معماری Anycast چیست؟ چگونه ترافیک را مدیریت می کند؟
میتوانید خلاصهای کوتاه از محتوای مقاله را با استفاده از هوش مصنوعی دریافت نمایید.
زمانی که آدرس یک وبسایت را در مرورگر خود وارد میکنید، انتظار دارید صفحه در یک چشم به هم زدن بارگذاری شود. اما در پشت صحنه این مکانیزم اتصال و بارگذاری، فناوریها و پروتکلهای پیچیدهای در حال کار هستند. یکی از مهمترین و جذابترین این فناوریها، معماری Anycast است.
Anycast چیست؟
Anycast یک معماری و روش آدرسدهی و مسیریابی در شبکه است. در این روش، یک آدرس IP مقصد به چندین سرور یا Node، به صورت توزیعشده و در چندین مکان جغرافیای متفاوت تخصیص داده میشود. زمانی که کاربر به یک آدرس آی پی Anycast درخواست میفرستد، شبکه به صورت خودکار درخواست را به سمت نزدیکترین و یا بهترین سرور بر اساس مقیاسهای مسیریابی، هدایت میکند. این مقیاسها شامل تاخیر، توپولوژی و تعداد جهش در مسیر شبکه هستند که معمولا توسط پروتکل BGP یا همان پروتکل دروازه مرزی تعیین میشوند. استفاده از معماری Anycast عملکرد، سرعت و انعطافپذیری را با هدایت ترافیک به بهینهترین گره (Node) افزایش میدهد.
در شبکههای کامپیوتری، گره یا Node به هر نقطه یا دستگاهی گفته میشود که قابلیت ارسال، دریافت یا پردازش داده را دارد.
معماری Anycast در مقایسه با سایر روشهای مسیریابی
بررسی معماری Anycast بدون آشنایی با روشهای جایگزین، ممکن است درک مفاهیم را مبهمتر و ناقص کند. برای درک بهتر این معماری، ابتدا باید بدانیم که ترافیک در شبکههای کامپیوتری چگونه هدایت میشوند. اساسا، چهار روش اصلی برای ارسال دادهها در شبکه وجود دارد:
- Unicast: در این روش، هر Node در شبکه، یک آدرس IP اختصاصی دارد. در معماری Unicast عملا یک ارسالکننده و یک دریافتکننده وجود دارد و ارسال، دریافت و پردازش داده به صورت یکبهیک انجام میشود.
- Broadcast: در این روش، دادهها از یک مبدا به تمام دستگاههای موجود در یک زیرشبکه ارسال میشوند.
- Multicast: دادهها در این روش به گروه خاصی از گیرندگان که علاقهمند به دریافت آن هستند ارسال میشود.
- Anycast: در این معماری، چندین سرور مختلف در مکانهای جغرافیایی متفاوت، همگی از یک آدرس IP یکسان استفاده میکنند. وقتی کاربر، درخواستی را به یک آدرس IP ارسال میکند، شبکه درخواست را به نزدیکترین یا در دسترسترین سرور هدایت میکند.
نحوه عملکرد Anycast
جادوی معماری Anycast در پروتکلهای مسیریابی اینترنت به ویژه BGP نهفته شده است. در ادامه نحوه کارکرد این معماری را به صورت مرحله به مرحله بررسی میکنیم:
تخصیص یک آدرس IP به چندین سرور
در یک شبکه Anycast، مدیران شبکه یک آدرس IP واحد (مانند 1.1.1.1) را به سرورهای متعددی که در دیتاسنترهای مختلف سراسر جهان قرار دارد اختصاص میدهد.
اعلان مسیر توسط BGP
هر یک از این سرورها از طریق پروتکل BGP به شبکههای همسایه اعلام میکند که “من آدرس IP مد نظر را دارم”. از آنجایی که سرورهای مختلفی در نقاط مختلف جهان این پیام را مخابره میکنند، مسیریابهای سطح اینترنت با چندین مسیر مختلف برای رسیدن به یک آدرس IP واحد مواجه میشوند.
انتخاب کوتاهترین مسیر
زمانی که یک کاربر درخواستی را به آدرس Anycast ارسال میکند، روترها باید تصمیم بگیرند بسته داده را به کدام سمت بفرستند. پروتکل BGP به طور خودکار معیارهایی مانند تعداد جهش یا سیاستهای مسیریابی شبکه را بررسی میکند تا کوتاهترین و بهترین مسیر را پیدا کند.
به یک سرور مجازی قدرتمند نیاز دارید؟
سرعت، پایداری و امنیت بالا را با سرورهای مجازی ما تجربه کنید. با منابع اختصاصی و پشتیبانی ۲۴ ساعته، کسبوکار خود را به سطح بالاتری ببرید.
مزایای کلیدی استفاده از Anycast
استفاده از Anycast زیرساختهای اینترنتی را به شدت متحول کرده است. مهمترین دلایل استقبال از این معماری عبارتند از:
کاهش تاخیر و افزایش سرعت
از آنجا که ترافیک کاربران به نزدیکترین سرور از لحاظ توپولوژی شبکه هدایت میشود، زمان رفت و برگشت دادهها به شدت کاهش مییابد. این موضوع برای سرویسهایی که به پاسخگویی در لحظه نیاز دارند، بسیار حیاتی است.
مقاومت بالا در برابر حملات DDoS
حملات DDoS معمولا با ارسال حجم عظیمی از ترافیک جعلی به یک سرور انجام میشوند تا آن را از دسترس خارج کنند. در معماری Anycast، ترافیک حمله به طور خودکار در سراسر دیتاسنترهای شبکه پخش میشود. هر دیتاسنتر بخش کوچکی از ترافیک مخرب منطقه خود را دریافت و فیلتر میکند. این مفهوم با نام Sinkholing جغرافیایی شناخته میشود و تجزیه یک حمله DDoS در سطح شبکه را به همراه دارد.
دسترسیپذیری بالا و افزونگی
اگر یک سرور یا حتی یک دیتاسنتر کامل در معماری Anycast به دلیل قطع برق، خرابی سختافزار یا بلایای طبیعی از کار بیفتد، روترها به سادگی ترافیک را به سمت دومین سرور نزدیک هدایت میکنند.
کاربردهای اصلی Anycast
با توجه به ویژگیهای بسیار کاربردی، Anycast در قلب بسیاری از زیرساختهای حیاتی اینترنت قرار دارد:
- سرویسهای DNS: تقریبا تمامی سرورهای Root و ارائهدهندگان بزرگ DNS از Anycast استفاده میکنند تا درخواستهای تبدیل نام دامنه به IP را در سریعترین زمان ممکن پاسخ دهند.
- شبکههای توزیع محتوا (CDN): شرکتهایی مانند Cloudflare و Akamai برای کش کردن تصاویر، ویدیوها و فایلهای ایستا در سراسر جهان از Anycast بهره میبرند تا محتوا را از نزدیکترین PoP به کاربر تحویل دهند.
- گذرگاههای تبدیل IPv6 به IPv4: برای تسهیل گذار از اینترنت نسل چهار به شش، معماری Anycast کاربرد فراوانی در هدایت تونلهای ارتباطی دارد.
چالشها و محدودیتهای Anycast
علیرغم تمام مزایا پیادهسازی این معماری بدون چالش نیست:
- پیچیدگی در عیبیابی: اگر کاربر در دسترسی به یک سرویس Anycast دچار مشکل شود، مدیر شبکه ابتدا باید بفهمد که درخواست آن کاربر مشخصا به کدام سرور فیزیکی هدایت شده است. این موضوع استفاده از ابزارهایی مانند traceroute را کمی پیچیدهتر میکند.
- مدیریت نشستهای TCP: پروتکلهای Stateless مانند UDP به خوبی با Anycast کار میکنند. اما در پروتکل TCP که نیازمند برقراری ارتباط سه مرحلهای و حفظ وضعیت نشست است، اگر در میانه ارتباط مسیر BGP تغییر کند، بستههای کاربر ممکن است به سرور جدیدی هدایت شوند و در نتیجه ارتباط قطع شود. شبکههای مدرن با استفاده از تکنیکهای پیچیده هماهنگسازی وضعیت بین سرورها این مشکل را حل میکنند.
- هزینه بالای زیرساخت: راهاندازی Anycast نیازمند داشتن دیتاسنترهای متعدد در نقاط مختلف جغرافیایی، تجهیزات مسیریابی قدرتمند و دریافت AS Number اختصاصی است که برای کسبوکارهای کوچک توجیه اقتصادی ندارد.
نتیجه گیری
معماری Anycast یکی از پایههای بسیار مهم اینترنت مدرن است و بسیاری از زیرساختهایی که میشناسیم مانند سرویسهای DNS و CDN از آن برای برقراری ارتباط استفاده میکنند. با تمام مزایایی که این معماری دارد، همچنان با چالشهایی مانند هزینه بالا و پیچیدگی در عیبیابی دست و پنجه نرم میکند که انتظار میرود با پیشرفت تکنولوژیهای مربوط به شبکه، چالشهای کمتری دامنگیر Anycast شوند.
سوالات متداول
در Unicast یک آدرس IP دقیقا به یک دستگاه فیزیکی اختصاص دارد و ارتباط به صورت مستقیم برقرار میشود. اما در Anycast، یک آدرس IP بین چندین دستگاه در نقاط مختلف جهان به اشتراک گذاشته میشود و شبکه تصمیم میگیرد کاربر را به نزدیکترین دستگاه متصل کند.
زیرا Anycast ترافیک باتها را بر اساس موقعیت جغرافیایی آنها پخش میکند. به جای اینکه تمام ترافیک حمله روی یک سرور متمرکز شود، هر دیتاسنتر در جهان فقط با ترافیک مهاجمان منطقه خودش درگیر میشود که مدیریت و دفع آن بسیار آسانتر است.
در پروتکلهای مبتنی بر TCP، اگر مسیرهای BGP در اواسط دانلود تغییر کند و ترافیک به سرور جدیدی برود که وضعیت ارتباط را نمیشناسد، ممکن است ارتباط قطع شود. با این حال ارائهدهندگان بزرگ از تکنیکهایی مانند Anycast TCP برای جلوگیری از این اتفاق استفاده میکنند.
منابع
- https://www.cloudflare.com/learning/cdn/glossary/anycast-network/
- https://www.myrasecurity.com/en/knowledge-hub/anycast/
اولین دیدگاه را اضافه کنید.