Пропускна здатність в ip-мережах розрахунок і вибір мережевого обладнання

Пропускна здатність в IP-мережах: розрахунок і вибір мережевого обладнання

Ілля Назаров
Системний інженер компанії "ІНТЕЛКОМ лайн"

Після оцінки необхідної пропускної спроможності на кожній з ділянок IP-мережі необхідно визначитися з вибором технологій мережевого і канального рівнів OSI. Відповідно до обраних технологіями визначаються найбільш підходящі моделі мережевого обладнання. Це питання також непростий, оскільки пропускна здатність безпосередньо залежить від продуктивності устаткування, а продуктивність, в свою чергу, - від програмно-апаратної архітектури. Розглянемо докладніше критерії та методи оцінки пропускної здатності каналів і обладнання в IP-мережах.

Критерії оцінки пропускної здатності

З часу виникнення теорії телетрафіка було розроблено безліч методів розрахунку пропускної здатності каналів. Однак на відміну від методів розрахунку, що застосовуються до мереж з комутацією каналів, розрахунок необхідної пропускної спроможності в пакетних мережах досить складний і навряд чи дозволить отримати точні результати. В першу чергу це пов'язано з величезною кількістю чинників (особливо властивих сучасним мультисервісних мереж), які досить складно передбачити. У IP-мережах загальна інфраструктура, як правило, використовується безліччю додатків, кожне з яких може використовувати власну, відмінну від інших модель трафіку. Причому в рамках одного сеансу трафік, що передається в прямому напрямку, може відрізнятися від трафіку, що проходить в зворотному напрямку. Додатково до цього розрахунки ускладнюються тим, що швидкість трафіку між окремо взятими вузлами мережі може змінюватися. Тому в більшості випадків при побудові мереж оцінка пропускної здатності фактично обумовлена ​​загальними рекомендаціями виробників, статистичними дослідженнями і досвідом інших організацій.

Щоб більш-менш точно визначити, яка пропускна здатність потрібно для проектованої мережі, необхідно в першу чергу знати, які програми будуть використовуватися. Далі для кожної програми слід проаналізувати, яким чином буде відбуватися передача даних протягом вибраних проміжків часу, які протоколи для цього застосовуються.

Для простого прикладу розглянемо додатки невеликої корпоративної мережі.

Приклад розрахунку пропускної здатності

Вітоге залишилося скласти отримані пікові значення для кожного з мережевих сервісів: 600 + 10 + 80 = 690 Мбіт / с. Це і буде необхідна пропускна здатність в ядрі мережі. При проектуванні слід також передбачити і можливість масштабування, щоб канали зв'язку могли якомога довше обслуговувати трафік розростається мережі. У нашому прикладі буде досить використання Gigabit Ethernet, щоб задовольнити вимогам сервісів і одночасно мати можливість безперешкодно розвивати мережу, підключаючи більшу кількість вузлів

Звичайно ж, наведений приклад є далеко не еталонним - кожен випадок треба розглядати окремо. В реальності топологія мережі може бути набагато складніше (рис. 2), і оцінку пропускної здатності необхідно проводити для кожного з ділянок мережі.

Корисна і повна пропускна здатність

вибір обладнання

Вибір протоколів канального рівня зазвичай не становить проблеми (сьогодні частіше постає питання, яка пропускна здатність повинна бути у каналу Ethernet), але ось вибір відповідного обладнання навіть у досвідченого інженера може викликати труднощі.

Загальна продуктивність обладнання

У документації до свого обладнання виробники часто вказують два значення максимальної пропускної здатності: одне виражається в пакетах в секунду, інше - в бітах в секунду. Це пов'язано з тим, що велика частина продуктивності мережевого обладнання витрачається, як правило, на обробку заголовків пакетів. Грубо кажучи, обладнання повинно прийняти пакет, знайти для нього відповідний шлях комутації, сформувати новий заголовок (якщо потрібно) і передати далі. Очевидно, що в цьому випадку грає роль не обсяг даних, переданих в одиницю часу, а кількість пакетів.

Зрозуміло, що при змішаному трафіку, та ще й з урахуванням додаткових сервісів (NAT, VPN), як це буває в переважній більшості випадків, дуже складно розрахувати навантаження на ресурси обладнання. Часто виробники обладнання або їх партнери проводять тестування навантаження різних моделей при різних умовах і результати публікують в Інтернеті у вигляді порівняльних таблиць. Ознайомлення з цими результатами сильно спрощує завдання вибору відповідної моделі.

Підводні камені модульного обладнання

Якщо вибране мережеве обладнання є модульним, то, крім гнучкої конфігурації і масштабованості, обіцяної виробником, можна отримати і безліч "підводних каменів".

При виборі модулів слід ретельно ознайомитися з їх описом або проконсультуватися у виробника. Недостатньо керуватися тільки типом інтерфейсів і їх кількістю - потрібно також ознайомитися і з архітектурою самого модуля. Для схожих модулів нерідка ситуація, коли при передачі трафіку одні здатні обробляти пакети автономно, а інші просто пересилають пакети центральному процесорного модуля для подальшої обробки (відповідно для однакових зовні модулів ціна на них може відрізнятися в кілька разів). У першому випадку загальна продуктивність обладнання і, як наслідок, його максимальна пропускна здатність виявляються вищими, ніж у другому, оскільки частину своєї роботи центральний процесор перекладає на процесори модулів.

загальні рекомендації

При проектуванні IP-мереж пропускна здатність є ключовим параметром, від якого буде залежати архітектура мережі в цілому. Для більш точної оцінки пропускної здатності, можна керуватися наступним рекомендаціям:

В результаті при правильному виборі технологій і обладнання можна бути впевненим, що мережа в повній мірі задовольнить вимогам всіх додатків і, будучи досить гнучкою і масштабованої, прослужить довгий час.