DNS انی کست چیست؟ آشنایی با Anycast DNS و نحوه کار آن

تفاوت مسیریابی Unicast و Anycast DNS

برای درک بهتر تفاوت‌ها و مزایای Anycast DNS، لازم است آن را در کنار روش سنتی‌تر یعنی Unicast DNS بررسی کنیم.

Unicast DNS شکل کلاسیک مسیریابی DNS است. در این روش، هر سرور DNS یک آدرس IP ثابت و منحصر به فرد  دارد و وقتی یک درخواست DNS ارسال می‌شود، مستقیما به همان سروری می‌رود که از قبل برای پاسخ‌گویی تعیین شده است. این مدل با اینکه ساده و برای بسیاری از کاربردها قابل‌قبول است، اما محدودیت‌هایی هم دارد؛ از جمله در مقیاس‌پذیری، سرعت و ریداندنسی. زمان پاسخ DNS به‌شدت به فاصله کاربر از سرور بستگی دارد و اگر آن سرور از دسترس خارج شود، می‌تواند به یک نقطه شکست واحد تبدیل شود.

در مقابل، Anycast DNS از یک آدرس IP مشترک روی چندین سرور استفاده می‌کند که در نقاط مختلف جهان مستقر شده‌اند. در این ساختار، درخواست DNS به سروری هدایت می‌شود که از نظر تاخیر شبکه نزدیک‌تر است؛ همین موضوع باعث می‌شود سرعت و پایداری آن به‌مراتب بالاتر از Unicast باشد. Anycast DNS به‌طور ذاتی امکان ریداندنسی و لود بالانسینگ را فراهم می‌کند؛ یعنی اگر یک سرور دچار مشکل شود، درخواست‌ها به‌صورت خودکار به نزدیک‌ترین سرور سالم دیگر منتقل می‌شوند. این ویژگی آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مدیریت حجم بالای ترافیک شبکه و مقابله با حملات سایبری مانند حملات دیداس تبدیل می‌کند، چون ترافیک به‌جای تمرکز روی یک نقطه، بین چندین نود پخش می‌شود.

Anycast DNS چگونه کار می‌کند؟

در معماری Anycast، چندین سرور DNS که معمولا در دیتاسنترها و مناطق جغرافیایی متفاوت قرار دارند، همگی یک آدرس IP مشترک را به اینترنت اعلام می‌کنند. این اعلام مسیر از طریق پروتکل مسیریابی BGP انجام می‌شود؛ همان مکانیزمی که ارتباط بین شبکه‌های مستقل اینترنت را مدیریت می‌کند.

هر یک از این سرورها، عضو یک شبکه مستقل یا زیرمجموعه‌ای از آن است و از طریق BGP اعلام می‌کند که مسیر دسترسی به این IP از طریق آن نود امکان‌پذیر است. در نتیجه، وقتی یک درخواست DNS از سمت کاربر ارسال می‌شود، اینترنت با توجه به سیاست‌های مسیریابی خود تصمیم می‌گیرد که این درخواست از کدام مسیر عبور کند و در نهایت به کدام نود برسد.

نکته مهم این است که تصمیم‌گیری در Anycast بر اساس کیفیت مسیر شبکه‌ای انجام می‌شود، نه فاصله جغرافیایی. معیارهایی مانند تعداد hopها، پایداری لینک‌ها، سیاست‌های مسیریابی اپراتورها و هزینه مسیر، نقش تعیین‌کننده‌ای در این انتخاب دارند. به همین دلیل ممکن است کاربری به سروری متصل شود که از نظر فیزیکی دورتر است، اما مسیر شبکه‌ای بهینه‌تری دارد.

از دید کاربر و حتی کلاینت DNS، هیچ تفاوتی میان Anycast و Unicast وجود ندارد. درخواست به همان IP ارسال می‌شود و پاسخ نیز به همان شکل دریافت می‌گردد. تفاوت اصلی در این است که پشت این IP، یک مقصد ثابت وجود ندارد، بلکه مجموعه‌ای از مقاصد بالقوه قرار گرفته‌اند که شبکه یکی از آن‌ها را انتخاب می‌کند.

یکی از پیامدهای طبیعی این معماری، افزایش تاب‌آوری سرویس است. اگر یکی از نودهای Anycast از دسترس خارج شود یا ارتباط شبکه‌ای آن دچار مشکل گردد، مسیر مربوط به آن نود از جدول‌های مسیریابی حذف می‌شود و درخواست‌ها به‌طور خودکار به سایر نودهای فعال هدایت می‌شوند. این فرآیند بدون نیاز به تغییر تنظیمات سمت کاربر یا وقفه محسوس در سرویس انجام می‌شود.

در عمل، DNS Anycast راهکاری است برای توزیع درخواست‌ها در سطح شبکه، نه در سطح نرم‌افزار. برخلاف روش‌هایی که بار ترافیکی را با لود بالانسرها مدیریت می‌کنند، Anycast از خود ساختار اینترنت برای هدایت هوشمند ترافیک استفاده می‌کند؛ موضوعی که آن را به گزینه‌ای مؤثر برای سرویس‌های زیرساختی مانند DNS تبدیل کرده است.

مزایای استفاده از DNS انی کست

Anycast DNS یک راهکار بسیار کارآمد است که مزایای متعددی دارد. از جمله مزایای این DNS می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سرعت پاسخ‌دهی بالاتر

مهم‌ترین مزیت DNS Anycast، سرعت پاسخ‌دهی بالاتر است. در این روش، هر بار که کاربر یک درخواست DNS ارسال می‌کند، شبکه آن درخواست را به نزدیک‌ترین سرور Anycast هدایت می‌کند؛ سروری که از نظر توپولوژی شبکه، بهترین مسیر را دارد. این ویژگی باعث می‌شود که زمان پاسخ DNS کاهش یابد و تجربه بارگذاری وب‌سایت یا سرویس آنلاین سریع‌تر شود، خصوصا برای کاربرانی که از نظر مکانی دور از سرورهای اصلی هستند.

پایداری و دسترس‌پذیری بالا

مزیت دیگر این فناوری پایداری و دسترس‌پذیری بالاست. چون چندین سرور در موقعیت‌های مختلف نگهداری می‌شوند، اگر یکی از سرورها در دسترس نباشد یا به دلیل اختلالی در شبکه، پاسخگو نباشد، درخواست‌ها به‌طور خودکار به نزدیک‌ترین سرور سالم هدایت می‌شود. این رفتار باعث می‌شود DNS همچنان در دسترس باقی بماند، حتی زمانی که بخش‌هایی از شبکه با مشکل مواجه شوند. این رفتار باعث می‌شود DNS همچنان در دسترس باقی بماند، حتی زمانی که بخش‌هایی از شبکه یا مسیرها دچار اختلال می‌شوند؛ موضوعی که در بستر اینترنت ملی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. برای مثال در زمان اینترنت ملی، تنظیم DNS به یک DNS انی کست می‌تواند به سریع‌تر باز شدن سایت‌های داخلی بدون مشکل کمک کند.

افزایش مقاومت در برابر حملات DDoS

یکی از دلایل مهم استفاده از Anycast، افزایش مقاومت در برابر حملات DDoS است. در حملات توزیع‌شده، منابع معمول شبکه هدف قرار می‌گیرند تا دسترسی کاربران واقعی را مختل کنند. در معماری Anycast، چون چندین سرور با یک آدرس IP در نقاط مختلف وجود دارد، ترافیک حمله بین تمام این سرورها پخش می‌شود و نمی‌توان حمله را به‌سادگی روی یک نقطه متمرکز کرد. این توزیع ترافیک باعث می‌شود حتی در مواجهه با حملات بزرگ نیز سرویس DNS عملکرد خود را حفظ کند.

لود بالانسینگ شبکه

لود بالانسینگ شبکه نیز یکی از خصوصیات DNS Anycast است. وقتی درخواست‌ها به چندین نود در سراسر جهان هدایت می‌شوند، بار ترافیک به‌طور طبیعی بین این سرورها تقسیم می‌شود. این فرآیند کمک می‌کند تا هیچ سروری تحت فشار بیش از حد قرار نگیرد و در عین حال بهره‌وری کلی شبکه افزایش یابد. به این ترتیب، خدمات DNS می‌تواند حجم بالای درخواست‌ها را بهتر مدیریت کند.

مقیاس پذیری ساده‌تر

مزیت دیگر DNS Anycast این است که مقیاس‌پذیری را ساده‌تر می‌کند. افزودن سرور جدید به شبکه Anycast معمولا به معنای افزودن آن سرور به لیست سرورهای موجود با همان آدرس IP است. این اصلاح ساده‌تر از افزایش ظرفیت در حالت سنتی است، چرا که نیازی به تغییر تنظیمات در سمت کاربران یا DNS نیست.

پیاده‌سازی Anycast

راه‌اندازی Anycast نیازمند تنظیم روترها و استفاده از پروتکل‌های مسیریابی مثل BGP است؛ پروتکل‌هایی که در تصمیم‌گیری مسیر، عواملی مثل نزدیکی سرور و سیاست‌های شبکه را در نظر می‌گیرند:

• روترها: روترها باید طوری پیکربندی شوند که مسیرهای مربوط به بازه‌های IP مربوط به Anycast را اعلان کنند.

• BGP: با تنظیم ویژگی‌هایی مثل Local Preference و AS Path Prepending می‌توان مسیرهای ترجیحی را کنترل کرد و جهت مسیریابی را تحت تأثیر قرار داد.

• یکنواختی در مسیریابی: استفاده از سیاست‌های مسیریابی کمک می‌کند تا سرورهای هر منطقه در اولویت قرار بگیرند و درخواست‌ها به‌درستی هدایت شوند.

• مانیتورینگ: شاخص‌هایی مثل زمان رفت‌وبرگشت بسته‌ها (RTT)، Prefixها و میزان پهنای باند باید به‌طور مداوم پایش شوند.

• برنامه‌ریزی ظرفیت: با اضافه کردن سرورهای Anycast متناسب با میزان تقاضا، می‌توان لود بالانسینگ را حفظ کرد و پاسخ‌گویی شبکه را در سطح مطلوب نگه داشت.

برنامه‌ریزی دقیق در کنار بررسی مستمر، کمک می‌کند بیشترین بهره از مسیریابی Anycast گرفته شود.

چرا CDNها از مسیریابی Anycast استفاده می‌کنند؟

بسیاری از ارائه‌دهندگان CDN برای توزیع محتوای وب‌سایت‌ها در مقیاس جهانی از Anycast استفاده می‌کنند. این کار با استقرار نقاط حضور (PoP) در نقاط مختلف دنیا و استفاده از بازه‌های IP مشابه انجام می‌شود.

CDNها همچنین سرویس DNS مبتنی بر Anycast ارائه می‌دهند. آن‌ها با راه‌اندازی مجموعه‌ای از Name Serverها، امکان جست‌وجوی نام دامنه با تأخیر بسیار کم را برای ISPها فراهم می‌کنند. نتیجه‌ی این کار، پیدا شدن سریع‌تر نام دامنه‌ها و دانلود سریع‌تر فایل‌هاست. در ادامه، ارائه‌دهندگان اینترنت می‌توانند از میان چندین نقطه‌ی دسترسی، بهینه‌ترین مسیر را برای عبور ترافیک انتخاب کنند. در نهایت، وب‌اپلیکیشن‌ها با زمان اتصال کمتر، امنیت بالاتر و قابلیت سوییچ خودکار در زمان فشار یا اختلال روی سرورها اجرا می‌شوند.

کاربردهای DNS انی کست

DNS Anycast یک راهکار عمومی برای همه وب‌سایت‌ها نیست، اما برای برخی مدل‌های کسب‌وکار، استفاده از آن به یک ضرورت در زیرساخت تبدیل می‌شود. در این بخش، به برخی از کسب و کارهایی که باید از این DNS استفاده کنند می‌پردازیم:

شبکه‌های CDN

در بسیاری از شبکه‌های CDN (شبکه‌های تحویل محتوا)، سرورهای DNS بر اساس Anycast پیکربندی می‌شوند تا درخواست‌ها را از نزدیک‌ترین و بهینه‌ترین نقطه پاسخ دهند. این موضوع باعث می‌شود کاربران در سراسر جهان سریع‌تر به محتوا دسترسی داشته باشند و تجربه بارگذاری سایت به‌صورت قابل توجهی بهبود یابد.

شرکت‌های ارائه‌دهنده DNS

سرویس‌های DNS سطح بالا و شرکت‌های ارائه‌دهنده DNS حرفه‌ای نیز از Anycast برای افزایش سرعت، کاهش نقاط شکست و ایجاد سیستم‌های پشتیبان خودکار استفاده می‌کنند. بسیاری از سرورهای DNS روت (Root DNS) اینترنت نیز با استفاده از Anycast توزیع شده‌اند، چرا که نیازمند پاسخ‌دهی سریع، قابل اعتماد و همیشگی هستند.

پلتفرم‌های SaaS و سرویس‌های تجارت الکترونیک

DNS Anycast همچنین برای خدمات Mission-Critical و حساس مانند تجارت الکترونیک، پلتفرم‌های SaaS و سرویس‌های آنلاین بین‌المللی مورد استفاده قرار می‌گیرد. علت این کاربرد این است که هر لحظه تأخیر یا قطعی در DNS می‌تواند منجر به از دست رفتن کاربران، کاهش فروش یا نارضایتی مشتریان شود. در چنین سناریوهایی، Anycast باعث کاهش ریسک‌های عملیاتی می‌شود.

تجزیه‌وتحلیل دقیق ترافیک DNS

علاوه بر این، Anycast در شرکت‌های بزرگ که نیاز به گزارش‌گیری و تجزیه‌وتحلیل دقیق ترافیک DNS دارند، کاربرد دارد. ساختار توزیع‌شده این فناوری به مدیران شبکه امکان می‌دهد مشخص کنند از کدام ناحیه یا مسیر شبکه بیشترین ترافیک یا خطاها رخ می‌دهد و بر اساس آن بهینه‌سازی‌های هدفمند انجام دهند.

جمع بندی

DNS Anycast را می‌توان یکی از مهم‌ترین تحولات معماری DNS در اینترنت مدرن دانست. این رویکرد با کنار گذاشتن مدل‌های متمرکز و تکیه بر توزیع هوشمند درخواست‌ها در سطح شبکه، توانسته همزمان سه چالش اصلی DNS یعنی سرعت، پایداری و مقیاس‌پذیری را به‌طور مؤثری پاسخ دهد.

در Anycast، به‌جای وابستگی به یک سرور یا یک موقعیت جغرافیایی مشخص، مجموعه‌ای از نودهای DNS در نقاط مختلف جهان پشت یک آدرس IP واحد قرار می‌گیرند. این طراحی باعث می‌شود هر کاربر، بدون نیاز به تنظیمات خاص، از مسیری پاسخ دریافت کند که از نظر شبکه‌ای بهینه‌تر است. نتیجه این فرآیند، کاهش تأخیر، افزایش دسترس‌پذیری و مقاومت بالاتر در برابر اختلالات و حملات شبکه‌ای است.