دليل تكوين Cisco MPLS

يعد تبديل العلامات متعدد البروتوكولات (MPLS) آلية فعّالة لإعادة توجيه البيانات مصممة لتحسين قابلية التوسع والأداء للشبكات. يتيح MPLS للموجهين إعادة توجيه الحزم بسرعة دون الحاجة إلى عمليات بحث معقدة عن المسارات من خلال إرفاق علامة بحزم IP. يتيح تبديل العلامات هذا لـ MPLS دعم بروتوكولات الشبكة المتعددة والتكامل بسلاسة مع البنية الأساسية للشبكة الحالية.
على الرغم من أن تقنية MPLS تقدم العديد من المزايا، إلا أنها قد تكون معقدة نسبيًا في التكوين والإدارة، وتتطلب الخبرة والتجربة. يعد دليل تكوين MPLS المفصل موردًا مهمًا لمحترفي الشبكات، ليس فقط للمساعدة في نشر تقنية MPLS بسرعة، ولكن أيضًا للمساعدة في صيانة الشبكة وتحسينها، وضمان استمرارية الأعمال واستقرار الشبكة على المدى الطويل.

نظرة عامة على MPLS

تعد تقنية تبديل العلامات متعددة البروتوكولات (MPLS) إحدى تقنيات الشبكات المستخدمة في إعادة توجيه البيانات بسرعة. فهي تعمل على تبسيط وتسريع عملية التوجيه في الشبكة من خلال إرفاق علامة بالحزمة، مما يتيح للحزمة الانتقال عبر الشبكة بكفاءة أكبر.

كيف تعمل تقنية MPLS

يعتمد مبدأ عمل MPLS على مفهوم تبديل العلامات. وعلى عكس التوجيه التقليدي، حيث يتعين على كل حزمة تحديد مسار إعادة التوجيه الخاص بها من خلال البحث في جدول التوجيه، فإن MPLS يعين علامة لحزمة، مما يسمح للموجهين بإعادة توجيه الحزم بسرعة بناءً على تلك العلامة دون الحاجة إلى إجراء عمليات بحث معقدة عن المسار. تتضمن هذه العملية الخطوات التالية:

• تعيين التسمية: يتم تعيين تسمية للحزم عند دخولها إلى شبكة MPLS.
• تبديل الملصق: يقوم جهاز التوجيه بإعادة توجيه الحزمة إلى جهاز التوجيه التالي استنادًا إلى معلومات الملصق.
• مجموعة العلامات: في حالة وجود نطاقات MPLS المتعددة، يمكن أن تحتوي الحزم على علامات متعددة لتشكيل مجموعة علامات.

المفاهيم الأساسية في MPLS

• العلامة: العلامة هي جزء مختصر من المعلومات المستخدمة في MPLS لتحديد الحزمة. وهي تحتوي على معلومات إعادة التوجيه، مثل عنوان القفزة التالية ومتطلبات جودة الخدمة.
• مجموعة العلامات: عندما تحتاج الحزمة إلى عبور نطاقات MPLS متعددة، فمن الممكن أن يكون هناك مجموعة علامات، وهي عبارة عن مجموعة من العلامات المتعددة. تتوافق كل علامة مع نطاق MPLS محدد، ويقوم جهاز التوجيه بإعادة توجيه الحزم أثناء مرورها عبر كل نطاق بناءً على العلامة الحالية.
• LDP (بروتوكول توزيع العلامات): LDP هو بروتوكول يستخدم في MPLS لتوزيع معلومات العلامات. وهو يسمح بتبادل معلومات تعيين العلامات بين أجهزة التوجيه، مما يضمن أن كل جهاز توجيه يعرف كيفية إعادة توجيه الحزم التي تحتوي على علامات محددة بشكل صحيح.
• فئة التكافؤ الأمامي (FEC): فئة التكافؤ الأمامي هي مجموعة من الحزم التي لها نفس متطلبات معالجة التوجيه. تستخدم MPLS فئة التكافؤ الأمامي لتصنيف الحزم وتعيين تسمية لكل فئة.
• جهاز توجيه تبديل العلامات (LSR): جهاز التوجيه LSR هو جهاز توجيه يفهم علامات MPLS ويعيد توجيه الحزم بناءً عليها. وهو مسؤول عن تبادل علامة الحزمة الواردة مع علامة جهاز التوجيه التالي.
• LSR الداخل وLSR الخارج: LSR الداخل هو أول جهاز توجيه تدخل منه الحزمة إلى شبكة MPLS وهو مسؤول عن تعيين أول تسمية للحزمة. LSR الخارج هو آخر جهاز توجيه تخرج منه الحزمة من شبكة MPLS وهو مسؤول عن إزالة آخر تسمية للحزمة.

من خلال هذه المفاهيم الرئيسية، يتيح MPLS إعادة توجيه الحزم بكفاءة مع توفير مجموعة متنوعة من خدمات الشبكة المتقدمة مثل هندسة المرور ومراقبة جودة الخدمة والشبكة الخاصة الافتراضية (VPN).

فوائد MPLS

توفر تقنية MPLS (Multiprotocol Label Switching) مجموعة من المزايا التي تجعلها تقنية قوية للبنى التحتية للشبكات الحديثة. دعنا نستكشف المزايا الرئيسية لتقنية MPLS:

هندسة التدفق

• تحسين المسار: يسمح MPLS لمسؤولي الشبكة باختيار مسار نقل البيانات الأمثل، مما يتجنب الازدحام ويحسن الأداء.
• موازنة التحميل: يتيح MPLS توزيع حركة المرور عبر مسارات متعددة، مما يعزز إنتاجية الشبكة وموثوقيتها.
• حجز الموارد: يسمح MPLS بحجز النطاق الترددي اللازم لخدمات أو تطبيقات محددة، مما يضمن جودة الخدمة.

جودة الخدمة (QoS)

• التصنيف والترميز: يوفر MPLS القدرة على تصنيف أنواع مختلفة من حركة المرور وتعيين العلامات المناسبة للأولوية.
• جدولة الأولوية: تحدد تقنية MPLS الترتيب الذي تتم به معالجة الحزم استنادًا إلى أولوية حركة المرور، مما يضمن حصول التطبيقات المهمة على الموارد اللازمة.
• إدارة النطاق الترددي: يسمح MPLS بتخصيص كمية ثابتة من النطاق الترددي لأنواع محددة من حركة المرور، مما يمنع ازدحام الشبكة.

كفاءة الشبكة

• تقليل وقت المعالجة: يعمل إعادة التوجيه المستند إلى العلامة في MPLS على التخلص من الحاجة إلى عمليات البحث المعقدة في جدول التوجيه، مما يقلل الوقت المطلوب لمعالجة الحزم.
• تقليل حمل وحدة المعالجة المركزية: تعمل عملية التوجيه المبسطة في MPLS على تقليل العبء على وحدة المعالجة المركزية الخاصة بالموجه، مما يؤدي إلى تحسين سرعة المعالجة الإجمالية.
• إمكانية التوسع: تم تصميم MPLS لدعم الشبكات واسعة النطاق، كما أنه من السهل توسيع نطاقه وإدارته، مما يجعله مناسبًا لبيئات الشبكات المتنامية.

الأمن والعزلة

• عزل البيانات: تتيح ميزة MPLS VPN (الشبكة الخاصة الافتراضية) إنشاء شبكات افتراضية معزولة لعملاء أو خدمات مختلفة، مما يضمن خصوصية البيانات وتقسيمها.
• النقل الآمن: توفر شبكة VPN MPLS نقلًا آمنًا للبيانات من خلال آليات التشفير والتحكم في الوصول، مما يعزز الأمان العام للشبكة.

المرونة وقابلية التوسع

• دعم متعدد البروتوكولات: يمكن لـ MPLS التكامل بسلاسة مع مجموعة متنوعة من بروتوكولات طبقة الشبكة، مما يسمح بدمجها بسهولة في البنية التحتية للشبكة الموجودة.
• الابتكار في الخدمة: توفر مفاهيم مجموعة العلامات وفئة التكافؤ الأمامي (FEC) في MPLS الأساس لتطوير خدمات مبتكرة، مثل شبكات VPN وقدرات هندسة المرور المتقدمة.

من خلال الاستفادة من هذه المزايا، تمكن تقنية MPLS مسؤولي الشبكة من بناء شبكات فعّالة وموثوقة وقابلة للتطوير يمكنها تلبية متطلبات الأعمال الحديثة. إن الجمع بين هندسة المرور وجودة الخدمة وكفاءة الشبكة والأمان والمرونة يجعل من تقنية MPLS تقنية أساسية لتحسين أداء الشبكة وقدراتها.

أجهزة Cisco ودعم MPLS

تقدم شركة Cisco، الرائدة في مجال تكنولوجيا الشبكات، مجموعة واسعة من الأجهزة التي تدعم قدرات تبديل العلامات متعددة البروتوكولات (MPLS). وهذا يسمح لمسؤولي الشبكات بالاستفادة من مزايا تبديل العلامات متعددة البروتوكولات في البنية الأساسية لشبكاتهم.

أنواع أجهزة Cisco التي تدعم MPLS

• أجهزة التوجيه: تدعم سلسلة أجهزة توجيه خدمات التجميع (ASR) وسلسلة أجهزة توجيه الخدمات المتكاملة (ISR) وأجهزة التوجيه من سلسلة 7600 من شركة Cisco وظيفة MPLS.
• المفاتيح: توفر أيضًا بعض مفاتيح Cisco متعددة الطبقات، مثل عائلة Catalyst، إمكانيات MPLS، وخاصةً في بيئات الشبكات المؤسسية.
• وحدات الشبكة: تسمح بعض أجهزة Cisco بإضافة وظيفة MPLS من خلال تصميم معياري، مثل وحدة الخدمة أو بطاقة الواجهة.
• أجهزة توجيه الخدمات المتكاملة: تم تصميم أجهزة توجيه سلسلة ISR-G2 من Cisco خصيصًا لمقدمي الخدمات والمؤسسات الكبيرة، حيث تقدم خدمات الشبكة المتقدمة، بما في ذلك دعم MPLS.

الميزات المتعلقة بـ MPLS في برنامج Cisco IOS

نظام التشغيل Internetwork Operating System (IOS) من Cisco هو البرنامج الذي يعمل على أجهزة Cisco، ويوفر مجموعة غنية من إمكانيات MPLS لتلبية متطلبات الشبكة المعقدة. تتضمن بعض الميزات الرئيسية المتعلقة بـ MPLS في Cisco IOS ما يلي:

• LDP (بروتوكول توزيع العلامات): يدعم نظام التشغيل IOS بروتوكول LDP، وهو بروتوكول أساسي يستخدم لتوزيع العلامات في شبكات MPLS.
• هندسة حركة المرور MPLS (MPLS TE): توفر IOS إمكانيات هندسة حركة المرور، مما يسمح لمسؤولي الشبكة بتحديد وإدارة مسار تدفقات البيانات.
• دعم VPN: يدعم نظام IOS تقنيات VPN المختلفة، مثل MPLS VPN، مما يتيح إنشاء شبكات خاصة افتراضية آمنة.
• جودة الخدمة (QoS): يوفر نظام التشغيل IOS ميزات جودة الخدمة التي تسمح بتحديد الأولويات وتخصيص النطاق الترددي لأنواع مختلفة من حركة المرور.
• فئة التكافؤ الأمامي (FEC): يدعم نظام التشغيل IOS مفهوم FEC، الذي يجمع الحزم التي لها نفس متطلبات التوجيه.
• MPLS OAM (التشغيل والإدارة والصيانة): توفر IOS أدوات MPLS OAM لمراقبة وصيانة صحة شبكات MPLS.
• أدوات MPLS LDP: يتضمن IOS أدوات لتكوين وإدارة LDPs، مثل إدارة جيران LDP، وتعيين العلامات، وتوزيع العلامات.
• مثيلات MPLS VPN: يسمح نظام التشغيل IOS بتكوين مثيلات VPN لإنشاء شبكات منطقية متعددة على نفس الشبكة المادية.

من خلال دمج هذه الميزات المتعلقة بـ MPLS، يعمل برنامج Cisco IOS على تمكين مسؤولي الشبكة من نشر شبكات MPLS وإدارتها بكفاءة، وإطلاق العنان للقدرات المتقدمة وتقديم حل شبكات قوي للمؤسسات.

حالات تكوين MPLS على أجهزة Cisco

يمكن عرض تكوين ونشر تقنية تبديل العلامات متعددة البروتوكولات (MPLS) على أجهزة Cisco من خلال العديد من حالات الاستخدام، حيث تسلط كل منها الضوء على تنوع وقدرات هذه التقنية. دعنا نستكشف ثلاثة أمثلة تمثيلية:

تكوين شبكة VPN بتقنية MPLS باستخدام محاكي EVE-NG

تتضمن هذه الحالة إنشاء شبكة MPLS باستخدام محاكي الشبكة EVE-NG، والذي يتضمن معدات مباني العميل (CE) وأجهزة حافة الناقل (PE).
تتضمن الخطوات الرئيسية ما يلي:

• التكوين الأساسي: تكوين واجهات جهاز التوجيه، وتمكين إعادة توجيه IP، وإعداد التوجيه والتوجيه الافتراضي (VRF).
• تكوين IGP: إنشاء اتصال TCP بين PE1-P-PE2 باستخدام بروتوكول النظام الوسيط إلى النظام الوسيط (IS-IS).
• تكوين BGP: تكوين جيران BGP الداخليين بين PE1 وPE2.
• تمكين MPLS: تمكين MPLS على PE1-P-PE2 واستخدام بروتوكول توزيع العلامات (LDP) لتوزيع العلامات.
• تكوين VRF: تكوين VRF على أجهزة PE وتطبيقه على الواجهات المقابلة.
• إعادة الإعلان عن بروتوكول التوجيه: تكوين بروتوكول توجيه VRF بين PE-CE وإعادة الإعلان عن بروتوكول MP-BGP.

مثال على تكوين MPLS VPN-BGP لامتحان CCIE

توفر هذه الحالة دليلاً تفصيليًا خطوة بخطوة لتكوين VPN MPLS، بما في ذلك:

• تكوين عنوان IP: تكوين عناوين IP للربط بين الأجهزة.
• تكوين OSPF: تشغيل OSPF على R2 وR3 وR4 برقم العملية 100.
• تكوين MPLS VPN: تكوين MPLS VPN مع BGP AS 100 وRD (مميز المسار) 1:1.
• تكوين MPLS LDP: تمكين MPLS واستخدام LDP لتوزيع العلامات.
• تكوين BGP: إنشاء علاقة نظير BGP وتكوين الشبكة المقابلة.
• تكوين بروتوكول التوجيه: استخدام BGP كبروتوكول توجيه بين PE-CE.

تكوين MPLS على Cisco IOS

تتناول دراسة الحالة هذه، المقتبسة من كتاب "تكوين MPLS على Cisco IOS"، التكوين الأساسي والتحقق من صحة MPLS في وضع الإطار:

• تمكين CEF: تمكين Cisco Express Forwarding (CEF) عالميًا وعلى الواجهات.
• تكوين بروتوكول توجيه IGP: استخدام OSPF باعتباره IGP وتمكينه على الواجهات ذات الصلة.
• تحديد معرف جهاز التوجيه الخاص بـ LDP: استخدام عنوان واجهة الحلقة الراجعة كمعرف جهاز التوجيه الخاص بـ LDP.
• تمكين إعادة توجيه MPLS على واجهة: تمكين إعادة توجيه MPLS IP على واجهة.
• التحقق من تكوين MPLS: تشغيل الأوامر ذات الصلة للتحقق من صحة تكوين MPLS وحالته.

توضح حالات الاستخدام هذه عملية تكوين MPLS الشاملة على أجهزة Cisco، بدءًا من إعداد الشبكة الأساسي وحتى تنفيذ ميزات MPLS المتقدمة، مثل شبكات VPN وهندسة حركة المرور وضمان جودة الخدمة. باتباع هذه الأمثلة، يمكن لمسؤولي الشبكة الاستفادة من قوة MPLS لتحقيق إعادة توجيه الحزم بكفاءة وتحسين حركة المرور على الشبكة وعزل حركة المرور الخاصة بالعميل أو الخدمة على البنية الأساسية للشبكة التي تعتمد على Cisco.