پروتکل MPLS چیست و چه کاربردی دارد؟

رامونا امیری ۲۷ آذر ۱۳۹۹ ۰ دیدگاه

Multi-protocol label switching راهی برای حصول اطمینان از ارتباطات مطمئن شبکه حین اجرای برنامه‌های در لحظه است. اما این روش بسیار پر‌هزینه بوده و باعث شده شرکت‌ها از روش SD-WAN به‌عنوان راهی برای محدود کردن استفاده از MPLS استفاده کنند. نکته مهم در مورد پروتکل MPLS آن است که این یک تکنیک است و نه یک سرویس‌، بنابراین می‌تواند همه چیز را از IP VPN گرفته و به metro Ethernet تحویل بدهد. این تکنیک بسیار پر‌هزینه است، بنابراین با ظهور SD-WAN شرکت‌ها در تلاشند تا استفاده از MPLS را در مقایسه با ارتباطات کم هزینه‌ای مانند اینترنت بهینه کنند.

پروتکل MPLS چیست و چه کاربردی دارد؟

اگر تا به حال چیزی را به‌صورت آنلاین از یک فروشگاه راه دور سفارش داده باشید و سپس بسته را ردیابی کرده باشید، حتماً متوجه توقف‌های عجیب و به ظاهر غیر منطقی آن در نقاط مختلف مسیر مقصد شده اید. این روش همان مبنای کار IP routing در اینترنت است. وقتی یک روتر اینترنتی یک بسته IP را دریافت می‌کند، آن بسته هیچ اطلاعاتی فراتر از آدرس IP مقصد در خود ندارد. هیچ دستورالعملی نیز در مورد نحوه رسیدن آن بسته به مقصد و یا نحوه برخورد با آن در طول مسیر وجود ندارد.

هر روتر باید برای هر بسته، صرفاً براساس network-layer header آن بسته، تصمیم مستقلی در مورد نحوه ارسال آن اتخاذ کند. بنابراین، هر بار که یک بسته به یک روتر می‌رسد، روتر باید “فکر کند” که بسته بعدی را به کجا ارسال کند. روتر این کار را با مراجعه به جداول پیچیده مسیریابی انجام می‌دهد. این فرایند در هر hop در طول مسیر تکرار می‌شود تا اینکه بسته در نهایت به مقصد برسد. تمامی این hop ها و تمام آن تصمیمات در زمینه مسیریابی منجر به عملکرد ضعیف برای برنامه‌های حساس به زمان مانند ویدئو کنفرانس‌ها یا ارتباط صوتی از طریق IP (VoIP) می‌شوند.

پروتکل MPLS چیست؟

تکنیک (MPLS(Multi-protocol label switching که باعث ایجاد WAN در ابتدای قرن حاضر شد، با ایجاد مسیرهای از پیش تعیین شده و بسیار کارآمد، این مشکل را برطرف می‌کند. با تکنیک MPLS، به محض اینکه یک بسته وارد شبکه می‌شود، به یک کلاس forwarding equivalence class)FEC) اختصاص داده می‌شود و با افزودن یک bit sequence کوتاه (لیبل) نشانه گذاری می‌شود.

پروتکل MPLS چیست؟

هر روتر در شبکه دارای یک جدول است که نحوه مدیریت بسته‌ها از نوع FEC خاص در آن مشخص شده است. بنابراین پس از ورود بسته به شبکه، روترها نیازی به تجزیه و تحلیل هدر ندارند. بلکه در عوض، روترهای بعدی از آن لیبل به‌عنوان ایندکس جدولی که FEC جدید را برای آن بسته ایجاد می‌کند، استفاده می‌کنند.

این روش، امکان مدیریت بسته‌هایی با ویژگی‌های خاص (مانند ورود از پورت‌های خاص یا حمل ترافیک از برنامه‌های خاص) را به‌صورت پیاپی برای شبکه MPLS فراهم می‌کند. بسته‌های حامل ترافیک آنی، مانند صدا یا ویدئو، به‌راحتی در مسیرهای کم تأخیر در شبکه قرار داده می شوند‌، مسئله ای که در مسیریابی معمول چالش برانگیز است. نکته اصلی این معماری در این است که لیبل‌ها راهی برای افزودن اطلاعات اضافی به هر بسته فراهم می‌کنند‌، اطلاعاتی بیشتر و فراتر از آنچه روترها قبلاً داشتند.

پروتکل MPLS چگونه کار می کند؟

نکته جالب عملکرد MPLS در این است که به هیچ فناوری بنیادی وابسته نیست. این طراحی در دوره ظهور ATM ها و Frame Relay ها به‌عنوان یک تکنیک هم‌پوشانی برای ساده سازی و بهبود عملکرد طراحی شده است و دلیل اطلاق عبارت  “multi-protocol” همین مسئله است.

ATM ها و Frame Relay ها حافظه‌های راه دور هستند، اما MPLS در ستون اصلی بخش carrier و در شبکه‌های سازمانی فعالیت می‌کند. متداول‌ترین موارد استفاده آن عبارتند از شعب و دفاتر یک شرکت، خطوط شبکه‌های داخل دانشگاه، خدمات اترنت در متروها و شرکت‌هایی که برای اپلیکیشن‌ها با سرویس آنی به خدمات QoS با کیفیت نیاز دارند.

پروتکل MPLS چگونه کار می کند؟

آیا تکنولوژی MPLS در لایه ۲ انجام می شود یا در لایه ۳ ؟

در مورد اینکه آیا تکنولوژی MPLS یک سرویس لایه ۲ یا لایه ۳ است، ابهامات زیادی وجود دارد. اما MPLS به‌طور کامل در هیچ یک از سلسله مراتب لایه‌های هفت گانه OSI نمی گنجد و گاهی اوقات به‌عنوان لایه ۲.۵ دسته بندی می‌شود. در حقیقت، یکی از مزایای اصلی MPLS این است که مکانیزم‌های forwarding  را از سرویس اصلی data-link جدا می‌کند. به عبارت دیگر، MPLS می‌تواند برای ایجاد جداول forwarding برای هر پروتکل اصلی مورد استفاده قرار گیرد.

 

به‌طور خاص، روترهای MPLS براساس معیارهای موجود در FEC، یک مسیر label-switched path (LSP) ایجاد می‌کنند، مسیری که از قبل برای ترافیک در یک شبکه MPLS تعیین شده است. ارسال MPLS تنها پس از ایجاد مسیر LSP می‌تواند صورت بپذیرد. مسیر‌های LSP یک طرفه هستند و این بدان معناست که ترافیک برگشتی از طریق یک LSP دیگر ارسال می‌شود.

هنگامی که یک کاربر ترافیکی را به شبکه MPLS ارسال می‌کند، یک لیبل MPLS توسط یک روتر ورودی MPLS که در لبه شبکه قرار دارد، بدان اضافه می‌شود. یک لیبل MPLS از چهار جزء فرعی تشکیل شده است:

اجزاء تکنولوژی MPLS

Label: این برچسب تمام اطلاعات مربوط به روترهای MPLS را به‌منظور تعیین مقصد‌های ارسالی بسته‌ها در اختیار دارد.

Experimental: بیت‌های Experimental برای تضمین کیفیت خدمات QoS مورد استفاده قرار می‌گیرند تا اولویت مورد نظر برای بسته‌ها در لیبل آنها مشخص شود.

 

Bottom-of-Stack: بخش Bottom-of-Stack نیز ارسال آخرین بسته از یک مجموعه ترافیک را به روتر MPLS اطلاع می‌دهد و بدین ترتیب روتر در‌می‌یابد که دیگر نباید منتظر بسته دیگری باشد. این معمولاً به این معنی است که روتر یک روتر خروجی است.

مزایا و معایب پروتکل MPLS

Time-To-Live: این بخش نیز مشخص می‌کند که یک بسته قبل از آنکه دور ریخته شود چه تعداد hop می‌تواند ایجاد کند.

مزایا و معایب MPLS

از مزایای پروتکل MPLS می‌توان به مقیاس پذیری، عملکرد بهتر، استفاده بهینه از پهنای باند، کاهش ترافیک شبکه و تجربه کاربری مناسب اشاره کرد. MPLS به تنهایی فاقد رمزنگاری شبکه است، اما از آنجا که یک شبکه خصوصی مجازی است، بدین ترتیب مجزا از اینترنت عمومی است. بنابراین می‌توان پروتکل MPLS را یک بستر ایمن برای تبادل اطلاعات نیز در نظر گرفت. همچنین در برابر حملات denial of service که شبکه‌های مبتنی بر IP را هدف قرار می‌دهد، آسیب پذیر نیست.

پروتکل MPLS

اما از سوی دیگر، MPLS سرویسی است که باید از شرکت‌های مخابراتی خریداری شود و در نتیجه بسیار گران‌تر از ارسال ترافیک از طریق اینترنت است.

همچنین با توسعه بازار‌های جدید توسط شرکت‌ها، پیدا کردن یک ارائه دهنده خدمات MPLS که بتواند پوشش جهانی داشته باشد، احتمالاً کمی دشوار خواهد بود. به‌طور معمول، ارائه دهندگان خدمات از طریق مشارکت با سایر ارائه دهندگان خدمات، پوشش جهانی را با یکدیگر به‌صورت اشتراکی بر عهده می‌گیرند، که این مسئله احتمالاً بسیار پر هزینه است. و نکته دیگر اینکه مفاهیم MPLS در دوره‌ای طراحی شد که شرکت‌ها یا سازمان‌ها، ترافیک را به مرکز اصلی یا دیتاسنتر باز می‌گرداندند، نه در شرایط امروز که کارمندان شعب و دفاتر می‌خواهند دسترسی مستقیم به بستر سرویس ابری داشته باشند.

آیا مفاهیم MPLS از میان رفته است؟

Garter این پرسش چالشی را در سال ۲۰۱۳ مطرح کرد و خود نیز با پیش بینی اینکه MPLS همچنان بخش بنیادی از فضای WAN خواهد بود، بدان پاسخ داد. اما بیشتر شرکت‌ها به آرامی در حال مهاجرت به یک محیط ترکیبی متشکل از شبکه‌های MPLS و اینترنت عمومی هستند.

پروتکل MPLS همچنان نقشی مهم در اتصال و برقراری ارتباط بین لوکیشن‌های خاص و به‌صورت نقطه به نقطه برعهده دارد مانند شرکت‌های بزرگ در مناطق مختلف، خرده فروشی‌های دارای سیستم فروش در مناطق مختلف، مجتمع‌های تولیدی متعدد و دیتا‌ سنتر‌های مختلف. علاوه بر این برای اجرای برنامه‌های در لحظه نیز مورد نیاز و ضروری است. اما معماران WAN سازمانی نیاز به محاسبه مزایا و معایب، بین عملکرد خوب اما گران MPLS در مقایسه با عملکرد ارزان ولی با قابلیت اطمینان کمتر اینترنت دارند. که ما را به یک فناوری جدید و جالب به نام SD-WAN می‌رساند.

مقایسه MPLS و SD-WAN

اگر صرفاً به تبلیغات اغراق آمیز توجه کنید، مدعی هستند که SD-WAN ارزان و انعطاف‌پذیر، قصد دارد MPLS آهسته را، از بین ببرد. اما واقعیت این است که هر دو این تکنولوژی‌ها در WAN های مدرن نقش دارند. SD-WAN در واقع یک راهکار جهت استفاده از مفاهیم Software Defined Networking (SDN) برای WAN است. این امر نیز به معنی استقرار دستگاه‌های SD-WAN است که از قوانین و سیاست ارسال ترافیک از بهترین مسیر تبعیت می‌کنند.

پروتکل MPLS

SD-WAN یک هم‌پوشانی agnostic  در نقل و انتقال داده است که می‌تواند هر نوع ترافیکی از جمله MPLS را مسیریابی و هدایت کند. مزیت SD-WAN این است که یک معمار WAN-traffic سازمانی می‌تواند از یک نقطه مرکزی به راحتی سیاست‌ها را در تمام دستگاه‌های تحت WAN اعمال کند.

در مقابل، در حالت MPLS استفاده از مسیرهای از پیش تعیین شده باید با دقت صورت گیرد زیرا به هنگام راه اندازی مدارهای ثابت، ایجاد تغییرات، به سادگی انجام چند کلیک نیست.

اما به محض استقرار شبکه MPLS، عملکرد آن برای تبادل ترافیک در لحظه، تضمینی خواهد بود. SD-WAN می‌تواند ترافیک را در بهترین مسیر‌ها هدایت کند، اما وقتی این بسته‌های IP به اینترنت باز می‌رسند، هیچ تضمینی برای عملکرد وجود ندارد. منطقی‌ترین استراتژی پیش رو، انتقال بیشترین میزان ترافیک MPLS به بستر اینترنت عمومی و ادامه استفاده از MPLS برای برنامه‌های حساس به زمان (که به تحویل تضمین شده نیازمند هستند) خواهد بود. مطمئناً کسی علاقه ندارد در حین جلسه ویدئو کنفرانس ماهانه‌ی مدیر عامل شرکت با کارکنان‌، مطالب در حال طرح در جلسه را از دست بدهد.

در این مقاله سعی شد که در‌باره مفاهیم MPLS و کاربرد آن توضیحاتی داده شود. امید است که مطالب این مقاله شما را با تکنولوژی MPLS و مزایای آن آشنا کرده باشد. در صورت نیاز به مشاوره با تیم فنی سینداد تماس حاصل کنید.

فناوران شبکه سینداد (آهنگ نوآوری)

سینداد یعنی هدیه‌ی سیمرغ، یا فرزند سیمرغ؛ به عبارتی یعنی خود سیمرغ، با همه ی شگفتی هایش، اما جوانتر و سرزنده تر. و این چیزی است که ما سعی می کنیم در سینداد باشیم. از سال ۱۳۸۵ دانش مان را به صورت خدماتی در حوزه ی هاستینگ، شبکه و تولید نرم افزار در اختیار مشتریان مان قرار داده ایم و به این افتخار می کنیم که تک تک آنها تا به امروز همراه ما مانده اند. باور داریم که سینداد صرفاً یک شرکت نیست، بلکه نوعی باور است به ارائه ی شگفت انگیز از هر چیز.