Содержание к диссертации
Введение
1. Критерии эффективности маршрутизаторов 8
1.1. Работа маршрутизаторов и критерии ее оценки 8
1.2. Количественный критерий эффективности работы маршрутизаторов 12
1.3. Оценка времени выполнения алгоритмов сетевых устройств 16
1.4. Выводы по главе 22
2. Алгоритмы работы сетевых устройств 23
2.1. Применение теории множеств для описания сетевых алгоритмов 23
2.2. Представление данных в вычислительных устройствах 25
2.2.1 Списки и деревья 28
2.2.2 Структуры данных для быстрой обработки пакетов 29
2.3. Применение теории графов для анализа алгоритмов маршрутизации 33
2.3.1 Термины и обозначения 33
2.3.2 Взвешенные графы и потоки в сетях 39
2.4. Выводы по главе 43
3. Сетевые протоколы и их реализация в маршрутизаторах 44
3.1. Основы межсетевого взаимодействия 44
3.2. Общие принципы проектирования компьютерных сетей 48
3.3. Обобщенная модель обработки пакетов в сетевом устройстве 51
3.4. Обобщенная модель протоколов маршрутизации 55
3.5. Алгоритмы нахождения маршрута 58
3.6. Фильтрация и управление трафиком 65
3.7. Обеспечение качества обслуживания 67
3.8. Алгоритмы повышения производительности маршрутизаторов 80
3.9. Выводы по главе 83
4. Количественная оценка параметров маршрутизаторов 84
4.1. Экспериментальная проверка результатов 84
4.2. Количественная оценка работы маршрутизаторов по построению таблиц маршрутизации 85
4.2.1 Оценка времени сходимости 87
4.2.2 Оценка объема служебного трафика 97
4.2.3 Рекомендации по количественной оценке работы маршрутизаторов по построению таблиц маршрутизации 102
4.3. Количественная оценка работы маршрутизаторов при передаче пакетов 103
4.3.1 Определение времени поиска маршрута в таблице маршрутизации 106
4.3.2 Определение времени пересылки пакета по внутренней магистрали 108
4.3.3 Определение времени фильтрации пакетов 108
4.3.4 Расчет количественной оценке работы маршрутизаторов при передаче пакетов 110
4.4. Выводы по главе 111
5. Практическая оценка эффективности работы маршрутизаторов 112
5.1. Корпоративная компьютерная сеть 112
5.2. Оценка работы протоколов маршрутизации 113
5.3. Оценка работы маршрутизаторов при передаче пакетов 116
5.4. Рекомендации по модернизации сети 118
5.5. Общие рекомендации по проектированию компьютерных сетей и настройке маршрутизаторов 121
5.6. Выводы по главе 122
- Количественный критерий эффективности работы маршрутизаторов
- Структуры данных для быстрой обработки пакетов
- Обобщенная модель обработки пакетов в сетевом устройстве
- Количественная оценка работы маршрутизаторов при передаче пакетов
Введение к работе
Одними из наиболее перспективных и быстроразвивающихся направлений развития информационных технологий являются системы и устройства телекоммуникаций и, прежде всего, компьютерные сети. Их перспективность определяется всеобщей информатизацией общества, внедрением компьютеров в науку, производство, бизнес, обучение и другие отрасли человеческой деятельности, а также необходимостью интеграции информационных систем. Развитие компьютерных сетей происходит как в плане роста количества подключенных к ним узлов, так и увеличением объемов передаваемого трафика.
Основы сетевых технологий изложены в работах В. Г. Олифер, Н. А. Олифер [78, 79], М. В. Кульгина [64, 65]. Оригинальные научные разработки в исследуемой области приводятся в работах Л.И.Абросимова [1-12], В. М. Вишневского [44] и других. Наибольший вклад в развитие рассматриваемой области науки внесли зарубежные ученые. Прежде всего, стоит отметить университетские центры, такие как Massachusetts Institute of Technology (MIT) [139] и Berkeley University of California [107], а также научные центры крупных фирм производителей, таких как Cisco Systems [108, 108], Nortel Networks [141], Juniper Networks [143], Foundry Networks [130], 3COM [145], Microsoft [138, 140] и других.
Одной из актуальных задач проектирования и администрирования компьютерных сетей является настройка маршрутизаторов, осуществляющих передачу информации в пакетном режиме. При этом большой проблемой является задача анализа и разработки методов конфигурирования маршрутизаторов с помощью количественной оценки их работы. Под конфигурацией маршрутизатора понимается состав и настройка как программного, так и аппаратного обеспечения устройства. Актуальность проблемы определяется высокой сложностью настройки современных сетевых
устройств и необходимостью эффективного использования оборудования и линий связи.
Современные исследования в рассматриваемой области носят качественный характер и сводятся к отдельным рекомендациям. В работающих в настоящее время компьютерных сетях часто используются настройки многих параметров маршрутизаторов по умолчанию, что не всегда является наилучшим решением. В работе сделан акцент на количественную оценку эффективности маршрутизаторов, который позволяет свести процесс оптимальной настройки сетевого оборудования к инженерной задаче.
Целью работы является выбор количественных критериев для определения эффективности работы маршрутизаторов, позволяющих формальным образом сравнивать между собой и выбирать оптимальные варианты их конфигурации, разработка методов оценивания выбранных критериев и принятия на их основе эффективных программно-аппаратных решений.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
Выбор и обоснование количественных критериев, позволяющих оценивать эффективность работы маршрутизатора.
Анализ существующих алгоритмов, используемых в маршрутизаторах в режимах обработки пакетов и построения таблиц маршрутизации, и выбор параметров оценки их эффективности.
Структуризация алгоритмов и получение общей оценки работы маршрутизаторов, исходя из оценки сложности отдельных алгоритмов.
Разработка методов аналитического оценивания выбранных параметров.
Экспериментальная проверка аналитически полученных выражений в лабораторных условиях.
Апробация критериев и методов их расчета на базе конкретных корпоративных компьютерных сетей.
7. Выработка практических рекомендаций по настройке маршрутизаторов.
Теоретические исследования проводились с использованием теории множеств, графов и оценки вычислительной сложности. Структуризация алгоритмов выполнялась методами многоуровневых моделей. Экспериментальная проверка проводилась методами физического моделирования на сетевом оборудовании фирмы Cisco.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Выбраны и обоснованы количественные критерии оценки эффективности работы маршрутизатора.
Разработан упрощенный метод оценки сложности алгоритмов сетевых устройств, учитывающий особенности этих алгоритмов.
Расширена многоуровневая модель обработки пакетов маршрутизаторами с учетом выполняемых современными сетевыми устройствами операций.
Предложена трехуровневая модель протоколов маршрутизации, позволяющая упростить задачу их анализа и расчета параметров.
Практическую ценность представляют следующие результаты работы:
Получены и экспериментально подтверждены аналитические зависимости для практической оценки параметров протоколов маршрутизации и алгоритмов обработки пакетов.
Выработаны практические рекомендации по выбору конфигурации маршрутизаторов.
Сформулированы предложения по оптимизации настроек сетевого оборудования корпоративной компьютерной сети ОРПО ДИВЦ Зап-Сиб ж.д. -филиала ОАО «РЖД», которые могут быть использованы для других сетей.
Результаты работы используются при проведении учебных занятий по дисциплинам, связанным с компьютерными сетями, в Омском государственном университете путей сообщений.
Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной НИР «Разработка и исследование автоматизированных методов идентификации, управления и обработки информации в технических системах» (№ государственной регистрации 01.9.60000794), проводимой в ОмГУПС.
По результатам исследований поданы предложения в ОРПО ДИВ1Д Зап-Сиб. ж.д. - филиала ОАО «РЖД» по оптимизации настроек сетевого оборудования корпоративной компьютерной сети Омского отделения. Результаты работы используются в учебном процессе в ОмГУПС. Реализация результатов работ подтверждена соответствующими актами о внедрении.
Основные положения работы докладывались на 6 конференциях, по теме диссертации опубликовано 4 статьи, в том числе 1 статья без соавторов, оформлен один отчет по НИР, издано 1 методическое указание, всего 12 работ.
Работа состоит из введения, пяти глав, списка использованных источников из 145 наименований. Основной текст изложен на 131 странице, содержит 3 таблицы и иллюстрируется 24 рисунками.
Основные положения, выносимые на защиту:
Количественные критерии оценки эффективности работы маршрутизатора.
Многоуровневая модель обработки пакетов маршрутизатором.
Трехуровневая модель протоколов маршрутизации.
Практические рекомендации по выбору конфигурации маршрутизаторов.
1. Критерии эффективности маршрутизаторов
Для определения оптимальной конфигурации маршрутизатора необходим критерий, который позволял бы сравнивать между собой различные варианты настроек. При известном критерии сам процесс оптимизации, как будет показано ниже, не является сложной задачей.
Для однозначной и объективной оценки конфигураций маршрутизатора этот критерий должен быть количественным, т.е. результатом его оценки должно быть единственное число, указывающее эффективность работы маршрутизатора для анализируемого случая.
Основной задачей диссертационной работы является выбор и обоснование количественного критерия эффективности маршрутизатора и создание методики его оценки.
В текущей главе эта задача рассматривается в общем виде. В ней анализируются предложенные в литературе и применяемые на практике параметры сетевых устройств на основании которых выбирается единый количественный критерий и рассматриваются общие принципы оценки составляющих частей выбранного критерия.
Количественный критерий эффективности работы маршрутизаторов
Для определения оптимальной конфигурации маршрутизатора необходим критерий, который позволял бы сравнивать между собой различные варианты настроек. При известном критерии сам процесс оптимизации, как будет показано ниже, не является сложной задачей.
Для однозначной и объективной оценки конфигураций маршрутизатора этот критерий должен быть количественным, т.е. результатом его оценки должно быть единственное число, указывающее эффективность работы маршрутизатора для анализируемого случая.
Основной задачей диссертационной работы является выбор и обоснование количественного критерия эффективности маршрутизатора и создание методики его оценки.
В текущей главе эта задача рассматривается в общем виде. В ней анализируются предложенные в литературе и применяемые на практике параметры сетевых устройств на основании которых выбирается единый количественный критерий и рассматриваются общие принципы оценки составляющих частей выбранного критерия.
Маршрутизаторы представляет собой сложные устройства, использующие в своей работе большое количество алгоритмов и выполняющее ряд задач. Их работу нельзя оценивать в отрыве от работы компьютерной сети, объединяющее большое количество маршрутизаторов и других сетевых устройств, также представляющей собой сложную системы. В связи с этим возникают сложности выбора единого критерия оценки их работы.
Существует количественные критерии, оценивающие тот или иной аспект работы сетевых устройств или сети в целом [65, 68, 78]. Универсальный критерий, характеризующий эффективность маршрутизатора в целом, автору обнаружить в доступных литературных источниках не удалось. В связи с этим возникла задачи формулировки такого критерия.
Отметим, что маршрутизатор решает две различные задачи. В неявном виде эта мысль выражена в ряде работ [84, 87]. Первая из них связана с определением оптимального маршрута. Для решения этой задачи используются протоколы маршрутизации. Вторая задача связана с передачей пакетов по выбранным маршрутам. Ее сложность связана с необходимостью передавать пакеты максимально быстро, а также с тем, что пакеты нужно не просто переправить в нужную сеть, а провести с ним некоторые дополнительные операции (например, фильтрацию пакетов). Эффективность работы маршрутизатора при решении этих задач слабо коррелированна [38]. Наибольший объем вычислений, выполняемых при работе протоколов маршрутизации, выполняется при изменении топологии сети, т.е. в тот период, когда скорость передачи пакетов не имеет большого значения. Исключением из выше сказанного является случай, когда маршрутизатор имеет правильные маршруты для большинства передаваемых через него пакетов и, в тоже время, обрабатывает изменение топологии, произошедшие на другом участке сети. В грамотно спроектированной сети, в которой применяется скрытие изменения топологий посредством суммирования [84] такая ситуация маловероятна, поэтому в работе рассматриваться не будет. Таким образом, для решения поставленной задачи нам необходимо фактически сформулировать два критерия, оценивающих эффективность конфигурации маршрутизатора эффективность протоколов маршрутизации и обработки (передачи) пакетов. Для удобства изложения в дальнейшем будем говорить о двух режимах работы маршрутизатора - построения таблиц маршрутизации и обработки пакетов. Рассмотрим оба эти критерия в отдельности. Вопрос об оптимальной настройке протоколов маршрутизации в настоящее время недостаточно изучен. Большинство производителей [105, 108, 129, 130, 143] и авторов научных и учебных работ [64, 78, 87] рекомендуют использовать параметры этих протоколов установленные в сетевом оборудовании по умолчанию. Автору не удалось обнаружить в литературе систематически изложенных параметров протоколов маршрутизации в общем виде. Рассмотрим параметры (характеристики) протоколов маршрутизации, которые используются при описании протоколов [118, 121, 124, 125]. Такой подход позволяет получить наиболее полный список изучаемых параметров. Отметим, что вопрос их количественной оценки в указанных и других работах в общем случае не освещен и поэтому требует отдельной проработки. Основной характеристикой протоколов маршрутизации является его быстрая сходимость. Маршрутизаторы сети могут находиться в двух состояниях - с правильными и неправильными таблицами маршрутизации. Неправильные таблицы маршрутизации могут получиться при изменении топологии сети. Сходимостью будем называть процесс приведения в соответствие таблиц маршрутизации и новой топологии сети. Очевидно, что чем быстрее будет проходить сходимость, тем лучше работает сеть. Другой немаловажной характеристикой протоколов маршрутизации являются накладные расходы. Прежде всего, учитываются накладные расходы связанные с передачей по сети информации о ее топологии. В некоторых случаях (для сложных протоколов, таких как OSPF и BGP) значимым фактором оказываются вычислительные расходы на построение таблиц маршрутизации. Еще одним параметром является «качество» таблиц маршрутизации, формируемых протоколом. Назовем этот параметр оптимальность протоколов маршрутизации. Некоторые протоколы маршрутизации (прежде всего, RIP) могут выбирать не самые оптимальные пути для передачи пакетов. Рассмотрим параметры, которые могут использоваться для оценки работы маршрутизаторов в режиме передаче пакетов.
Производителями сетевого оборудования в качестве основного указывается пропускная способность устройства или аналогичные параметры [105, 108, 129, 130, 143]. Данная величина определяет количество пакетов, которое устройство может обработать в единицу времени. Пропускная способность может указываться при различных условиях работы. Например, для устройств фирмы Cisco указывается пропускная способность для случая программной и быстрой коммутации.
Структуры данных для быстрой обработки пакетов
Эффективность большой части сетевых алгоритмов, прежде всего, алгоритмы обработки пакетов, определяется способом представления обрабатываемой и служебной информации. Наиболее яркий пример -алгоритмы нахождения записи в таблице маршрутизации, которые отличаются между собой, прежде всего, видом данных - деревья или различного вида хэш-таблицы [38].
Поиск маршрутов в таблице маршрутизация во многих случаях является «узким местом» при обработки пакета и составляет большую часть времени обработки пакета.
Суть проблемы заключается в том, что одни и те же данные в компьютерах могут быть представлены различными способами, например, в виде списка, массива, реляционной базы данных и т. д. В зависимости от решаемых задач оптимальным будет то или иное представление. Например, для таблиц маршрутизации (структура данных, предназначенная для хранения и быстрого поиска оптимальных маршрутов) больше подходят структуры данных в виде деревьев, в то время как для хранения пакетов оптимальным будет использование особого вида массивов - буферов. В настоящее время представление данных не выделено в отдельную дисциплину. Эти вопросы рассматриваются в различных частях дискретной и обычной математики. Кроме того, в современных продуктах в сфере С информационных технологий применяется много различных решений, предложенных фирмами производителями сетевого оборудования [108]. Данные решения прошли практическую проверку, но вместе с тем, не имеют достаточного математического обоснования.
Введем термин множество данных. Это понятие обобщает такие термины как множество и массив данных. С одной стороны это не является массивом в том смысле, в котором его понимают в программировании, поскольку множество данных может быть представлено в виде списка или ф, дерева. С другой стороны это и не такое абстрактное понятие, как множество, поскольку подразумевается конкретный набор элементов представленных в памяти вычислительного устройства, например, множество маршрутов в таблице маршрутизации.
Существует два подхода к представлению множеств данных [58]. В первом случае хранятся описания всех элементов, присутствующих во множестве. Во втором случае изначально определяется все возможные элементы, а при описании множества указывается только признак наличия того или иного элемента.
Второй подход используется обычно при работе с множествами имеющими небольшое число возможных элементов, например, флаги состояний или коды ошибок. При этом способе удобно над множествами выполнять логические и подобные операции. При работе с множествами, которые описывают реальные данные зачастую трудно перечислить все возможные элементы. Поэтому обычно используется представление в виде описания элементов. Представление множества в виде описания элементов может быть реализовано двумя способами: с помощью смежного и связанного размещения [58]. Смежное размещение данных предполагает хранение элементов множества в обыкновенном массиве. В этом случае можно быстро найти любой элемент. В то же время операции вставки и удаления элементов при таком щ размещении получаются трудоемкими. При связанном размещении расположение последующих элементов храниться в специальном указателе, расположенном в дополнительном поле предыдущего элемента. При данном размещении вставка, удаление и поиск элементов происходят быстрее, чем при смежном размещении, но для того, чтобы обратиться к какому-либо элементу по номеру, нужно просмотреть все предыдущие. Отдельным вопросом является представление множеств в смысле Ф размещения объектов в памяти, как в оперативной, так и в дисковой. При такой постановке вопроса требуется поиск компромисса не только относительно скорости выполнения различных операций, но также требуется и учет объема и равномерности занимаемой памяти. Существуют подходы, которые объединяют эти оба способа размещения. Они обладают определенной комбинацией достоинств и недостатков этих способов, и оптимизированы под определенную задачу. Представление данных в вычислительных устройствах нас интересует только с точки зрения оценки эффективности использующих их алгоритмов. В связи с этим будем рассматривать только те структуры данных, которые применяются в сетевых алгоритмах и влияют на оценку их эффективности (другими словами, только для тех алгоритмов, для которых работа с данными, такая, как например, их поиск, занимает большую часть вычислений). В современных маршрутизаторах применяются следующие структуры данных [38]: - для создания пулов буферов пакетов применяются списки; - для быстрого поиска маршрута в таблице маршрутизации применяются различного вида деревья и хэш-таблицы. Рассмотрим эти структуры данных в общем виде.
Обобщенная модель обработки пакетов в сетевом устройстве
Прикладной уровень это наиболее близкий к пользователю уровень, он обеспечивает сетевые услуги для пользовательских приложений. Примером протокола уровня приложений является http.
Уровень представлений предназначен для того, чтобы данные, переданные уровнем приложений одного узла сети, были правильно интерпретированы уровнем приложений другого узла. Примером протокола этого уровня является html.
Сеансовый уровень устанавливает, управляет и уничтожает сессии между узлами сети. Основное назначение этого уровня это контроль над скоростью и правильностью передачи.
На транспортном уровне данные разбиваются на сегменты, которые передаются по сети. На транспортном уровне происходит контроль над целостностью данных, т.е. происходит проверка, что все сегменты достигли назначения. В случае если какие-либо сегменты пропадают, то происходит повторная передача.
Основное назначение сетевого уровня - выбор маршрута следования пакетов. На канальном уровне обеспечивается передача данных между двумя узлами сети по физической линии связи. На физическом уровне определяются физические параметры передачи сигналов по линии связи. Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем в виду своей сложности не нашла практического применения. Широко распространение получил более простой стек протоколов TCP/IP [65, 78]. Стек протоколов TCP/IP является четырехуровневым: - Приложений (application); - Транспортный (transport); - Межсетевой (internet); - Сетевого доступа (network access); Уровень приложений стека TCP/IP соответствует двум верхним уровням семиуровневой модели OSI. Транспортный уровень соответствует транспортному и сетевому уровням модели OSI. На данном уровне предусматривается два протокола: TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей) и UDP (User Datagram Protocol - протокол пользовательских дейтаграмм). Протокол TCP разбивает данные на сегменты и управляет соединением (сессией) между узлами сети. При использовании протокола UDP соединения не устанавливаются, т.е. сеансовый уровень при этом отсутствует. Межсетевой уровень стека TCP/IP соответствует сетевому уровню семиуровневой модели. Его назначение в передаче пакетов между сетями от сети источника пакета до сети назначения. На этом уровне предусмотрен один основной протокол - IP (Internet Protocol - межсетевой протокол). Уровень сетевого доступа предназначен для доставки пакетов внутри локальных сетей. Он соответствует канальному и физическому уровню модели взаимодействия открытых систем. В данной работе основное внимание будет уделяться уровню межсетевого взаимодействия стека протоколов TCP/IP. Основным маршрутизируемым (routed) протоколом в современных компьютерных сетях является протокол IP. Кроме протокола IP в стеке TCP/IP применяется несколько служебных протоколов. Их можно разделить на две группы. Первая группа это маршрутизирующие (routing) протоколы (ШР, OSPF и т.д.). Вторая группа это вспомогательные протоколы (ARP, ICMP и т.д.). Протокол IP предназначен для передачи пакетов, называемых дейтаграммами, в гетерогенных сетях, объединяющих различные локальные сети. Дейтаграмма содержит ряд служебных полей и поле данных. В поле данных передается информация от протоколов верхнего уровня (обычно TCP или UDP). Основными служебными полями являются поля адреса источника и приемника. IP-адрес состоит из 32 бит. Обычно адрес разбивается на байты и записывается в виде 4-х десятичных цифр, например, 10.0.0.1. Передача IP-пакетов происходит по цепочке. Источник формирует пакет, указывая в нем свой адрес и адрес получателя. При прохождении по сети эта информация не меняется. Источник отправляет пакет другому узлу сети (маршрутизатору). Все маршрутизаторы, через который проходит пакет, анализируют IP-адрес приемника, и в соответствии со своей таблицей It маршрутизации передают пакет далее. Передача пакетов между узлами сети происходит на основе ІР-адреса. Для передачи данных внутри локальных сетей требуется знание физических адресов. Для определения соответствия между сетевым и физическим адресом используется протокол ARP (Address Resolution Protocol - протокол разрешения адреса). - В основе протокола агр лежат широковещательные запросы. Если устройству нужно по IP-адресу определить физический, то оно посылает так называемый arp-запрос. Данный запрос посылается всем устройствам сети, в соответствующем поле указывается IP-адрес нужно узла сети. Устройство с указанным адресом должно ответить на запрос послав arp-ответ, в котором указывается нужный физический адрес. Для сокращения служебного трафика информация о соответствии физических и сетевых адресов кэшируется. Другим важным служебным протоколом является ІСМР (Internet Control Ш Message Protocol - протокол управляющих сообщений). Основное его назначение это контроль за доступностью узлов, сообщение о различных ошибках. Отдельное место занимают маршрутизирующие протоколы. Они не участвуют непосредственно в передаче данных. Их назначение в создании таблиц маршрутизации.
Количественная оценка работы маршрутизаторов при передаче пакетов
Большой объем служебного трафика может значительно снизить пропускную способность каналов связи. Под служебным трафиком понимаются все пакеты, которые не передают пользовательские данные (пользовательский трафик) а служат лишь для управления сетью - трафик протоколов маршрутизации, контроля за состоянием линий связи, устройствами и т. д. Какие пакеты считать служебным трафиком, зависит от уровня решаемой задачи. Например, при оценке эффективности протоколов маршрутизации пакеты, с помощью которых происходит установка TCP-It соединения, являются пользовательскими. В то же время при анализе самого TCP-протокола этот трафик уже является служебным. С позиции решаемой задачи служебным трафиком будет считаться трафик протоколов маршрутизации - контроль за состоянием линий и передача информации о топологии сети. Служебный трафик протоколов маршрутизации можно разделить на два типа. Трафик первого типа создается при нормальном функционировании сети. ft Второй тип трафика передается при изменении топологии сети. Очевидно, что более значим трафик первого типа. Он пересылается существенно большую часть времени. Более того, трафик второго типа пересылается в момент, когда топология сети не определена и пользовательский трафик все равно не может быть доставлен по назначению. Объем служебного трафика зависит от следующих факторов: - период рассылки сообщений о состоянии линий связи (для протоколов состояния линии связи); - период рассылки информации о топологии сети (для протоколов вектора расстояний); - объем передаваемой информации о топологии сети. Для протоколов состояния линий связи объем служебного трафика, передаваемого при стабильном функционировании сети, незначителен. Даже при относительно частой рассылке сообщений (например, для протокола OSPF по умолчанию принят интервал 10 секунд) объем трафика невелик ввиду небольшого объема самих сообщений.
Объем трафика существенно возрастает при изменении топологии сети. Как уже отмечалось, объем этого трафика не велик. В классических реализациях протоколов вектора расстояний объем служебного трафика обоих типов одинаков. В современных версиях (с применением технологии триггерного обновления - дополнительно к периодической рассылки обновлений они передаются при обнаружении изменения топологии) объем трафика в обычном режиме не изменился. Объем ф трафика при изменении топологии также не изменился, если рассматривать его относительно количества изменений, однако существенно возрос относительно времени. Другими словами, информация об обновлениях стала передаваться с большей скоростью, но при этом количество информации осталось прежним. Оценим оба типа служебного трафика. Для режима нормального функционирования сети целесообразно оценивать объем трафика в единицу времени. Это связано с тем, что данные рассылаются постоянно и говорить об D общем объеме трафика бессмысленно. В режиме изменения топологии сети наоборот, сложно говорить о трафике относительно времени, поскольку он рассылается единовременно (при обнаружении изменения топологии) и со скоростью, определяемой линиями связи. Оценку будем производить поэтапно. Сначала оценивается трафик отдельных маршрутизаторов, затем общий трафик в сети. В некоторых случаях целесообразно учитывать трафик по разным линиям связи с весовыми коэффициентам. Одно и тоже количество данных, передаваемое по линиям связи с различной скоростью, занимают разную часть пропускной способности и, соответственно, имеют разное значение. Объем информации о сети можно оценить исходя из количества сетей. Строго говоря, такая оценка будет завышенной. Более точный результат можно получить, если использовать (максимальное) количество сетей, записанных в таблице маршрутизации маршрутизатора. Для режима нормального функционирования сети в случае протоколов вектора расстояний объем трафика в единицу времени можно оценить по следующей формуле: где Tsnd (traffic service routing normal distance vector) - объем служебного трафика для протоколов вектора расстояний; ри - размер пакета обновлений; vr (router) - количество сетей, записанных в таблице маршрутизации маршрутизатора; tu - период рассылки информации о топологии сети. Для протоколов состояния линий связи эта формула примет следующий вид: где Tsnl (traffic service routing normal link state) - объем служебного трафика для протоколов состояния линий связи; ph - размер пакета приветствия. Экспериментальная проверка формул для определения объема служебного трафика проводилась с помощью отладочных сообщений Cisco IOS. Другими возможным методом оценки объема трафика является использование специально предназначенных для этого средств - анализаторов трафика или систем, основанных на протоколе SNMP. Данные системы рассчитаны, в первую очередь на оценку всего трафика, но, анализируя весь трафик также можно получить нужную информацию. Оценка с помощью отладочных сообщений обеспечивает достаточную точность, и в тоже время, существенно проще других методов. Еще одним достоинством метода оценки с помощью отладочных сообщений является наглядность. По полученным отладочным сообщениям сразу прослеживается справедливость формул (4.9) и (4.10). Обновления (пакеты приветствия) передаются строго через определенные промежутки времени, а количество пакетов за одно обновление (для протоколов вектора расстояний) равно числу записей в таблице маршрутизации.
Отметим, что в результате экспериментов было обнаружено, что формула (4.9) дает завышенный результат в том случае, если применяются методы борьбы с зацикливанием.
