آشنایی با پروتکل‌های MPLS و VPLS و کاربردهای آن‌ها

در دنیای ارتباطات، از پروتکل‌های متعددی استفاده می‌شود که هر یک دارای کاربردها و ویژگی‌های خاص خود هستند. در این راستا، پروتکل‌های MPLS و VPLS به عنوان یکی از پرکاربردترین پروتکل‌های مسیریابی در شبکه‌های کامپیوتری معرفی شده‌اند که با استفاده از آن‌ها، امکاناتی مانند ارائه سرویس با کیفیت بالا و تضمین برازش بار به طور موثر در شبکه‌های ارتباطی فراهم می‌شود.

در این مقاله، به بررسی پروتکل‌های MPLS و VPLS و کاربردهای آن‌ها در شبکه‌های کامپیوتری خواهیم پرداخت.

پروتکل MPLS چیست و چه کاربردی دارد؟

پروتکل MPLS مخفف عبارت Multi-Protocol Label Switching است که به عنوان یک تکنولوژی شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پروتکل در لایه 2 و 3 مدل OSI قرار دارد و برای مسیریابی داده‌ها در شبکه‌های ارتباطی و همچنین برای ایجاد تانل‌های شبکه‌ای استفاده می‌شود.

در این پروتکل، برچسب‌های خاصی برای پکت‌های دیتا تعریف شده است که در هنگام عبور از روترها، سریع‌تر و با کمترین هزینه مسیریابی می‌شوند. 

استفاده از پروتکل MPLS به علت دارا بودن ویژگی‌هایی مانند قابلیت بالای مسیریابی، بهره‌وری بالا، کنترل بهتر پهنای باند و امنیت بیشتر، برای شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، استفاده از MPLS در شبکه‌هایی با ترافیک بالا و پیچیده، مانند شبکه‌های ارتباطی شرکت‌ها، ارائه دهندگان خدمات اینترنت و شبکه‌های ارتباطی اپراتورهای موبایل، بسیار مفید است.

با استفاده از پروتکل MPLS، شبکه‌های ارتباطی می‌توانند قابلیت‌هایی مانند پایداری بیشتر، کاهش تاخیر در انتقال داده‌ها و افزایش سرعت و کارایی شبکه را بهبود بخشید. همچنین، این پروتکل امکان ایجاد تونل‌های امن بین شبکه‌ها را فراهم می‌نماید و به کاربران اجازه می‌دهد تا بتوانند از یک شبکه‌ی خصوصی برای انتقال داده‌هایشان استفاده کنند.

علاوه بر موارد گفته شده، ارائه دهندگان خدمات اینترنت نیز از پروتکل MPLS به طور گسترده استفاده می‌کنند تا بهترین کیفیت خدمات را برای مشتریان خود فراهم نمایند. این شرکت‌ها با استفاده از این پروتکل قادر هستند ترافیک شبکه را به صورت خودکار مدیریت کنند و قابلیت ارائه‌ی خدمات با کیفیت بالاتر را به مشتریان خود داشته باشند.

مزایا و معایب پروتکل MPLS

در این پروتکل، برچسب‌های خاصی برای داده‌ها اختصاص داده می‌شود و با استفاده از این برچسب‌ها، داده‌ها به صورت مستقیم از روترها عبور می‌کنند. در ادامه به بررسی مزایا و معایب پروتکل MPLS پرداخته می‌شود:

مزایا:

1- بهینه‌سازی شبکه: با استفاده از پروتکل MPLS، مسیریابی داده‌ها به صورت مستقیم و با سرعت بالا صورت می‌گیرد. این باعث کاهش تاخیر و افزایش کارایی شبکه می‌شود.

2- کاهش هزینه‌ها: استفاده از پروتکل MPLS می‌تواند هزینه‌های شبکه را کاهش دهد. با این پروتکل، نیازی به استفاده از پهنای باند بیشتر نیست و همچنین مدیریت ترافیک شبکه به صورت بهینه‌تری انجام می‌شود.

3- امنیت: پروتکل MPLS امکان ایجاد شبکه‌های خصوصی و امن را فراهم می‌کند. به این ترتیب، داده‌ها در شبکه‌ی خصوصی به صورت امنیتی منتقل می‌شوند.

4- سهولت در مدیریت: با استفاده از پروتکل MPLS، مدیریت ترافیک شبکه به صورت بهینه‌تری انجام می‌شود و این باعث می‌شود که مدیریت شبکه به صورت ساده‌تری انجام شود.

معایب:

1- هزینه‌ی بالای پیاده‌سازی: پیاده‌سازی پروتکل MPLS هزینه بالایی دارد. برای پیاده‌سازی این پروتکل، نیاز به تجهیزات خاصی است که هزینه بالایی دارند.

2- پیچیدگی: پروتکل MPLS پیچیدگی بالایی دارد و برای پیاده‌سازی آن، نیاز به مهارت‌های خاصی در زمینه‌ی مسیریابی و شبکه‌های ارتباطی است.

3- محدودیت در مقیاس‌پذیری: در شبکه‌های بزرگ، پروتکل MPLS ممکن است محدودیت‌هایی در مقیاس‌پذیری داشته باشد و مشکلاتی مانند تداخل ترافیک شبکه و بار زیاد را ایجاد کند.

4- نیاز به مهندسی شبکه: برای استفاده از پروتکل MPLS، به مهندسی شبکه دقیق و کارآمد نیاز دارید. بدون این مهارت‌ها، استفاده از این پروتکل ممکن است باعث مشکلاتی در شبکه شود.

اجزاء تکنولوژی MPLS

تکنولوژی MPLS به عنوان یک پروتکل شبکه، از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر یک نقش مهمی در عملکرد و عملیات شبکه دارند. برخی از اجزای اصلی تکنولوژی MPLS عبارتند از:

1- برچسب‌گذاری (Labeling): از آن برای شناسایی پکت های دیتا استفاده می‌شود. در پروتکل MPLS، هر پکت دیتا با یک برچسب تحت عنوان MPLS Label مشخص می‌شود. این برچسب‌ها به عنوان شناسه‌های منحصربه‌فرد برای پکت های دیتا استفاده می‌گردند و به عنوان واسط برای مسیریابی پکت ها از طریق شبکه‌ی MPLS به کار می‌روند.

2- MPLS Forwarding Equivalence Class (FEC): برای مسیریابی داده‌ها در شبکه MPLS، FEC تعریف می‌شود. هر FEC دارای یک دسته پکت دیتا با نیازهای مشابه است که به یک مسیریابی خاص هدایت می‌شوند.

3- Label Switch Router (LSR): از آن برای مسیریابی بسته‌های داده در شبکه MPLS استفاده می‌شود. هر LSR مسئول ارسال بسته‌های داده به بعدی است که با استفاده از برچسب‌های مشخص شده در هر بسته، بسته‌ها را به مسیرهای مناسب هدایت می‌کند.

4- Label Distribution Protocol (LDP): برای توزیع برچسب‌های MPLS در شبکه استفاده می‌شود. این پروتکل برای ایجاد پیوندهای لازم بین LSRها برای تبادل برچسب‌های MPLS و تعیین مسیرهای بسته‌ها استفاده می‌شود.

6- Traffic Engineering (TE): برای مدیریت و کنترل ترافیک در شبکه، از TE در MPLS استفاده می‌شود. با استفاده از TE، روترها می‌توانند مسیرهای مختلفی برای هدایت بسته‌های داده ایجاد کنند و به بهترین شکل از پهنای باند شبکه استفاده نمایند.

7- Virtual Private Network (VPN): به شرکت‌ها و سازمان‌ها این امکان را می‌دهد تا یک شبکه خصوصی مجازی را بر روی شبکه‌ی عمومی ایجاد کنند. با استفاده از MPLS VPN، ترافیک شبکه خصوصی رمزگذاری شده و از بین برنده احتمال نفوذ یا دسترسی به اطلاعات شخصی می‌شود.

به طور کلی، پروتکل MPLS از اجزای مختلفی تشکیل شده است که با همکاری و هماهنگی با یکدیگر، عملکرد بهینه‌تر شبکه را تضمین می‌کنند. در حالی که MPLS مزایای بسیاری برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده دارد، اما ممکن است برای شبکه‌های کوچک و ساده گران باشد و به دلیل پیچیدگی تنظیمات مورد نیاز، توسط افرادی با دانش فنی عالی مدیریت شود.

پروتکل VPLS چیست و چه کاربردی دارد؟

VPLS به معنای Virtual Private LAN Service می باشد و یک تکنولوژی شبکه است که برای ایجاد یک شبکه خصوصی مجازی (VPN) استفاده می‌شود. در VPLS، شبکه‌ی خصوصی مجازی یک LAN مجازی را شبیه‌سازی می‌کند و به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا در یک شبکه‌ی یکپارچه و در یک VLAN قرار گیرند. از VPLS برای ایجاد اتصالات شبکه از راه دور بین دو مکان استفاده می‌شود.

VPLS از پروتکل MPLS برای ارائه خدمات شبکه استفاده می‌کند. در شبکه VPLS، پیام‌ها به صورت پکت‌های MPLS ارسال می‌شوند و به یک شبکه مجازی خصوصی تبدیل می‌شوند. VPLS یک راه حل امنیتی برای اتصال دو مکان دور از هم فراهم می‌کند. به عنوان مثال، یک شرکت ممکن است از VPLS برای اتصال دو دفتر خود در دو شهر مختلف استفاده کند تا از یک شبکه خصوصی و امن برای انتقال داده‌ها استفاده کند.

با VPLS، دستگاه‌ها مانند سوئیچ‌ها، روترها و سرورها می‌توانند در یک LAN مجازی با هم ارتباط برقرار کنند و از همان مزایای یک شبکه LAN بهره ببرند. بنابراین، VPLS یک راه حل عالی برای شرکت‌ها و سازمان‌هایی است که برای ارتباطات داخلی خود نیاز به یک شبکه خصوصی دارند اما نمی‌خواهند یک شبکه‌ی فیزیکی جداگانه برای این منظور بسازند.

مزایا و معایب پروتکل VPLS

مزایای پروتکل VPLS عبارتند از:

۱. اتصال دور از راه: VPLS به شرکت‌ها و سازمان‌ها این امکان را می‌دهد تا دو دفتر، شعبه‌ها و یا دستگاه‌های خود را با هم به‌صورت امن و به‌راحتی به هم متصل کنند.

۲. کاهش هزینه: در VPLS، شبکه‌های خصوصی مجازی به صورت مستقیم از طریق اینترنت ایجاد می‌شوند، که در نتیجه می‌تواند هزینه‌های ارتباطی را کاهش دهد. همچنین، با استفاده از VPLS، شرکت‌ها نیازی به ایجاد یک شبکه‌ی فیزیکی جداگانه برای اتصال دو دفتر خود ندارند و این هم هزینه‌های بالقوه را کاهش می‌دهد.

۳. بهینه سازی پهنای باند: VPLS می‌تواند بهینه‌سازی پهنای باند شبکه را در مواقعی که بار شبکه بیشتر است، ارائه دهد. با ارائه یک شبکه خصوصی مجازی، VPLS می‌تواند به صورت خودکار پهنای باند را به‌کاربردهای مختلف تخصیص دهد و بهینه‌سازی کند.

معایب پروتکل VPLS عبارتند از:

۱. پیچیدگی: در VPLS، تعدادی از دستگاه‌های شبکه باید به‌صورت مناسب پیکربندی شوند، که باعث می‌شود پیکربندی و پشتیبانی از این تکنولوژی پیچیده تر شود.

۲. کندی: در برخی موارد، VPLS ممکن است باعث کندی در شبکه شود، به خصوص اگر تعداد دستگاه‌های شبکه زیاد باشد و پهنای باند محدود باشد.

۳. پایداری: هرچند که VPLS با پایداری بالایی ارائه می‌شود، اما به دلیل پیچیدگی شبکه و بستر ارتباطی، ممکن است در مواقعی که شبکه با مشکل مواجه شود، کاهش پایداری داشته باشد.

اجزاء تکنولوژی VPLS

بستر فیزیکی: برای اتصال انواع شبکه‌های لایه 2 با هم به یکدیگر، از بستر فیزیکی مانند فیبر نوری، کابل مسی یا بی‌سیم استفاده می‌شود.

برچسب‌دهی: همانند MPLS، VPLS نیز از برچسب‌دهی برای ارسال بسته‌ها از یک پایگاه به پایگاه دیگر استفاده می‌کند. برچسب‌ها به عنوان شناسه یکتا برای ترافیک و خدمات تعیین شده است.

پروتکل‌های توسعه پذیر: VPLS از پروتکل‌های توسعه‌پذیر مانند LDP (Label Distribution Protocol) و RSVP (Resource Reservation Protocol) برای برچسب‌دهی و پایش ترافیک استفاده می‌کند.

امنیت: برای ایمن‌سازی و محافظت از اطلاعات، VPLS از پروتکل‌های امنیتی مانند IPSec و VLAN tagging استفاده می‌کند.

پایش: برای پایش و نظارت بر وضعیت شبکه، VPLS از ابزارهای مانند SNMP (Simple Network Management Protocol) و RMON (Remote Monitoring) استفاده می‌نماید. این ابزارها قادر به جمع‌آوری اطلاعات ترافیک، پایش کنترل کننده‌ها و تعیین سرعت انتقال اطلاعات در شبکه هستند.

راهبری: به عنوان یک شبکه مبتنی بر پروتکل، VPLS از روترها و سوئیچ‌ها برای راهبری ترافیک استفاده می‌کند. سوئیچ‌ها برای تقسیم بار و جلوگیری از هم‌پوشانی ترافیک بین دستگاه‌ها استفاده می‌شوند.

تفاوت MPLS و VPLS در چیست؟

MPLS و VPLS هر دو پروتکل‌هایی هستند که برای ارتباط شبکه‌ها استفاده می‌شوند، اما با هدف‌ها، اجزاء و عملکرد متفاوتی عمل می‌کنند.

اصلی‌ترین تفاوت بین این دو پروتکل در نحوه ارائه سرویس است. در MPLS، ارائه سرویس به صورت L3 VPN انجام می‌شود، یعنی ارتباطات بین شبکه‌ها بر اساس آدرس‌های IP انجام می‌شود. از طرفی، در VPLS، ارائه سرویس به صورت L2 VPN است که به معنی ایجاد یک شبکه مجازی بر روی اینترنت برای ارتباط بین دو یا چند شبکه محلی است.

به علاوه، در MPLS، ترافیک به عنوان پکت‌های IP مسیریابی شده انتقال می‌یابد، در حالی که در VPLS، ترافیک به عنوان فریم‌های Ethernet انتقال می‌یابد. همچنین، MPLS به عنوان یک پروتکل خطی کار می‌کند و بسته‌ها به صورت ترتیبی از یک مسیر به مسیر دیگر منتقل می‌شوند، در حالی که VPLS به عنوان یک پروتکل مبتنی بر سوئیچ کار می‌کند و بسته‌ها به صورت پویا بین سوئیچ‌ها جابجا می‌شوند.

همچنین، در VPLS از تکنولوژی‌های بیشتری برای مقابله با از دست دادن پکت ها در شبکه استفاده می‌شود، در حالی که در MPLS، این قابلیت به صورت اختیاری برای سرویس‌های خاص فعال است.

نتیجه گیری

هر دو پروتکل MPLS و VPLS برای ایجاد شبکه‌های خصوصی مجازی بسیار قدرتمند هستند، اما با توجه به تفاوت‌های آنها، انتخاب بین آنها بستگی به نیازها و محدودیت‌های شبکه شما دارد. در صورتی که نیاز به شبکه‌ای بزرگتر با محدودیت‌های ترافیک داشته باشید، MPLS گزینه بهتری است. در مقابل، اگر شما به دنبال شبکه‌ای محلی و کوچک با پهنای باند بالا هستید، VPLS می‌تواند گزینه بهتری باشد.