Redundancy شبکه چیست؟ با انواع ریداندنسی شبکه آشنا شوید!

بسیاری از شرکت ها برای اجرای فعالیت های تجاری منظم خود به اطلاعات، داده ها یا فرآیندهای دیجیتالی متکی هستند. Redundancy شبکه به اطمینان از دسترسی شرکت ها به رویه ها یا اطلاعات حیاتی، حتی در صورت خرابی اجزای شبکه کمک می کند. پیاده سازی ریداندنسی شبکه به یک شرکت در دستیابی به تداوم کسب و کار کمک می کند و تأثیرات ناشی از شرایط غیرمنتظره ای که می تواند عملکرد آن را مختل کند، به حداقل می رساند.

در این مقاله، Redundancy شبکه، مزایای آن، انواع آن و نحوه بهینه سازی آن را مورد بحث قرار خواهیم داد.

Redundancy شبکه چیست؟

تصور کنید کسب و کاری کاملاً قابل اعتماد با دسترسی و اتصال مداوم به اینترنت و شعب مختلف خود داشته باشید. سپس ناگهان، قطعی های غیرمنتظره شبکه رخ می دهد که مطمئناً به درآمد آن کسب و کار به شدت آسیب می زند. Redundancy شبکه به این نوع اتفاقات غیرمنتظره پرداخته و شبکه را به گونه ای طراحی می کند که پس از خرابی های جدی، به سرعت واکنش نشان دهد و خدمات شبکه را بازیابی کند.

ریداندنسی شبکه یک استراتژی شبکه ای و چندین طرح پشتیبان را در صورت خرابی شبکه برای حفظ عملکرد سرویس ها و جریان داده های ارزشمند در سراسر شبکه ارائه می دهد. شبکه های ریداندنت مترادف با شبکه قابل اعتماد هستند که سود قابل توجهی برای مشتریان به همراه خواهد داشت.

اجرای ریداندنسی شبکه در شبکه همچنین به این معنی است که دستگاه ها و فناوری های مختلف شبکه در جای خود قرار گرفته‌اند. ریداندنسی برای شبکه‌های پیچیده بسیار ضروری است.

هرچه طراحی شبکه پیچیده تر باشد، درک آن دشوارتر است و همچنین خطر خطاهای انسانی و اشکالات نرم افزاری که ممکن است باعث ایجاد اشکال های جدیدی در عملکرد شود را افزایش می‌دهد. به همین دلیل است که برنامه ریزی، طراحی و اجرای ریداندنسی شبکه بسیار مهم است.

انواع Redundancy

رایج‌ترین انواع Redundancy شامل موارد زیر می‌شوند:

• ریداندنسی پاور Power redundancy:
  ریداندنسی برق یا Power redundancy فرایندی است که در صورت قطع برق، از دستگاه‌ها و تجهیزات شبکه محافظت می‌کند. دستگاه‌ها و تجهیزات شبکه، به برق نیاز دارند تا بتوانند کار کنند. در صورت وجود پلن Power redundancy برای شبکه، حتی در صورت قطعی برق دفتر یا لوکیشن‌های سرور، این تجهیزات همچنان می‌تواند به فعالیت خود ادامه دهد. استفاده از باتری بکاپ، ژنراتورهای بکاپ یا واحدهای منبع تغذیه جایگزین، همگی می‌توانند به شما در ایجاد ریداندنسی برق کمک کنند.
• ریداندنسی داده Data redundancy:
  ریداندنسی داده یا Data redundancy سیستمی است که در آن می‌توانید تمام اطلاعات حیاتی کسب‌وکار را از یک مرکز ثانویه دریافت کنید. با ریداندنسی داده، به محافظت از کسب‌وکار خود در برابر از دست دادن داده‌ها یا عدم دسترسی به آن‌ها به دلیل آسیب‌های فیزیکی نظیر آتش‌سوزی کمک می‌کنید. ریداندنسی داده تضمین می‌کند که در چنین شرایطی، همچنان می‌توانید به پورتال‌های مهم، سیستم‌های ارتباطی و هوش تجاری دسترسی داشته باشید.
• ریداندنسی جغرافیایی Geographic redundancy:
  ریداندنسی جغرافیایی یا Geographic redundancy یعنی شبکه کسب‌وکار، در چندین منطقه مختلف قرار گرفته باشد. صرف نظر از اینکه کسب و کار دارای سرورهای شخصی و داخلی باشد یا از یک ارائه دهنده خدمات سرور استفاده کند، گسترش این سرورها در مکان های جغرافیایی مختلف برای کاهش احتمال تأثیر رخدادهای محلی بر داده های کسب و کار ضروری است. این کار، احتمال آسیب دیدن داده‌ها در زمان بروز حوادث طبیعی را کاهش می‌دهد. به‌عنوان مثال، اگر یکی از دیتاسنترها در منطقه‌ای قرار دارد که مستعد طوفان است، بهتر است سعی کنید دیتاسنتر دیگری در خارج از این منطقه نیز داشته باشید.
• ریداندنسی مسیر Pathway redundancy:
  ریداندنسی مسیر یا Pathway redundancy شامل ایجاد یک شبکه با مسیرهای جایگزین برای عملکردهای مختلف است. با انجام ریداندنسی مسیر، حتی اگر اتصالات معمول از کار بیفتد، کسب‌وکار همچنان قادر به دسترسی و انجام عملیات حیاتی خواهد بود.  به‌عنوان مثال، اگر اتصال چت بین مشتری و پشتیبانی قطع یا دچار اختلال شود، Pathway redundancy باعث می‌شود که شبکه مسیر متفاوتی داشته باشد و اتصال بین مشتری و پشتیبانی همچنان برقرار بماند.

مدل های Redundancy شبکه

برخلاف سیستم‌های تک خطی و آسیب پذیر، می‌توان شبکه را به گونه‌ای طراحی کرد که در صورت بروز مشکل در یک مسیر، مسیرهای جایگزین وجود داشته باشند تا ارتباط و دسترسی به خدمات حفظ شود. در این راستا، سازمان‌ها و ارائه‌دهندگان زیرساخت به عنوان سرویس (IaaS) از روش‌های مختلفی برای توسعه سیستم‌های پشتیبان و ایجاد مسیرهای شبکه جایگزین استفاده می‌کنند. در اینجا به معرفی برخی از این روش‌ها می‌پردازیم:

مدل Active/Active:

در معماری فعال/فعال، از دو نمونه (Instance) با کارکرد یکسان استفاده می‌شود که داده‌ها در آن‌ها توزیع می‌شود و به‌طور مداوم اطلاعات وضعیت با یکدیگر به‌روزرسانی می‌شوند. هر زمان که شبکه دچار اختلال شود، سیستم به‌طور خودکار به نمونه دیگری از شبکه سوئیچ می‌کند.

به عنوان مثال، شرکت «emnify» با استفاده از سرویس‌های Amazon Web Services در مناطق دسترسی جغرافیایی مختلفی مستقر شده است و از معماری شبکه فعال/فعال استفاده می‌کند که کاربران را نیز از نظر جغرافیایی توزیع می‌کند. این روش تضمین می‌کند که حتی اگر یک مرکز داده از کار بیفتد، خدمات همچنان بدون وقفه ارائه شود.

مدل Active/Passive:

شبیه به معماری active/active، سیستم active/passive نیز از دو نمونه استفاده می‌کند. اما در این حالت، یک نمونه به عنوان پشتیبان عمل می‌کند. . با‌این‌حال، در شبکه Active/Passive نمونه‌ها یا کپی‌ها “غیرفعال” هستند. آن‌ها با شبکه Active هم‌گام نیستند و فقط زمانی سرویس را شروع می‌کنند که منابع اصلی شبکه از کار افتاده باشد. این مدل، از منابع کم‌تری برای اجرا استفاده می‌کند. اما یک اشکال بزرگ دارد: زمانی که به بکاپ نیاز دارید، اتصالات باید دوباره برقرار شوند و دستگاه‌ها باید به حالت قبلی برگردند.

مدل Dual Ring Network:

در یک Dual Ring Network، تمامی نودها (سرورها، دستگاه‌ها، دیتاسنترها و غیره) به‌صورت دایره‌ای به‌هم متصل می‌شوند. هر نود، به دو نود مجاور خود متصل می‌شود و انتقال داده از یک نود به نود دیگر، باید از نودهای بین آن‌ها عبور کند. مشکل Ring network این است که اگر یک نود از کار انداخته شود، حلقه را می‌شکند و در چرخه انتقال اختلال ایجاد می‌کند. اساسا، اگر یک گره وجود نداشته باشد، زمانی که داده‌ها به آن می‌رسند، فرایند انتقال متوقف می‌شود (یک رشته لامپ را درنظر بگیرید که وقتی یک لامپ آن بسوزد، بقیه لامپ‌ها هم خاموش می‌شوند). Dual Ring Network یک حلقه اضافی ایجاد می‌کند که به داده‌ها اجازه می‌دهد داخل حلقه بچرخند. زمانی که داده‌ها در حین انتقال در شبکه، به یک نود معیوب می‌رسند از طریق حلقه به سمت دیگر برمی‌گردند تا به نود موردنظر برسند.

مدل Diverse Trunking:

ترانکینگ فرایند ترکیب پیوندهای شبکه در یک اتصال واحد برای تجمیع سرعت این پیوندها است. یک “Trunk” می‌تواند سوئیچ‌ها یا سرورها را به‌هم پیوند دهد و می‌تواند مبتنی بر نرم‌افزار یا سخت‌افزار باشد. Diverse Trunking به‌معنای ایجاد یک Trunk ثانویه است که باعث تسهیل این اتصال می‌شود. اگر Trunk اولیه خراب شود یا در دسترس نباشد، Trunk ثانویه به‌عنوان یک مسیر پشتیبان در شبکه عمل می‌کند.

مزایای Redundancy شبکه چیست؟

ریداندنسی شبکه، از ایجاد خسارت مالی زمان قطعی یا ایجاد سایر مشکلات احتمالی در شبکه جلوگیری می‌کند. همچنین، درنظر داشته باشید که حتی اگر Downtimeهای برنامه‌ریزی‌نشده پیش بیاید، با به‌کارگیری راه‌حل‌های پیش‌گیرانه می‌توان آسیب‌های ناشی از آن‌ها را کاهش داد. سایر مزایای Redundancy شبکه شامل موارد زیر می‌شوند:

• آپتایم: در دسترس بودن شبکه به‌صورت ۲۴ ساعته و مداوم، یکی از آشکارترین مزایای Redundancy شبکه است. این برای مشتریانی که از خدمات 24 ساعته مانند بیمارستان‌ها یا بانک‌ها استفاده می‌کنند، اهمیت بسیار زیادی دارد.
•  امنیت: به‌طور کلی، امنیت در IT با ریداندنسی معنا پیدا می‌کند. شبکه‌های Redundant به ما اجازه می‌دهند اقدامات امنیتی پیشرفته‌ای انجام دهیم. Downtime در شبکه‌های Redundant، اطلاعات شما را آسیب‌پذیر نمی‌کند زیرا اعضای تیم امنیت آن، به‌طور مداوم برای جداسازی و رفع نگرانی‌های امنیتی تلاش می‌کنند.
• Latency: وجود چندین مسیر برای رسیدن به مقصد، به‌این‌معنا است که احتمال کند شدن سرعت بسیار کم است. به‌این‌ترتیب، ریداندنسی شبکه می‌تواند در کاهش تاخیر تاثیرگذار باشد.
• تداوم کسب‌وکار: مهم‌ترین مزیت ریداندنسی شبکه، فعال نگه داشتن کسب‌وکار برای خدمات‌رسانی به مشتریانش است. هر اتفاقی که رخ دهد، کسب‌وکار باید یک Disaster recovery داشته باشد و بتواند به مشتریان خود خدمات ارائه کند.

طراحی یک شبکه برای Redundancy

طراحی شبکه‌ای با قابلیت ریداندنسی نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و موشکافانه است. یک برنامه جامع شامل ایجاد نمودارهای شبکه دقیق در لایه‌های مختلف مدل OSI از جمله لایه ۱، لایه ۲ و لایه ۳ است. نمودارهای دقیق، درک روشنی از عملکرد هر عنصر و اتفاقاتی که هنگام خرابی یک پیوند یا قطعه تجهیزات رخ می‌دهد، ارائه می‌دهند.

انتخاب پروتکل‌های مناسب

پروتکل‌های Redundancy شامل انواع مختلفی می‌شوند که قدرت هر یک از آن‌ها متفاوت است. شما باید پروتکل‌های مناسب را براساس تجهیزات و شبکه خود انتخاب کنید. در ادامه، برخی از پروتکل‌هایی که معمولا برای Redundancy شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند را معرفی می‌کنیم.

پروتکل‌های مختلفی برای ایجاد ریداندنسی وجود دارد، اما همه آن‌ها به یک اندازه قدرتمند نیستند. شما باید پروتکل‌های مناسب برای تجهیزات و شبکه خود را انتخاب کنید. در اینجا برخی از پروتکل‌های رایج را مشاهده می‌کنید:

پروتکل‌های ریداندنسی لایه ۱ و ۲

Link Aggregation Control Protocol (LACP): برای ریداندنسی لینک، از جمله تغییرات LACP چند شاسی مانند فناوری Virtual Port Channel (VPC) سیسکو که در تمام سوئیچ های Nexus در دسترس است.
Spanning Tree Protocol (STP): با انواع مدرن با همگرایی سریع مانند MSTP و RSTP.

پروتکل‌های ریداندنسی لایه 3

پروتکل‌های ریداندنسی لایه ۳:

Hot Standby Routing Protocol (HSRP) اختصاصی سیسکو یا پروتکل استاندارد مجازی RSTP (VRRP) برای دستگاه‌های نهایی مانند سرورها یا ایستگاه‌های کاری.
پروتکل‌های مسیریابی پویا مانند OSPF، EIGRP یا BGP برای اتصال دستگاه‌های شبکه.

Physical Box Redundancy

بهترین فناوری برای Physical Box Redundancy به سخت‌افزار بستگی دارد. هیچ استاندارد قابل اجرایی برای فایروال‌ها وجود ندارد. در این شرایط باید از تکنیک‌های ریداندنسی سخت‌افزار استفاده کنید.

حملات DDoS

Redundancy شبکه در حملات DDoS نیز می‌تواند نقش کمکی داشته باشد. در این حملات، ترافیک بسیار زیادی وارد شبکه می‌شود و شبکه از دسترس کاربران خارج می‌شود. با ایجاد چندین مسیر برای عبور ترافیک، حتی اگر یک مسیر مورد حملات DDoS قرار گرفت شبکه دارای Redundancy می‌تواند به کار خود ادامه دهد. با‌این‌حال، درنظر داشته باشید که redundancy شبکه به‌تنهایی نمی‌تواند در برابر حملات DDoS گسترده از شبکه محافظت کند. اقدامات دیگری مانند فیلتر کردن ترافیک و تعادل بار هم لازم است تا بیش‌تر از شبکه محافظت شود.

لود بالانسینگ

در فرایند متعادل‌سازی بار یا لود بالانسینگ (Load balancing)، به‌جای ارسال کل ترافیک به یک سرور، ترافیک توسط لود بالانسر در چندین سرور یا شبکه توزیع می‌شود. این می‌تواند به بهینه‌سازی عملکرد، کاهش داون‌تایم و بهبود ریداندنسی کمک کند. شما می‌توانید براساس نیازهای شبکه، از الگوریتم‌های مختلف Load balancing استفاده کنید. به‌عنوان نمونه Round-robin load balancing ترافیک را به‌طور یکنواخت در تمام سرورهای موجود توزیع می‌کند. یا IP hash load balancing برای تعیین اینکه کدام سرور باید ترافیک را دریافت کند، از آدرس‌های IP مبدا و مقصد استفاده می‌کند.

شبکه‌های تعریف شده به‌صورت نرم‌افزاری (SDN)

SDN رویکردی است که Control plane را از Data plane جدا می‌کند. در روش قدیمی طراحی شبکه، این دو عملکرد در یک دستگاه (مانند روتر یا سوئیچ) ترکیب می‌شدند. با CDN اکنون Control plane به Central location منتقل می‌شود، در‌حالی‌که Data plane در سراسر شبکه توزیع می‌شود. SDN باعث انعطاف‌پذیری بیش‌تری می‌شود و باعث می‌شود طراحی شبکه قابل برنامه‌ریزی باشد. مدیران شبکه به جای اینکه دستگاه‌ها را به‌صورت دستی پیکربندی کنند، می‌توانند از نرم افزار برای مدیریت شبکه استفاده کنند. این می‌تواند به بهبود کارایی، کاهش خطاها و اتوماسیون شبکه کمک کند.

تاثیر Redundancy شبکه در حملات DDoS

حملات DDoS یک سری حملات سایبری هستند که برای غیرفعال کردن یک سرویس یا شبکه انجام می‌شود. خوشبختانه، با توجه به اینکه redundancy شبکه باعث ارتقاء امنیت شبکه می‌شود، می‌تواند به کاهش تاثیر حملات DDoS کمک کند. با استفاده از چندین ISP، در صورت بروز حملات DDoS دیتاسنتر می‌تواند مسیر خدمات شبکه را تغییر دهد.

به‌همین دلیل است که داشتن شبکه‌های Redundant با دسترسی راحت به اینترنت، اهمیت زیادی دارد. اتصال پایدار و مداوم به اینترنت، این روزها اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده است. به‌شکلی که اگر شبکه قطع شود، کسب‌وکارها نمی‌توانند به فعالیت خود ادامه دهند. اگر شبکه شما فاقد ریداندنسی است، بروز هرگونه خرابی، ممکن است باعث شود که کل شبکه به‌مدت چند ساعت قطع باشد.

چگونه Redundancy شبکه را بهبود دهیم؟

برای کمک به بهبود ریداندنسی در شبکه کسب‌وکار مراحل زیر را طی کنید:

۱.بکاپ گیری از داده‌ها

هر چند وقت یک بار، از داده‌ها بکاپ بگیرید و سعی کنید حداقل یک مکان جایگزین برای ذخیره اطلاعات مهم و ارزشمند خود داشته باشید. می‌توانید اطلاعات بکاپ گرفته‌شده خود را در جاهای مختلف نگهداری کنید تا مطمئن باشید در صورت بروز هرگونه مشکل در شبکه، به‌راحتی به آن‌ها دسترسی پیدا می‌کنید.

برای مثال می‌توانید اطلاعات بکاپ‌های خود را در فضای ابری نگه دارید یا روی یک سرور اختصاصی ذخیره کنید تا مطمئن شوید اطلاعات شما امن و مطمئن بمانند. همچنین می‌توانید از سوئیچ‌های جایگزین، منابع برق، اتصالات اینترنتی و دستگاه‌های شبکه و گوشی‌های مختلف استفاده کنید.

۲.استفاده از پیکربندی ساده

تا حد امکان سعی کنید از اتصالات و اجزای شبکه ساده استفاده کنید. شما می‌توانید بدون اینکه خللی در عملکرد شبکه ایجاد شود، از حداقل اتصالات و دستگاه‌های شبکه استفاده کنید. این کار هیچ اختلالی در تکمیل فرایندهای ضروری ایجاد نمی‌کند. هدف Redundancy شبکه، ارائه یک سیستم امن برای داده‌ها و به حداقل رساندن پیوندهای شبکه یا دستگاه‌های غیرضروری است.

۳.نگهداری و تست منظم بکاپ‌ها

سیستم‌های بکاپ را به‌‌طور منظم ارزیابی کنید. وقتی این کار را انجام می‌دهید، بررسی کنید که بکاپ‌ها به‌طور مداوم داده‌ها، اطلاعات و فرایندهای کسب‌وکار را به‌درستی آپدیت و ذخیره کنند. همچنین، می‌توانید یک سری تست انجام دهید تا یکپارچگی بکاپ‌ها را ارزیابی کنید. با این کار مطمئن می‌شوید فایل‌های بکاپ معتبر و امن هستند.

۴. ایجاد سیستم‌های تکراری برای بخش‌های کلیدی شبکه

برای تقویت redundancy شبکه، می‌توانید دستگاه‌ها یا اجزای مختلف را در مناطق مختلف شبکه کپی کنید. برای مثال، در یک شبکه می‌توانید از سوئیچ‌هایی با مدل‌ها، نرم‌افزارها و اتصالات یکسان استفاده کنید. این امر پیچیدگی شبکه را کاهش می‌دهد و مدیریت آن را هم راحت‌تر می‌کند.

۵.ایجاد اتصالات موازی

سعی کنید دستگاه‌ها و اجزای یک شبکه را از طریق اتصالات موازی به یکدیگر متصل کنید. این امر تضمین می‌کند که حتی اگر در یکی از دستگاه‌ها نقص یا ایرادی ایجاد شد، مسیر شبکه ادامه پیدا کند. به‌عنوان مثال، شبکه می‌تواند دو Core switch، دو Firewall و دو Access switch داشته باشد. در‌این‌صورت، اولین Access switch به Core switch اول وصل می‌شود و اولین Core switch به Firewall اول متصل می‌شود و الی آخر. علاوه‌بر‌این، دو Access Switch و Core Switch نیز به یکدیگر متصل می‌شوند. این طراحی، شبکه‌ای امن از اتصالات موازی ایجاد می‌کند.

۶. محافظت در برابر تهدیدات فیزیکی و سایبری

سعی کنید شبکه را برای محافظت در برابر تهدیدات فیزیکی و حملات سایبری طراحی کنید. Redundancy شبکه به شبکه کمک می‌کند تا در صورت ایجاد چالش‌های فیزیکی و دیجیتالی به فعالیت خود ادامه دهد. برای دفاع از شبکه در برابر حملات سایبری، از روش‌های زیر استفاده کنید:

• آموزش به کارکنان: می‌توانید به آن‌ها آموزش دهید که از رمزهای عبور قوی برای دسترسی به شبکه استفاده کنند و در صورت قطع شدن شبکه، راهکار ارائه دهند.
• نصب فایروال: فایروال به‌عنوان مانعی بین شبکه داخلی و ترافیک منابع خارجی عمل می‌کند و هرگونه محتوای مخرب مانند ویروس یا هک را مسدود می‌کند.
• استفاده از IPS: سامانه پیگیری از نفوذ (Intrusion prevention system) یا IPS یک ابزار سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری است که شبکه‌ها را برای شناسایی، تشخیص، گزارش و مسدود کردن تهدیدهایی نظیر بدافزارها رصد می‌کند.
• کنترل دسترسی به دستگاه‌های شرکت: این رویکرد شامل محدود کردن یا جلوگیری از دسترسی کاربران غیرمجاز به دستگاه‌های شرکت و اطمینان از قفل ماندن دستگاه‌ها در صورت عدم استفاده از آن‌ها است.
• ایمن‌سازی شبکه‌های Wi-Fi: مطمئن شوید رمزعبوری که انتخاب کرده‌اید، کاملا از شبکه Wi-Fi محافظت می‌کند. همچنین، می‌توانید با اعمال تنظیمات در روتر، شبکه Wi-Fi را پنهان کنید تا SSID که نام شبکه محسوب می‌شود، به‌صورت عمومی قابل مشاهده نباشد.

۷.راه‌اندازی پروتکل Network failover

Network failover که معمولا به‌صورت خودکار انجام می‌شود، به فرایند سوییچ از یک شبکه معیوب به یک شبکه Redundant گفته می‌شود تا داده‌ها همچنان جریان داشته باشند.

جمع بندی

در این مطلب، توضیح دادیم که Redundancy شبکه چیست و با انواع Redundancy نیز آشنا شدیم. همچنین، دانستیم ریداندنسی شبکه امروزه یکی از جنبه‌های مهم در طراحی شبکه است. ایجاد چندین مسیر مختلف برای عبور ترافیک، باعث می‌شود دیتاها حتی در زمان بروز مشکلاتی نظیر خرابی بخشی از شبکه، همچنان جریان داشته باشند.