc4271
• rfc2328
• kurose2021

Frequently asked questions

ما هو النظام المستقل؟

النظام المستقل هو شبكة أو مجموعة من الشبكات تحت سيطرة إدارية واحدة، مثل مزود خدمة الإنترنت أو مؤسسة كبيرة، والتي تقدم سياسة توجيه موحدة لبقية الإنترنت. يتم تحديد كل منها برقم AS، ويوجه BGP حركة المرور بين هذه الأنظمة.

لماذا لا يختار BGP أقصر مسار فقط؟

يعكس التوجيه بين النطاقات خيارات العمل والسياسات، وليس فقط طول المسار. قد تفضل الشبكة التوجيه عبر شريك تتناظر معه مجانًا بدلاً من مسار أقصر عبر مزود تدفع له، أو تتجنب شبكات معينة تمامًا. يسمح BGP لكل نظام مستقل بتطبيق هذه السياسات عند اختيار المسارات والإعلان عنها.