افزایش قابلیت اعتماد شبکه با استفاده از پروتکل HSRP (Cisco switches)

Using HSRP for

Fault-Tolerant IP Routing

معماری Cisco hierarchical network design reference model و استراتژی سیسکو به منظور ارتقائ قابلیت اعتماد شبکه

قسمت اول

فایل پیوست 5364


سلام،

قبل از اینکه شروع کنم به تشریح این مطلب جدید، بیایم یکبار دیگه با هم مراحل طراحی یک شبکه سطح متوسط مبتنی بر تجهیزات سیسکو رو چک کنیم. فرض کنید قراره یک شبکه شامل سه ساختمان فرعی و یک ساختمان مرکزی که میزبان اتاق سرور هم باشه رو از ابتدا طبق اصول اولیه و معماری Cisco hierarchical network design reference model طراحی و پیاده سازی کنیم:


مرحله اول (انتخاب و تامین تجهیزات لایه Access) : اول با توجه به تعداد و نوع کاربری نود های شبکه موجود در هر ساختمان نسبت به تعیین نوع سوئیچ های لایه access اقدام می کنیم. توسعه آینده و آگاهی از برنامه های آتی مدیریت ارشد نقش موثری در تصمیم سازی خواهد داشت. یادمون باشه غیر از تعداد پورت، قابلیت پشتیبانی از POE یا Power Over Ethernet, نوع مدیای مورد استفاده در اتصال پورت های Up-Link ، نوع منبع تغذیه و انتظارات طراحی شبکه از امکانات امنیتی IOS سوئیچ رو هم در نظر بگیریم.


مرحله دوم (انتخاب و تامین تجهیزات لایه Aggregation) : مرحله بعدی انتخاب تجهیزات لایه Aggregation یا تجمع خواهد بود که اصطلاحا به لایه توضیع یا Distribution هم معروفه. معمولا در سناریو های مربوط به شبکه هایی که ما در کشورمون بصورت عمومی سر و کار داریم، لایه Core و Aggregation در هم ادغام میشه و ما این معماری رو به نام collapse core design میشناسیم. در شکل زیر نمایی از این طراحی رو مشاهده می کنید با این اختلاف که تا اینجا در سناریوی ما سوئیچ دوم لایه Aggregation و سوئیچ های لایه Data Center Core وجود ندارند.

فایل پیوست 5365


انتخاب سوئیچ های لایه Aggregation نسبت به لایه Access حساسیت بیشتری رو طلب خواهد کرد زیرا سرویس های مورد انتظار از تجهیزات این لایه به مراتب پیچیده تر ، حساس تر و متنوع تر از لایه Access خواهد بود. فرض می کنیم بعد از در نظر گرفتن همه جوانب به این نتیجه رسیدیم که ساده ترین سوئیچ Multilayer غیر ماژولار سیسکو یعنی سوئیچ های سری Catalyst 3750-S رو واسه تامین تجهیزات لایه Aggregation انتخاب کرده باشیم.


مرحله سوم (پیکربندی اولیه) : این مرحله شامل Cabling و انجام پیکربندی های اولیه تجهیزات سوئیچ خواهد بود.تنظیمات IP، Host name ، SNMP و enable secret و از همه اساسی تر تعیین VTP Domain و پیکربندی های اولیه مربوط به سگمنت بندی شبکه از عملیات مربوط به این مرحله خواهد بود.


مرحله چهارم (پیکربندی امنیتی تجهیزات سوئیچ) : این مرحل تقریبا شامل همه اون چیزهایی میشه که از ابتدا در این وبلاگ تحت عنوان موضوعات 10 گانه امنیتی نوشتم . در این مرحله سرویس های موجود در اتاق سرور و سوئیچ بلاک ها رو شناسایی می کنید. Access List ها رو بر اساس این اطلاعات و خط مشی امنیتی در نظر گرفته شده در خصوص تبادل اطلاعات بین این سگمنت ها تدوین و بر روی SVI های سوئیچ لایه Aggregation اعمال می کنید. Port security و پیکربندی های امن مربوط به حملات DOS لایه دوم مدل OSI رو هم مطابق آنچه تا اینجا گفته شد بر روی تجهیزات لایه Access اعمال می کنیم و دست آخر هم نوبت Cryptography و تمهیدات لازم جهت امن سازی روال های مدیریت راه دور این تجهیزات خواهد بود.



بوجود آمدن یک نقطه آسیب پذیر ( Single point of failure) و استراتژی برطرف کردن آن:

خوب تا اینجا اگه همه چیز طبق روال پیش رفته باشه، یک شبکه سگمنت بندی شده داریم که تبادل اطلاعات بین سگمنت های تعریف شده از طریق VLAN با استفاده از مکانیزم Inter-VLAN Routing در حال جریان است و Access List ها نیز طبق برنامه و خط مشی امنیتی مورد نظر ما نسبت به کنترل امنیت ترافیک تا سطح لایه چهارم مدل OSI عمل خواهند کرد.


تنها مشکل قابل تامل در این مرحله ، تعدد سرویس های تعریف شده بر روی تنها سوئیچ لایه Core شبکه ( همان سوئیچ 3750 در این سناریو که نقش سوئیچ لایه Core و Aggregation را ایفا خواهد کرد ) می باشد تا حدی که بقاء کسب و کار سازمان و حیات شبکه مرهون عملکرد صحیح این عنصر خواهد بود. بنا بر این ایجاد چنین نقطه تعهدی در شبکه خود یک نقطه آسیب پذیر محسوب خواهد شد.

فایل پیوست 5366

روش های مختلفی در برطرف کردن این نقطه آسیب پذیری پیش روی خواهیم داشت که متناسب با تکنولوژی بکار رفته ، هزینه صرف شده و سطح دانش بکار رفته در پیکربندی این تجهیزات می توانند در کاهش حساسیت این نفطه آسیب پذیری موثر واقع گردند. یکی از این روشها برنامه ریزی در تهیه پشتیبان از پیکربندی و IOS این سوئیچ خواهد بود تا در مواقع بروز مشکل سخت افزاری نسبت به تعویض قطعه و Recover کردن اطلاعات پیکربندی اقدام گردد. مطمئنا در این روش ، فاکتور زمان Recovery کم اهمیت ترین موضوع مورد توجه مدیر شبکه در نظر گرفته شده است. اما روشهای Recovery سریع تری نیز وجود دارد که می توانند تقریبا بصورت بلادرنگ عمل نمایند. یکی از این روش ها استفاده از پروتکل HSRP یا همان Hot Standby Routing Protocol خواهد بود که در قسمت بعد نسبت به تشریح نحوه پیکربندی آن اقدام خواهم کرد.



موفق و پیروز باشید.

Using HSRP for

Fault-Tolerant IP Routing

معماری Cisco hierarchical network design reference model و استراتژی سیسکو به منظور ارتقائ قابلیت اعتماد شبکه

قسمت دوم





در قسمت قبل ، مختصر و مفید درباره نوعی از معماری سوئیچینگ شبکه به نام معماری Cisco hierarchical network design reference model صحبت کردیم و پس از بررسی سرویس های در نظر گرفته شده برای هر قسمت از اجزای این معماری ، به این واقعیت رسیدیم که تنها سوئیچ لایه Aggregation با توجه به تعدد سرویس های در حال ارائه و نقش کلیدی که در برقراری ارتباطات بین VLAN ها ارائه می نماید، نیازمند توجه جدی می باشد چرا که در غیر اینصورت می تواند به عنوان یک نقطه تعهد خود به عنوان یک نقطه آسیب پذیر محسوب گردد.

فایل پیوست 5367

1- پروتکل HSRP ، استراتژی Cisco در راستای حذف این نقطه آسیب پذیری :


قاعده کلی این تکنیک بر اصل مجازی سازی آدرس فیزیکی Gateway استوار است. احتمالا همه شما با مفهوم Gateway در شبکه آشنا هستید. در هر شبکه مبتنی بر مدل TCP/IP عنصری در شبکه وجود دارد که می توان از آن به عنوان پلی میان شبکه داخلی و سایر شبکه های خارجی نام برد. این عنصر میتواند یک تجهیز سخت افزاری مثل روتر یا سوئیچ لایه سه باشد و یا حتی یک سرور میزبان سیستم عامل ویندوز که سرویس Routing and Remote Access بر روی آن پیکربندی شده باشد.


هنگامی که مقصد یک بسته اطلاعات در داخل شبکه Internal نباشد و یا اصطلاحا مبداء و مقصد در یک رنج شبکه نباشند، ایستگاه کاری ارسال کننده بسته (مبداء) با ارسال یک بسته حاوی پروتکل ARP نسبت به تشخیص MAC Address عنصر Gateway اقدام و سپس شروع به ارسال بسته اطلاعاتی مورد نظر به سمت Gateway خواهد کرد. بنا بر این به هر دلیل Gateway در دسترس نباشد اساسا دسترسی به شبکه های خارجی قطع خواهد شد.


یکی از راه های جلوگیری از این امر استفاده از ساده ترین پروتکل موجود در زمینه افزایش قابلیت اطمینان شبکه یعنی HSRP خواهد بود. پس از پیکربندی دو یا چندین سوئیچ برای استفاده از این پروتکل ، این چند سوئیچ بصورت اشتراکی یک MAC Address را در شبکه تلبیغ کرده و عملیات routung یا هدایت بسته های بین سگمنتی را به ترتیب مدیریت و یا با یکدیگر تقسیم می کنند.


2- نحوه اصلاح وضعیت Cabling میان تجهیزات سوئیچ جهت استفاده از پروتکل HSRP :


به منظور استفاده از پروتکل HSRP لازم است تا وضعیت Cabling میان تجهیزات لایه Access و Aggregation بصورت طرحی که در زیر آمده اصلاح گردد. من این طرح را برای پشتیبانی از دو سوئیچ بلاک طراحی کردم که شما می توانید آن را برای پشتیبانی از تعداد بیشتری Switch Block به راحتی توسعه دهید. نکته مهم اینجاست که سوئیچ های لایه Access باید بصورت همزمان به هر دو سوئیچ لایه سوم (Router A,B در شکل زیر) دسترسی داشته باشند.

هم چنین دو سوئیچ لایه Aggregation یا همان دو روتر A , B باید مستقیما به یکدیگر متصل باشند.

فایل پیوست 5368

همان طور که در شکل بالا نشان داده شده، دو روتر A و B بصورت مشترک یک MAC Address واحد را در شبکه تبلیغ خواهند کرد که به عنوان Gateway کاربران شبکه تلقی خواهد شد. بنابر این کاربر شبکه Iman برای انتقال اطلاعات خود به مقصد کاربر Arash ، بسته اطلاعاتی خود را برای MAC Address مجازی تبلیغ شده توسط این دو روتر ارسال می کند اما در پشت پرده این وظیفه Router A خواهد بود که تصمیم بگیرد خود این بسته اطلاعاتی را منتقل کند یا وظیفه مسیریابی این بسته را به روتر B محول کند.

Router B هم مدام در حال مانیتور کردن وضعیت سلامت Router A خواهد بود تا در صورت فقدان آن به سرعت وظیفه مسیر یابی بسته های شبکه را به عهده گیرد.


در قسمت بعد به تشریح نحوه پیکربندی این پروتکل ارزشمند بر روی دو مسیر یاب Router A و B خواهم پرداخت که البته در سناریوی ما شامل دو سوئیچ مالتی لایر Cisco 3750 خواهند بود.


تا آن زمان پیروز و پاینده باشید.