روتر مجازی چیست و چه نقشی در شبکه‌های امروزی دارد؟

ماشین‌های مجازی روی یک زیرساخت نرم‌افزاری شبیه به VMware vSphere، Citrix Xen Server یا Microsoft Hyper-V اجرا می‌شوند و دسترسی به سرویس‌ها و خدمات مختلف را امکان‌پذیر می‌کنند. با این‌حال، مجازی‌سازی مختص به دنیای نرم‌افزار نیست و به دنیای سخت‌افزار نیز وارد شده است. برخی از کاربران تصور می‌کنند روترها تنها به شکل فیزیکی وجود دارند، اما باید بدانید روترها به شکل مجازی نیز در دسترس هستند و جالب‌تر آن‌که برخی از شرکت‌های بزرگ همچون سیسکو اقدام به فروش روترهای مجازی می‌کنند. در ظاهر فروش یک روتر مجازی کمی عجیب و غریب است، اما در این مقاله مشاهده خواهید کرد روترهای مجازی بازار خوبی برای شرکت‌های بزرگ پدیدار کرده‌اند.

روتر مجازی چیست؟

روتر یا مسیریاب مجازی (virtual router) یک سیستم نرم‌افزاری است که تمام مولفه‌های یک روتر فیزیکی را دارد و هر کاری که سخت‌افزار روتر می‌تواند انجام دهد (و برخی کارها که قادر به انجام آن نیست) را اجرا می‌کند. همانند ماشین مجازی، یک روتر مجازی به عنوان یک جعبه مستقل با اتصالات فیزیکی وجود خارجی ندارد. روتر مجازی همان عملکرد مسیریابی پروتکل اینترنت لایه 3 مبتنی بر سخت‌افزار را شبیه‌سازی می‌کند که به‌طور سنتی به یک دستگاه سخت‌افزار اختصاصی نیاز دارد. روتر مجازی اغلب به عنوان یک اصطلاح عمومی‌ برای مسیریابی مجازی استفاده می‌شود، اما چند محصول تجاری نیز تحت همین نام به بازار عرضه شده‌اند. برای درک بهتر عملکرد یک روتر مجازی، ابتدا باید آگاهی نسبی در ارتباط با مولفه‌های یک روتر فیزیکی داشته باشید.
در ساده‌ترين شکل، یک روتر دو شبکه محلی (LAN) را به یکدیگر متصل می‌کند. این کار از طریق یک پروتکل که زیرشبکه‌هایی (subnets) را پیاده‌سازی می‌کند و مسیرهایی را بین زیرشبکه‌ها برقرار می‌کند انجام می‌شود. با رفتن به یک مرحله بالاتر، روترها از طریق یک شبکه گسترده (WAN) می‌توانند زیرشبکه‌هایی که در موقعیت‌های جغرافيایی متفاوتی قرار دارند را به یکدیگر متصل کنند. بنابراین برای ساخت یک روتر به سه موجودیت، یک رابط LAN، یک رابط WAN و کد مسیریابی که می‌تواند تصمیم بگیرید کدام ترافیک باید از WAN عبور کند و چگونه باید آن‌را بسته‌بندی کرد نیاز است. هنگامی‌ که مسیریابی WAN برای اولین بار به یک روش مناسب برای اتصال شبکه‌های محلی پراکنده جغرافیایی در دهه 1990 تبدیل شد، دنیای مسیریابی مراحل ابتدایی خود را پشت سر می‌گذاشت. ممکن است تصور کنیم شبکه‌های فعلی‌مان پیچیده هستند، اما از آن‌جایی که هم اینترنت و هم روترها بر مبنای آدرس‌های آی‌پی کار می‌کنند عملکرد آن‌ها ساده است.

چالش سخت روترهای نسل اول در برقراری ارتباط 

این کار برای نسل اول روترها چندان ساده نبود. خیلی از روترها با استفاده از WANهای خصوصی (به جای اینترنت) به یکدیگر متصل بودند و پروتکل‌های مختلف مسیریابی همچون DECNet، Novell’s IPX و حتا Banyan VINES را به کار می‌گرفتند. بنابراین قدرت پردازش و حافظه مورد نیاز برای اداره این مجموعه از پروتکل‌ها به خصوص با توجه به توان محاسباتی که در آن زمان در دسترس بود یک چالش بزرگ به شمار می‌رفت. اتصال شبکه‌های گسترده به یکدیگر کار چندان ساده‌ای نبود. برقراری ارتباط شبکه‌های گسترده به یکدیگر به سخت‌افزار ویژه‌ای نیاز داشت که تنها روترهای خاصی چنین سخت‌افزاری را داشتند. پیشرفت سریع فناوری باعث شد شبکه‌سازی و برقراری ارتباط میان شبکه‌ها به شکل ساده‌تری انجام شود. امروزه نه تنها از یک پروتکل برای مسیریابی استفاده می‌کنیم، بلکه قدرت پردازنده‌های مرکزی افزایش پیدا کرده، حافظه‌ روترها بیشتر شده و رابط WAN که توسط خدمات‌دهندگان کابلی و DSL پیاده‌سازی می‌شوند به یک استاندارد اتصال اترنت تبدیل شده‌اند. روند تکامل و پیشرفت در دنیای فناوری‌اطلاعات به اندازه‌ای چشم‌گیر بوده که می‌توان از کامپیوترهای مجازی (ماشین‌های مجازی) برای انجام فعالیت‌های تجاری استفاده کرد و جالب آن‌که به شیوه مجازی آن‌ها را به یکدیگر متصل کرد. مسیریابی مجازی شکلی از مجازی‌سازی عملکردهای شبکه (NFV) است و به معنی ارائه سرویس‌های مختلف شبکه بدون نیاز به سخت‌افزار و عدم وابستگی به سخت‌افزار فیزیکی است. به عبارت دقیق‌تر آن کارکردهای تجهيزات شبکه سخت‌افزاری به نرم‌افزار تبدیل شده‌اند و می‌توان از آن‌ها به عنوان یک محصول تجاری مرسوم در بازار (COTS) استفاده کرد. رویکرد فوق باعث کاهش هزینه‌ها شده و به جای نیاز به یک پلتفرم سخت‌افزاری اختصاصی، تعامل متقابل با سخت‌افزار در دسترس قرار دارد. از آن‌جایی که مسیریابی مجازی عملکردی یکسان با مسیریابی آی‌پی روی سخت‌افزار مشخصی را ارائه می‌کند، آزادانه‌تر می‌توان آن‌را در ارتباط با یک شبکه یا مرکز داده به کار گرفت. در کاربردهای مسیریابی نرم‌افزاری پایه، نرم‌افزار مسیریابی به سرور اضافه می‌شود و این بخش از سخت‌افزار به یک روتر تبدیل می‌شود. در یک محیط مسیریابی توزیع شده پیچیده‌تر، می‌توان بخش‌های مختلفی از نرم‌افزار مسیریابی را پیرامون کل شبکه پیاده‌سازی کرد و آن‌را توسط یک سطح کنترل متمرکز مدیریت کرد. حتا قبل از این‌که مجازی‌سازی محبوب شود، Vyatta که حالا بخشی از Brocade است، روترهای کلاس تجاری توليد می‌کرد که روی کامپیوترهای شخصی استاندارد دل اجرا می‌شدند. اخیرا فروشندگانی مثل اچ‌پی، سیسکو و شرکت‌های فعال در حوزه شبکه کدهایی روی پلتفرم‌های خود به اجرا گذاشته‌اند که امکان تولید روترهای چندگانه و مستقل را در یک سرور فیزیکی واحد فراهم می‌کند. این تغییر رویه به رویکرد مجازی‌سازی که به ویژه برای محیط‌های چند کاربره جذاب است باعث می‌شود تا هر کاربر بتواند یک روتر مجازی اختصاصی در اختیار داشته باشد.

روترهای مجازی مطرح در بازار 

وقتی صحبت از یک روتر مجازی به میان می‌آید به جای پرداختن به جزئیات پروتکل‌های مسیریابی باید روی تفاوت‌های مهم آن‌ها تمرکز کرد. از مهم‌ترین تفاوت‌ها به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

 پلتفرم: آیا روتر مجازی که در حال ارزیابی آن هستید روی یک پلتفرم کامپیوتر شخصی استاندارد اجرا می‌شود یا به شکلی ساخته شده تا به عنوان یک ماشين مجازی تنها روی همان نوع هایپروایزر اجرا شود؟ اگر یک ماشين مجازی (معمولا به صورت یک دستگاه مجازی عرضه می‌شود) است روی کدام محیط ماشین مجازی اجرا می‌شود؟ این محیط معمولا نسخه‌ای از VMware ESXi است و سایر محیط‌های مطرح دیگر همچون Microsoft Hyper-V، Citrix XenServer و Red Hat KVM را شامل می‌شود؟

 مجموعه قابلیت‌ها: درست است که کار همه روترها مسیریابی است، اما برخی سیستم‌ها روی کاربردهای خاصی از خدمات‌رسانی متمرکز هستند که شاید هرگز کاربردی برای شما نداشته باشند. اگر قصد دارید برای شبکه‌سازی محیط اداری خود از روتر مجازی استفاده کنید، احتمالا باید از یک شبکه خصوصی مجازی استفاده کنید. بنابراین اطمینان حاصل کنید روتر مجازی که انتخاب می‌کنید این قابلیت را ارائه می‌کند.

مدل قیمت‌گذاری: در روترهای فیزیکی قیمت‌گذاری بر اساس سخت‌افزار به کار رفته انجام می‌شود. نحوه قیمت‌گذاری نرم‌افزار نیز از چنین قاعده‌ای پیروی می‌کند. به این صورت که هر چه از رابط‌های LAN و WAN قدرتمندتری برخوردار باشد قیمت بیشتری خواهد داشت. به بیان ساده، مدل قیمت‌گذاری روترهای مجازی به این صورت است که هر چه هزینه بیشتری پرداخت کنید امکانات بیشتری دریافت می‌کنید. به‌طور مثال، در روتر مجازی سیسکو قیمتی که پرداخت می‌کنید به پهنای باندی که قصد دارید توسط این پلتفرم دریافت کنید بستگی دارد. در ارتباط با اچ‌پی قیمت‌گذاری بر اساس تعداد هسته‌هایی که برای ماشین مجازی اجراکننده این نرم‌افزار انتخاب می‌کنید بستگی دارد. هر چه تعداد هسته‌ها بیشتر باشد توان عملیاتی بالاتری را دریافت می‌کنید. 
به این اصل مهم دقت کنید که روترهای مجازی سیستم‌هایی صرفا نرم‌افزاری هستند که فروشندگان در اختیارتان قرار می‌دهند، بنابراین قبل از خرید حتما نسخه آزمایشی را امتحان کنید.

روتر مجازی Brocade Vyatta 5400

Vyatta یکی از پیشگامان حوزه روترهای مجازی است. محصولات اصلی آن شامل امکانات مسیریابی مبتنی بر نرم‌افزار منبع باز است که روی کامپیوترهای شخصی دل اجرا می‌شود. Vyatta 5400 یک محصول مسیریابی خوش ساخت و کاربردی است که مثل اغلب روترهای مجازی هم رده خود مجازی‌سازی مرکز داده، ادغام محاسبات ابری و لبه را فراهم می‌کند.

پلتفرم: این روتر مجازی روی اغلب پلتفرم‌های مجازی‌سازی مطرح مثل VMware ESXi، Citrix Xen، Microsoft Hyper-V و Red Hat KVM اجرا می‌شود. همچنین این روتر مجازی در بازارهای ابری مثل Amazon Web Services  و RackSpace موجود است.
مجموعه قابلیت‌ها : Vyatta  طیف گسترده‌ای از قابلیت‌ها از جمله پشتیبانی از IPv4 و IPv6، فایروال، IPSec و OpenVPN مبتنی بر Secure Sockets Layer را ارائه می‌کند.

قیمت‌گذاری: هزینه این روتر مجازی پایین است. در واقع خود نرم‌افزار رایگان است و تنها هزینه پلتفرم و پشتیبانی از آن را بر اساس نوع خدمات به صورت اشتراک سالانه  پرداخت می‌کنید. علاوه بر این مثل سایر فروشندگان روترهای مجازی، Brocade یک نسخه آزمایشی 60 روزه ارائه می‌کند.

روتر مجازی Cisco Cloud Services Router 1000V

همان‌گونه که از نام آن مشخص است،  Cisco Cloud Services  Router (CSR) 1000Ve به سازمان‌ها کمک می‌کند با استفاده از خدمات ابری شبکه مسیریابی فیزیکی موجود خود را گسترش دهند. این مجازی‌ساز که در سال 2012 معرفی شد سیستم‌عامل Cisco IOS XE را اجرا می‌کند که این امکان را فراهم می‌کند تا مسیریابی و سایر عملکردها به عنوان سرویس‌های تقسیم شده روی سیستم‌عامل لینوکس اجرا شود. 

پلتفرم: CSR می‌تواند روی سرورهای سیستم محاسبات یکپارچه سیسکو و تمام پلتفرم‌های مجازی‌سازی مطرح (VMware ،Citrix ،Red Hat و Microsoft) و همچنین به عنوان یک Amazon Machine Image روی AWS اجرا شود.

مجموعه قابلیت‌ها: CSR 1000V طیف گسترده‌ای از قابلیت‌های IPv4 و IPv6 به همراه امکانات مسیریابی پیشرفته (Border Gateway Protocol، open shortest-path first، Enhanced Interior Gateway Routing Protocol ) را ارائه می‌کند. پشتیبانی از شبکه خصوصی مجازی شامل IPsec،dynamic multipoint VPN ، Easy VPN و همچنین تغییر مسیر ترافیک و MPLS است.

قیمت‌گذاری: بعد از یک دوره آزمایشی 60 روزه، CSR همچنان کار خواهد کرد، اما سرعت آن به مقدار تقریبا بلااستفاده 2.5 مگابيت در ثانیه کاهش پیدا می‌کند. هزینه صدور مجوز استفاده از این روتر مجازی پیچیده است و بر اساس ترکیبی از ویژگی‌ها، توان عملیاتی و مدت زمان استفاده از آن محاسبه می‌شود. 

روتر مجازی HP VSR1000 Virtual Services Router

همانند روتر مجازی Vyatta Brocade، روتر مجازی اچ‌پی نیز به عنوان یک روتر آی‌پی روی محیط x86 حقیقی یا مجازی اجرا می‌شود. HP VSR1000 نرم‌افزار HP Comware توسعه‌یافته توسط H3C  را اجرا می‌کند.

پلتفرم: مثل سایر ارائه‌دهندگان این سرویس، HP VSR1000 روی نسخه 4 و بالاتر VMware ESXi و Linux KVM اجرا می‌شود.

مجموعه قابلیت‌ها: HP VSR1000 مسیریابی IPv4 و IPv6 را با Routing Information Protocol، BGP، مسیریابی سیستم واسطه و سیستم انتخاب کوتاه‌ترین مسیر ارائه می‌کند. این روتر مجازی شبکه خصوصی مجازی مبتنی بر محصور‌سازی مسیریابی عمومی‌ و  IPsec و همچنین دیوارآتش را فراهم می‌کند.

قیمت‌گذاری: قیمت این سرویس بر اساس تعداد پردازنده مرکزی مجازی پشتیبانی شده محاسبه می‌شود. گزینه‌های در دسترس شامل یک، چهار و هشت vCPU است. دموی قابل دانلود نیز برای هر یک از این سه پیکربندی vCPU موجود است
منبع: