How Routers Learn Routes: Routing Protocols, Metrics and Loopsڕێدۆزەکان چۆن ڕێگەکان فێر دەبن: پرۆتۆکۆڵەکانی ڕێدۆزی، پێوانەکان و ئەڵقەکانی ڕێدۆزی

A router knows its directly connected networks by itself. For every other network it needs a route, and there are two ways to get one. With static routes an administrator types each route by hand, as in Static routes. With dynamic routing the routers run a routing protocol: they tell each other which networks they know, and each router works out the best path by itself.

ڕێدۆز (Router) ڕایەڵەکانی (Network) ڕاستەوخۆ بەستراوی خۆی بە خۆی دەناسێت. بۆ هەر ڕایەڵەیەکی تر پێویستی بە ڕێگەیەکە و دوو ڕێگا هەیە بۆ دەستکەوتنی. بە ڕێگە جێگیرەکان بەڕێوەبەرێکی ڕایەڵە (Network administrator) هەموو ڕێگەیەک بە دەست دەنووسێت، وەک لە ڕێگە جێگیرەکاندا. بە ڕێدۆزیی بزۆک ڕێدۆزەکان پرۆتۆکۆڵێکی ڕێدۆزی کار پێ دەکەن: بە یەکتری دەڵێن کام ڕایەڵەکان دەناسن و هەر ڕێدۆزێک خۆی باشترین ڕێگە دەدۆزێتەوە.

It is called dynamic because the work never stops. When a link fails or a new network appears, the routers calculate again, so their routing tables keep changing by themselves. A static route stays exactly as it was typed — even when its link is broken.

پێی دەگوترێت بزۆک چونکە ئەم کارە هەرگیز ناوەستێت. کاتێک بەستەرێک دەپچڕێت یان ڕایەڵەیەکی نوێ دەردەکەوێت، ڕێدۆزەکان دیسان حیساب دەکەنەوە، بۆیە خشتەکانی ڕێدۆزییان (Routing table) بە خۆیان بەردەوام دەگۆڕێن. ڕێگەیەکی جێگیر وەک خۆی دەمێنێتەوە کە نووسراوە — تەنانەت کاتێک بەستەرەکەی پچڕاوە.

In networking a protocol is a set of rules that two devices agree on so that they understand each other (What is a protocol?). A routing protocol is the set of messages, rules and an algorithm that routers use to learn routes. The messages carry what each router knows. The rules say when to send them, to whom, and which news to believe. The algorithm — a step-by-step method of calculation — picks the best route to every network and puts it into the routing table.

لە ڕایەڵەدا پرۆتۆکۆڵ (Protocol) کۆمەڵێک یاسایە کە دوو ئامێر لەسەری ڕێک دەکەون بۆ ئەوەی لە یەکتر تێبگەن (پرۆتۆکۆڵ چییە؟). پرۆتۆکۆڵی ڕێدۆزی ئەو کۆمەڵە پەیام، یاسا و ئەلگۆریزمەیە (Algorithm) کە ڕێدۆزەکان بۆ فێربوونی ڕێگەکان بەکاری دەهێنن. پەیامەکان ئەوە هەڵدەگرن کە هەر ڕێدۆزێک دەیزانێت. یاساکان دەڵێن کەی بنێردرێن، بۆ کێ و باوەڕ بە کام هەواڵ بکرێت. ئەلگۆریزمەکە — ڕێگایەکی هەنگاو بە هەنگاوی حیسابکردن — باشترین ڕێگە بۆ هەر ڕایەڵەیەک هەڵدەبژێرێت و دەیخاتە ناو خشتەی ڕێدۆزییەوە.

The best-known routing protocols are RIP, OSPF, EIGRP and BGP; IS-IS is also widely used inside large Internet providers. This chapter teaches each of them.

ناسراوترین پرۆتۆکۆڵەکانی ڕێدۆزی RIP، OSPF، EIGRP و BGPـن؛ ⁦IS-IS⁩ـیش لە ناو دابینکەرەکانی ئینتەرنێتی (ISP) گەورەدا زۆر بەکار دێت. ئەم بەشە هەریەکەیان فێر دەکات.

Whatever its name, every routing protocol does the same four jobs:

هەر ناوێکی هەبێت، هەموو پرۆتۆکۆڵێکی ڕێدۆزی هەمان چوار ئەرک دەکات:

After a change, the routers do not all hear about it at the same moment: the news spreads router by router. The network has converged when every router again has the same, correct picture of the network and a working route to every network. The time this takes is the convergence time. While a network is converging, some packets are lost or take a wrong turn, so a fast protocol matters: OSPF and EIGRP usually converge within seconds, while RIP can need minutes.

دوای گۆڕانێک، هەموو ڕێدۆزەکان لە هەمان ساتدا پێی نازانن: هەواڵەکە ڕێدۆز بە ڕێدۆز بڵاو دەبێتەوە. ڕایەڵەکە کاتێک دەگاتە پێکگەیشتن کە هەموو ڕێدۆزێک دیسان هەمان وێنەی دروستی ڕایەڵەکەی هەبێت و ڕێگەیەکی کارای بۆ هەموو ڕایەڵەیەک هەبێت. ئەو کاتەی ئەمە دەیخایەنێت کاتی پێکگەیشتنە. لە کاتی پێکگەیشتنی ڕایەڵەدا، هەندێک پاکێت (Packet) ون دەبن یان ڕێی هەڵە دەگرن، بۆیە پرۆتۆکۆڵی خێرا گرنگە: OSPF و EIGRP زۆرجار لە چەند چرکەیەکدا پێکدەگەن، بەڵام RIP لەوانەیە چەند خولەکێکی پێویست بێت.

Everything that is compared needs a measure, just as a road can be measured in kilometres or in minutes. To choose between two paths, a router uses a metric: a rule, or a few rules, that gives each path a number. The path with the lowest metric wins. Every routing protocol has its own metric:

هەر شتێک کە بەراورد دەکرێت پێوەرێکی پێویستە، وەک چۆن ڕێگایەک بە کیلۆمەتر یان بە خولەک دەپێورێت. بۆ هەڵبژاردن لە نێوان دوو ڕێگادا، ڕێدۆز پێوانە بەکار دەهێنێت: یاسایەک یان چەند یاسایەک کە ژمارەیەک دەدات بە هەر ڕێگایەک. ڕێگای خاوەن کەمترین پێوانە دەباتەوە. هەر پرۆتۆکۆڵێکی ڕێدۆزی پێوانەی خۆی هەیە:

A metric is compared only inside one protocol. When two different protocols offer routes to the same network, the router decides with administrative distance instead — see AD or metric?.

پێوانە تەنیا لە ناو یەک پرۆتۆکۆڵدا بەراورد دەکرێت. کاتێک دوو پرۆتۆکۆڵی جیاواز ڕێگە بۆ هەمان ڕایەڵە پێشکەش دەکەن، ڕێدۆزەکە لە جیاتی ئەوە بە مەودای بەڕێوەبەری (Administrative distance) بڕیار دەدات — بڕوانە AD یان پێوانە؟.

A hop is one jump of a packet from one router to the next (Hop and next hop). The hop count of a path is the number of hops a packet makes between sender and receiver. It ignores how crowded or how fast each link is. In the picture R1 has three paths to R4: through R2 and R3 (3 hops), through R5 (2 hops) and through R6, R7 and R8 (4 hops). A protocol that counts hops, such as RIP, chooses the middle path through R5, because 2 is the smallest count.

باز یەک بازدانی پاکێتێکە لە ڕێدۆزێکەوە بۆ ڕێدۆزی دواتر (باز و بازی دواتر). ژمارەی بازەکانی ڕێگایەک ئەو ژمارە بازەیە کە پاکێتێک لە نێوان نێرەر و وەرگردا دەیدات. گوێ نادات بەوەی هەر بەستەرێک چەند قەرەباڵغ یان خێرایە. لە وێنەکەدا ⁦R1⁩ سێ ڕێگەی بۆ ⁦R4⁩ هەیە: بە ⁦R2⁩ و ⁦R3⁩دا (⁦3⁩ باز)، بە ⁦R5⁩دا (⁦2⁩ باز) و بە ⁦R6⁩، ⁦R7⁩ و ⁦R8⁩دا (⁦4⁩ باز). پرۆتۆکۆڵێک کە بازەکان دەژمێرێت، وەک RIP، ڕێگای ناوەڕاست لە ڕێی ⁦R5⁩ـەوە هەڵدەبژێرێت، چونکە 2 بچووکترین ژمارەیە.

An autonomous system (AS) is a group of networks run by one organisation with one routing policy — a company, a university or an Internet provider. Each AS has a number, its ASN. The Internet is tens of thousands of autonomous systems joined together. So routing protocols fall into two groups. Interior Gateway Protocols (IGPs) work inside one AS: RIP, OSPF, IS-IS and EIGRP. Exterior Gateway Protocols (EGPs) carry routes between autonomous systems, and today there is only one in use: BGP. (“EGP” was also the name of one old protocol, RFC 904, which BGP replaced.)

سیستەمی سەربەخۆ ⁦(AS)⁩ کۆمەڵێک ڕایەڵەیە کە یەک دامەزراوە بە یەک سیاسەتی ڕێدۆزی بەڕێوەیان دەبات — کۆمپانیایەک، زانکۆیەک یان دابینکەرێکی ئینتەرنێت. هەر ASـێک ژمارەیەکی هەیە بە ناوی ASN. ئینتەرنێت (Internet) دەیان هەزار سیستەمی سەربەخۆیە کە پێکەوە بەستراون. بۆیە پرۆتۆکۆڵەکانی ڕێدۆزی دەبنە دوو گرووپ. IGP ⁦(Interior Gateway Protocol)⁩ لە ناو یەک ASـدا کار دەکات: RIP، OSPF، ⁦IS-IS⁩ و EIGRP. EGP ⁦(Exterior Gateway Protocol)⁩ ڕێگەکان لە نێوان سیستەمە سەربەخۆکاندا دەگوازێتەوە و ئەمڕۆ تەنیا یەکێکیان بەکار دێت: BGP. («EGP» ناوی پرۆتۆکۆڵێکی کۆنیش بوو، ⁦RFC 904⁩، کە BGP جێی گرتەوە.)

Nobody outside an AS sees which IGP it runs; at the borders everyone speaks BGP. BGP is taught in BGP and autonomous systems.

کەس لە دەرەوەی AS نابینێت کام IGP لە ناویدا کار دەکات؛ لە سنوورەکاندا هەمووان بە BGP قسە دەکەن. BGP لە BGP و سیستەمە سەربەخۆکاندا فێر دەبیت.

Routing protocols are also grouped by how they find routes:

پرۆتۆکۆڵەکانی ڕێدۆزی بەپێی چۆنیەتیی دۆزینەوەی ڕێگەکانیش پۆلێن دەکرێن:

How distance vector and link state really work, with their two algorithms, is the next lesson: Distance vector and link state.

مەودای ئاڕاستە و بارودۆخی بەستەر بە ڕاستی چۆن کار دەکەن، لەگەڵ دوو ئەلگۆریزمەکەیان، وانەی داهاتووە: مەودای ئاڕاستە و بارودۆخی بەستەر.

One more difference matters in every lab. A classful routing protocol sends each network address without its mask, so the receiver guesses the mask from the address class: /8, /16 or /24 (Classful vs classless). That fails as soon as a network is divided into subnets. A classless protocol sends the mask with every route, so VLSM and CIDR work. RIPv1 and Cisco’s old IGRP were classful. RIPv2, OSPF, IS-IS, EIGRP and BGP are classless. IGRP was removed from Cisco IOS in release 12.2(13)T, and EIGRP took its place. Classful behaviour also explains why automatic summarization breaks discontiguous networks.

جیاوازییەکی تر لە هەموو تاقیکردنەوەیەکدا گرنگە. پرۆتۆکۆڵێکی ڕێدۆزی پۆلدار هەر ناسەڕایەڵەیەک (Network address) بەبێ ماسکەکەی دەنێرێت، بۆیە وەرگر ماسکەکە لە پۆلی ناونیشانەکەوە مەزەندە دەکات: /8، /16 یان /24 (ناونیشانکردنی پۆلدار و بێپۆل). ئەمە هەر کە ڕایەڵەیەک بۆ ژێرڕایەڵەکان (Subnet) دابەش بکرێت تێکدەچێت. پرۆتۆکۆڵێکی بێپۆل ماسکەکە لەگەڵ هەر ڕێگەیەک دەنێرێت، بۆیە VLSM و CIDR کار دەکەن. ⁦RIPv1⁩ و IGRPـی کۆنی Cisco پۆلدار بوون. ⁦RIPv2⁩، OSPF، ⁦IS-IS⁩، EIGRP و BGP بێپۆلن. IGRP لە وەشانی ⁦12.2(13)T⁩ـی Cisco IOSـدا لابرا و EIGRP جێی گرتەوە. هەر ئەم ڕەفتارە پۆلدارە ڕوونی دەکاتەوە بۆچی ڕاپوختکردنی (Route summarization) خۆکار ڕایەڵەکانی پچڕاو تێکدەدات.

A routing loop is a fault in which packets go round and round between routers and never arrive, because the routers’ tables point at each other. For example, R1 thinks the way to network N is through R2, but R2 thinks it is back through R1. Each router forwards correctly by its own table — the tables themselves are wrong.

ئەڵقەی ڕێدۆزی هەڵەیەکە کە تێیدا پاکێتەکان لە نێوان ڕێدۆزەکاندا دەسووڕێنەوە و هەرگیز ناگەن، چونکە خشتەکانی ڕێدۆزیی ڕێدۆزەکان ئاماژە بۆ یەکتر دەکەن. بۆ نموونە، ⁦R1⁩ وا دەزانێت ڕێگای ڕایەڵەی N بە ⁦R2⁩ـدایە، بەڵام ⁦R2⁩ وا دەزانێت ڕێگاکە بە ⁦R1⁩ـدا دەگەڕێتەوە. هەر ڕێدۆزێک بەپێی خشتەکەی خۆی بە دروستی دەینێرێت — خودی خشتەکان هەڵەن.

Loops come from routing tables that are wrong or out of step: most often a link or router fails and the news has not reached every router yet, or a route is misconfigured. Heavy traffic does not create a loop by itself — but a loop creates heavy traffic. The looping packets waste bandwidth and router CPU, crowd out other traffic and can bring the network down.

ئەڵقەکانی ڕێدۆزی لە خشتەکانی ڕێدۆزیی هەڵە یان ناڕێکەوە دێن: زۆرجار بەستەرێک یان ڕێدۆزێک دەپچڕێت و هەواڵەکە هێشتا نەگەیشتووەتە هەموو ڕێدۆزێک، یان ڕێگەیەک بە هەڵە ڕێکخراوە. هاتوچۆی زۆر بە تەنیا ئەڵقەی ڕێدۆزی دروست ناکات — بەڵام ئەڵقەی ڕێدۆزی هاتوچۆی زۆر دروست دەکات. ئەو پاکێتانەی دەسووڕێنەوە پانایی باند و CPUـی ڕێدۆز بە فیڕۆ دەدەن، جێ لە هاتوچۆی تر تەسک دەکەنەوە و دەتوانن ڕایەڵەکە بخەنە کار.

Each router lowers the packet’s TTL by 1, and at 0 the packet is dropped (TTL). The TTL ends the journey of one packet, but it does not repair the tables: the next packet loops too.

هەر ڕێدۆزێک TTLـی پاکێتەکە یەک کەم دەکاتەوە و لە 0دا پاکێتەکە فڕێ دەدرێت (TTL). TTL گەشتی یەک پاکێت کۆتایی پێ دەهێنێت، بەڵام خشتەکان چاک ناکاتەوە: پاکێتی دواتریش دەسووڕێتەوە.

Distance-vector routers can build a loop all by themselves. Take three routers in a line, A – B – C, with network N behind C. Before the failure, C reaches N directly, B in 1 hop through C and A in 2 hops through B. Then C’s link to N fails. Before C can tell anyone, B’s regular update arrives: “N in 1 hop”. C believes it and now thinks N is 2 hops away through B — but B’s own route goes through C. From now on every update makes the number bigger:

ڕێدۆزەکانی مەودای ئاڕاستە دەتوانن بە تەنیا خۆیان ئەڵقەیەکی ڕێدۆزی دروست بکەن. سێ ڕێدۆز لە یەک هێڵدا وەربگرە: ⁦A – B – C⁩. ڕایەڵەی N لە پشت Cـە. پێش پچڕان، C ڕاستەوخۆ دەگاتە N، B بە 1 باز لە ڕێی Cـەوە و A بە 2 باز لە ڕێی Bـەوە. پاشان بەستەری C بۆ N دەپچڕێت. پێش ئەوەی C بە کەس بڵێت، نوێکردنەوە ئاساییەکەی B دەگات: «N بە 1 باز». C باوەڕی پێ دەکات و ئێستا وا دەزانێت N بە 2 باز لە ڕێی Bـەوەیە — بەڵام ڕێگەکەی خودی B بە Cدا دەڕوات. لەمەودوا هەر نوێکردنەوەیەک ژمارەکە گەورەتر دەکات:

The routers are counting to infinity. With updates every 30 seconds this can take minutes, and all that time packets for N go round between B and C. RIP stops the count at 16, its “infinity”; the next screens show the tools that stop the loop much sooner.

ڕێدۆزەکان تا بێسنوور دەژمێرن. بە نوێکردنەوە لە هەر ⁦30⁩ چرکەیەکدا ئەمە دەتوانێت چەند خولەکێک بخایەنێت و لە هەموو ئەو کاتەدا پاکێتەکانی N لە نێوان B و Cدا دەسووڕێنەوە. RIP ژماردنەکە لە ⁦16⁩دا دەوەستێنێت، کە «بێسنوور»ـی ئەوە؛ لاپەڕەکانی داهاتوو ئەو ئامرازانە پیشان دەدەن کە زۆر زووتر ئەڵقەی ڕێدۆزییەکە دەوەستێنن.

A maximum hop count. RIP’s metric can only be 1 to 15, and 16 means infinity: the network is unreachable. So counting to infinity ends after at most 16 steps. The price is size: RIP cannot serve a network in which a path crosses more than 15 routers. People often say “RIP stops working after 16 hops”; more exactly, a network 15 hops away is still reachable, and one 16 hops away is not.

زۆرترین ژمارەی بازەکان. پێوانەی RIP تەنیا دەتوانێت 1 تا ⁦15⁩ بێت و ⁦16⁩ واتە بێسنوور: ڕایەڵەکە ناگەیەنرێت. بۆیە ژماردن تا بێسنوور لە زۆرترین ⁦16⁩ هەنگاودا کۆتایی دێت. نرخەکەی قەبارەیە: RIP ناتوانێت خزمەتی ڕایەڵەیەک بکات کە ڕێگایەکی تێیدا بە زیاتر لە ⁦15⁩ ڕێدۆزدا تێپەڕێت. زۆرجار دەگوترێت «RIP دوای ⁦16⁩ باز لە کار دەکەوێت»؛ وردتر بڵێین، ڕایەڵەیەک کە ⁦15⁩ باز دوورە هێشتا دەگەیەنرێت و ئەوەی ⁦16⁩ باز دوورە ناگەیەنرێت.

Split horizon. It stops the commonest loop, the one between two neighbours: a router never advertises a route back out of the interface through which it learned that route — “never tell a neighbour what it told you”. In the example B learned N from C on G0/1, so B never sends N back to C, and C cannot be fooled by its own old news. RFC 2453 makes split horizon compulsory for RIP, and Cisco routers switch it on by default on almost every interface.

ئاسۆی لەتکراو. باوترین ئەڵقەی ڕێدۆزی دەوەستێنێت، ئەوەی نێوان دوو دراوسێ: ڕێدۆز هەرگیز ڕێگەیەک لەو نێوبەستەوە ڕاناگەیەنێتەوە کە لێیەوە فێری بووە — «هەرگیز ئەوەی دراوسێ پێی وتوویت بە خۆی مەڵێرەوە». لە نموونەکەدا B لەسەر ⁦G0/1⁩ لە Cـەوە فێری N بوو، بۆیە B هەرگیز N بۆ C ناگەڕێنێتەوە و C بە هەواڵی کۆنی خۆی فریو ناخوات. ⁦RFC 2453⁩ ئاسۆی لەتکراو بۆ RIP ناچاری دەکات و ڕێدۆزەکانی Cisco بە بنەڕەت لەسەر نزیکەی هەموو نێوبەستەیەک هەڵی دەکەن.

Split horizon alone is slow, and it cannot stop loops among three or more routers. So a router that loses a network does not simply go quiet: it poisons the route — it advertises the network with metric 16 (unreachable), and every router that hears it removes the route. It sends this as a triggered update, at once, instead of waiting for the next 30-second update. Poison reverse is the strong form of split horizon: instead of saying nothing about N to C, B sends N back to C with metric 16, so C can never use B to reach N. RFC 2453 recommends split horizon with poisoned reverse.

ئاسۆی لەتکراو بە تەنیا خاوە و ناتوانێت ئەڵقەکانی ڕێدۆزی لە نێوان سێ ڕێدۆز یان زیاتردا بوەستێنێت. بۆیە ڕێدۆزێک کە ڕایەڵەیەک لەدەست دەدات تەنیا بێدەنگ نابێت: ڕێگەکە ژەهراوی دەکات — ڕایەڵەکە بە پێوانەی ⁦16⁩ (ناگەیەنرێت) ڕادەگەیەنێت و هەر ڕێدۆزێک کە دەیبیستێت ڕێگەکە لادەبات. ئەمە وەک نوێکردنەوەی دەستبەجێ دەنێرێت، یەکسەر، لە جیاتی چاوەڕوانیی نوێکردنەوەی ⁦30⁩ چرکەیی داهاتوو. ژەهراویکردنی پێچەوانە ⁦(poison reverse)⁩ شێوە بەهێزەکەی ئاسۆی لەتکراوە: لە جیاتی بێدەنگی لەبارەی N بۆ C، B ڕێگەی N بە پێوانەی ⁦16⁩ بۆ C دەگەڕێنێتەوە، بۆیە C هەرگیز ناتوانێت B بۆ گەیشتن بە N بەکار بهێنێت. ⁦RFC 2453⁩ ئاسۆی لەتکراو لەگەڵ ژەهراویکردنی پێچەوانە پێشنیار دەکات.

Old good news can still be travelling round the network after a route fails. A hold-down timer protects against it: when a route goes down, the router starts the timer and, until it ends, does not accept other routers’ news of a path to that network — that news might be old. Cisco’s RIP waits 180 seconds by default; the full timer set is timers basic 30 180 180 240 (update, invalid, hold-down, flush), explained in RIP. When the timer ends, every router has heard the true news.

دوای پچڕانی ڕێگەیەک، لەوانەیە هەواڵی باشی کۆن هێشتا لە ڕایەڵەدا بگەڕێت. تایمەری ڕاگرتن لەمە دەمانپارێزێت: کاتێک ڕێگەیەک دەپچڕێت، ڕێدۆزەکە تایمەرەکە (Timer) دەست پێ دەکات و تا کۆتایی دێت، هەواڵی ڕێگایەک بۆ ئەو ڕایەڵەیە لە ڕێدۆزەکانی ترەوە وەرناگرێت — لەوانەیە ئەو هەواڵە کۆن بێت. RIPـی Cisco بە بنەڕەت ⁦180⁩ چرکە چاوەڕێ دەکات؛ هەموو تایمەرەکان timers basic 30 180 180 240ـن (نوێکردنەوە، نادروست، ڕاگرتن، سڕینەوە)، کە لە RIPدا ڕوون کراونەتەوە. کاتێک تایمەرەکە کۆتایی دێت، هەموو ڕێدۆزێک هەواڵە ڕاستەکەی بیستووە.

Link-state protocols do not count to infinity, because every router calculates from the same full map. BGP stops loops differently: it refuses any route whose AS path already contains its own AS number.

پرۆتۆکۆڵەکانی بارودۆخی بەستەر تا بێسنوور ناژمێرن، چونکە هەموو ڕێدۆزێک لە هەمان نەخشەی تەواوەوە حیساب دەکات. BGP بە شێوەیەکی تر ئەڵقەکانی ڕێدۆزی دەوەستێنێت: هەر ڕێگەیەک ڕەت دەکاتەوە کە ڕێڕەوی ASـەکەی ژمارەی ASـی خۆی تێدا بێت.

Next: how the two big families really work, with Bellman-Ford and Dijkstra — Distance vector and link state.

دواتر: دوو بنەماڵە گەورەکە بە ڕاستی چۆن کار دەکەن، لەگەڵ بێڵمان-فۆرد و دایکسترا — مەودای ئاڕاستە و بارودۆخی بەستەر.