بررسی پروتکل First hop redundancy protocol (FHRP)

بررسی پروتکل First hop redundancy protocol (FHRP) – هر میزبانی در شبکه سازمان، باید به یک روتر به عنوان Default Gateway جهت اتصال به اینترنت دسترسی داشته باشد. اما اگر این روتر با مشکل روبرو شود و این Gateway از دسترس خارج شود چه اتفاقی خواهد افتاد؟ تعویض روتر معیوب باعث وقفه طولانی در سرویس کاربران داخل سازمان می گردد و می بایست همواره قبل از انجام چنین مشکلاتی راهکار هایی را شناسایی و در سازمان خود پیاده سازی نماییم تا بتوان یک شبکه پایدار را در دسترس کاربران قرار داد. اینجاست که FHRP نقش پر رنگی را ایفا خواهد نمود.

بررسی پروتکل First hop redundancy protocol (FHRP)

فهرست مطالب

1. بررسی پروتکل First hop redundancy protocol (FHRP)
2. روش های پیاده سازی پروتکل FHRP
   1. 1. پروتکل Hot Standby Router Protocol (HSRP)
      2. پروتکل Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP)
      3. Gateway Load Balancing Protocol (GLBP)

در توپولوژی زیر یک شبکه بدون پیاده سازی FHRP را مشاهده می نمایید:

امرزوه سازمان ها از پروتکل های مختلفی برای جلوگیری از Single point of failure و Bottleneck در شبکه های خود استفاده می نمایند. یکی از این پروتکل‌ها، پروتکل Hop Redundancy Protocol (FHRP) First می باشد که یک gateway پیش‌فرض مجازی به شبکه سازمان ارائه می نماید تا امکان دسترسی به gateway به صورت افزونه و تضمین شده همواره وجود داشته باشد و 100 % آپ تایم را در شبکه تجربه کنیم.

اما در ابتدا مروری بر روی مفهوم Default gateway خواهیم داشت. Gateway Default یک گره شبکه است که امکان ارتباط یکپارچه بین شبکه‌ها را فراهم می نماید و به یک دستگاه اجازه می‌دهد با دستگاهی دیگر در شبکه یا زیرشبکه متفاوت ارتباط برقرار نماید. گره ای که به عنوان یک Gateway Default عمل می نماید گره ای است که با یک آدرس پروتکل اینترنت (IP) پیکربندی شده است. کلاینت ها با IP آدرس Default gateway پیکربندی می گردند تا درخواست های خارج از شبکه Local به سمت gateway هدایت شوند. اگر روتر یا سوئیچ لایه سه که به عنوان Default gateway عمل می‌کند، دچار مشکل شود، تمام دستگاه ‌های متصل به آن از شبکه بیرونی جدا می گردند و عملا دسترسی به شبکه اینترنت برای دستگاه ها غیر ممکن خواهد گردید. به منظور جلوگیری از بروز چنین مشکلات و ایجاد افزونگی از FHRP استفاده می شود.

بررسی پروتکل First hop redundancy protocol (FHRP)

FHRP برای جلوگیری از خرابی شبکه در یک Default gateway  مورد استفاده قرار می گیرد. First Hop Redundancy Protocol (FHRP) یک پروتکل افزونگی hop به شمار می رود که جهت ارائه افزونگی روتر دروازه در شبکه ( Gateway ) سازمان با استفاده از آدرس IP مجازی و آدرس MAC مجازی طراحی شده است. هر روتر فعال فیزیکی، بسته ارسال شده به این آدرس MAC مجازی را پردازش می نماید. جهت پیاده سازی FHRP، باید دو یا چند روتر فیزیکی در دسترس باشد که به عنوان روتر دروازه ( Gateway ) مورد استفاده قرار گیرند. به واسطه پیاده سازی FHRP، اگر یک روتر دچار مشکل شود ، بسته های IP توسط روتر فعال بعدی پردازش و ارسال می گردد. همانطور که ذکر شد، یک آدرس IP مجازی و آدرس MAC مجازی در هر دو روتر استفاده خواهد شد و بدین ترتیب این آدرس IP مجازی، آدرس Default gateway برای تمام دستگاه های داخل شبکه سازمان خواهد بود. در چنین شرایطی، یک روتر به عنوان روتر فعال و روتر دیگر در حالت Standby استفاده می شود. اگر روتر Active دچار مشکل شود و از شبکه خارج شود، روتر Standby وارد مدار شده به عنوان روتر Gateway برای همه میزبان ها و دستگاه ها سرویس دهی خواهد نمود. در شکل زیر نمونه ای از یک سناریو پیاده سازی FHRP را مشاهده می نمایید :

روش های پیاده سازی پروتکل FHRP

سه روش جهت پیاده سازی FHRP وجود دارند که این روش ها به واسطه پروتکل FHRP پیاده سازی می گردند.

• پروتکل Hot Standby Router Protocol (HSRP): این پروتکل افزونگی روتر مختص سیسکو است که کلاستری از روتر ها را ایجاد و آن ها را قادر می سازد تا با یکدیگر همکاری نمایند. تمامی روترهای داخل این کلاستر دارای آدرس IP مجازی و آدرس مک مجازی یکسانی خواهند بود. در HSRP وضعیت روتر ها به دو صورت خواهد بود:

1. Active Router (روتر فعال): روتری که به صورت فعال بسته های میزبان های درون سازمان را ارسال و دریافت می نماید. این روتر در واقع Default Gateway شبکه است. در کل کلاستر ما تنها یک روتر فعال خواهیم داشت.
2. Standby Router (روتر جایگزین): روتر یا روتر هایی هستند (اشاره به اینکه می توان چندین روتر Standby داشته باشیم) که در صورت بروز مشکل برای روتر فعال به صورت جایگزین به عنوان روتر فعال انتخاب می شود و از حالت Standby به Active تغییر وضعیت می دهد. این تغییرات تاثیری بر Host ها در شبکه نخواهد داشت. Host ها همان آدرس IP و تنظیمات آدرس MAC را حفظ می نمایند و آدرس Default Gateway همچنان در تمامی میزبان ها یکسان خواهد بود. هیچ تغییری در جدول ARP میزبان ها ایجاد نمی شود چرا که آدرس MAC مجازی روتر ها یکسان خواهد بود و با تغییراتی که در وضعیت روتر ها به وجود می آید کماکان آدرس IP و MAC به صورت مجازی و ثابت خواهد بود و به همین دلیل تغییرات بر میزبان ها تاثیری نخواهد داشت.

• پروتکل Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP): یک پروتکل افزونگی روتر Gateway می باشد که به کمپانی خاصی اختصاص ندارد و در واقع استانداردی قابل استفاده در تمامی برند های تولید کننده تجهیزات شبکه است. به واسطه این پروتکل دو یا چند روتر فیزیکی به یک روتر مجازی گروه بندی می شوند. این روش با تخصیص آدرس IP ( Gateway مجازی ) و آدرس MAC در تمام روترهای فیزیکی در گروه VRRP، افزونگی را فعال می نماید. این روش بسیار مشابه HSRP می باشد و مکانیزم فعالیت آن مشابه HSRP می باشد. باید در نظر داشت اگر از IPv6 در سازمان خود بهره می برید می بایست از VRRP ورژن 3 استفاده نمایید و VRRP ورژن 3 مقیاس پذیری بالاتری را پشتیبانی می نماید. وضعیت روتر ها در این پروتکل به صورت زیر می باشد:

1. Master Router: این روتر Default Gateway فعلی تمامی میزبان ها در داخل سازمان محسوب می گردد و به صورت فعال در حال دریافت و ارسال بسته ها به میزبان ها می باشد.
2. Backup Router: روتر پشتیبان در هنگام خرابی یا زمانی که روتر اصلی دچار مشکل می شود نقش روتر اصلی را بر عهده می گیرد.

1. Gateway Load Balancing Protocol (GLBP): پروتکل GLBP در مقایسه با HSRP و VRRP کمی متفاوت است. به واسطه GLBP، روترهای درون کلاستر مجاز به انجام مکانیزم تعادل بار (Load Balancing) هستند. به بیان ساده، تمام ترافیکی که به آدرس IP ( Default Gateway ) ارسال می گردند، با استفاده از مکانیزم Round-Robin به صورت Load Balance بین روتر ها تقسیم می گردند. این پروتکل از لحاظ وضعیت روتر ها مشابه HSRP می باشد با این تفاوت که در این پروتکل مکانیزم Load Balancing نیز در دسترس است.

در سازمان ها به منظور داشتن شبکه و سرویسی پایدار همواره باید از افزونگی در قسمت های مختلف شبکه استفاده نماییم. این افزونگی ها قابلیت اطمینان را در شبکه ما تضمین می نماید. امروزه دسترسی به اینترنت یکی از اساسی ترین رکن ها در سازمان ها محسوب می گردد چرا که بسیاری از سرویس ها و اطلاعات تنها به واسطه اینترنت در دسترسی قرار می گیرند. اینترنت، امروزه حتی داشتن یک دیتاسنتر در بستر Cloud را برای سازمان ها امکان پذیر نموده و برای اینکه بتوانیم به تمامی این امکانات دسترسی داشته باشیم، یک سرویس اینترنت پایدار از اولویت های سازمان محسوب می گردد. اگر در سازمان تنها یک روتر جهت دسترسی به اینترنت داشته باشیم ، چنانچه این روتر دچار مشکل شود دسترسی کل سازمان به اینترنت قطع خواهد گردید و این ممکن است ضرر های غیر قابل جبرانی را به سازمان تحمیل نماید. جهت جلوگیری از این پیشامد ها داشتن روتر های افزونه و استفاده از پروتکل FHRP راهکاری کاملا عملیاتی خواهد بود.

آموزش شبکه