Anycast

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تقنية Anycast هي منهجية لعنونة الشبكة وتوجيهها، حيث يتم مشاركة عنوان IP واحد بين الأجهزة (عادةً الخوادم) في مواقع متعددة. تقوم أجهزة التوجيه بتوجيه الحزم الموجهة إلى هذا العنوان إلى أقرب موقع للمرسل، باستخدام خوارزميات اتخاذ القرار المعتادة ، والتي عادةً ما تكون بأقل عدد من قفزات شبكة BGP . يُستخدم توجيه Anycast على نطاق واسع من قبل شبكات توصيل المحتوى ، مثل خوادم الويب وخوادم أسماء النطاقات ، لتقريب محتواها من المستخدمين النهائيين.

تاريخ

كان أول استخدام موثق لتوجيه البث المتعدد لتحقيق التوازن الطوبولوجي للأحمال في الخدمات المتصلة بالإنترنت عام 1989؛ [ 1 ] [ 2 ] وتم توثيق هذه التقنية رسميًا لأول مرة في فريق عمل هندسة الإنترنت (IETF) بعد أربع سنوات. [ 3 ] وطُبقت لأول مرة على البنية التحتية الحيوية عام 2001 مع بث خادم أسماء I-root . [ 2 ]

الاعتراضات المبكرة

انصبت الاعتراضات المبكرة على نشر توجيه البث المتعدد على التعارض المُتصوَّر بين اتصالات TCP طويلة الأمد وتقلبات بنية توجيه الإنترنت. من الناحية النظرية، قد يُعاد توجيه اتصال طويل الأمد، مثل نقل ملف FTP (الذي قد يستغرق ساعات لإتمامه للملفات الكبيرة)، إلى مثيل بث متعدد مختلف أثناء الاتصال بسبب تغييرات في بنية الشبكة أو التوجيه، مما يؤدي إلى تغيير الخادم أثناء الاتصال، ولا يكون الخادم الجديد على دراية بالاتصال ولا يمتلك حالة اتصال TCP الخاصة بمثيل البث المتعدد السابق.

عمليًا، لم تُلاحظ مثل هذه المشاكل، وتلاشت هذه الاعتراضات بحلول أوائل العقد الأول من الألفية الثانية. تألفت العديد من عمليات نشر البث المتعدد الأولية من خوادم نظام أسماء النطاقات (DNS)، باستخدام بروتوكول نقل البيانات UDP بشكل أساسي . [ 4 ] [ 2 ] كشفت قياسات تدفقات البث المتعدد طويلة الأمد عن عدد قليل جدًا من حالات الفشل الناتجة عن تبديل مثيلات الاتصال أثناء العملية، وهو عدد أقل بكثير (أقل من 0.017% [ 5 ] أو "أقل من تدفق واحد لكل عشرة آلاف تدفق في الساعة" [ 1 ] وفقًا لمصادر مختلفة) مما نُسب إلى أسباب الفشل الأخرى. طُوّرت آليات عديدة لمشاركة الحالة بكفاءة بين مثيلات البث المتعدد. [ 6 ] كما تضمنت بعض البروتوكولات القائمة على بروتوكول التحكم بالنقل (TCP)، ولا سيما بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP)، آليات "إعادة التوجيه"، حيث يمكن استخدام عناوين خدمة البث المتعدد لتحديد موقع أقرب مثيل للخدمة، ومن ثم يُعاد توجيه المستخدم إلى ذلك المثيل المحدد قبل بدء أي معاملة طويلة الأمد ذات حالة. [ 1 ] [ 7 ]

بروتوكول الإنترنت الإصدار 4

تُطبَّق تقنية البث المتعدد (Anycast) على الإنترنت عبر بروتوكول بوابة الحدود (BGP)، حيث تُمنح عدة أجهزة (عادةً في مناطق جغرافية مختلفة) نفس عنوان IP للبث المتعدد، وتُعلن جميعها عنه في جدول BGP الخاص بها. تعتبر أجهزة التوجيه هذه العناوين مسارات بديلة إلى نفس الوجهة، مع أنها في الواقع مسارات إلى وجهات مختلفة بنفس العنوان. غالبًا ما تختار أجهزة التوجيه المسار الأقل عددًا من القفزات، مما يؤدي إلى اختيار المسار الأقرب إلى العميل (والأسرع في الغالب). لكن هذا لا يحدث دائمًا، إذ قد تختار بعض أجهزة التوجيه معايير أخرى (الأقل ازدحامًا، الأرخص).

بروتوكول الإنترنت الإصدار 6

يدعم نظام عناوين IPv6 خاصية البث المتعدد (Anycast) بشكل صريح . [ 8 ] يُحجز أدنى عنوان ضمن شبكة فرعية IPv6 (معرّف الواجهة 0) كعنوان بث متعدد "موجّه الشبكة الفرعية". بالإضافة إلى ذلك، تُحجز أعلى 128 معرّف واجهة ضمن الشبكة الفرعية أيضًا كعناوين بث متعدد. [ 9 ]

عناوين Anycast المحجوزة
بادئة الشبكة الفرعيةمعرّف الواجهةتدوين CIDR
موجه الشبكة الفرعيةأي::::0/124
Anycastأيffff:ffff:ffff:ff80 إلى ffff:ffff:ffff:ffff::ffff:ffff:ffff:ff80/121
دعم الحركةأيffff:ffff:ffff:fffe::ffff:ffff:ffff:fffe/124

معظم أجهزة توجيه IPv6 الموجودة على مسار حزمة البث المتعدد عبر الشبكة لن تميزها عن حزمة البث الأحادي، ولكن يلزم معالجة خاصة من أجهزة التوجيه القريبة من الوجهة (أي ضمن نطاق عنوان البث المتعدد) حيث يتعين عليها توجيه حزمة البث المتعدد إلى الواجهة "الأقرب" ضمن هذا النطاق والتي تحتوي على عنوان البث المتعدد المناسب، وفقًا لأي مقياس للمسافة ( القفزات ، التكلفة، إلخ) يتم استخدامه.

لا تزال طريقة الإعلان عن مسارات متعددة في بروتوكول BGP لعناوين أحادية البث متعددة التعيين، المستخدمة في IPv4، فعّالة في IPv6، ويمكن استخدامها لتوجيه الحزم إلى أقرب مضيف من بين عدة مضيفين متباعدين جغرافيًا يحملون نفس العنوان. هذا الأسلوب، الذي لا يعتمد على أجهزة توجيه تدعم البث المتعدد، له نفس حالات الاستخدام، بالإضافة إلى نفس المشكلات والقيود الموجودة في IPv4.

التطبيقات

مع نمو الإنترنت، أصبحت خدمات الشبكة تتطلب بشكل متزايد توافراً عالياً. ونتيجة لذلك، ازدادت شعبية تشغيل خدمات البث المتعدد بين مشغلي الشبكات. [ 10 ]

نظام أسماء النطاقات

تُنفَّذ جميع خوادم أسماء النطاقات الجذرية على الإنترنت كمجموعات من المضيفين باستخدام عناوين البث المتعدد. [ 11 ] تتواجد جميع خوادم النطاقات الجذرية الثلاثة عشر (من A إلى M) في مواقع متعددة، أحد عشر منها في قارات مختلفة. (يتواجد خادما النطاقات الجذرية B وH في موقعين في الولايات المتحدة). [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] تستخدم هذه الخوادم إعلانات عناوين البث المتعدد لتوفير خدمة لا مركزية. وقد ساهم ذلك في تسريع نشر خوادم النطاقات الجذرية المادية (بدلاً من المنطقية) خارج الولايات المتحدة . وقد تحوّل العديد من مزودي خدمة نظام أسماء النطاقات التجاريين إلى بيئة البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت لزيادة أداء الاستعلامات والتكرار، ولتنفيذ موازنة الأحمال. [ 2 ]

الانتقال إلى IPv6

في عملية الانتقال من IPv4 إلى IPv6 ، قد يتم استخدام عناوين البث المتعدد (Anycast) لتوفير التوافق مع IPv6 لأجهزة IPv4. تستخدم هذه الطريقة، 6to4 ، بوابة افتراضية بعنوان IP 192.88.99.1 . [ 15 ] يتيح ذلك لمزودي الخدمة المتعددين تطبيق بوابات 6to4 دون الحاجة إلى معرفة الأجهزة عناوين بوابات كل مزود على حدة. تم إيقاف استخدام 6to4 [ 16 ] مع ازدياد انتشار IPv6 الأصلي.

شبكات توصيل المحتوى

قد تستخدم شبكات توصيل المحتوى تقنية البث المتعدد (Anycast) للاتصالات الفعلية عبر بروتوكول HTTP بمراكز التوزيع الخاصة بها، أو لخدمة نظام أسماء النطاقات (DNS) . ولأن معظم اتصالات HTTP بهذه الشبكات تطلب محتوى ثابتًا مثل الصور وملفات أنماط CSS ، فإنها عادةً ما تكون قصيرة الأمد ولا تحتفظ بحالة الاتصال عبر جلسات TCP اللاحقة. إن استقرار المسارات وعدم احتفاظ الاتصالات بحالة الاتصال يجعلان تقنية البث المتعدد مناسبة لهذا التطبيق، على الرغم من استخدامها لبروتوكول TCP . [ 5 ] [ 1 ]

الاتصال بين شبكة البث المتعدد وشبكة البث المتزامن

يمكن استخدام نقطة الالتقاء Anycast في بروتوكول اكتشاف مصدر البث المتعدد (MSDP)، وتُعدّ ميزة Anycast RP ميزةً داخل النطاق توفر إمكانيات التكرار وتقاسم الحمل. في حال استخدام نقاط الالتقاء Anycast متعددة، سيختار توجيه IP تلقائيًا أقرب نقطة الالتقاء من الناحية الطوبولوجية لكل مصدر ومستقبل. وهذا من شأنه أن يوفر لشبكة البث المتعدد متطلبات تحمل الأعطال. [ 17 ]

حماية

تتيح تقنية البث المتعدد (Anycast) لأي مشغل شبكة، ممن يقبل جهاز توجيه وسيط معلومات التوجيه الخاصة به ، إمكانية اعتراض أي حزم بيانات موجهة إلى عنوان البث المتعدد. ورغم أن هذا قد يبدو غير آمن للوهلة الأولى، إلا أنه لا يختلف عن توجيه حزم بروتوكول الإنترنت (IP) العادية ، ولا يُعد أكثر أو أقل أمانًا. وكما هو الحال مع توجيه بروتوكول الإنترنت التقليدي، يُعدّ التدقيق الدقيق في الجهات المسموح لها بنشر إعلانات التوجيه أمرًا بالغ الأهمية لمنع هجمات الوسيط (Man-in-the-Middle) أو هجمات الثقب الأسود (Blackhole ). ويمكن منع هجمات الوسيط عن طريق تشفير الرسائل والتحقق من صحتها، كما هو الحال مع بروتوكول أمان طبقة النقل (TLS )، بينما يمكن إحباط هجمات الثقب الأسود باستخدام تقنية التوجيه البصلي (Onion Routing ).

مصداقية

تتميز تقنية البث المتعدد (Anycast) عادةً بموثوقية عالية، إذ توفر تجاوزًا تلقائيًا للأعطال دون إضافة تعقيدات أو نقاط فشل محتملة جديدة. تعتمد تطبيقات البث المتعدد عادةً على مراقبة خارجية لوظيفة الخادم عبر "نبضات القلب"، وسحب إعلان المسار في حال تعطل الخادم. في بعض الحالات، يتم ذلك من خلال قيام الخوادم نفسها بإعلان بادئة البث المتعدد إلى الموجه عبر بروتوكول OSPF أو بروتوكول توجيه داخلي آخر . في حال تعطل الخوادم، يقوم الموجه تلقائيًا بسحب الإعلان. تُعد وظيفة "نبضات القلب" مهمة لأنه في حال استمرار الإعلان لخادم معطل، سيتحول الخادم إلى "ثقب أسود" للعملاء القريبين؛ وهذا أخطر أنواع الأعطال التي قد تواجه نظام البث المتعدد. حتى في هذه الحالة، لن يتسبب هذا النوع من الأعطال إلا في فشل كامل للعملاء الأقرب إلى هذا الخادم، ولن يتسبب في عطل شامل. مع ذلك، حتى الأتمتة اللازمة لتنفيذ سحب توجيه "نبضات القلب" قد تُضيف نقطة فشل محتملة، كما حدث في انقطاع خدمة فيسبوك عام 2021 .

تخفيف هجمات حجب الخدمة

في هجمات حجب الخدمة ، قد يعلن مضيف شبكة مارق عن نفسه كخادم بث متعدد لخدمة شبكة حيوية، لتقديم معلومات خاطئة أو ببساطة لحجب الخدمة.

يمكن استغلال تقنيات البث المتعدد على الإنترنت لتوزيع هجمات الحرمان من الخدمة الموزعة (DDoS) وتقليل فعاليتها: فبما أن حركة البيانات تُوجّه إلى أقرب عقدة، وهي عملية لا يملك المهاجم أي سيطرة عليها، فإن تدفق حركة بيانات هجوم DDoS سيتوزع بين أقرب العقد. وبالتالي، قد لا تتأثر جميع العقد. قد يكون هذا سببًا لاستخدام عناوين البث المتعدد. [ 18 ] تعتمد فعالية هذه التقنية على الحفاظ على سرية أي عناوين بث أحادي مرتبطة بعقد خدمة البث المتعدد، ومع ذلك، بما أن المهاجم الذي يمتلك عناوين البث الأحادي لعقد فردية يمكنه مهاجمتها من أي مكان، متجاوزًا بذلك أساليب عناوين البث المتعدد. [ 19 ]

العقد المحلية والعالمية

تُميّز بعض تطبيقات البث المتعدد على الإنترنت بين العُقد المحلية والعالمية لصالح المجتمع المحلي، وذلك من خلال توجيه عناوين العُقد المحلية بشكل تفضيلي. ومن الأمثلة على ذلك نظام أسماء النطاقات (DNS). غالبًا ما تُعلن العُقد المحلية باستخدام بروتوكول BGP (BGP) الذي يمنع تصديرها، وذلك لمنع الأجهزة المضيفة من الإعلان عنها لنظرائها، أي أن الإعلان يبقى ضمن النطاق المحلي. عند نشر كل من العُقد المحلية والعالمية، غالبًا ما تُضاف بادئة AS (أي يُضاف AS عدة مرات) إلى إعلانات العُقد العالمية لإطالة المسار، ما يُعطي الأفضلية لإعلان العُقدة المحلية على إعلان العُقدة العالمية. [ 20 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 وودكوك، بيل (يونيو 1996). "أفضل الممارسات في توجيه البث المتعدد" (ملف PDF) . مركز تبادل البيانات.
  2. 1 2 3 4 هيرنانديز، غايل (10 أكتوبر 2017). "بناء وتشغيل شبكة بث عالمي متعدد القنوات" (ملف PDF) . مجموعة مشغلي الشبكات في أوراسيا.
  3. ↑ سي. بارتريدج ؛ تي. مينديز؛ دبليو. ميليكين (نوفمبر 1993). خدمة البث المتعدد للمضيف . مجموعة عمل الشبكة. doi : 10.17487/RFC1546 . RFC 1546 .لأغراض إعلامية.
  4. ↑ وودكوك، بيل (14 نوفمبر 2019). "بروتوكول TCP وAnycast" . أرشيف القائمة البريدية NANOG . مجموعة مشغلي الشبكات في أمريكا الشمالية.
  5. 1 2 ليفين، مات؛ ليون، باريت؛ أندروود، تود (يونيو 2006). "تقنية TCP Anycast: لا تصدقوا الشائعات - تجربة تشغيلية مع TCP و Anycast" (ملف PDF) . مجموعة مشغلي الشبكات في أمريكا الشمالية.
  6. ↑ هيرين، ويليام. "بنية بروتوكول TCP متعدد البث" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 أكتوبر 2021 .
  7. ↑ كاتز-باسيت، إيثان؛ غاو، رايان (يوليو 2019). "تأثير فقدان TCP على أداء التطبيقات الإقليمية" (ملف PDF) . مايكروسوفت. يستخدم Azure Frontdoor إعادة توجيه البث المتعدد لتوجيه المستخدمين إلى حافة قريبة.
  8. ↑ ر. هيندن؛ س. ديرينغ (فبراير 2006). بنية عنونة بروتوكول الإنترنت الإصدار 6. مجموعة عمل الشبكة. doi : 10.17487/RFC4291 . RFC 4291 .مسودة معيار. تلغي RFC 3513. تم تحديثها بواسطة RFC 5952 و 6052 و 7136 و 7346 و 7371 و 8064 .  
  9. ↑ د. جونسون؛ س. ديرينغ (مارس 1999). عناوين البث المتعدد المحجوزة لشبكات IPv6 الفرعية . مجموعة عمل الشبكة. doi : 10.17487/RFC2526 . RFC 2526 .المعيار المقترح.
  10. ↑ ج. أبلي؛ ك. ليندكفيست (ديسمبر 2006). تشغيل خدمات البث المتعدد . مجموعة عمل شبكة IETF . doi : 10.17487/RFC4786 . BCP 126. RFC 4786 .أفضل الممارسات الحالية 126.
  11. ↑ تي. هاردي (أبريل 2002). توزيع خوادم الأسماء الموثوقة عبر عناوين البث الأحادي المشتركة . مجموعة عمل الشبكة. doi : 10.17487/RFC3258 . RFC 3258 .لأغراض إعلامية.
  12. ↑ الصفحة الرئيسية لخادم DNS الجذر B ، تمت زيارتها في 8 فبراير 2015
  13. ↑ "تقرير عن مواقع خوادم أسماء النطاقات الجذرية" . مركز تبادل البيانات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2011 .
  14. ↑ "جمعية العمليات الفنية لخوادم الجذر" . root-servers.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2013 .
  15. ↑ سي. هويتيما (يونيو 2001). بادئة البث المتعدد لأجهزة توجيه الترحيل 6to4 . مجموعة عمل الشبكة. doi : 10.17487/RFC3068 . RFC 3068 .للعلم فقط. تم إلغاؤه بموجب RFC 7526 . 
  16. ↑ أ. ترون (مايو 2015). ب. كاربنتر (محرر). إيقاف استخدام بادئة Anycast لأجهزة توجيه 6to4 Relay . فريق عمل هندسة الإنترنت . doi : 10.17487/RFC7526 . BCP 196. RFC 7526 .أفضل الممارسات الحالية 196. يلغي RFC 3068 و 6732 . 
  17. ↑ "نقطة الالتقاء بتقنية Anycast" . شركة سيسكو سيستمز. 1 يونيو 2001.
  18. ↑ "صحيفة حقائق ICANN حول هجوم خادم الجذر في 6 فبراير 2007" (ملف PDF) . صحيفة حقائق . مؤسسة الإنترنت للأسماء والأرقام المُخصصة (ICANN). 1 مارس 2007. تم الاطلاع عليها في 21 فبراير 2011 .
  19. ↑ ميتز، سي. (2002). "IP Anycast: اتصال من نقطة إلى نقطة (يتطلب تسجيل الدخول)". مجلة IEEE للحوسبة عبر الإنترنت . 6 (2). IEEE : 94-98 . doi : 10.1109/4236.991450 .
  20. ↑ أوكي، إيجي؛ روخاس-سيسا، روبرتو؛ تاتيبامولا، ماليكارجون؛ فوغت، كريستيان (24 أبريل 2012). بروتوكولات الإنترنت المتقدمة، والخدمات، والتطبيقات . جون وايلي وأولاده. الصفحات 102 و103. ISBN  978-0-470-49903-0تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي في 5 يناير 2020.