معمارى شبكه دسترسى به اينترنت پرسرعت

امروزه يكى از معيارهاى پيشرفت يا عقب ماندگى هر كشور عملا تعداد مشتركان اينترنتى آن است. از طرف ديگر دسترسى سنتى به اينترنت از طريق خطوط كند و عذاب آور تلفنى ديگر جوابگوى بسيارى از انتظارات كاربران نيست. بنابراين در عمل ملاك و معيار سازگارى هر جامعه با فضاى مجازى اينترنتى به ميزان گستردگى دسترسى پرسرعت يا به زبان فنى تر باندپهن (Broadband Access) مربوط مى شود. اينترنت پرسرعت نه تنها براى پاسخگويى به نياز روزافزون كاربران معرفى شده است بلكه خود به صورت بسترى براى ارائه انواع و اقسام خدمات ارتباطى همچون تلفن اينترنتى (VoIP) تلويزيون اينترنتى (IPTV) و مانند آن ها به كار گرفته مى شود. اولين و مهم ترين انتخاب هر شركت فراهم كننده خدمات دسترسى پرسرعت به اينترنت (موسوم به PAP) معمارى شبكه دسترسى است كه البته بخش فيزيكى آن (توپولوژى فواصل كابل ها و وجود يا عدم وجود فيبرنورى) معمولا تحت كنترل و اراده اين شركت ها نيست (مگر آن كه خود آن ها شركت هاى مخابرات تلفنى باشند). بنابراين آنچه در حوزه كنترل اين شركت ها مى ماند گزينش صحيح پروتكل هاى ارتباطى همچون DHCP، L2TP، PPPOA، PPPOE است كه در ادامه با نقاط قوت و ضعف هر يك از آن ها آشنا مى شويم. در صنعت خدمات مخابراتى و ارتباطى شركت هاى كهنه كار تلفن با اتكا به ميليون ها كيلومتر كابل فيبر و بسترهاى آماده و فراهم خود از طرفى و شركت هاى نوظهور با اتكا به فناورى و روش هاى نوين از طرف ديگر پا به اين عرصه گذاشته اند تا به رقابت بپردازند و از اين خوان پرنعمت سهمى نصيب خود كنند. در ايران نيز در چند سال اخير شاهد حضور شركت هاى فراهم كننده خدمات دسترسى (PAP) هستيم كه البته به دلايل بسيارى كه از حوصله اين نوشتار خارج است هنوز نتوانسته اند نيازهاى روزافزون جمعيت جوان و تحصيلكرده كشور را پاسخ گويند.
از ديدگاه فنى مودم هاى ADSL يكى از مناسب ترين گزينه هاى ايجاد دسترسى به اينترنت پرسرعت در سراسر جهان محسوب مى شوند و در مركز ثقل تجارت شركت هاى فراهم كننده خدمات دسترسى قرار دارند. البته به كارگيرى اين مودم ها بدون چالش نيز نيست. براى مثال مشكلات ارائه خدمات در ابعاد كلان هزينه هاى نصب كه با توجه به لزوم اعزام متخصصان به محل سكونت يا كار كاربران افزايش مى يابد حفظ امنيت و جلوگيرى از استفاده هاى غيرمجاز برخى از اين مشكلات به حساب مى آيند. ADSL انواع متعددى دارد ولى دسترسى به سرعت هاى تا چند ده مگابيت بر ثانيه با آن امكانپذير است. البته سرعت معمول در سمت دريافت (Downstream) معمولا ميان ۳۴۸Kbps تا ۱Mbps و سرعت ارسال (Upstream) معمولا كمتر از ۲۲۴kbps در نظر گرفته مى شود.
در واقع زيرساختار ارتباطى شبكه هاى دسترسى مبتنى بر ADSL فرق چندانى با ساير گزينه هاى متداول دسترسى پرسرعت همچون مودم هاى كابلى ندارد. مهم ترين مشخصه اين شبكه ها تركيب و تجميع ترافيك ارتباطى گروه بزرگى از مشتركان در لبه شبكه (Edge) و ارسال اين ترافيك يكپارچه به سمت هسته اينترنت (Core) از طريق لينك هاى بسيار سريع مخابراتى است. لبه شبكه علاوه بر تجميع ترافيك ها بسيارى از عمليات مديريتى و امنيتى را نيز برعهده دارد و از اين لحاظ يكى از مهم ترين عناصر اين ساختار به شمار مى رود. البته كاربران با به كارگيرى جداكننده هاى نسبتا ارزان قيمت (Splitter) در محل خود قادر به استفاده همزمان از سيم تلفن خود براى اتصال به گوشى تلفن و مودم خواهند بود. در هر حال خطوط چندين مشترك در محل مركز مخابراتى با دستگاهى موسوم به متمركز كننده DSL يا (DSLAM) روى يك ترانك مخابراتى جمع مى شوند. ترافيك ارسالى از چندين DSLAM نيز به نوبه خود در يكى از مراكز اصلى مخابراتى تجميع مى شود و به يك روتر سريع ارسال مى گردد كه نقطه ورود به اينترنت به حساب مى آيد.

چالش هاى پيش رو

ايجاد شبكه هاى بزرگ دسترسى مبتنى بر ADSL با يك چالش ساده و در عين حال دشوار روبه روست و آن هم سهولت به كارگيرى است. اصولا تا وقتى به كارگيرى يك سرويس براى عموم مردم امكانپذير نباشد استقبال از آن در حد محدود باقى مى ماند. بنابراين درگام اول بايد نصب و پيكربندى مودم ADSL به سادگى و توسط خود كاربر امكانپذير باشد. به اين ترتيب علاوه بر اين كه كاربران احساس رضايت بيشترى خواهند كرد لزومى به اعزام پرهزينه نيروى فنى شركت به در منازل كاربران نخواهد بود.
چالش بزرگ ديگر نحوه تخصيص آدرس ها است. مى دانيم كه هر مشترك براى ارتباط با اينترنت به تنظيم يك آدرس روى دستگاه كامپيوتر خود نياز دارد كه بايد منحصر به فرد باشد. همين عمل بسيار ساده براى خيل عظيمى از كاربران يك مشكل جدى است. اين چالش و موارد مرتبطى همچون تدارك ارتباط، حفظ امنيت آن و ايجاد امكان اتصال همزمان چند كامپيوتر به خط دسترسى همگى به راه حل هاى ساده و حتى المقدور خودكار نياز دارند كه قاعدتا يافتن جواب مناسب براى آن ها بر عهده شركت فراهم كننده خدمات است.

گزينه هاى فنى

راه حل اساسى چالش هاى حوزه نرم افزارى فرايند ارتباط اجراى يك پروتكل بين كاربر و فراهم كننده خدمات است. اين پروتكل از نوع پروتكل هاى محلى است كه به منظور وظايفى مشخص ميان دو نقطه اجرا مى شوند و در ارتباطات خارج از آن حوزه نقش ندارند. در حال حاضر چهار گزينه در اين خصوص وجود دارد كه هر يك مزايا و نقاط ضعف منحصر به خود را دارند:

گزينه اول (آدرس دهى ثابت IP)

اولين و در واقع ابتدايى ترين راه حل تخصيص يك آدرس IP به هر كاربر است كه خود به تنظيم آن روى كامپيوتر خود اقدام مى كند. اين روش اساسا يك پروتكل نيست تنها يك راه حل سريع براى مشكلى است كه از ابعادى گسترده برخوردار است. براى مثال مشكل استفاده همزمان چند كامپيوتريك كاربر از ارتباط ADSL به اين ترتيب حل نمى شود.

گزينه دوم (DHCP)

اين پروتكل اساسا براى اين منظور طراحى شده است كه پيكربندى IP را روى كامپيوتر كاربران به صورت خودكار انجام دهد. اين پروتكل در شبكه هاى محلى سازمانى نيز از كاربرد گسترده اى برخوردار است به ويژه در مورد پايانه هايى كه به طور موقت به اين شبكه ها متصل مى گردند (براى مثال كامپيوترهاى Laptop، DHCP) يك جهش محسوس نسبت به روش آدرس دهى ثابت محسوب مى شود. فرايند كار بسيار ساده و در عين حال كارآمد است. هر بار كه يك كامپيوتر متصل به شبكه دسترسى فعال مى شود به طور خودكار پارامترهاى مربوط به IP (همچون آدرس) را از يك سرور مركزى دريافت مى كند. اين معمارى از انعطاف پذيرى بالايى برخوردار است امكان كار همزمان چند دستگاه PC، پشتيبانى از امكان جابه جايى محل استفاده كاربران سهولت پيكربندى از جانب كاربر و مديريت آن از جانب فراهم كننده از مزاياى اين پروتكل محسوب مى گردند.

گزينه سوم (L2TP)

اين پروتكل به عنوان يك گزينه نسبتا جديدتر براى شبكه هاى دسترسى باندپهن مطرح شده است و با ايجاد يك تونل مجازى از داخل شبكه اينترنت كاربر را به هر نقطه مشخصى متصل مى كند و كليه تنظيمات لازم براى برقرارى سرويس از داخل اين تونل بر تجهيزات كاربر اعمال مى گردد. L2TP در عمل يك شبكه مجازى يا VPNروى شبكه فراهم كننده ايجاد مى كند كه از امنيت خوبى برخوردار است ولى درعوض پيچيدگى بيشترى دارد به ويژه در شبكه هاى بزرگ دسترسى با چندين هزار كاربر مديريت اين تونل ها دشوار خواهد بود.

گزينه چهارم (PPP)

اين پروتكل براساس پروتكلى بسيار موفق موسوم به پروتكل نقطه به نقطه (Point to Point Protocol: ppp) شكل مى گيرد دو حالت متداول استفاده از اين پروتكل در شبكه هاى دسترسى باند پهن عبارتند از: PPP روى اترنت (PPPoE) و PPP روى ATM(PPPoA) كه تركيبى از آن ها موسوم به PPPoEoA نيز به كار گرفته شده است. PPP علاوه بر اين كه از انعطاف و سهولت در استفاده برخوردار است سطحى از ايمنى را براى استفاده كننده فراهم مى كند.