MPLS چیست؟ تحلیل فنی MPLS و نقش آن در شبکه‌های نوین

در دنیای دیجیتال امروز با گسترش شبکه جهانی اینترنت، پیدا کردن راهی جهت اطمینان از ارتباطات پرسرعت و بدون خطر یکی از اساسی‌ترین و مهم‌ترین نیازهای هر کسب و کار، سازمان‌ها و یا حتی ارائه‌دهندگان خدمات اینترنتی هست.

معماری ساختار شبکه‌های امروز  برخلاف حذف کامل یک راهکار و جایگزینی، بیشتر به سمت هم‌زیستی فناوری حرکت کرده و بیشترین بحث در بسیاری از سازمان‌ها این است که چگونه می‌توان از مزیت‌های MPLS در کنار راهکارهای نوینی مانند SD-WAN (شبکه‌های نوین) بهره برد.

در این مقاله از آموزشگاه سماتک، به زبان ساده و با دیدگاه فنی، چیستی MPLS و نحوه کارکرد آن را برسی می‌کنیم تا دلیل اینکه چرا هنوز هم یکی از ستون‌های اصلی شبکه‌های سازمانی و زیرساخت‌های مخابراتی است را بیابیم.

MPLS در عصر مدرن (از زیرساخت سنتی تا گذار به SD-WAN)

فناوری MPLS(Multi-Protocol Label Switching) به عنوان ستون فقرات شبکه‌های مدرن نقش تعیین‌کننده‌ای در شبکه جهانی اینترنت ایفا می‌کند؛ پیدایش این تکنولوژی وابسته به گسترش زیرساخت‌های Cloud و افزایش پیچیدگی شبکه‌های سازمانی هست که باعث شده نیاز به پروتکلی که بتواند بسته‌ها را با دقت و اولویت‌بندی مدیریت کند؛ بیشتر از قبل احساس شود.

به طور کلی MPLS  تنها یک پروتکل مسیریابی نیست؛ با نگاه تحلیلی در این مقاله جایگاه MPLS در دوران حاکمیت Cloud را برسی می‌کنیم و نوآوری آن را در سه محور دسته بندی می‌کنیم:

1. تحلیل هم‌زیستی MPLS و: SD-WAN بررسی اینکه چرا MPLS نمرده است و چگونه در کنار تکنولوژی‌های جدید (Hybrid WAN) به پایداری زیرساخت کمک می‌کند.
2. بررسی MPLS در لایه‌های انتزاعی: نگاهی به MPLS به عنوان زیربنای اصلی Network Slicing در شبکه‌های(5G)
3. ارائه استراتژی انتخاب: ارائه چک‌لیستی برای مدیران شبکه تا تشخیص دهند چه زمانی MPLS همچنان برتر از راهکارهای عمومی است.

MPLS چیست؟

به طور کلی MPLS مخفف عبارت Multiprotocol Label Switching به معنی سوئیچینگ بر اساس برچسب چند پروتکل است که این تکنولوژی روشی برای هدایت داده‌ها بر اساس برچسب (Label) به جای آدرس IP مقصد است.

این فناوری با ویژگی ای که دارد روشی برای انتقال داده‌ها در شبکه محسوب می‌شود تا روترهای میانی بدون پردازش سنگین  و جستجوی طولانی به جای برسی هر IP، با استفاده از Lableها اطلاعات را در بالاترین سرعت به مقصد برسانند.

در مسیریابی سنتی IP Routing، هر بسته در روترها بر اساس اطلاعات موجود (آدرس مقصد) برسی و مسیریابی می‌شود؛ اما  در این فناوری داده‌ها پس از ورود به شبکه تنها بر اساس برچسبی که به از قبل به آن افزوده شده، تعیین می‌شود تا از چه مسیری هدایت شود.

این موضوع باعث شده تا:

• سرعت و کارایی پردازش شبکه افزایش یابد

• امکان کنترل دقیق‌تر مسیرها فراهم شود
• اولویت‌بندی ترافیک ساده‌تر شود
• کیفیت سرویس (QoS) بهبود یابد

در واقع MPLS به عنوان یک راه حل، سرعت ترافیک در شبکه (Network) را بهبود می‌بخشد و در نتیجه کاربران با مشکلات عدم دسترسی به شبکه مواجه نمی‌شوند.

اجزای اصلی MPLS چیست؟

MPLS در واقع یک فناوری شبکه هست که شامل اجزای مختلف هست؛ در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم:

1. برچسب‌های MPLS (Lable): این برچسب‌ها شناسه‌ای کوتاه هستند که مسیر انتقال و رفتار بسته دیتا را در شبکه مشخص کرده و در سراسر شبکه قابل ردیابی است.
2. مسیریاب‌های MPLS (Router): این مسیریاب‌ها برای برچسب گذاری و هدایت بسته‌های دیتا در شبکه به کار می‌روند که دارای انواع مختلفی هست و در ادامه آنها را توضیح می‌دهیم.
3. LER (Label Edge Router): روتر لبه‌ای که برچسب را به بسته اضافه یا از آن حذف می‌کند و در نقطه ورود و خروج بسته در شبکه قرار دارد؛ نام دیگر این روترها PE (Provider Edge) نیز گفته می‌شود.
4. LSR (Label Switch Router): این روترها در هسته (میانه) شبکه قرار دارند و بسته‌های دیتا را با تعویض برچسب به مسیر بعدی هدایت می‌کند؛ این روترها به نام دیگر روتر P(Provider) شناخته می‌شوند.
5. LSP (Label Switched Path): مسیر از پیش تعیین‌شده‌ای که یک بسته برچسب دار از ابتدا تا انتهای شبکه تخصصی طی می‌کند.
6. FEC یا Forwarding Equivalence Class : مجموعه‌ای از بسته‌های دیتا که در شبکه رفتار و مسیر یکسانی دارند؛ در یک کلاس FEC قرار می‌گیرند و Lable مشابهی دریافت می‌کنند.

این فناوری شامل چندین اجزای مختلف است که پروتکل‌های MPLS و برنامه‌های کاربردی آن از دیگر اجزای این فناوری هستند؛ در نتیجه با همکاری و هماهنگی بین این اجزا شبکه‌های ارتباطی با سطح اطمینان بالا و کارآمد فراهم می‌شود.

نحوه کار MPLS به زبان ساده

همان‌طور که در این مقاله توضیح دادیم در واقع نحوه کار MPLS را می‌توان به عملکرد سوئیچینگ تشبیه کرد؛ اما تفاوتی که وجود دارد، هدایت بسته‌های دیتا با استفاده از مکانیزم lable در بستر روتینگ است.

به زبان ساده مسیر نحوه عملکرد به شکل زیر است:

1. بسته وارد شبکه MPLS می‌شود.
2. روتر لبه‌ای برای آن برچسب تعیین می‌کند.
3. روترهای میانی به‌جای بررسی کامل آدرس IP، فقط برچسب را می‌خوانند.
4. بسته در مسیر مشخص و بهینه به مقصد می‌رسد.
5. در خروجی شبکه، برچسب از بسته حذف می‌شود.

MPLS در یک لایه خاص از OSI(هفت لایه ارتباط بین دو سیستم کامپیوتری در یک شبکه) قرار ندارد، بلکه عملکرد آن بین لایه دوم (Data link) و لایه سوم (Network) قرار گرفته است. به همین دلیل این فناوری به یک پروتکل لایه 2.5 شناخته شده است.

این سازوکار باعث کاهش تأخیر و افزایش پایداری می‌شود، به‌ویژه در شبکه‌هایی که نیازمند ترافیک حساس و قابل پیش‌بینی هستند. این فرایند باعث شده تا MPLS در ستون اصلی بخش carrier و در شبکه‌های سازمانی مورد استفاده قرار بگیرد و فعالیت داشته باشد.

بیشترین و متداول‌ترین موارد استفاده از این فناوری: خطوط شبکه‌های داخل دانشگاه، شعب و دفاتر یک شرکت و خدمات اترنت که به خدمات QoS با کیفیت نیاز دارند.

MPLS و SD-WAN رقابت یا هم‌زیستی؟ (مقایسه MPLS و SD-WAN)

یکی از اشتباهات رایج در تحلیل شبکه‌های سازمانی این است که MPLS و SD-WAN را به‌عنوان دو رقیب 100 درصدی در نظر می‌گیرند. واقعیت این است که در بسیاری از سناریوها، این دو فناوری مکمل یکدیگرند.

SD-WAN چه می‌کند؟

SD-WAN با استفاده از لایه نرم‌افزاری و سیاست‌های متمرکز، امکان مدیریت هوشمند مسیرها را بر بستر اینترنت، لینک‌های اختصاصی و حتی MPLS فراهم می‌کند. مزایای اصلی آن عبارت‌اند از:

• کاهش هزینه ارتباطات
• انعطاف‌پذیری بیشتر
• مدیریت متمرکز
• انتخاب هوشمند مسیر بر اساس کیفیت لینک
• سهولت در اتصال شعب مختلف

چرا MPLS همچنان در کنار SD-WAN باقی می‌ماند؟

در بسیاری از پروژه‌های واقعی،SD-WAN به‌تنهایی جایگزین کامل MPLS نمی‌شود، بلکه روی آن سوار می‌شود یا آن را تکمیل می‌کند. دلیل این موضوع روشن است:

• MPLS برای سرویس‌های حساس، مسیر قابل‌پیش‌بینی‌تری فراهم می‌کند.
•  SD-WAN می‌تواند ترافیک کم‌اهمیت‌تر را به سمت اینترنت هدایت کند.
• در حالت Hybrid WAN، سازمان هم از مزایای قیمت و انعطاف اینترنت بهره می‌برد و هم از پایداری MPLS.

سناریوی Hybrid WAN

در معماری Hybrid WAN، معمولاً بخشی از ترافیک از طریق MPLS و بخشی دیگر از طریق اینترنت عمومی مدیریت می‌شود. برای مثال:

• تماس‌های صوتی و ویدئویی حساس  MPLS
• دسترسی به SaaS و وب‌سایت‌ها → اینترنت SD-WAN
• ارتباط بین دیتاسنترها → بسته به SLA و هزینه، MPLS  یا لینک اختصاصی

این رویکرد باعث می‌شود سازمان‌ها به‌جای انتخاب صفر و صدی، طراحی متعادل‌تری داشته باشند.

مزایا و معایب MPLS

تکنولوژی MPLS دارای مزایای زیادی هست؛ در ادامه به اصلی‌ترین و مهم‌ترین ویژگی‌ها می‌پردازیم:

مزایا:

1. عملکرد با پایداری بالا: در فناوری MPLS تصمیم گیری هدایت بر اساس برچسب انجام می‌شود و اولویت بندی ترافیک در این مسیر باعث می‌شود تا از دست دادن داده، تأخیر ارسال داده و تغییرات احتمالی در تأخیر انتقال به کمترین مقدار برسد
2. QOS مناسب: در روش سنتی برای هدر رفت کمتر بسته‌های دیتا، مقدار ثابتی از پهنای باند بدون توجه به مورد نیاز بودن آن مورد استفاده قرار می‌گرفت؛ ولی در MPLS با تعریف ویژگی کیفیت خدمات (QoS) به مدیر امکان اولویت بندی بین ترافیک سایر داده‌ها را می‌دهد.
3. امنیت بهتر نسبت به اینترنت عمومی: شبکه‌های MPLS معمولاً به صورت اختصاصی پیاده سازی می‌شوند و از آنجایی که مسیر هدایت داده‌ها مشخص و ایزوله هستند؛ امنیت شبکه در استفاده از آن افزایش می‌یابد. در نتیجه نسبت به اینترنت عمومی امنیت بیشتری دارد.

کنترل دقیق مسیرها، کاهش تأخیر برای ترافیک‌های حساس مثل Voipe و قابلیت استفاده در معماری‌های Hybrid از دیگر مزایای فناوری MPLS  هستند.

معایب:

1. هزینه بالاتر نسبت به اینترنت
2. وابستگی به ارائه‌دهنده سرویس
3. انعطاف‌پذیری کمتر در مقایسه با SD-WAN
4. زمان راه‌اندازی و تغییرات گاهی طولانی‌تر
5. مقیاس‌پذیری محدودتر در برخی سناریوهای شعب متعدد

این محدودیت‌ها باعث حذف MPLS نشده؛ بلکه باعث شده نقش آن از «راهکار اصلی و تنها» به «بخش مهمی از معماری ترکیبی» تغییر کند.

چرا MPLS هنوز زنده است؟ (تحلیل سینا روزبه/دیدگاه فنی)

بسیاری تصور می‌کنند با ظهور اینترنت ارزان و SD-WAN، کار MPLS تمام شده است. تجربه عملی نشان می‌دهد:

• پایداری (SLA): اینترنت عمومی هرگز نمی‌تواند تضمین پایداری ام‌پی‌ال‌اس را ارائه دهد.
• امنیت ذاتی: برخلاف اینترنت که نیاز به تونل‌های سنگین IPsec دارد، MPLS ذاتاً یک شبکه Private است.
• Traffic Engineering (TE): هیچ پروتکلی به اندازه MPLS در مدیریت ترافیک دقیق نیست.

نکته قابل توجه این است که در سازمان‌های مدرن، ترکیب MPLS برای ترافیک‌های حساس (Voice/ERP) و اینترنت/SD-WAN برای ترافیک عمومی، هوشمندانه‌ترین طراحی زیرساخت شبکه است.

کلام آخر

MPLS  فناوری پایداری است که با ترکیب در ساختارهای نوین مانند SD-WAN، همچنان به عنوان انتخاب اول شرکت‌های بزرگ برای داشتن شبکه‌ای امن و با تأخیر کم باقی مانده است.

اگر سازمان شما به ارتباطی پایدار، قابل پیش‌بینی و مناسب برای سرویس‌های حساس نیاز دارد، MPLS همچنان یکی از ستون‌های اصلی طراحی شبکه محسوب می‌شود؛ در عین حال، اگر هدف شما کاهش هزینه و افزایش انعطاف‌پذیری است، SD-WAN می‌تواند مکملی قدرتمند برای آنباشد

در نتیجه، پاسخ درست به سؤال «آیا MPLS هنوز مهم است؟» این نیست که فقط بگوییم بله یا خیر؛ بلکه باید بگوییم:

هنوز مهم است، اما در دنیای امروز، بیشترین ارزش آن در ترکیب هوشمندانه با فناوری‌های جدید معنا پیدا می‌کند.