بروتوكول بوابة الحدود وقابلية التوجيه

المحتوى

• قابلية التوسع في توجيه البيانات
• بروتوكول البوابة
• جدول توجيه المزامنة
• No Bugs، No Stress - دليلك خطوة بخطوة لإنشاء برامج لتغيير الحياة دون تدمير حياتك

يبعد:

يمكن مساعدة قابلية التوجيه بشكل كبير من خلال بروتوكول بوابة الحدود ، والذي يساعد على توجيه الحزم بشكل أكثر كفاءة.

في علوم الكمبيوتر ، مفهوم مهم هو قابلية التوسعأو مدى نجاح طريقة التعامل مع مهمة معينة مع زيادة حجم المهمة. على سبيل المثال ، تعمل كتابة أرقام الهواتف على قصاصات الورق بشكل جيد إلى حد ما عندما تحتاج إلى تتبع عشرات أرقام الهواتف: يستغرق الأمر عشر ثوان فقط للعثور على رقم معين. لكن بالنسبة لمدينة تضم 100000 شخص ، يستغرق الأمر الآن مائة ألف ثانية (حوالي يوم واحد) للعثور على رقم. باستخدام دفتر هاتف لمدينة يبلغ عدد سكانها 100000 نسمة ، يستغرق الأمر حوالي نصف دقيقة للعثور على رقم هاتف يحمل اسمًا معينًا. الميزة الكبيرة لا تتمثل في أن استخدام كتاب يكون أسرع بكثير من استخدام قصاصات الورق الفردية ، ولكن عندما تضاعف حجم المشكلة ، فأنت لا تضاعف حجم العمل لحلها: البحث عبر الهاتف الكتاب الذي يبلغ حجمه ضعف حجمه لا يستغرق سوى بضع ثوانٍ إضافية: هل الاسم الذي أبحث عنه في النصف الأول من النصف الثاني؟ لا يستغرق الأمر وقتًا طويلاً ، وبالتالي فإن دفاتر الهاتف قابلة للتطوير ، لكن قصاصات الورق ليست كذلك. يتم تطبيق قابلية التوجيه على توجيه فكرة قابلية التوسع إلى مشكلة تسليم الحزم إلى الوجهة الصحيحة عبر الإنترنت.

قابلية التوسع في توجيه البيانات

تتكون قابلية توجيه التوجيه من قضيتين: مستوى الإدارة ومستوى البيانات.

مستوى البيانات هو الوحدة المركزية أو الموزعة في جهاز توجيه يأخذ الحزم الواردة ويوجهها إلى جهاز التوجيه التالي في طريقه إلى وجهته. يجب أن تجد هذه الوظيفة لكل حزمة المعاد توجيهها القفزة التالية في جدول إعادة التوجيه. آليتان رئيسيتان للقيام بذلك هما TCAM ، ذاكرة متخصصة مع دعم الأجهزة المدمج للبحث فيها ، والذاكرة العادية التي يتم البحث باستخدام خوارزميات متقدمة. لا تنخفض سرعة عمليات البحث مع زيادة حجم الجدول. ومع ذلك ، فإن TCAM أو حجم الذاكرة يرتفع بشكل خطي (أو أسرع بقليل من عمليات البحث متعددة المستويات) ، مما يزيد من التكلفة واستخدام الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة عدد عمليات البحث في جدول إعادة التوجيه في الثانية الواحدة ، يجب استخدام تقنيات أكثر تكلفة وتعطش إلى الطاقة. هذه الزيادات لا يمكن تجنبها مع زيادة سرعات الواجهة ، ولكنها تعتمد أيضًا على أحجام حزم متوسط ​​أو أسوأ حالة وعدد الواجهات لكل جهاز أو لكل شفرة / وحدة نمطية في بعض أبنية جهاز التوجيه.

خلال ورشة عمل هندسة توجيه الإنترنت وعناوينها التي عقدت في أمستردام في عام 2006 ، قيل إن سرعة الذاكرة المطلوبة تزيد عن زيادة الأداء في المكونات الجاهزة ، وخاصة الآن بعد أن لم تعد تستخدم SRAMs المنفصلة على نطاق واسع. في السابق ، استخدمت أجهزة الكمبيوتر SRAM عالية السرعة كذاكرة تخزين مؤقت للذاكرة ، ولكن هذه الوظيفة مضمنة في وحدة المعالجة المركزية نفسها هذه الأيام ، لذا لم تعد SRAM رقاقة سلعة متوفرة بسهولة بعد الآن. هذا يعني أن تكاليف أجهزة التوجيه الراقية ستزداد بشكل أسرع مما كانت عليه حتى الآن. ومع ذلك ، بعد ورشة عمل التوجيه والمعالجة IAB ، خرج العديد من بائعي جهاز التوجيه وذكروا في المحادثات والقوائم البريدية أن هذه المشكلة ليست فورية في هذا الوقت وأن النمو عند المستويات المتوقعة حاليًا لن يطرح مشاكل في المستقبل المنظور.

بروتوكول البوابة

يتكون مستوى الإدارة من معالج توجيه ينفذ بروتوكول توجيه BGP والمهام ذات الصلة التي يجب القيام بها بواسطة جهاز توجيه ليكون قادرًا على إنشاء جدول إعادة توجيه. BGP هو البروتوكول الذي يستخدمه مزودو خدمات الإنترنت وبعض الشبكات الأخرى لإخبار بعضهم البعض عن عناوين IP التي يتم استخدامها حيث يمكن إعادة توجيه الحزم الموجهة لعناوين IP هذه بشكل صحيح. تتأثر قابلية تطوير BGP بالحاجة إلى توصيل التحديثات وتخزينها في جهاز التوجيه ومعالجتها. في الوقت الحالي ، لا يمثل عرض النطاق الترددي لنشر التحديثات مشكلة على الإطلاق. في الممارسة العملية ، يمكن أن تشكل متطلبات الذاكرة لتخزين جداول BGP الكبيرة بشكل متزايد مشكلة ، وهذا يرجع عادةً إلى قيود التنفيذ في أجهزة التوجيه المتاحة تجاريًا ، وليس بسبب المشكلات التكنولوجية الملازمة. معالج المسار هو في الأساس جهاز كمبيوتر للأغراض العامة ، ويمكن الآن تصميمه بسهولة مع 16 غيغابايت أو أكثر من ذاكرة الوصول العشوائي. حاليًا ، يعمل خادم الطريق العام Route Route مع 1 غيغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي ويحتوي على حوالي 40 خلاصة BGP كاملة تضم حوالي 560،000 بادئة لكل منها (أرقام ديسمبر 2015).

ومع ذلك ، هذا يترك المعالجة. يعتمد مقدار المعالجة المطلوبة لـ BGP على عدد تحديثات BGP وعدد البادئات لكل. نظرًا لأن عدد البادئات لكل تحديث صغير إلى حد ما ، فسنتجاهل هذا الجانب ونلقي نظرة على عدد التحديثات. من المفترض ، وبصرف النظر عن أي نمو مستقل ، يرتفع عدد التحديثات بشكل خطي مع عدد البادئات. المعالجة الفعلية لتحديثات BGP محدودة للغاية ، وبالتالي فإن عنق الزجاجة هو الوقت الذي يستغرقه الوصول إلى الذاكرة لإجراء تحديث. أيضًا أثناء ورشة توجيه التوجيه والمعالجة IAB ، تم تقديم معلومات تشير إلى أن الزيادة في سرعة DRAM محدودة للغاية ولن تكون قادرة على مواكبة نمو جدول التوجيه.

جدول توجيه المزامنة

بصرف النظر عن مشكلات إعادة التوجيه ومستوى البيانات المنفصلة ، هناك مشكلة في مزامنة جدول إعادة التوجيه مع جدول التوجيه / BGP بعد التحديثات. بناءً على بنية جدول إعادة التوجيه ، قد يستغرق تحديثه وقتًا طويلاً نسبيًا. غالبًا ما يوصف BGP على أنه بروتوكول توجيه "متجه المسار" ، مشابه جدًا لبروتوكولات متجه المسافات. على هذا النحو ، تنفذ نسخة معدلة قليلاً من خوارزمية Bellman-Ford ، والتي ، من الناحية النظرية على الأقل ، تتطلب عددًا من التكرارات التي تساوي عدد العقد (في حالة BGP: الأنظمة المستقلة الخارجية وكذلك أجهزة توجيه iBGP الداخلية ) في الرسم البياني ناقص واحد لتتلاقى. في الممارسة العملية ، يحدث التقارب بشكل أسرع لأنه ليس تصميمًا حيويًا لاستخدام أطول مسار ممكن بين موقعين في الشبكة. ومع ذلك ، يمكن أن يحدث عدد كبير من التكرارات في شكل تحديثات مميزة يجب معالجتها بعد حدث واحد بسبب تأثيرات الضرب. على سبيل المثال ، في حالة اتصال ASES اثنين في موقعين ، سيتم نشر تحديث واحد في AS الأول مرتين إلى AS AS من خلال كل ارتباط ترابط. هذا يؤدي إلى الخيارات الممكنة التالية:

No Bugs، No Stress - دليلك خطوة بخطوة لإنشاء برامج لتغيير الحياة دون تدمير حياتك

لا يمكنك تحسين مهارات البرمجة لديك عندما لا يهتم أحد بجودة البرنامج.

لم يتم التعرف على هذا الجانب من BGP بشكل صريح من قبل العديد من الأشخاص ، على الرغم من أن الدراسات مثل Route Flap Damping تؤدي إلى تفاقم تقارب توجيه الإنترنت ، مما يعالج السلوك الناتج.

مع وضع ما سبق في الاعتبار ، يمكننا أن نستنتج أن BGP لديها بعض مشكلات التوسع: البروتوكول وأجهزة التوجيه التي تنفذها ليست معدة للإنترنت حيث ربما تحتاج BGP إلى خمسة ملايين و 50 مليون بادئة فردية. ومع ذلك ، فإن النمو الحالي مستقر نسبيًا بحوالي 16٪ سنويًا لـ IPv4 ، لذلك لا يوجد سبب للقلق الفوري. ينطبق هذا بشكل خاص على IPv6 ، والذي يحتوي حاليًا على 25000 بادئة فقط في BGP.