ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОСНОВНЫЕ ПРИНИЦПЫ МАРШРУТИЗАЦИИ В СЕТЯХ 5
1.1 Компьютерная сеть 5
1.2 Маршрутизация 18
2 ОБЗОР ПРОТОКОЛОВ МАРШРУТИЗАЦИИ 35
2.1 Протокол маршрутизации на базе вектора расстояний 35
2.2 Протокол маршрутизации на основе состояния канала 39
2.3 Усовершенствованный протокол маршрутизации на базе вектора
расстояний 44
2.4 Сравнительная характеристика внутренних протоколов маршрутизации 48
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ RIVERBED MODELER 51
3.1 Технология Riverbed Modeler 51
3.2 Топология сети 53
3.3 Результаты исследований и анализ симуляции 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 68
На сегодняшний день количество телекоммуникационных сетей с коммутацией пакетов непрерывно растет. Современные информационные системы все в большей степени ориентируются на предоставлении телематических и медийных услуг в виде передачи потокового видео и голоса абонентам с высоким качеством, что накладывает свои особенности при управлении и функционирования сетей такого класса. Вместе с тем большое количество узлов и промежуточных элементов вызывает необходимость в маршрутизации передаваемого в сети трафика, т.е. в выборе оптимального маршрута следования пакетов с точки зрения времени доставки пакета или надежности передачи. Как правило проблему выбора оптимального по заданному критерию пути следования пакетов в сети, решают алгоритмы маршрутизации [1].
Современные сетевые технологии передачи и коммутации пакетов в IP сетях в значительной мере определяются стэком протоколов маршрутизации, которые в основном классифицируются на внешние (BGP, IDRP, IS-IS level 3) и внутренние (RIP, OSPF, IGRP, EIGRP) протоколы [2]. Однако от работы данных протоколов зависит производительность сети под которой понимается совокупность таких параметров как время конвергенции, потери пакетов, задержка голосового/видео трафика, задержка в очереди, использование канала связи и время отклика страницы HTTP.
Таким образом, работа в которой проводиться оценка производительности внутренних протоколов маршрутизации по определенным критериям с помощью средств имитационного моделирования представляется актуальной.
Целью данной работы является оценка производительности внутренних протоколов маршрутизации при использовании сетевого симулятора Riverbed Modeler.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
1. Выбор среды моделирования сетей связи при различных парамтерах;
2. Анализ внутренних протоколов маршрутизации;
3. Моделирование сети при использовании сетевого симулятора Riverbed Modeler.
Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников. Текст магистерской диссертации изложен на 74 листах машинописного текста, включающий 21 рисунок и списка литературы из 60 названий.
В работе представлены результаты моделирования
телекоммуникационной сети с точки зрения оценки её производительности по следующим параметрам: время конвергенции, потери пакетов, задержка голосового/видео трафика, задержка в очереди, использование канала связи и время отклика страницы HTTP. В компьютерной модели имитировался сценарий обрыва и восстановления соединения между транспортными маршрутизаторами при использовании исследуемых протоколов маршрутизации RIP, OSPF и EIGRP при передаче голоса, видео ряда и HTTP- трафика.
Из полученных при моделировании результатов можно сделать вывод, что протокол EIGRP имеет лучшую производительность по сравнению с другими протоколами по ряду обозначенных выше критериев.
Конвергенция в протоколе EIGRP как показывает моделирование быстрее, так как он использует алгоритм, называемый двойной алгоритм обновления (DUAL), который использует особенности отслеживания состояния канала (link-state technology) и расстояние вектора алгоритма. Также наблюдалось, что RIP имеет наибольшее количество отброшенных пакетов и максимальную задержку пакетов в сети по сравнению с OSPF и EIGRP. При оценке эффективности использования канала связи - EIGRP показал наибольшую производительность по сравнению с протоколами RIP и OSPF.
Результаты моделирования, представленные в этой работе могут быть полезны при проектировании больших сетей, так как выбор правильного протокола маршрутизации позволяет обеспечивать хорошую
производительность и стабильность работы сети в целом при передаче чувствительного к задержкам трафика через нестабильные линии связи.
1. Хабрейкен Дж., Хайден М. Сетевые технологии. М.: «Вильямс», 2007. - 138 с.
2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Приницпы, технологии, протоколы. СПб.: ПИТЕР, 2008. - 604 с.
3. Томас М. Структура и реализация сетей на основе протокола OSPF. CiscoPress, Вильямс, 2004. - 783 с.
4. ARSALAN I.,SAMEER L.A. Performance Evaluation of Real Time Applications for RIP, OSPF and EIGRP for flapping links using OPNET Modeler.
5. Макаренко С. И. Время сходимости протоколов маршрутизации при отказах в сети.
6. Поповский В. В., Лемешко А. В., Мельникова Л. И., Андрушко Д. В. Обзор и сравнительный анализ основных моделей и алгоритмов многопутевой маршрутизации в мультисервисных телекоммуникационных сетях // Прикладная радиоэлектроника. 2005. Т. 4. No 4. С. 372-382. - URL: http://alem.ucoz.Ua/_ld/0/10_Lemeshko_PRE_20.pdf (дата доступа 01.05.2015).
7. Thorenoor, S.G.”Dynamic Routing Protocol Implementation Decision between EIGRP, OSPF and RIP Based on Technical Background Using OPNET Modeler” (Wipro, Bangalore, India) Source: Proceedings of the 2010 Second International Conference on Computer and Network Technology (ICCNT 2010), p191-5, 2010.
8. Поповский В. В., Волотка В. С. Методы анализа динамических структур телекоммуникационных систем // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2013. No 5/2 (65). С. 18-22.
9. Попков В. К., Блукке В. П., Дворкин А. Б. Модели анализа устойчивости и живучести информационных сетей // Проблемы информатики.
2009. No 4. C. 63-78.
10. Литвинов К. А., Пасечников И. И. Подходы к решению задачи маршрутизации в современных телекоммуникационных системах // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2013. Т. 18. No 1. С. 64-69.
11. Kalyan, G., P., S., Prasad, D., V., V.: Optimal selection of Dynamic Routing Protocol with real time case studies. 2012 International Conference on Recent Advances in Computing and Software Systems [online]. IEEE, 2012, s. 219¬223 [cit. 2014-01-13]. DOI: 10.1109/RACSS.2012.6212727
12. Hendrick, C. (1988). Routing Information Protocol - RFC 1058, 133. URL: http://tools.ietf.org/rfc/rfc1058.txt.
13. Сорокин А. А., Дмитриев В. Н. Описание систем связи с динамической топологией сети при помощи модели «мерцающего» графа // Вестник АГТУ. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2009. No 2. С. 134-139.
14. Сорокин А. А., Дмитриев В. Н., Чан Куок Тоан, Резников П. С. Оценка результатов использования протокола RIP в системах связи с динамической топологией сети методом имитационного моделирования // Вестник АГТУ. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2014. No 4. С. 85-93.
15. Malkin, G. (1998). RIP Version 2 - RFC 2453, 1-40. URL: http://tools.ietf.org/rfc/rfc2453.txt.
16. Fitigau, I.; Toderean, G., "Network performance evaluation for RIP, OSPF and EIGRP routing protocols," International Conference on Electronics, Computers and Artificial Intelligence (ECAI), 2013 , vol. 1, no. 1, pp.1-4, 27-29 June
2013.
17. Мейкшан В. И. Анализ влияния отказов оборудования на функционирование мультисервисной сети с адаптивной маршрутизацией // Доклады академии наук высшей школы Российской Федерации. Технические науки. 2010. No 2 (15). С. 69-80.
18. Lan, L., Li, L., & Jianya, C. (2012). A Multipath Routing Algorithm Based on OSPF Routing Protocol. 2012 Eighth International Conference on Semantics, Knowledge and Grids, 269-272. doi:10.1109/SKG.2012.7.
19. Szigeti, T., Hattingh, C. End-to-End QoS Network Design: Quality of Service in LANs, WANs, and VPNs. Cisco Press, 2004.
20. Park, I. K. QoS in Packet Networks. Springer, 2005.
21. Velte, J. T. Cisco: A Beginner’s Guide. McGraw-Hill, 2001.
22. Flannagan, M. E. Administering Cisco QoS for IP Networks. Syngress Publishing, 2001.
23. Blake, S., Black, D., Carlson, M., Davies, E., Wang, Z., Weiss, W.: An Architecture for Differentiated Service, RFC2475, 1998.
24. Chandra W. “Performance Analysis of Dynamic Routing Protocol EIGRP and OSPF in IPv4 and IPv6 Network,” 2011 vol. 36, no. 1, pp. 76-84, March
2011.
25. Kisten, S. Ping-Tsai C., “Analysis and experimentation on dynamic routing protocols: IGRP and OSPF,” in Proceedings of the International Conference on Internet Computing, pp. 591-3 vol.2, June 2003.
26. Baranski J., Crocker M., Lazarou G. “Dynamic routing protocol performance in a faulttolerant Ethernet-based IP network, ” in Proceedings of the International Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics, pp. 1-5 Vol. 8, Sept 2004.
27. Yee, J.R., “On the International routing protocol enhanced interior gateway routing protocols: is it optimal?” in International Transactions in Operational Research, v 13, n 3, pp. 177-94, May 2006.
28. Al-Saud, K.A. Tahir, H.M., El-Zoghabi, A.A., Saleh, M.” Performance evaluation of secured versus non-secured EIGRP routing protocol,” in Proceedings of the International Conference on Security & Management (SAM 2008), pp. 292-7, July 2008.
29. Dimitri B., Robert G., “Data Networks - 2nd ed”. Prentice Hall, New Jersey, ISBN 0-3-200916-1.
30. Talal M. J., “Simulation-Based Routing Protocols Analysis ” in Ph. D thesis, The Faculty of Electrical Engineering at Georgia Institute of Technology,
2007.
31. Xianhui C., Lee J. C., “VoIP Performance over Different Interior Gateway Protocols”, in Proceedings of the International Journal of Communication Networks and Information Security (IJCNIS), Vol. 1, No. 1, April 2009.
32. Nohl, A.R, Molnar, “The convergence of the OSPF routing protocol” in Proceedings of the International Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics, v 47, n 1-2, p 89-100, May 2002.
33. B. Fortz, J. Rexford, M. Thorup., “Traffic engineering with traditional IP routing protocols,” in IEEE Communications Magazine, pp. 118-124, vol. 40, Oct.
2002.
34. K. Salah, P. Calyam, and M.I. Buhari, “Assessing readiness of IP networks to support desktop videoconferencing using OPNET," International Journal of Network and Computer Applications, vol. 31, issue. 4, pp. 921-943, November,
2008.
35. Md N. I., Md. Ahsan U.A., "Simulation Based EIGRP over OSPF Performance Analysis", MSc. Thesis, Dept. of Elect. Eng., Blekinge Institute of Technology, 2010.
36. Ljiljana T., Final Project OSPF, EIGRP, and RIP performance analysis based on OPNET.
37. Usuari, Comparative analysis of the routing protocols RIPv2, OSPFv2 and Integrated IS-IS (Opnet & La Salle Reports).
38. Marchese, M. QoS Over Heterogeneous Networks. Wiley Publishing, 2007. ISBN 9780470017524.
39. Sifta, R.; Munster, P.; Krajsa, O.; Filka, M. Simulation of bidirectional traffic in WDM- PON networks. Przeglad Elektrotechniczny, 2014, roc. 90, c. 1, s. 95-100. ISSN: 0033- 2097.
40. Имитационное моделирование компьютерных сетей // Ресурс. URL:http://referat.resurs.kz/ref/imitatsionnoe-modelirovanie-kompyuternih-se...
41. J. Slay, M. Simon., “Voice over IP forensics, ” in Proceedings of the 1st international conference on Forensic Applications and Techniques in Telecommunications, Information, and Multimedia, and Workshop, Vol.10, issue 3, pp.
42. Wu, Bing, "Simulation Based Performance Analyses on RIPv2, EIGRP, and OSPF Using OPNET", Math and Computer Science Working Papers. Paper 11.
43. ZHENG LU H.Y. Unlocking the Power of OPNET Modeler .
44. Moy J. T. OSPF: Anatomy of an Internet Routing Protocol. Addison- Wesley Professional, 1998. 338 p.
45. Goyal M., Xie W., Hosseini S. H., Vairavan K., Rohm D. Improving OSPF Dynamics on a Broadcast LAN // Simulation. 2006. vol. 82. No 2. pp. 107-129. doi: 10.1177/0037549706065924
46. Amir S., Biswajit N. Improving Network Convergence Time and Network Stability of an OSPF-Routed IP Network // Lecture Notes in Computer Science. 2005. Vol. 3462. pp. 469-485. doi: 10.1007/11422778_38
47. GoyalM., XieW., SoperiM., HosseiniS.H., VairavanK. Scheduling routing table calculations to achieve fast convergence in OSPF protocol // Proc. IEEE BROADNETS 2007. 2007. pp. 863-872. doi: 10.1109/BROADNETS.2007.4550524
48. Bidirectional Forwarding Detection for OSPF. Cisco, 2005. 18 p.
URL:https://www.cisco.com/en/US/technologies/tk648/tk365/tk480/technologies_wh ite_p aper0900aecd80244005.pdf (дата доступа 01.05.2015).
49. Kompella K., Rekhter Y. RFC 4203. OSPF extensions in support of generalized multi-protocol label switching (GMPLS) // Internet Engineering Task Force, Request for Comments (Standards Track), 2005. URL: https://www.ietf.org/rfc/rfc4203.txt (дата доступа 01.05.2015)
50. Shand M., Bryant S., Previdi S., IP fast reroute using not-via addresses // Network Working Group, Internet-Draft (Experimental), 2010. URL: https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-rtgwg-ipfrr-notvia-addresses-06 (дата доступа 01.05.2015).
51. Dilber M. N., Raza A. Analysis of successive Link Failures effect on RIP
and OSPF Convergence time delay // International Journal of Advances in Science and Technology. 2014. pp. 42-48. URL: http://sciencepublication.org
/documents/sp/7.pdf (дата доступа 01.05.2015).
52. Zhao D., Hu X., Wu C. A Study on the Impact of Multiple Failures on
OSPF Convergence // International Journal of Hybrid Information Technology. 2013. vol. 6. No 3. pp. 75-74. URL: http://www.sersc.org/journals/IJHIT/
vol6_no3_2013/7.pdf (дата доступа 01.05.2015).
53. Sankar D., Lancaster D. Routing Protocol Convergence Comparison using Simulation and Real Equipment // Advances in Communications, Computing, Networks and Security. 2013. Vol. 10. pp. 186-194.
54. Ogier R., Spagnolo P. RFC 5614. Mobile Ad-Hoc network MANET extension of OSPF using connected dominating set CDS flooding // Internet Engineering Task Force, Request for Comments (Experimental), 2009.
55. Zaballos A., Segui C. Analysis and simulation of IGP routing protocols // University Ramon Llull (La Salle Engineering), Barcelona (Spain). 2006. URL: http://users.salleurl.edu/~zaballos/opnet/Trame.pdf (дата доступа 01.05.2015).
56. Макаренко С. И., Михайлов Р. Л., Новиков Е. А. Исследование канальных и сетевых параметров канала связи в условиях динамически изменяющейся сигнально-помеховой обстановки // Журнал радиоэлектроники.
2014. No 10. URL: http://jre.cplire.ru/jre/oct14/3/text.pdf (дата доступа 01.03.2015)
57. Антонова А.А. Оценка эффективности протоколов динамической
маршрутизации при передаче потокового видео // Автоматизация и управление в технических системах. 2013. No4.2. URL: http://auts.esrae.ru/7-151 (дата
обращения: 02.05.2015). doi: 10.12731/2306-1561-2013-4-36
58. Villamizar C. Convergence and restoration techniques for ISP interior routing // NANOG [Электронный ресурс], 2002. URL: http://www.nanog.org/mtg- 0206/ppt/curtis.pdf (дата доступа 01.05.2015).
59. LabovitzC., AhujaA., BoseA., JahanianF. Delayed Internet Routing Convergence // IEEE/ACM Transactions on Networking (TON). 2001. Vol. 9. No 3. pp. 293-306.
60. Pun H. Convergence Behavior of RIP and OSPF Network Protocols. Ph.D. thesis. B.A.Sc., University of British Columbia. 2001. 59p. URL: http://www2.ensc.sfu.ca/~ljilja/cnl/pdf/hubert.pdf (дата обращения: 02.05.2015).