التوجيه الديناميكي: OSPF خطوة بخطوة

طريقان إلى نفس الفكرة

قبل أن تبدأ

الفكرة الجوهرية

1لماذا لا تكفي المسارات الثابتة؟

المسار الثابت بسيط ومضمون، ويناسب الشبكة الصغيرة والمسار الافتراضي نحو مزوّد الخدمة. مشكلته أنه لا يرى الأعطال: إن انقطعت الوصلة يبقى المسار في الجدول وتضيع الحزم. ومع كل شبكة جديدة يجب أن تعدّل كل موجّه بيدك. البروتوكول الديناميكي يحل الأمرين: يكتشف الشبكات وحده، ويتجاوز العطل وحده.

2الجيران والخريطة المشتركة

كل موجّه يرسل Hello على واجهاته. إن رد موجّه آخر بالشروط نفسها (المنطقة، والشبكة، والمؤقتات، والمصادقة) صارا جارين. بعدها يتبادلان LSA: رسائل تقول «أنا R1، ولي وصلة إلى 10.1.1.0/24 بتكلفة 1، وجاري R2». كل LSA ينتشر في المنطقة كلها، فينتهي كل موجّه بنسخة متطابقة من الخريطة اسمها LSDB. الحالة التي تريد رؤيتها بين جارين هي FULL.

3Dijkstra والتكلفة: من يفوز؟

بعد أن يملك الموجّه الخريطة، يشغّل خوارزمية Dijkstra ليجد أقل مجموع تكاليف إلى كل شبكة. التكلفة تُحسب من سرعة الواجهة: المرجع ÷ السرعة. لذلك الطريق عبر ثلاث وصلات سريعة قد يغلب طريقًا مباشرًا عبر وصلة بطيئة. شغّل السكربت ولاحظ هذا بالضبط.

الوصلة المباشرة R1 إلى R2 بسرعة 10 Mbps تكلفتها 10000، فيفضّل OSPF الدوران عبر R3 وR4 بتكلفة 120. غيّر السرعات وأعد التشغيل.

import heapq

REFERENCE = 100_000          # Mbps: raised from Cisco's default 100 so fast links differ

def cost(mbps):
    return max(1, REFERENCE // mbps)

# links: (router, router, speed in Mbps)
links = [("R1", "R2", 10), ("R1", "R3", 10_000), ("R3", "R4", 10_000), ("R4", "R2", 1_000)]

graph = {}
for a, b, speed in links:
    graph.setdefault(a, []).append((b, cost(speed)))
    graph.setdefault(b, []).append((a, cost(speed)))

def shortest(start):
    best = {start: (0, [start])}
    queue = [(0, start, [start])]
    while queue:
        total, node, path = heapq.heappop(queue)
        if total > best[node][0]:
            continue
        for nxt, c in graph[node]:
            if nxt not in best or total + c < best[nxt][0]:
                best[nxt] = (total + c, path + [nxt])
                heapq.heappush(queue, (total + c, nxt, path + [nxt]))
    return best

for dest, (total, path) in sorted(shortest("R1").items()):
    print(f"R1 -> {dest}: cost {total:<5} via {' > '.join(path)}")

4المناطق وDR والتحقق

في شبكة كبيرة تكبر الخريطة ويثقل الحساب، فتُقسم إلى مناطق، وكل منطقة تتصل بـ المنطقة 0. على وصلة مشتركة بين موجّهات كثيرة، يُنتخب DR (وBDR احتياطيًا) فيتبادل الكل خرائطهم معه بدل أن يتبادل كل موجّه مع كل موجّه. الفائز: الأولوية الأعلى (الافتراضي 1، والصفر يعني لا يترشح)، ثم معرّف الموجّه الأعلى.

passive-interface يوقف رسائل Hello نحو شبكة المستخدمين (أمان وهدوء) مع الإعلان عنها. FULL تعني جوارًا مكتملًا، و[110/120] هي المسافة الإدارية/التكلفة.

R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# router-id 1.1.1.1
R1(config-router)# auto-cost reference-bandwidth 100000
R1(config-router)# network 10.1.0.0 0.0.255.255 area 0
R1(config-router)# passive-interface GigabitEthernet0/2

R1# show ip ospf neighbor
Neighbor ID  Pri  State        Dead Time  Address     Interface
2.2.2.2        1  FULL/DR      00:00:34   10.1.12.2   Gi0/0
3.3.3.3        1  FULL/BDR     00:00:38   10.1.13.3   Gi0/1

R1# show ip route ospf
O     10.2.0.0/24 [110/120] via 10.1.13.3, Gi0/1

مثال محلول

المسألة: بعد إضافة موجّه جديد R5، الأمر show ip ospf neighbor على R1 لا يظهر R5 أبدًا، رغم أن ping بينهما ينجح. كيف تبحث؟

الحل: الـ ping ينجح، إذن الطبقات 1 إلى 3 سليمة والمشكلة في شروط الجوار. قارن على الطرفين بـ show ip ospf interface: (1) المنطقة واحدة؟ (2) القناع نفسه؟ (3) مؤقتا Hello وDead متطابقان؟ (4) المصادقة؟ (5) هل الواجهة passive بالخطأ؟ (6) هل يتكرر معرّف الموجّه؟ في هذه الحالة كان R5 في area 1 وR1 في area 0 على الوصلة نفسها. بعد التصحيح ظهرت الحالة FULL ثم مسارات O في الجدول.

خرافة مقابل حقيقة

أين تقابله في العمل

اختبر فهمك

بطاقات مراجعة سريعة

تحقق من فهمك