آشنايي با معماري شبكه دسترسي .اينترنت پرسرعت

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: اينترنت و دسترسي به آن، به بخش لازم و جدايي.ناپذير زندگي و كار ميليون.ها نفر از ساكنان جهان بدل شده است. كار روي اينترنت، تفريح روي اينترنت و حتي زندگي روي اينترنت! خواسته خيل عظيمي از جوانان هر كشور را تشكيل مي.دهد. امروزه، يكي از معيارهاي پيشرفت يا عقب.ماندگي هر كشور عملاً تعداد مشتركان اينترنتي آن است. از طرف ديگر، دسترسي سنتي به اينترنت از طريق خطوط كُند و عذاب.آور تلفني، ديگر جوابگوي بسياري از انتظارات كاربران نيست. بنابراين در عمل ملاك و معيار سازگاري هر جامعه با فضاي مجازي اينترنتي، به ميزان گستردگي دسترسي پرسرعت يا به زبان فني.تر باندپهن .(Broadband Access) مربوط مي.شود. اينترنت پرسرعت نه تنها براي پاسخگويي به نياز روزافزون كاربران معرفي شده است، بلكه خود به صورت بستري براي ارائه انواع و اقسام خدمات ارتباطي همچون تلفن اينترنتي (VoIP)، تلويزيون اينترنتي (IPTV) و مانند آن.ها به.كار گرفته مي.شود. اولين و مهم.ترين انتخاب هر شركت فراهم.كننده خدمات دسترسي پرسرعت به اينترنت (موسوم به PAP)، معماري شبكه دسترسي است كه البته بخش فيزيكي آن (توپولوژي، فواصل كابل.ها، و وجود يا عدم وجود فيبرنوري) معمولاًً تحت كنترل و اراده اين شركت.ها نيست (مگر آن.كه خود آن.ها شركت.هاي مخابرات تلفني باشند). بنابراين آنچه در حوزه كنترل اين شركت.ها مي.ماند، گزينش صحيح پروتكل.هاي ارتباطي همچون DHCP ،L2TP ،PPPoA ،PPPoE است كه در ادامه با نقاط قوت و ضعف هر يك از آن.ها آشنا مي شويم.

در صنعت خدمات مخابراتي و ارتباطي، شركت.هاي كهنه كار تلفن با اتكا به ميليون.ها كيلومتر كابل، فيبر و بسترهاي آماده و فراهمِ خود از طرفي و شركت.هاي نوظهور با اتكا به فناوري و روش.هاي نوين از طرف ديگر، پا به اين عرصه گذاشته.اند تا به رقابت بپردازند و از اين خوان پرنعمت سهمي نصيب خود كنند. در ايران نيز، در چند سال اخير شاهد حضور شركت.هاي فراهم كننده خدمات دسترسي (PAP) هستيم كه البته به دلايل بسياري كه از حوصله اين نوشتار خارج است، هنوز نتوانسته.اند نيازهاي روزافزون جمعيت جوان و تحصيلكرده كشور را پاسخ گويند.

از ديدگاه فني، مودم.هاي ADSL يكي از مناسب.ترين گزينه.هاي ايجاد دسترسي به اينترنت پرسرعت در سراسر جهان محسوب مي.شوند و در مركز ثقل تجارت شركت.هاي فراهم.كننده خدمات دسترسي قرار دارند. البته به كارگيري اين مودم.ها بدون چالش. نيز نيست. براي مثال، مشكلات ارائه خدمات در ابعاد كلان، هزينه.هاي نصب كه با توجه به لزوم اعزام متخصصان به محل سكونت يا كار كاربران افزايش مي.يابد، حفظ امنيت و جلوگيري از استفاده.هاي غيرمجاز، برخي از اين مشكلات به حساب ميآيند.

ADSL انواع متعددي دارد، ولي دسترسي به سرعت.هاي تا چند ده مگابيت بر ثانيه با آن امكانپذير است. البته سرعت معمول در سمت دريافت (Downstream) معمولاً ميان 348Kbps تا 1Mbps و سرعت ارسال (Upstream) معمولاً كمتر از 224kbps در نظر گرفته مي.شود.

در واقع زيرساختار ارتباطي شبكه.هاي دسترسي مبتني بر ADSL فرق چنداني با ساير گزينه.هاي متداول دسترسي پرسرعت همچون مودم.هاي كابلي ندارد. مهم.ترين مشخصه اين شبكه.ها، تركيب و تجميع ترافيك ارتباطي گروه بزرگي از مشتركان در لبه شبكه (Edge) و ارسال اين ترافيك يكپارچه به سمت هسته اينترنت
(Core) از طريق لينك.هاي بسيار سريع مخابراتي است. لبه شبكه علاوه بر تجميع ترافيك.ها، بسياري از عمليات مديريتي و امنيتي را نيز برعهده دارد و از اين لحاظ يكي از مهم.ترين عناصر اين ساختار به.شمار مي.رود.

شكل 1 مدل ساده شده.اي از يك شبكه دسترسي مبتني بر مودم.هاي DSL را نشان مي.دهد. اگر از سمت راست تصوير شروع كنيم، در اولين مرحله كامپيوتر استفاده كننده قرار دارد كه به يك مودم ADSL متصل است. ازآنجا زوج سيم خط تلفن را داريم كه تا نزديك.ترين مركز مخابراتي امتداد يافته است.

شکل 1- نمايي ساده از شبکه دسترسي مبتني بر DSL
لبته كاربران با به كارگيري جداكننده.هاي نسبتاً ارزان قيمت (Splitter) در محل خود قادر به استفاده همزمان از سيم تلفن خود براي اتصال به گوشي تلفن و مودم خواهند بود. در هر حال، خطوط چندين مشترك در محل مركز مخابراتي با دستگاهي موسوم به متمركز.كننده DSL يا (DSLAM) روي يك ترانك مخابراتي جمع مي.شوند. ترافيك ارسالي از چندين DSLAM نيز به نوبه خود در يكي از مراكز اصلي مخابراتي تجميع مي.شود و به يك روتر سريع ارسال مي.گردد كه نقطه ورود به اينترنت به حساب مي.آيد.
چالش.هاي پيش.رو
ايجاد شبكه.هاي بزرگ دسترسي مبتني بر ADSL با يك چالش ساده، و در عين حال دشوار روبه.روست و آن هم، سهولت به كارگيري است. اصولاً تا وقتي به.كارگيري يك سرويس براي عموم مردم امكانپذير نباشد، استقبال از آن در حد محدود باقي مي.ماند. بنابراين درگام اول بايد نصب و پيكربندي مودم ADSL به سادگي و توسط خود كاربر امكانپذير باشد. به اين ترتيب، علاوه بر اين.كه كاربران احساس رضايت بيشتري خواهند كرد، لزومي به اعزام پرهزينه نيروي فني شركت به درِ منازل كاربران نخواهد بود.

چالش بزرگ ديگر، نحوه تخصيص آدرس.ها است. مي.دانيم كه هر مشترك براي ارتباط با اينترنت به تنظيم يك آدرس روي دستگاه كامپيوتر خود نياز دارد كه بايد منحصر به.فرد باشد. همين عمل بسيار ساده، براي خيل عظيمي از كاربران يك مشكل جدي است. اين چالش و موارد مرتبطي همچون تدارك ارتباط، حفظ امنيت آن و ايجاد امكان اتصال همزمان چند كامپيوتر به خط دسترسي، همگي به راه.حل.هاي ساده و حتي.المقدور خودكار نياز دارند كه قاعدتاً يافتن جواب مناسب براي آن.ها بر عهده شركت فراهم.كننده خدمات است.

گزينه.هاي فني
راه.حل اساسي چالش.هاي حوزه نرم.افزاري فرايند ارتباط، اجراي يك پروتكل بين كاربر و فراهم.كننده خدمات است. اين پروتكل از نوع پروتكل.هاي محلي است كه به منظور وظايفي مشخص ميان دو نقطه اجرا مي.شوند و در ارتباطات خارج از آن حوزه نقش ندارند. در حال حاضر چهار گزينه در اين خصوص وجود دارد كه هر يك مزايا و نقاط ضعف منحصر به خود را دارند:

- آدرس دهي ثابت Static IP Address) IP )

- پروتكل پيكربندي پوياي ميزبان (Dynamic Host Configuration Protocol :DHCP)

- پروتكل تونل.زني لايه2 Layer 2 Tunneling Protocol :L2TP)

- پروتكل نقطه به نقطه روي PPPoA) ATM ) و روي PPPoE) Ethernet)
گزينه اول (آدرس دهي ثابت IP)
اولين و در واقع ابتدايي.ترين راه حل، تخصيص يك آدرس IP به هر كاربر است كه خود به تنظيم آن روي كامپيوتر خود اقدام مي.كند. اين روش اساساً يك پروتكل نيست، تنها يك راه.حل سريع براي مشكل است كه از ابعادي گسترده برخوردار است. براي مثال، مشكل استفاده همزمان چند كامپيوتريك كاربر از ارتباط ADSL به اين ترتيب حل نمي شود.

گزينه دوم (DHCP)
اين پروتكل اساساً براي اين منظور طراحي شده است كه پيكربندي IP را روي كامپيوتر كاربران به صورت خودكار انجام دهد. اين پروتكل در شبكه.هاي محلي سازماني نيز از كاربرد گسترده.اي برخوردار است؛ به..ويژه در مورد پايانه.هايي كه به طور موقت به اين شبكه.ها متصل مي.گردند (براي مثال كامپيوترهاي Laptop ،(DHCP يك جهش محسوس نسبت به روش آدرس.دهي ثابت محسوب مي.شود.

فرايند كار بسيار ساده و در عين حال كارامد است. هر بار كه يك كامپيوتر متصل به شبكه دسترسي فعال مي.شود، به طور خودكار پارامترهاي مربوط به IP (همچون آدرس) را از يك سرور مركزي دريافت مي.كند. اين معماري از انعطاف.پذيري بالايي برخوردار است، امكان كار همزمان چند دستگاه PC، پشتيباني از امكان جابه.جايي محل استفاده كاربران، سهولت پيكربندي از جانب كاربر و مديريت آن از جانب فراهم.كننده، از مزاياي اين پروتكل محسوب مي.گردند.
گزينه سوم (L2TP)
اين پروتكل به عنوان يك گزينه نسبتاً جديدتر براي شبكه.هاي دسترسي باندپهن مطرح شده است و با ايجاد يك تونل مجازي از داخل شبكه اينترنت كاربر را به هر نقطه مشخصي متصل مي.كند و كليه تنظيمات لازم براي برقراري سرويس از داخل اين تونل بر تجهيزات كاربر اعمال مي.گردد. L2TP در عمل يك شبكه مجازي يا
Virtual Private Network) VPN) روي شبكه فراهم كننده ايجاد مي.كند كه از امنيت خوبي برخوردار است، ولي درعوض پيچيدگي و سرباره بيشتري دارد؛ به.ويژه در شبكه.هاي بزرگ دسترسي با چندين هزار كاربر، مديريت اين تونل.ها دشوار خواهد بود.

گزينه چهارم (PPP)
اين پروتكل براساس پروتكلي بسيار موفق، موسوم به پروتكل نقطه به نقطه (Point to Point Protocol :PPP) شكل مي.گيرد، دو حالت متداول استفاده از اين پروتكل در شبكه.هاي دسترسي باند پهن عبارتند از: PPP روي اترنت
(PPPoE) و PPP روي PPPoA) ATM) كه تركيبي از آن.ها موسوم به PPPoEoA نيز به كار گرفته شده است. PPP علاوه بر اين.كه از انعطاف و سهولت در استفاده برخوردار است، سطحي از ايمني را براي استفاده.كننده فراهم مي.كند.

به همين خاطر معمولاً اولين گزينه بسياري از فراهم.كنندگان خدمات دسترسي باند پهن به شمار مي.رود؛ هر چند به لحاظ قدمت دست كمي از خود اينترنت ندارد! (براي بار اول در سال 1989 تحت كدهاي 1171و 1172 توسط سازمانIETF استاندارد گرديد). اين پروتكل تا به حال، چند مرتبه دستخوش اصلاح و ارتقا گرديده كه آخرين آن مربوط به سال 1994 (استاندارد RFC 1661) است.

البته در شروع، PPP به منظور پروتكل ارتباطي ميان تجهيزات مخابراتي (به.ويژه مسيرياب.ها) و روي خطوط متداول مخابراتي (همچون E1) پديد آمد و به همين منظور به سازوكار.هايي جهت مقابله با كيفيت پايين اين خطوط مجهز نشده و به صورت ارتباط.گرا (Connection-Oriented) طرح گرديده است. اين خصوصيت بر سطح ايمني اين پروتكل نيز تأثير مثبت دارد؛ چرا كه تمامي بسته.ها لزوماً بايد به يك آدرس مشخص ارسال گردند.

در اوايل دهه1990، PPP را به منظور كار روي خطوط تلفني (dialup line) اصلاح نمودند. تفاوت اصلي، افزودن نوعي سازوكار دست به دست دادن (handshake) در شروع برقراري ارتباط ميان طرفين ارتباط است. معمولاً در اين.گونه ارتباطات يك دستگاه موسوم به سرور دوردست (RAS)، معتبربودن كاربر را از روي شناسه و كلمه رمز وارد شده بررسي مي.كند و تنها پس از حصول اطمينان از مجاز بودن كاربر، فرايندهاي لازم جهت پيكربندي و تنظيم خودكار آدرس IP توسط PPP انجام مي.شود. وجود ويژگي.هاي فوق باعث شده است، PPP عملاً به صورت جزء ثابتي از سيستم.عامل ا.غلب كامپيوترهاي شخصي در دنيا درآيد.

تمامي مزاياي PPP روي خطوط تلفني به سادگي در محيط دسترسي باند پهن نيز قابل استفاده است. البته فناوري.هاي دسترسي همچون ADSL و مودم.هاي كابلي برخلاف مدارات مخابراتي، از نوعي فرايند به.اشتراك.گذاري منابع استفاده مي.كنند و PPP در جهت كار در اين محيط.ها نيازمند برخي اصلاحات است. با توجه به اين.كه مودم.هاي ADSL بر پايه فناوري ATM كار مي.كنند، PPPoA كه در سال 1998 تحت كد RFC 2304 استاندارد گرديد، براي اين منظور پيشنهاد شد.

در محيط شبكه دسترسي باند پهن به جاي RAS عنصري موسوم به RAS) BRAS باند پهن) نقطه اختتام ارتباطاتPPP محسوب مي.گردد. اين دستگاه كه بعضاً به نام روتر تجميع يا به سادگي تجميع.كننده (Aggregator) نيز ناميده مي.شوند معمولاً در دفاتر مركزي شركت.هاي فراهم.كننده خدمات قرار مي.گيرد و قادر به دريافت هزاران ارتباط PPPoA به صورت يك.جا مي.باشد.

برقراري ارتباط، مستلزم نصب نرم.افزارهاي پيچيده و كارت.هاي رابط ATM روي كامپيوتر استفاده.كننده است كه معمولاً به منظور كاهش پيچيدگي از ديدگاه كاربر، عناصر فوق در مودم سمت كاربر تعبيه مي.گردند و ارتباط PPPoA عملاً ميان مودم ودستگاه BRAS اجرا مي گردد. شكل 2 يك ارتباط PPPoA و تركيب پروتكل.هاي ارتباطي مورد استفاده را در هر يك از نقاط ارتباط نشان مي.دهد.

شکل 2- ترکيب پروتکل ها در ارتباطات مبتني بر PPPoEoA

شکل 3 ترکيب پروتکل ها در ارتباطات مبتني بر PPPoEoA

اجراي پروتكل PPPoA روي مودم سمت مشتري يعني ATU-R شروع شده در BRAS در مركز فراهم كننده خدمات خاتمه مي.يابد. يك ارتباط دائمي از نوع ATM موسوم به PVC وظيفه حمل اطلاعات را ميان دو نقطه برعهده دارد.BRAS به نوبه خود تمامي PVCهاي متصل به خود را در يك جريان IP تركيب مي.كند كه به روترهاي شبكه اينترنت متصل مي.گردند.

استفاده از اترنت به جاي ATM، در شبكه.هاي دسترسي، منجر به ساده.سازي كل فرايند مي.گردد. با توجه به وجود اتصال اترنتي روي اغلب كامپيوترهاي شخصي (موسوم به ارتباط LAN) به تبديل ميان پروتكل.ها نيازي نخواهد بود. گونه جديدي از PPP به موسوم به PPPoE (استاندارد RFC 2304 در سال 1999) كه معمولاً روي همان كامپيوتر شخصي اجرا مي.گردد، به اين منظور پديد آمده است. فراهم.كنندگان خدمات دسترسي اين پروتكل را روي يك سي.دي در اختيار مشتريان خود قرار مي.دهند كه معمولاً همراه با مجموعه.اي از نرم.افزارهاي كمكي به صورت يكجا عرضه مي.گردد.

يكي از مشكلات پروتكل PPPoA، حذف كامپيوتر شخصي استفاده كننده از مسير PPP است. به شكلي كه حتي پس از خاموش شدن اين كامپيوتر از ديدگاه فراهم.كننده خدمات هنوز هم ارتباط برقرار است و اين امر علاوه بر اتلاف منابع، باعث برخي مشكلات امنيتي نيز مي.گردد. تنها راه.حل، گسترش ارتباط PPP تا كامپيوتر مشتري است، ولي گزينه. افزودن كارت رابط ATM به PC، گران و پيچيده است.

راه حل بهتر، به كارگيري PPP روي اترنتي است كه خود روي ATM اجرا مي.شود، يعني PPPoEoA البته پروتكل PPPoEoA هنوز به صورت استاندارد درنيامده است. با اين وجود، استفاده از آن در ميان فراهم.كنندگان خدمات دسترسي بسيار متداول گرديده است. در اين حالت PC تنها نيازمند اجراي PPPoE است. اين جريان در مودم به داخل ATM كپسوله شده و تا رسيدن به BRAS در همين شرايط باقي مي.ماند و در اين نقطه پس از رهايي از ATM و اترنت، به صورت جريان IP وارد اينترنت مي.شود. شكل 3 تركيبات پروتكلي را در اين نوع ارتباط نشان مي.دهد.

Static IP DHCP L2TP PPPoA PPPoE PPPoEoA تنظيم خودكار آدرس.هاي IP
§ § § § § پشتيباني از مودم.هاي كابلي. § § §
§
پشتيباني از مودم.هاي DSL § § § § § § امكان برقراري چند نشست ارتباطي.

§ § § § امكان كار با چند كامپيوتر § § §
§ § امكان گزينش شبكه.

§ § § § كنترل كيفيت ارتباط.

§
§ لزوم استفاده از نرم افزار سمت استفاده.كننده.

§
§ § امكان تعيين هويت استفاده.كننده.

§ § § § جدول 1- مقايسه مشخصات پروتکل.هاي شبکه دسترسي
مقايسه گزينه.ها با يكديگر
هر يك از تركيبات بررسي شده در اين نوشتار، گونه.اي از اتصال به اينترنت را نشان مي دهند كه داراي مزايا و معايب خاص خود هستند. جدول 1 خلاصه.اي از مشخصات اين تركيبات را نشان مي.دهد. البته فراهم.كنندگان خدمات دسترسي برحسب مدل تجاري خود يك يا چند تركيب را انتخاب مي.كنند كه تركيبات مبتني.بر PPP معمولاً يكي از آن.هاست .

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 399]