ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕРНЕТ-ТРАФИКА ОПОРНЫХ ЛИНИЙ СЕТИ RUNNET

Ю.В.Гугель, М.С.Мещеряков, А.М.Робачевский

Республиканский научный центр компьютерных телекоммуникационных сетей высшей школы (Вузтелекомцентр), Санкт-Петербург

Тел./факс: (812) 232-76-22, e-mail: center@run.net

Современный Интернет испытывает все ускоряющийся рост как по числу пользователей, так и по количеству приложений, видов трафика, сложности топологии и пропускной способности каналов. В то же время его развитие в значительной степени определяется усиливающейся конкуренцией и другими экономическими факторами. Неэффективное использование опорной инфраструктуры сети, предоставление услуг только класса "best effort" оставляет провайдеру мало шансов на выживание. Все это, в конечном счете, ставит задачу менеджмента сети на передний план, делая ее, в то же время, чрезвычайно сложной.

Учитывая, что современная инфраструктура российского Интернета и, в частности, RUNNet в значительной степени перегружена, способы борьбы с заторами представляют существенный интерес. Рассматривая передаваемый трафик как нечто данное, провайдеру в такой ситуации не остается ничего, кроме как повышать пропускную способность опорной сети или ограничивать объем трафика абонентов, что в большинстве случаев приводит к экономически неэффективным результатам. Сегодня заторы в сети представляют серьезную проблему благодаря росту числа "потоковых" приложений, например, Real Video и Audio, IP-телефония, которые не реализуют обратной связи в управлении скоростью передаваемых данных. Эти приложения не реагируют на заторы в сети, продолжая передавать данные с прежней скоростью, а иногда и увеличивая ее. Такой класс трафика является "недружественным TCP". Значительный объем "недружественного TCP" трафика еще больше усугубляет состояние сети, приводя к колапсу трафика TCP. Таким образом, бездействие оператора сети, может привести к ситуации, когда значительная часть пропускной способности каналов будет занята передачей "мусора" (впоследствии отброшенные датаграммы, трафик повторной передачи и т.д.).

Оставляя за рамками данного доклада несомненно важные вопросы оптимизации топологии сети, а также повышения надежности, мы рассмотрим важную проблему, от решения которой во многом зависит качество предлагаемых услуг. Речь идет об оптимизации потоков.

Отличительной особенностью такого подхода от традиционных взглядов на передаваемые данные является рассмотрение трафика как совокупность большого числа различных потоков, каждый из которых обладает определенными характеристиками и, соответственно, требует различной обработки. В данной работе под потоком понимается однонаправленный трафик с уникальным набором таких характеристик, как: IP-адрес и номер порта отправителя, IP-адрес и номер порта получателя, протокол. Время жизни потока ограничено передачей сегментов FIN или RST (для TCP-потоков) или таймаутом в 64 секунды.

Анализ статистики потоков данных позволяет выбрать наиболее эффективную схему оптимизации потоков. В первую очередь, речь идет о выборе механизма буферизации трафика и приоритетов. Так, например, в докладе показано, что применение механизма Wighted Fair Queuing (WFQ) Cisco IOS может существенно защитить сеть от "недружественных TCP" потоков значительной скорости, но этот механизм бессилен против множества таких потоков относительно небольшой скорости.

В работе проведены исследования "спектра" трафика опорных линий сети RUNNet, на основании которых получены распределения по потокам и даны их характеристики.

Предлагаемая работа в основном сфокусирована на оборудовании компании Cisco Systems, а именно на маршрутизаторах серий 4000 и 7000, но выводы и рекомендации во многом справедливы для широкого класса устройств маршрутизации. В работе рассмотрен анализ "спектра" трафика применительно к следующим возможностям операционной системы Cisco IOS: