طراحی شبکه با میکروتیک؛ از انتخاب سوئیچ تا پیکربندی آپ‌لینک‌ها

شبکه‌ای که فقط «کار می‌کند» با شبکه‌ای که درست طراحی شده فرق دارد

بسیاری از شبکه‌های کوچک و متوسط با چند سوئیچ ارزان و یک روتر شروع می‌شوند و تا مدتی هم مشکلی ایجاد نمی‌کنند. اما به‌محض اینکه تعداد کاربران بالا برود، سرویس VoIP اضافه شود یا دوربین‌های تحت شبکه وارد مدار شوند، ضعف‌های طراحی خود را نشان می‌دهند: قطعی‌های کوتاه، تأخیر در تماس‌ها و پهنای باند اشباع‌شده در ساعات اوج. در این مقاله به سراغ سه موضوعی می‌رویم که بیشترین اثر را بر پایداری شبکه دارند: انتخاب درست سوئیچ میکروتیک، پیکربندی VLAN و آپ‌لینک‌ها، و تجمیع لینک.

معماری لایه‌ای؛ نقشه‌ای که پیش از خرید تجهیزات لازم است

مدل مرسوم طراحی شبکه سه لایه دارد: لایه‌ی دسترسی (Access) که دستگاه‌های نهایی به آن وصل می‌شوند، لایه‌ی توزیع (Distribution) که سوئیچ‌های دسترسی را جمع می‌کند و مسیریابی بین VLANها را انجام می‌دهد، و لایه‌ی هسته (Core) که ترافیک بین بخش‌های مختلف را با کمترین تأخیر جابه‌جا می‌کند. در شبکه‌های کوچک‌تر، لایه‌ی توزیع و هسته معمولاً در یک دستگاه ادغام می‌شوند و مدل به دو لایه‌ی «Collapsed Core» تبدیل می‌شود که برای اکثر سازمان‌های کوچک و متوسط کافی است.

اهمیت این مدل در تصمیم‌گیری برای خرید است: سوئیچ لایه‌ی دسترسی می‌تواند مدل ساده‌تر و ارزان‌تری باشد، اما دستگاهی که در لایه‌ی توزیع قرار می‌گیرد باید ظرفیت سوئیچینگ و پورت‌های پرسرعت کافی برای جمع‌کردن همه‌ی آپ‌لینک‌ها را داشته باشد.

CSS، CRS یا CCR؟ تفاوت‌ها را جدی بگیرید

میکروتیک چند خانواده‌ی محصول دارد که کاربردشان یکسان نیست. سری CSS با سیستم‌عامل SwOS طراحی شده و عملاً یک سوئیچ مدیریت‌شده‌ی ساده است؛ ارزان و مناسب لایه‌ی دسترسی، اما فاقد امکانات مسیریابی. سری CRS ترکیبی است: هم تراشه‌ی سوئیچ سخت‌افزاری دارد و هم RouterOS کامل را اجرا می‌کند، بنابراین می‌تواند هم‌زمان نقش سوئیچ لایه ۲ و روتر لایه ۳ را بازی کند. سری CCR در مقابل، روتر پرقدرتی با تعداد هسته‌ی پردازشی بالا است اما در بیشتر مدل‌ها تراشه‌ی سوئیچ ندارد و برای سوئیچینگ حجیم لایه ۲ انتخاب مناسبی نیست.

خطای رایج، استفاده از یک روتربرد کوچک به‌عنوان سوئیچ مرکزی است. در چنین حالتی تمام ترافیک از CPU عبور می‌کند و در بار بالا، پردازنده به گلوگاه تبدیل می‌شود، حتی اگر پورت‌ها گیگابیتی باشند.

Hardware Offload؛ مهم‌ترین مفهومی که نباید نادیده گرفت

در RouterOS، پورت‌هایی که در یک bridge قرار می‌گیرند می‌توانند ترافیک را یا از طریق CPU جابه‌جا کنند یا مستقیماً روی تراشه‌ی سوئیچ. حالت دوم همان Hardware Offload است که با ویژگی hw=yes روی پورت‌های bridge فعال می‌شود. برای بررسی وضعیت، خروجی /interface bridge port print را ببینید؛ پورت‌هایی که علامت H دارند در حالت offload کار می‌کنند.

نکته اینجاست که برخی تنظیمات باعث غیرفعال شدن خودکار offload می‌شوند و ترافیک بی‌سروصدا به CPU منتقل می‌شود. در این حالت شبکه همچنان کار می‌کند اما throughput به‌شدت افت می‌کند و مصرف CPU بالا می‌رود. پیش از تحویل هر پیکربندی، حتماً وضعیت offload و مصرف CPU را زیر بار واقعی بررسی کنید.

VLAN و ترانک روی bridge

در RouterOS نسخه ۷، روش استاندارد پیاده‌سازی VLAN استفاده از vlan-filtering روی bridge است. مراحل به‌طور خلاصه چنین است: ابتدا bridge را با vlan-filtering=no بسازید و پورت‌ها را اضافه کنید، سپس در منوی /interface bridge vlan برای هر VLAN مشخص کنید کدام پورت‌ها tagged و کدام untagged هستند، برای پورت‌های دسترسی مقدار pvid را تنظیم کنید و در انتها vlan-filtering=yes را فعال کنید.

ترتیب این کار اهمیت دارد. اگر vlan-filtering را پیش از تکمیل جدول VLAN فعال کنید، به‌احتمال زیاد دسترسی مدیریتی خود به دستگاه را از دست می‌دهید. توصیه‌ی عملی این است که تغییرات را در قالب یک اسکریپت با /system scheduler یا از طریق دسترسی کنسول سریال انجام دهید تا در صورت خطا راه بازگشت داشته باشید.

همچنین توجه کنید که در برخی از سری‌های قدیمی‌تر CRS، فعال‌کردن vlan-filtering روی bridge با Hardware Offload سازگار نیست و برای رسیدن به عملکرد سخت‌افزاری باید از منوی switch استفاده شود. پیش از پیاده‌سازی، مستندات مربوط به مدل دقیق دستگاه خود را بررسی کنید، چون رفتار تراشه‌ها در سری‌های مختلف یکسان نیست.

آپ‌لینک؛ نسبت اشباع را حساب کنید

آپ‌لینک، لینکی است که یک سوئیچ لایه‌ی دسترسی را به لایه‌ی بالاتر متصل می‌کند و در عمل، تمام ترافیک خروجی آن سوئیچ از همین مسیر عبور می‌کند. اگر یک سوئیچ ۲۴ پورت گیگابیتی را با یک آپ‌لینک گیگابیتی به شبکه وصل کنید، در بدترین حالت نسبت اشباع (Oversubscription) شما ۲۴ به ۱ خواهد بود.

در عمل، همه‌ی پورت‌ها هم‌زمان با ظرفیت کامل کار نمی‌کنند و چنین نسبتی برای ترافیک اداری معمولی قابل تحمل است. اما اگر روی همان سوئیچ سرور فایل، دوربین مداربسته یا ایستگاه‌های ویرایش ویدیو دارید، یک آپ‌لینک ۱۰ گیگابیتی SFP+ نسبت را به حدود ۲.۴ به ۱ می‌رساند و اختلاف را به‌وضوح حس خواهید کرد. قاعده‌ی سرانگشتی: هزینه‌ی ارتقای آپ‌لینک تقریباً همیشه توجیه بهتری از ارتقای پورت‌های دسترسی دارد.

تجمیع لینک با LACP و یک هشدار مهم

وقتی پورت پرسرعت در دسترس نیست، می‌توان چند لینک گیگابیتی را با پروتکل LACP (استاندارد 802.3ad) تجمیع کرد. در RouterOS این کار از منوی /interface bonding با mode=802.3ad انجام می‌شود و بهتر است transmit-hash-policy را روی layer-2-and-3 تنظیم کنید تا توزیع ترافیک بین لینک‌ها متعادل‌تر باشد.

اما دو نکته را در نظر داشته باشید. اول اینکه LACP پهنای باند یک نشست (Session) واحد را افزایش نمی‌دهد؛ ترافیک بر اساس هش آدرس‌ها بین لینک‌ها توزیع می‌شود، بنابراین یک انتقال فایل بین دو دستگاه همچنان به سرعت یک لینک محدود است. دوم و مهم‌تر اینکه bonding در RouterOS به‌صورت نرم‌افزاری و توسط CPU انجام می‌شود و روی تراشه‌ی سوئیچ offload نمی‌شود. یعنی یک باندل چهارتایی گیگابیتی می‌تواند فشار قابل‌توجهی به پردازنده وارد کند. اگر هدف صرفاً افزایش پهنای باند است، معمولاً یک پورت SFP+ ده گیگابیتی انتخاب بهتر و ارزان‌تری از چهار پورت باندشده است. LACP بیشتر برای افزونگی (Redundancy) ارزش دارد تا سرعت خام.

حلقه، RSTP و محافظت از توپولوژی

حلقه‌ی لایه ۲ یکی از مخرب‌ترین اتفاقاتی است که در یک شبکه‌ی سوئیچ‌شده رخ می‌دهد؛ فریم‌های broadcast بی‌نهایت بار تکثیر می‌شوند و ظرف چند ثانیه کل شبکه از کار می‌افتد. RouterOS به‌صورت پیش‌فرض RSTP را روی bridge فعال می‌کند و همین تنظیم پیش‌فرض، جلوی بسیاری از فاجعه‌ها را می‌گیرد؛ آن را بدون دلیل غیرفعال نکنید.

علاوه بر آن، روی پورت‌هایی که به کاربر نهایی متصل‌اند فعال‌کردن bpdu-guard کار درستی است تا اگر کسی یک سوئیچ خانگی یا مودم را به پریز شبکه وصل کرد، پورت به‌صورت خودکار غیرفعال شود. در محیط‌هایی مثل درمانگاه، فروشگاه یا دفتر که کاربران به پریزهای شبکه دسترسی فیزیکی دارند، این تنظیم ساده چندین بار خودش را جبران می‌کند.

چند نکته‌ی عملی که معمولاً دیر کشف می‌شوند

مقدار L2MTU در میکروتیک از MTU جداست و بین مدل‌های مختلف تفاوت دارد. اگر VLAN، تونل یا MPLS در مسیر دارید، ناهماهنگی L2MTU بین دستگاه‌ها باعث بروز مشکلات عجیبی می‌شود که عیب‌یابی‌شان زمان‌بر است؛ پیش از راه‌اندازی، مقدار L2MTU همه‌ی مسیر را یکسان کنید.

در بخش ماژول‌های SFP و SFP+، برخی ماژول‌های ارزان‌قیمت با کدگذاری اختصاصی برندهای دیگر ممکن است شناسایی نشوند یا لینک ناپایدار بدهند. برای مسیرهای کوتاه داخل رک، کابل DAC هم ارزان‌تر است و هم مصرف برق و گرمای کمتری نسبت به دو ماژول فیبر دارد.

در نهایت، مانیتورینگ را از روز اول راه‌اندازی کنید نه بعد از اولین قطعی. رصد مصرف CPU، ترافیک آپ‌لینک‌ها و تعداد خطاهای هر پورت به شما اجازه می‌دهد پیش از آنکه کاربران شکایت کنند، گلوگاه را ببینید.

جمع‌بندی

طراحی درست شبکه بیش از آنکه به گران‌بودن تجهیزات وابسته باشد، به انتخاب دستگاه متناسب با نقش، پیکربندی صحیح VLAN و محاسبه‌ی منطقی ظرفیت آپ‌لینک بستگی دارد. اگر فقط سه کار را انجام دهید، بیشترین بازده را گرفته‌اید: مطمئن شوید Hardware Offload فعال است، ظرفیت آپ‌لینک را متناسب با ترافیک واقعی انتخاب کنید، و RSTP را روشن نگه دارید.