Bir paketin bir segmentten başka bir segmente yönlendirilmesi işlemine Yönlendirme (Routing) denir. Ağda yönlendirme işlemini yapabilmek için yönlendiricilerin bazı bilgileri edinmeleri gerekmektedir. Bunlar ;

Ø             Yönlendirilecek paketin hedef adresi,

Ø             Rotaların keşfedilmesi,

Ø             En iyi rotanın seçilmesi,

Ø             Yönlendirme bilgilerinin yönlendiriciler arasında devamlılığının sağlanması.

 

Yukarıda belirtilen bilgilerin bir kısmı yönlendirilen protokoller (routed protocol), diğer bir kısmı ise yönlendiren protokoller (routing protocol) tarafından sağlanmaktadır. Bu iki kavram birbirinden farklı işlevlere sahiptir. Yönlendirilen protokoller, mantıksal adresleme yapan 3.katman protokollerdir. IP ve IPX bu protokollere örnek olarak verilebilir. Paketlerin hedef ve kaynak adresleri bu prokoller ile öğrenilmektedir. Yönlendiren protokoller ise IP ve IPX gibi yönlendirilen protokolleri kendilerine özgü algoritmalar kullanarak yönlendirirler. Yönlendiren protokoller dinamik olarak çalışmaktadır. Fakat “IP ve IPX paketleri” sabit olarak da yönlendirilebilmektedir.

 

 

Ağ yöneticisinin bütün ağdaki alt ağları her yönlendiricide uygun bir şekilde elle konfigüre etmesine sabit (statik) yönlendirme denmektedir. Bu tarz ağ yönetiminin hem avantajı hem de dezavantajı vardır.

Ø             Yönlendiricilerde daha az işlemci kullanımı,

Ø             Ağ üzerinde yönlendirme mesajları için gerekli olan bant genişliğinin kullanılmaması,

Ø             Döngülerin oluşma riskinin olmaması ,

gibi avantajlar özellikle küçük ağlar için statik yönlendirmeyi daha etkin bir yönetim anlayışı yapmaktadır.

Fakat sabit yönlendirme yapılırken;

Ø             Ağ yöneticisinin ağ yapısını iyi bilen ve konfigüre edebilen yetkin bir kişinin olması,

Ø             Büyük ağlarda yönlendirme için gerekli konfigürasyonun yapılmasının çok vakit alması,

Ø             Hata yapma riskinin yüksek olması ,

gibi sebeplerden dolayı büyük ağlar için bu yöntem tercih edilmemelidir.

 

 

 

Dinamik yönlendirme ağ üzerinde kullanılan yönlendiricilerin yönlendirme bilgilerinin dinamik olarak yönetilmesi ve güncellenmesi olarak tanımlanabilir. Dinamik yönlendirme protokolleri ise bu dinamizmi sağlayan ve belirli kurallar dahilinde işleyen standartlaşmış protokollerdir.

 

 

 

WAN’larda yönlendirme işlemi çok önemlidir; önemli olan paketlerin kaybolmadan ve olabilecek en verimli şekilde alıcısına iletilmesidir. Bir WAN’da, geniş alan ağında, yönlendirici sayısı ve bunlara bağlı IP ağların sayısı az olduğu durumlarda yönlendirme işlemi kolaydır; yönlendirme bilgileri doğrudan statik değerlerle yapılabilir. Fakat yönlendirici ve bağlı olan IP ağlarının sayısı arttığı zaman ağ üzerinde yanlış yönlendirmeler oluşabilmektedir ve ağın yönetimi zorlaşmaktadır. Özellikle yedekli bağlantıların olduğu durumlarda, elle müdahale etmeksizin ağ topolojisinin otomatik olarak değişmesini sağlamak gereklidir. Bu nedenlerle dinamik yönlendirme teknolojisi ve dinamik yönlendirme protokolleri geliştirilmiştir.

 

 

Özerk sistem belirli sınırlar içerisinde (Bu sınır bir bina, bir şehir, bir bölge veya bir kıta olabilir.) çalışmakta olan ve tek bir yönetici grubu tarafından yönetilen ağ cihazlarının tümünün oluşturduğu sisteme verilen addır. Yani, geniş bir ağın sadece tek bir yetki tarafından yönetilen mantıksal parçalarından her birine denir. Bu sistemler kendi bünyelerinde farklı yönlendirme protokolleri kullanmalarına karşın bu özerk sistemler arasında ortak yönlendirme protokolleri kullanılır.

 

 

Dinamik yönlendirme protokollerinin amaçları :

Ø             Ağ cihazları üzerinde bulunan yönlendirme bilgilerinin diğer ağ cihazları ile paylaşılmasını sağlamak,

Ø             Ağın sürekliliğini sağlamak,

Ø             Ağ üzerinde meydana gelebilecek insan kaynaklı problemleri en aza indirmek,

Ø             Yük dağılımını sağlamak,

şeklinde sıralanabilir.

 

 

Dinamik yönlendirme, ağ üzerinde kullanılan yönlendiricilerin yönlendirme bilgilerinin dinamik olarak yönetilmesi ve güncellenmesi olarak tanımlanabilir. Dinamik yönlendirme protokolleri ise bu dinamizmi sağlayan ve belirli kurallar dahilinde işleyen standartlaşmış protokollerdir. Dinamik yönlendirme protokolleri :

Ø             Dahili ağ geçidi yönlendirme protokolleri (Interior Gateway Routing Protocols- IGRP)

Ø             Harici ağ geçidi yönlendirme protokolleri (Exterior Gateway Routing Protocols-EGRP)

olarak ikiye ayrılırlar.

Dinamik yönlendirme “özerk sistemler” arasında veya sistem içinde kullanılır.

 

 

 

Yönlendiricilerin iki temel görevi vardır. Kaynak ve hedef sistem arasında en uygun yolu belirlemek ve kaynaktan gelen veri paketlerini hedefe doğru iletmek. Yönlendirici; kaynak ile hedef arasındaki en uygun yolu bulurken en kısa yolu tercih eder.Aslında en kısa yol demek sadece metrik bir tanım değildir. Bu tanımın içinde en kısa yol uzunluğu, basitlik, iletişim maliyeti, sağlamlık ve güvenilirlik, bağlantı hızı ve esneklik bilgileri de yer almaktadır. İşte yönlendiriciler yol belirleme çalışmasını bu kriterlere göre yaparlar. Yol belirleme işlemini gerçekleştiren mekanizmalara ise yönlendirme algoritması denir.

 

Yönlendirme algoritmalarının yaptığı görevleri ve özellikleri aşağıda belirtilmiştir.

 

Ø             Yönlendirme algoritması en kısa zamanda ve doğru olarak kaynak ve hedef sistem arasındaki en kısa yolu bulmalıdır.

Ø             Yönlendirme algoritmaları mümkün olduğu az bir yazılımla verimli olarak çalışmalı yani basit olarak dizayn edilmelidir.

Ø             Yönlendirme algoritmaları güvenilir olmalıdır. Mesela beklenmeyen bir donanım arızasında, fazla veri trafiğinin olduğu durumlarda doğru karar verebilmelidir.

Ø             Yönlendirme algoritması tüm yönlendiricilerin hemfikir olabileceği bir yolu en kısa zamanda belirlemelidir.

Ø             Yönlendirme algoritmaları şartların gereklerine göre esnek olabilmelidir. Normal şartların değiştiği, örneğin yönlendiricilerden birinin devreden çıktığı anda bir sonraki en uygun yolu belirleyip karar verebilmelidir.

 

 

Yönlendirme algoritmalarını temel olarak iki gruba ayırmak mümkündür.

Ø             Sabit Yönlendirme Algoritmaları

·      En Kısa Yol Algoritması

o        Dijkstra Algoritması

o        Bellman-Ford Algoritması

·        Taşma (Su Baskını) Algoritması

·        Rasgele Yönlendirme Algoritması

·        Akış Durumu Yönlendirme Algoritması

Ø             Uyarlanabilir (Dinamik) Yönlendirme Algoritmaları

·      Uzaklık Vektörü Algoritması

·      Bağlantı Durumu Algoritması

 

 

Bu tür algoritma kullanan yönlendiriciler, yönlendirme kararlarını, o andaki trafik durumuna ve ağ bağlantı biçimine (topoloji) ilişkin ölçmelere ya da tahminlere dayandırmazlar. Bunun yerine, önceden hesaplanmış ve ağa bağlandığı zaman yönlendiriciye yüklenmiş tablolara göre yönlendirme yaparlar. Bu tür algoritmalara Uyarlanabilir Olmayan (Nonadaptive) yönlendirme algoritmaları denir.

 

 

Bir ağ içerisinde kaynak sistem ile hedef sistem arasındaki yolun en kısa olması esasına göre çalışan sabit yani duruma göre plan değiştirmeyen bir algoritmadır. Bu algoritmada yönlendiriciler arasındaki uzaklık kriter seçilebileceği gibi, yönlendiriciler arasındaki sekme sayısı (number of Hops), ortalama gecikme, ortalama trafik yükü, iletişim maliyeti, ortalama kuyruk uzunluğu gibi ölçüm kriterleri de seçilebilir. Seçilen kriter uzaklık ise, algoritma yönlendiriciler arasındaki en kısa yolu belirler. Eğer seçilen kriter maliyet ise algoritma en az maliyetli yolları elde eder.

Yani en kısa yol tanımı sadece iki sistem arasındaki mesafenin kısalığını değil ayrıca iki sistem arasındaki yolun sekme sayısını ve ekonomik maliyetini de içerisine alır. 

 

Statik yönlendirme algoritmaları kullanılan ağlarda, bağlantılarda bir değişiklik olduğu zaman, yönlendiriciler komşularına olan uzaklık, gecikme gibi ölçümleri yeniden yaparak komşu yönlendiricilere gönderirler. Ayrıca komşu yönlendiricilerden gelen bilgileri de kullanarak yeni yönlendirme tabloları oluşturmak için algoritmaları çalıştırırlar. Bu algoritmalar her bir yönlendiricide ayrı ayrı çalıştırılabileceği gibi, sadece merkezi olarak seçilen bir yönlendirici tarafından çalıştırılıp elde edilen sonuçlar ilgili yönlendiricilere gönderilebilir.

 

 

Bu algoritmadaki temel mantık, bir düğüme gelen her paketin geldiği yön dışındaki tüm yönlere gönderilmesi prensibine dayanır. Bu şekilde her paket, ağda tekrar tekrar dolaşır. Tahmin edilebileceği gibi ; bir önlem alınmadığı takdirde, paketin ağdaki tekrar sayısı sınırsız olarak artacak ve tıkanıklığa sebep olacaktır.

 

Bu algoritmanın üstünlükleri aşağıda verilmiştir : 

 

Paketlere alternatif bir çok yol sunmaktadır. Kaynak ile hedef arasındaki tüm yollar denendiği için ağda meydana gelebilecek herhangi bir sorunda paketler alternatif yollardan hedefe ulaşırlar. Bu özellik çeşitli uygulamalarda fayda sağlamaktadır. (Örneğin acil mesaj gönderimi gerektiği zamanlarda, askeri uygulamalarda, vs..)

Bir diğer “Flooding” algoritması da “Seçmeli Taşkın Algoritması”dır. Bu algoritmada düğümler, gelen paketleri tüm yönlere göndermek yerine sadece yaklaşık olarak doğru yönlere gönderirler. Bu da olası bir trafik sıkışıklığını azaltmış olur.

 

 

Bu algoritmada bir düğüme gelen paketin gönderileceği yol, geliş yolu dışındaki yollar arasından rasgele seçilir. Tüm yolların seçilme olasılıkları eşittir. Bu algoritmanın biraz gelişmiş modelinde, yol seçimi veri hızına bağlı olarak olasılıklandırılır.

Rasgele yönlendirme algoritması da “flooding” algoritması gibi ağ bağlantı bilgilerini kullanmaz. Yol seçimi rasgele yapıldığından, seçilen yol en kısa olanı olmayabilir.

 

 

Ağ bağlantı bilgilerinin ve trafik akışının birlikte kullanılarak yönlendirme yapıldığı bir sabit yönlendirme algoritmasıdır. Temel mantığı ortalama paket gecikmelerinin kuyruk teorisine göre hesaplanmasına dayanır.

 

 

 

Uzaklık vektörü algoritmasında tüm düğüm noktalarında her hedef adres için gidiş yolunu ve ortalama gidiş mesafesi ve zamanını belirten bir yol bilgisi vardır. Bu sistemde her düğüm noktasının tüm komşularına ait uzaklık ve zaman gecikmesi bilgilerini bildiği varsayılır. Bu algoritmada her düğüm diğer düğümlere erişmek için kullanılması gereken en iyi yolun uzaklığını (ya da gecikmesini) ve en iyi yola hangi komşu düğüm üzerinden erişebileceğini gösteren yönlendirme tabloları oluştururlar. Bu tablolara “vektör” adı verilir.ve düğümler arasındaki bilgi alışverişi ile güncellenirler.

 

Sistem ilk çalışmaya başladığı anda tüm düğüm noktaları kendilerine komşu düğüm noktalarına özel bir bilgi paketi yollayarak komşularının uzaklık bilgilerini edinir. Tüm düğüm noktalarının elde ettiği bu uzaklık bilgileri sonuçta her düğüm noktasının diğer düğüm noktalarına olan uzaklıklarının listelendiği bir tablo halini alır.

 

Her düğüm, kendisi ile komşu olan düğümler arasındaki uzaklığı bulmak için çeşitli ölçümler yapar. Bu ölçümde ölçüt sekme sayısı (number of Hops) seçilmiş ise, her düğüm ile komşuları arasındaki uzaklık “bir sekme”dir. Ölçüt kuyruktaki paket sayısı yani kuyruk uzunluğu (queue length) ise, her düğüm her yöne doğru oluşan kuyrukların uzunluklarını paket sayısı türünden bulur. Eğer ölçüt gecikme (delay) olarak seçilmişse, her yönlendirici özel yankı (echo) paketleri göndererek gecikme ölçümlerini yaparlar. Yankı paketini alan düğüm, aldığı paket üzerine alma ve gönderme zamanlarını yazarak geri gönderir. Her düğüm belirli zaman aralıklarında (birkaç ms gibi) komşu düğümlere olan gecikmeleri ölçerek bu bilgileri komşu düğümlerine gönderir. Aynı şekilde komşulardan da benzer bilgiler alır.

 

 

 

 

 

 

 

Yönlendiriciler, yönlendirme tablolarını belirli bir metodoloji takip ederek oluştururlar. Yönlendiriciler, gerek ağ yöneticisinin sabit olarak yol belirlemesiyle gerekse dinamik yönlendirme protokollerinin mesajları ile elde ettikleri ağ bilgilerini yönlendirme tablosuna kaydetmeden önce incelerler. Eğer bir ağa ait birden fazla farklı yol bilgisi varsa; bu yolların hangi protokol aracılığıyla elde edildiğine bakılır. Yönetimsel Uzaklık (Administrative Distance) değeri en iyi olan yol, yönlendirme tablosuna kaydedilir.

Dinamik yönlendirme protokollerine sahip oldukları mevcut algoritmalara göre ağda en etkin yol belirleme yeteneğine göre belirlenen değerler Yönetimsel Uzaklık olarak bilinmektedir. Bir yolun yönetimsel uzaklık değeri ne kadar küçükse bu yolun o kadar tercih edilebilir olduğunu gösterir.

Yönetimsel Uzaklığın öngörülen değerleri aşağıdaki tabloda görülmektedir. Eğer bir ağa ait birden fazla yolun yönetimsel uzaklık değerleri de aynı ise bu yollardan metrik değeri en küçük olan yol, yönlendirme tablosuna kaydedilecektir.

 

 

IGP, özel ve bağımsız ağlar içindeki yönlendiricilerde kullanılan bir iç protokoldür. Bağımsız özel ağlarda temel kriter hız ve başarımın (performansın) yüksek olmasıdır. Ağ içerisinde olabilecek herhangi bir kesintiye karşı, diğer en uygun yol hızlıca belirlenmelidir. IP ağ uygulamalarından iyi bilinen RIP ve OSPF bu protokole dayanır.

 

 

LAN’lar için tasarlanan RIP Xerox’un PUP ve XNS yönlendirme protokollerine dayanılarak geliştirilmiştir. RIP , RIP’i destekleyen yönlendiriciler arasında otomatik olarak ağ yönlendirme tablolarını oluşturan bir protokoldür.

RIP olmadan, her yönlendirme değişikliği yapıldığında, yönlendirme tablolarının el ile güncellenmesi gereklidir. Bu birçok yönlendirici söz konusu olduğunda karmaşık bir hal alabilir. RIP ile bir yönlendirici, komşu yönlendiricilerin birindeki yönlendirme tablosundaki değişikliği öğrendiği zaman, bu bilgiyi diğer komşu yönlendiricilere ileterek bu yönlendiricilerin de yönlendirme tablolarını güncellemelerini sağlar

 

 

RIP protokolüne oldukça benzer bir protokoldür. Küçük ve orta ölçekli ağlarda etkin olarak kullanılmaktadır. Uzaklık Vektörü yönlendirme protokollerindendir. Bant genişliği, güvenilirlik, yük ve maksimum transmisyon biriminden oluşan fonksiyonu metrik olarak kullanır. Metrik olarak kullandığı fonksiyon RIP’e göre daha etkin rota tespit etmesini sağlar.

IGRP, Cisco System tarafından 1980’lerin başlarında tasarlanmıştır. IGRP, özerk sistemlerde kullanılan güçlü bir protokoldür. IGRP, RIP’e göre daha geniş ağlarda çalışabilir. RIP’in 15 hop count’a kadar çalışabilmesine karşın IGRP 255 hop count’a kadar çalışabilmektedir. Karışık metrik hesaplamalarıyla yol bulmada çok başarılıdır

 

 

EIGRP, Cisco Systems tarafından tasarlanmış ve IGRP’nin geliştirilmiş sürümüdür. EIGRP, Interior Gateway Protocol ailesindendir. Metot olarak uzaklık vektörü protokolüdür, ama link state özelliklerini de taşır. Bir ağda EIGRP’nin kullanılabilmesi için çok iyi bir tasarım yapılması gerekir. Buna karşılık olarak EIGRP alternatif yollar arasında çok yüksek geçiş hızı sunar.

 

 

 

Yapılandırma örneği için ağ şeması :

 

 

RIP protokolünün bir yönlendirici üzerinde etkinleştirilmesi için öncelikle o yönlendirici üzerinde bir RIP işlemi ayarlanmalıdır. Bunun için genel yapılandırma bölümünde iken,

Router# conf t

Router(config)# router rip

Router(config-router)#

komutu girilir. router rip komutu girildiği zaman bir RIP işlemi başlatılır ve ağdan gelen güncelleme paketleri dinlenilmeye başlanır. Bu komutu takiben hangi ağa ait yayınların alınacağı ve yönlendirme bilgisinin gönderileceği belirtilmelidir. Bunun için,

Router(config-router)# network 192.168.0.0

Router(config-router)#

komutu yürütülmelidir. Bu komut ile 192.168.0.0/24 C sınıfı IP ağından gelen RIP bilgileri alınacak ve gönderilecektir. Görüldüğü üzere verilen IP ağı ile ilgili herhangi bir alt ağ maskesi girilmemiştir. Çünkü daha önce de belirtildiği gibi RIP alt ağ maskesi bilgilerini yayınlamaz. Dolayısıyla güncelleme paketini alan yönlendirici IP ağının sınıfına bakarak hangi sınıf IP ağı olduğunu belirler ve ona göre işlem yapar. Örneğin “192.168.0.0” yerine “172.16.0.0” IP ağının adresi girilmiş olsaydı, güncelleme paketini alacak yönlendirici yönlendirme tablosuna “172.16.0.0/16” olarak işleyecekti. Bunun nedeni “172.16.0.0” ağının bir B sınıfı Ip ağı olmasıdır.

Bu ayarlamadan sonra belirtilen ağ veya ağlar ile ilgili RIP yapılandırması tamamlanmış olur. Bunun dışında başarımın artırılması için aşağıdaki komut girilebilir :

Router(config-router)# passive-interactive Serial0

Bu komut sayesinde belirtilen arayüzden RIP yayınları gönderilmeyecektir. Dolayısıyla bu arayüzde gereksiz trafik oluşması engellenecektir.

Daha önce belirtildiği gibi RIP protokolü alt ağ maskelerini taşımaz. Fakat RIPv2 ile bu özellik eklenmiştir. Yönlendirici üzerinde RIPv2’nin kullanılabilmesi için :

Router(config-router)# version 2

komutunun girilmesi yeterli olacaktır.

RIP’in kullanıldığı yönlendiricilerde show ip protocols komutu yürütüldüğü zaman yönlendirici üzerinde etkin olan yönlendirme protokollerine ait bilgi alınabilir.

 

 

İnternet’e çok fazla sayıda bilgisayar bağlı olduğundan bir gateway’in internetin tüm yönlendirme bilgilerini tutması düşünülemez. Bu yapılamayacağı için, gateway’lere yalnızca internet’in bir parçasının sorumluluğu verilir. Bu durumda, gateway’in internetin tüm diğer gateway’lerinden haberdar olması gerekmez.

Gateway, komşu gateway’lerin ve diğer özerk sistemlerdeki gateway’lerin kendi rotalama bilgilerini paylaşacaklarına güvenir. Aslında, eğer gateway’ler bir yönlendirme kararı vermek için yetersiz bilgiye sahipse, basitçe varsayılan (default) bir rota seçerler. Bu değişim iki başka terimi ortaya çıkarır. Harici (exterior) gatewayler ve Dahili (interior) gatewayler. Bir harici gateway iki farklı özerk sistem arasında yönlendirme bilgisi alışverişi yapılmasını sağlar. Dahili gateway’ler ise aynı özerk sisteme aittirler.

 

TCP/IP ağları iç ağlarda veriyi taşımak için birçok yönlendirme metodu kullanabilir. Bu metotlar sabit yönlendirme tablolarından özel dinamik yönlendirme protokollerine kadar değişiklik gösterir. RIP İnternet’te kullanılan en yaygın dinamik yönlendirme protokollerinden biridir. Bunun altında yatan sebeplerden biri Berkeley UNIX’e dahil edilmiş olmasıdır. Popüler olmasına rağmen bazı eksiklikleri vardır. Bunların en dikkat çekenleri :

Ø             Belirli bir arabirim hızını anlayamama,

Ø             15 yönlendiriciden öteye yönlendirmeye izin vermeyen kısıtlı metrik sahası,

Ø             Ağ değişimlerine geç cevap verme,

Ø             Güvenlik eksiği.

 

RIP’deki bu eksiklikleri ortadan kaldırmak için , IETF (Internet Engineering Task Force) yeni bir yönlendirme protokolü olan OSPF’i önermiştir.

 

 

Küçük ağlar için etkili bir biçimde çalışan RIP protokolü bant genişliğinde ciddi bir trafik oluşturduğundan dolayı büyük ağlar için tercih edilememektedir. IGRP, küçük ağlarda kullanılabildiği gibi orta ölçekli ağlarda da kullanılabilmektedir. RIP, metrik fonksiyonu olarak bir ağa ulaşabilmek için üzerinden geçilmesi gereken yönlendirici sayısını (hop count) kullanmaktadır. IGRP ise bant genişliği, gecikme, güvenilirlik, yük ve maksimum transmisyon biriminden oluşan fonksiyonu metrik olarak kullanır. Bu metrik fonksiyon IGRP’nin RIP’e göre daha etkin rota tespit etmesini sağlamaktadır.