ما المقصود بالتوجيه؟
التوجيه هو عملية تحديد المسار في أي شبكة. تتكون شبكة الكمبيوتر من عدة أجهزة، تسمى العُقد، ومسارات أو روابط تصل بين هذه العقد. يمكن أن يحدث الاتصال بين عُقدتين في شبكة مترابطة من خلال عدة مسارات مختلفة. التوجيه هو عملية اختيار أفضل مسار باستخدام بعض القواعد المحددة مسبقًا.
ما سبب أهمية التوجيه؟
يعمل التوجيه على إنشاء كفاءة في اتصال الشبكة. يؤدي فشل اتصالات الشبكة إلى فترات انتظار طويلة لتحميل صفحات موقع الويب للمستخدمين. يمكن أن يتسبب أيضًا في تعطل خوادم مواقع الويب لأنها لا تستطيع التعامل مع عدد كبير من المستخدمين. يساعد التوجيه على تقليل فشل الشبكة عن طريق إدارة حركة مرور البيانات بحيث يمكن للشبكة استخدام أكبر قدر ممكن من سعتها دون التسبب في ازدحام.
ما المقصود بجهاز التوجيه؟
جهاز التوجيه (router) هو جهاز شبكة يربط أجهزة الكمبيوتر والشبكات بشبكات أخرى. تعمل أجهزة التوجيه بشكل أساسي على ثلاث وظائف رئيسية.
تحديد المسار
يحدد جهاز التوجيه (router) المسار الذي تسلكه البيانات عند انتقالها من مصدر إلى وجهة. يحاول العثور على أفضل مسار من خلال تحليل مقاييس الشبكة مثل التأخير والسعة والسرعة.
إعادة توجيه البيانات
يقوم جهاز التوجيه بإعادة توجيه البيانات إلى الجهاز التالي على المسار المحدد للوصول في النهاية إلى وجهته. قد يكون الجهاز وجهاز التوجيه على نفس الشبكة أو على شبكات مختلفة.
موازنة الأحمال
في بعض الأحيان قد يرسل جهاز التوجيه نسخًا من نفس حزمة البيانات باستخدام مسارات مختلفة متعددة. يقوم بذلك لتقليل الأخطاء الناتجة عن فقدان البيانات وإنشاء التكرار وإدارة حجم حركة المرور.
كيف يعمل التوجيه؟
تتحرك البيانات على طول أي شبكة في شكل حزم بيانات. تحتوي كل حزمة بيانات على رأس يحتوي على معلومات حول الوجهة المقصودة للحزمة. أثناء انتقال الحزمة إلى وجهتها، قد تقوم عدة أجهزة توجيه بتوجيهها عدة مرات. تقوم أجهزة التوجيه بتنفيذ هذه العملية ملايين المرات كل ثانية بملايين الحزم.
عند وصول حزمة بيانات، يبحث جهاز التوجيه أولاً عن عنوانه في جدول توجيه. هذا مشابه لركاب يستشير جدولًا زمنيًا للحافلات للعثور على أفضل طريق للحافلات إلى وجهتهم. ثم يقوم جهاز التوجيه بإعادة توجيه الحزمة أو نقلها إلى النقطة التالية في الشبكة.
على سبيل المثال، عند زيارة موقع ويب من جهاز كمبيوتر في شبكة مكتبك، تنتقل حزم البيانات أولاً إلى جهاز توجيه شبكة المكتب. يبحث جهاز التوجيه عن حزمة الرأس ويحدد وجهة الحزمة. ثم يبحث عن جدوله الداخلي ويعيد توجيه الحزمة -إما إلى جهاز التوجيه التالي أو إلى جهاز آخر, مثل الطابعة- داخل الشبكة نفسها.
ما أنواع التوجيه؟
هناك نوعان مختلفان من التوجيه، يعتمدان على كيفية قيام جهاز التوجيه بإنشاء جداول التوجيه الخاصة به:
التوجيه الثابت
في التوجيه الثابت، يستخدم مسؤول الشبكة الجداول الثابتة لتكوين مسارات الشبكة وتحديدها يدويًا. يكون التوجيه الثابت مفيدًا في المواقف التي يُتوقع أن يظل فيها تصميم الشبكة أو المعلمات ثابتة.
تأتي الطبيعة الثابتة لتقنية التوجيه هذه مع عيوب متوقعة، مثل ازدحام الشبكة. بينما يمكن للمسؤولين تكوين مسارات احتياطية في حالة فشل الارتباط، فإن التوجيه الثابت يقلل بشكل عام من قابلية التكيف والمرونة للشبكات، مما يؤدي إلى أداء محدود للشبكة.
التوجيه الديناميكي
في التوجيه الديناميكي، تقوم أجهزة التوجيه بإنشاء وتحديث جداول التوجيه في وقت التشغيل بناءً على ظروف الشبكة الفعلية. وهي تحاول العثور على أسرع مسار من المصدر إلى الوجهة باستخدام بروتوكول توجيه ديناميكي، وهو عبارة عن مجموعة من القواعد التي تنشئ جدول التوجيه الديناميكي وتحافظ عليه وتحدثه.
أكبر ميزة للتوجيه الديناميكي هي أنه يتكيف مع ظروف الشبكة المتغيرة، بما في ذلك حجم حركة المرور وعرض النطاق الترددي وفشل الشبكة.
ما هي بروتوكولات التوجيه الرئيسية؟
بروتوكول التوجيه هو مجموعة من القواعد التي تحدد كيفية تعريف أجهزة التوجيه للحزم وإعادة توجيهها على طول مسار الشبكة. يتم تجميع بروتوكولات التوجيه في فئتين متميزتين: بروتوكولات العبّارة الداخلية وبروتوكولات العبّارة الخارجية.
تعمل بروتوكولات العبّارة الداخلية بشكل أفضل داخل نظام مستقل - شبكة يتم التحكم فيها إداريًا بواسطة مؤسسة واحدة. تعمل بروتوكولات العبّارة الخارجية على إدارة نقل المعلومات بين نظامين مستقلين بشكل أفضل.
بروتوكولات العبّارة الداخلية
تقوم هذه البروتوكولات بتقييم النظام الذاتي واتخاذ قرارات التوجيه بناءً على مقاييس مختلفة، مثل ما يلي:
- تعداد الخطوات، أو عدد أجهزة التوجيه بين المصدر والوجهة
- التأخير، أو الوقت المستغرق لإرسال البيانات من المصدر إلى الوجهة
- عرض النطاق الترددي، أو سعة الارتباط بين المصدر والوجهة
فيما يلي بعض الأمثلة على بروتوكولات العبّارة الداخلية.
بروتوكول معلومات التوجيه
يعتمد بروتوكول معلومات التوجيه (RIP) على تعداد الخطوات لتحديد أقصر مسار بين الشبكات. RIP هو بروتوكول قديم لا يستخدمه أحد اليوم لأنه لا يتسع بشكل جيد لتنفيذ شبكة أكبر.
بروتوكول فتح أقصر مسار أولاً
يجمع بروتوكول فتح أقصر مسار أولاً (OSPF) المعلومات من جميع أجهزة التوجيه الأخرى في النظام الذاتي لتحديد أقصر وأسرع مسار إلى وجهة حزمة البيانات. يمكنك تنفيذ OSPF باستخدام خوارزميات توجيه مختلفة أو عمليات كمبيوتر.
بروتوكولات العبّارة الخارجية
بروتوكول بوابة الحدود (BGP) هو بروتوكول العبّارة الخارجية الوحيد.
بروتوكول عبّارة الحدود
يعرّف BGP الاتصال عبر الإنترنت. الإنترنت عبارة عن مجموعة كبيرة من الأنظمة المستقلة المتصلة ببعضها البعض. يحتوي كل نظام مستقل على رقم نظام مستقل (ASN) يحصل عليه من خلال التسجيل في هيئة الأرقام المخصصة للإنترنت.
يعمل BGP عن طريق تتبع أقرب ASNs وتعيين عناوين الوجهة إلى ASNs الخاصة بها.
ما هي خوارزميات التوجيه؟
خوارزميات التوجيه هي برامج تقوم بتنفيذ بروتوكولات توجيه مختلفة. وهي تعمل عن طريق تعيين رقم تكلفة لكل رابط؛ ويتم حساب رقم التكلفة باستخدام مقاييس الشبكة المختلفة. يحاول كل جهاز توجيه إعادة توجيه حزمة البيانات إلى أفضل ارتباط تالي بأقل تكلفة.
فيما يلي بعض الأمثلة على المكتبات:
توجيه متجه المسافات
تتطلب خوارزمية توجيه متجه المسافات أن تقوم جميع أجهزة التوجيه بتحديث بعضها البعض بشكل دوري حول أفضل معلومات المسار التي عثرت عليها. يرسل كل جهاز توجيه معلومات حول التقييم الحالي للتكلفة الإجمالية إلى جميع الوجهات المعروفة.
في النهاية، يكتشف كل جهاز توجيه في الشبكة أفضل معلومات المسار لجميع الوجهات الممكنة.
توجيه حالة الارتباط
في توجيه حالة الارتباط، يكتشف كل جهاز توجيه جميع أجهزة التوجيه الأخرى في الشبكة. باستخدام هذه المعلومات، يقوم جهاز التوجيه بإنشاء خريطة للشبكة الكاملة ثم يقوم بحساب أقصر مسار لأي حزمة بيانات.
كيف تطور التوجيه؟
لقد تطور التوجيه لتلبية متطلبات التطورات في تقنية الشبكة. لم يعد التوجيه يتعلق فقط بتبديل حزم البيانات بين الأنظمة الذاتية والإنترنت.
لدينا الآن بنية تحتية سحابية مع موارد الحوسبة والأجهزة التي يستضيفها مزودو السحابة من جهات خارجية. ترتبط موارد السحابة هذه افتراضيًا لإنشاء شبكة افتراضية من الموارد التي يمكن للشركات استخدامها لاستضافة التطبيقات وتشغيلها. تمتلك العديد من المؤسسات الآن شبكات مختلطة تتكون من كل من الشبكات المحلية مع الأجهزة الداخلية والشبكات السحابية. يجب على أجهزة التوجيه توجيه حركة المرور بين هذه الشبكات الداخلية والإنترنت والسحابة.
ما المقصود بالتوجيه السحابي؟
يدير التوجيه السحابي بشكل ديناميكي الاتصالات بين شبكتين سحابيتين افتراضيتين أو بين شبكة سحابية وشبكة داخلية باستخدام بروتوكول بوابة الحدود (BGP). يتكيف التوجيه السحابي تلقائيًا مع ظروف الشبكة المتغيرة في السحابة. يعمل جهاز التوجيه السحابي - وهو برنامج يقوم على المحاكاة الافتراضية لوظائف جهاز التوجيه (router) - على تسهيل التوجيه السحابي.
ما هو توجيه DNS؟
يقوم DNS، أو نظام أسماء النطاقات، بترجمة أسماء النطاقات التي يمكن قراءتها بواسطة الإنسان (على سبيل المثال، www.amazon.com) إلى عناوين IP يمكن قراءتها آليًا (على سبيل المثال، 192.0.2.44). تُخزَّن البيانات التي تقوم بتعيين معلومات الاسم هذه إلى معلومات الجهاز بشكل منفصل على خوادم DNS. وقبل إرسال البيانات إلى أي موقع ويب، يجب أن تتصل أجهزة التوجيه بخادم DNS لتحديد عنوان الجهاز الدقيق لحزم البيانات.
يمكن أن يصبح اتصال خادم DNS عنق الزجاجة، خاصة عندما يرغب العديد من المستخدمين في زيارة موقع ويب في نفس الوقت. يشير توجيه DNS إلى استراتيجيات التوجيه المختلفة والخوارزميات التي تدير الاتصال بخادم DNS. تساعد الاستراتيجيات المختلفة، مثل التوجيه المستند إلى زمن الوصول والتوجيه المستند إلى الموقع الجغرافي، في إدارة حمل اتصال خادم DNS.
كيف يمكن لـ AWS المساعدة في التوجيه؟
تعمل AWS Transit Gateway كموجه سحابي وتربط بين VPCs والشبكات المحلية من خلال لوحة وصل مركزية. ومع نمو شبكتك، لا يؤدي تعقد إدارة الاتصالات التدريجية إلى إبطاء نشاطك. عندما تطوِّر تطبيقات عالمية، يمكنك الاتصال ببوابات AWS Transit Gateway باستخدام التناظر بين المناطق.
Amazon Route 53 عبارة عن خدمة شبكة نظام اسم نطاق (DNS) سحابية متاحة للغاية وقابلة للتوسعة. حيث توفر طريقة موثوقة وفعالة من حيث التكلفة للشركات والمطورين لتوجيه المستخدمين النهائيين إلى تطبيقات الإنترنت. Amazon Route 53 Traffic Flow يجعل من السهل عليك إدارة حركة المرور على مستوى العالم من خلال مجموعة متنوعة من أنواع التوجيه لإنشاء بنيات منخفضة الكمون ومتسامحة مع الأخطاء.
توفر سحابة أمازون الافتراضية الخاصة (Amazon VPC) شبكة افتراضية معزولة منطقيًا لموارد AWS. يمكنك استخدام جداول مسار Amazon VPC لتحديد كيف يمكن للموارد التي تشغل VPC الوصول إلى الموارد التي تعمل في VPCs الأخرى أو الاتصال بها, في أماكن العمل, أو عبر الإنترنت. يمكنك استخدام جداول توجيه VPC جنبًا إلى جنب مع مجموعات الأمان وسياسات AWS Identity and Access Management (IAM) للتحكم بشكل دقيق في كيفية اتصال VPCs الخاصة بك بالموارد الأخرى في بيئتك.
ابدأ مع التوجيه السحابي من خلال إنشاء حساب AWS اليوم.
