تحلیل سناریو جهانی DNS و کلاسترها
این سناریو یک نمای کلی از فرآیند دسترسی کاربران از نقاط مختلف جهان به یک سرویس وب با زیرساخت توزیعشده را به تصویر میکشد. در این مدل، از پروتکلها و تجهیزات مختلفی برای بهینهسازی عملکرد، افزایش دسترسپذیری و مدیریت ترافیک استفاده شده است. در ادامه، به تحلیل اجزای کلیدی این سناریو میپردازیم.
graph TB
%% کاربران با جزئیات کامل
subgraph کاربران_جهانی
A[Anna Schmidt - آلمان
IP: 85.10.20.30
MAC: AA:BB:CC:DD:EE:FF
Gateway: 192.168.1.1
MAC Gateway: 00:1A:2B:3C:4D:5E
Router: Cisco ISR 1000
Switch L2: Cisco Catalyst 2950 VLAN10
ISP: Deutsche Telekom]
C[Reza Ahmadi - ایران
IP: 185.55.230.40
MAC: 77:88:99:AA:BB:CC
Gateway: 10.0.0.1
MAC Gateway: 11:22:33:44:55:66
Router: Cisco ISR 1000
Switch L2: D-Link DES-1210 VLAN10
ISP: آسیاتک]
E[John Doe - آمریکا
IP: 73.45.67.89
MAC: 12:34:56:78:9A:BC
Gateway: 172.16.0.1
MAC Gateway: FF:EE:DD:CC:BB:AA
Router: Cisco ISR 1000
Switch L2: Netgear GS308 VLAN10
ISP: Comcast]
end
%% ARP محلی
A -->|ARP: 192.168.1.1 -> 00:1A:2B:3C:4D:5E| ARP-EU[ARP Table EU
Local LAN]
C -->|ARP: 10.0.0.1 -> 11:22:33:44:55:66| ARP-AS[ARP Table AS
Local LAN]
E -->|ARP: 172.16.0.1 -> FF:EE:DD:CC:BB:AA| ARP-US[ARP Table US
Local LAN]
%% سوئیچهای لایه 2 محلی
A -->|Switch L2| SW-EU-L2[Cisco Catalyst 2950
VLAN10]
C -->|Switch L2| SW-AS-L2[D-Link DES-1210
VLAN10]
E -->|Switch L2| SW-US-L2[Netgear GS308
VLAN10]
%% روترهای Gateway
SW-EU-L2 -->|Router L3| GW-EU[Cisco ISR 1000
IP: 192.168.1.1
NAT, BGP]
SW-AS-L2 -->|Router L3| GW-AS[Cisco ISR 1000
IP: 10.0.0.1
NAT, BGP]
SW-US-L2 -->|Router L3| GW-US[Cisco ISR 1000
IP: 172.16.0.1
NAT, BGP]
%% Local DNS
GW-EU -->|DNS: 62.109.200.200| REC-EU[Recursive DNS EU
Deutsche Telekom]
GW-AS -->|DNS: 185.55.225.225| REC-AS[Recursive DNS AS
آسیاتک]
GW-US -->|DNS: 75.75.75.75| REC-US[Recursive DNS US
Comcast]
%% Root Servers
subgraph Root_Servers
ROOT[Root Servers
Anycast IP: 198.41.0.4
a.root-servers.net
13 Global Clusters]
end
REC-EU -->|A Record Query| ROOT
REC-AS -->|A Record Query| ROOT
REC-US -->|A Record Query| ROOT
%% TLD Servers
ROOT -->|NS .com| TLD[TLD .com
IP: 192.5.6.30
a.gtld-servers.net
Verisign]
%% Authoritative DNS
TLD --> AUTH-EU[Authoritative DNS EU
Anycast IP: 185.228.228.10
Geo-based]
TLD --> AUTH-AS[Authoritative DNS AS
Anycast IP: 104.16.248.249
Geo-based]
TLD --> AUTH-US[Authoritative DNS US
Anycast IP: 104.16.0.249
Geo-based]
%% هدایت Geo
REC-EU -->|Geo Query| AUTH-EU
REC-AS -->|Geo Query| AUTH-AS
REC-US -->|Geo Query| AUTH-US
%% کلاسترهای منطقهای با روتر و سوئیچ
subgraph کلاستر_اروپا
AUTH-EU -->|IP: 185.10.1.1| LB-EU[Load Balancer EU
HAProxy 2.6
Failover <1s
Health Check: 5s]
LB-EU -->|Switch L3| SW-EU-L3[Cisco Nexus 7000
IP: 10.0.1.1
VXLAN, OSPF
VLAN100: Web, VLAN200: DB]
subgraph وب_سرورهای_اروپا
SW-EU-L3 -->|TCP 80/443
Path: DE-CIX -> AWS eu-central-1| S1-EU[Web Server 1
Nginx 1.24, Ubuntu 22.04
EC2 t3.medium, 2 vCPU, 4GB
Public IP: 185.10.1.10
Private IP: 10.0.1.10
MySQL Galera, Redis v7.0]
SW-EU-L3 -->|TCP 80/443| S2-EU[Web Server 2
Nginx 1.24, Ubuntu 22.04
EC2 t3.medium, 2 vCPU, 4GB
Public IP: 185.10.1.11
Private IP: 10.0.1.11
Replication]
end
end
subgraph کلاستر_آسیا
AUTH-AS -->|IP: 202.15.2.2| LB-AS[Load Balancer AS
HAProxy 2.6
Failover <1s
Health Check: 5s]
LB-AS -->|Switch L3| SW-AS-L3[Cisco Nexus 7000
IP: 10.0.2.1
VXLAN, OSPF
VLAN100: Web, VLAN200: DB]
subgraph وب_سرورهای_آسیا
SW-AS-L3 -->|TCP 80/443
Path: IXP Tehran -> AWS ap-southeast-1| S1-AS[Web Server 1
Nginx 1.24, Ubuntu 22.04
EC2 t3.medium, 2 vCPU, 4GB
Public IP: 202.15.2.10
Private IP: 10.0.2.10
MySQL Galera, Redis v7.0]
SW-AS-L3 -->|TCP 80/443| S2-AS[Web Server 2
Nginx 1.24, Ubuntu 22.04
EC2 t3.medium, 2 vCPU, 4GB
Public IP: 202.15.2.11
Private IP: 10.0.2.11
Replication]
end
end
subgraph کلاستر_آمریکا
AUTH-US -->|IP: 198.51.3.3| LB-US[Load Balancer US
HAProxy 2.6
Failover <1s
Health Check: 5s]
LB-US -->|Switch L3| SW-US-L3[Cisco Nexus 7000
IP: 10.0.3.1
VXLAN, OSPF
VLAN100: Web, VLAN200: DB]
subgraph وب_سرورهای_آمریکا
SW-US-L3 -->|TCP 80/443
Path: NYIIX -> AWS us-east-1| S1-US[Web Server 1
Nginx 1.24, Ubuntu 22.04
EC2 t3.medium, 2 vCPU, 4GB
Public IP: 198.51.3.10
Private IP: 10.0.3.10
MySQL Galera, Redis v7.0]
SW-US-L3 -->|TCP 80/443| S2-US[Web Server 2
Nginx 1.24, Ubuntu 22.04
EC2 t3.medium, 2 vCPU, 4GB
Public IP: 198.51.3.11
Private IP: 10.0.3.11
Replication]
end
end
%% اتصال نهایی با Latency
S1-EU -.->|HTTP 200 /index.html
Localized: German
Latency: ~20ms| A
S1-AS -.->|HTTP 200 /index.html
Localized: Persian
Latency: ~150ms| C
S1-US -.->|HTTP 200 /index.html
Localized: English
Latency: ~10ms| E
این سناریو از مجموعهای از پروتکلهای استاندارد شبکه برای مدیریت هر مرحله از فرآیند دسترسی کاربر به وبسایت استفاده میکند.
پروتکلهای لایه ۲ و ۳
-
ARP (Address Resolution Protocol): در لایه ۲، هر کاربر برای یافتن آدرس MAC روتر گیتوی خود از ARP استفاده میکند. این پروتکل امکان ارتباط در شبکه محلی را فراهم میکند.
-
IP (Internet Protocol): هسته اصلی لایه ۳ است که برای آدرسدهی و مسیریابی بستهها در سراسر اینترنت استفاده میشود. تمام آدرسهای IP ذکر شده در سناریو بر اساس این پروتکل کار میکنند.
-
NAT (Network Address Translation): روترهای گیتوی از NAT استفاده میکنند تا چندین دستگاه با IP خصوصی را از طریق یک IP عمومی به اینترنت متصل کنند. این کار به حفظ امنیت و کاهش مصرف IP عمومی کمک میکند.
مسیریابی در این سناریو به دو بخش داخلی و خارجی تقسیم میشود:
پروتکلهای مسیریابی داخلی (IGP)
-
OSPF (Open Shortest Path First): یک پروتکل Link-State است که به روترها اجازه میدهد کوتاهترین مسیر را با توجه به معیارهایی مانند پهنای باند و تأخیر محاسبه کنند. در کلاسترهای منطقهای، سوئیچهای Cisco Nexus 7000 از OSPF برای مسیریابی بهینه و سریع بین وب سرورها و سایر منابع استفاده میکنند.
پروتکلهای مسیریابی خارجی (EGP)
-
BGP (Border Gateway Protocol): یک پروتکل Vector-Path است که به عنوان زبان اینترنت شناخته میشود. BGP به ISPها و شبکههای بزرگ اجازه میدهد اطلاعات مسیریابی را با یکدیگر تبادل کنند و بهترین مسیر برای انتقال دادهها را انتخاب نمایند. روترهای گیتوی (Cisco ISR 1000) با ISPهای خود از طریق BGP ارتباط برقرار میکنند.
هر دستگاه در این سناریو یک وظیفه مشخص را بر عهده دارد تا سیستم به صورت یکپارچه و کارآمد عمل کند.
روتر و سوئیچ
-
سوئیچ لایه ۲ (Layer 2 Switch): دستگاهی که بر اساس آدرسهای MAC کار میکند و ترافیک را در یک شبکه محلی (VLAN) مدیریت میکند. سوئیچهای Netgear، Cisco Catalyst و D-Link نمونههایی از این تجهیزات در سناریو هستند.
-
روتر (Router): دستگاهی هوشمند در لایه ۳ که بستهها را بین شبکههای مختلف مسیریابی میکند. روترهای Cisco ISR 1000 در این سناریو به عنوان گیتوی برای دسترسی به اینترنت عمل میکنند.
-
سوئیچ چندلایه (Multilayer Switch): دستگاهی پیشرفته که قابلیتهای سوئیچینگ لایه ۲ و مسیریابی لایه ۳ را با هم ترکیب میکند. سوئیچهای Cisco Nexus 7000 در هر کلاستر، هسته اصلی شبکه را تشکیل داده و با استفاده از پروتکلهایی مانند VXLAN، زیرساختی مقیاسپذیر و امن ایجاد میکنند.
فرآیند دسترسی یک کاربر به سرویس از طریق مراحل زیر انجام میشود:
- مرحله اول: DNS Resolution
کاربر یک آدرس دامنه را وارد میکند. DNS محلی (Recursive DNS) برای یافتن IP سرور، ابتدا از **Root Servers** و سپس از **TLD Servers** و در نهایت از **Authoritative DNS** مربوط به آن دامنه پرسوجو میکند.
- مرحله دوم: Geo-based Traffic Steering
با استفاده از تکنیکهای Anycast و Geo-location، درخواست کاربر به نزدیکترین کلاستر (اروپا، آسیا یا آمریکا) هدایت میشود تا تأخیر (Latency) به حداقل برسد.
- مرحله سوم: Load Balancing و مسیریابی داخلی
در داخل کلاستر، **Load Balancer** ترافیک ورودی را بین چندین وب سرور توزیع میکند. سپس، سوئیچ چندلایه با استفاده از پروتکلهایی مانند OSPF و VXLAN، ترافیک را به سرورهای مناسب هدایت میکند.
- مرحله چهارم: پاسخ سرویس
وب سرور مربوطه پاسخ (HTTP 200 /index.html) را به کاربر بازمیگرداند. این پاسخ با توجه به موقعیت مکانی کاربر، محلیسازی (Localized) شده است.
تمامی حقوق این سناریو و تحلیل آن برای میرعلی شهیدی محفوظ است.