Відмінності між версіями «Вплив широковмовного службового трафіка на продуктивність мережі»

Версія за 21:19, 15 жовтня 2009

Призначення широкомовного трафіка

Пропускна здатність будь-якого каналу локальної мережі обмежується максимальною ефективною пропускною здатністю який використовуваного канального протоколу. Якщо ж частина цієї пропускної здатності використовується не для передачі користувацьких даних, а для передачі службового трафіка, то ефективна пропускна здатність мережі зменшується. Зазвичай якусь частину доступної пропускної здатності мережі забирає у користувацьких даних широкомовний службовий трафік, який є невід'ємною частиною практично всіх стеків протоколів, у локальних мережах.

Широкомовне розсилання кадрів і пакетів використовується протоколами для того, щоб в мережі можна було б знаходити ресурси не за допомогою запам'ятовування їх числових адрес, а шляхом використання зручних для користувача символьних імен. Ще одним зручним способом пошуку ресурсів мережі є їхньнє автоматичне сканування і надання користувачеві списку виявлених ресурсів з символьними іменами. Користувач може переглянути список поточних ресурсів мережі - файл-серверів, серверів баз даних чи поділюваних принтерів - і вибрати будь-який з них для використання.

Обидва наведених способа роботи користувача з ресурсами зазвичай грунтуються на тому чи іншому вигляді широкомовного трафіку, коли вузол, що здійснює перегляд мережі, посилає в неї запити з широкомовною адресою, які опитують наявність у мережі тих інших серверів. Отримавши такий запит, сервер відповідає запитуючому вузлу спрямованим пакетом, в якому повідомляє свою точну адресу та описує надані сервером послуги.

Підтримка широкомовного трафіка на канальному рівні

Практично всі протоколи, використовувані в локальних мережах, підтримують поширені адреси (крім протоколів АТМ). Адреса, яка складається із усіх одиниць (111...1111), має той самий сенс для протоколів Ethernet, TokenRing, FDDI, FastEthernet, 100VG-AnyLAN: кадр з такою адресою повинен бути прийнятий всіма вузлами мережі. Через особливий вид і регулярний характер широкомовної адреси ймовірність їїгенерації в результаті помилкової роботи апаратури (мережного адаптера, повторювача, мосту, комутатора чи маршрутизатора) буває достатньо високою. Іноді хибний широкомовний трафік генерується в результаті невірної роботи програмного забезпечення, що реалізує функції протоколів верхніх рівнів.

Широкомовний трафік канального рівня поширюється в межах не тільки сегмента, який створений пасивною кабельною системою або кількома повторювачами/концентраторами, а й і в межах мережі, побудованої з використанням мостів і комутаторів. Принципи роботи цих пристроїв зобов'язують їх передавати кадр з широкомовною адресою на всі порти, крім того, звідки цей кадр прийшов. Такий спосіб обробки широкомовного трафіка створює для всіх вузлів, пов'язаних один з одним за допомогою повторювачів, мостів і комутаторів, ефект загальної мережі, в якій усі клієнти і сервери "бачать" один одного.

Широкомовний шторм

Зазвичай протоколи проектують таким чином, що рівень широкомовного трафіка становить невелику частку загальної пропускної здатності мережі. Вважається, що нормальний рівень широкомовного трафіка не повинен перевищувати 8% - 10% пропускної здатності мережі. Однак уже при 5% вважається за доцільне провести аналіз вузлів, які генерують найбільшу частку широкомовного трафіка - можливо, вони потребують реконфігурації.

Кожен протокол-джерело широкомовних пакетів найчастіше породжує широкомовний трафік постійної інтенсивності, оскільки посилає в пакети фіксованого розміру через певні проміжки часу. Наприклад, протокол SAP оголошує про існування конкретного файл- чи принт- сервісу кожні 60 секунд за допомогою широкомовного повідомлення фіксованого розміру. Можна навести приклад джерела, який породжує широкомовний трафік змінної інтенсивності. Таким джерелом є протокол обміну маршрутної інформації RIP, котрий один раз в 30 чи 60 секунд розсилає по мережі вміст таблиці маршрутизації, а оскільки ця таблиця може мати змінний розмір, то інтенсивність трафіка, створюваного протоколом RIP, може змінюватися.

Загальна інтенсивність широкомовного трафіку мережі визначатиметься двома чинниками - кількістю джерел такого трафіку та середньою інтенсивністю кожного джерела. Протоколи локальних мереж розроблялися на початку 80-х років з розрахунку на порівняно невелику кількість комп'ютерів, генеруючих широкомовний трафік, а також з урахуванням великого запасу пропускної здатності каналів локальних мереж (10 Мб/c) порівняно з потребами файлового сервісу мінікомп’ютерів і настільних комп'ютерів того часу. Тому стеки протоколів, які проектувалися винятково для застосування в локальних мережах - NovellNetWareIPX/SPX і стек NetBIOS/SMB компаній IBM і Microsoft - широко користувалися широкомовними розсиланнями для створення максимальної вигоди для користувачів, яким не треба було запам'ятовувати назву й адресу серверів.

Стек TCP/IP проектувався у розрахунку на роботу у будь-яких умовах – як у локальних мережах, так і в глобальних мережах з низькошвидкісними каналами. Тому стек TCP/IP набагато рідше користується широкомовними повідомленнями - в основному тоді, коли це необхідно. Це гарантує стеку TCP/IP прийнятний рівень широкомовності навіть на низькошвидкісних каналах, тоді як в мережах NetWare рівень широкомовності на глобальних каналах може досягати небажаної цифри в 20%.

Перевищення широкомовним трафіком рівня понад 20% називається широкомовним штормом (bradcaststorm). Це явище вкрай небажано, оскільки воно призводить до зростання коефіцієнта використання мережі, а, отже, і до різкого збільшення часу очікування доступу.

Підтримка широкомовного трафіка на мережному рівні

Як уже було сказано, мости і комутатори не ізолюють сегменти мереж, підключених до портів, від широкомовного трафіка канальних протоколів. Це може створювати проблеми для великих мереж, оскільки широкомовний шторм буде "затоплювати" всю мережу та блокувати нормальну роботу вузлів. Упертою перепоною на шляху широкомовного шторму є маршрутизатори.

Принципи роботи маршрутизатора не вимагають від нього обов'язкової передачі кадрів з широкомовною адресою через всі порти. Маршрутизатор при прийнятті рішення просування кадру керується інформацією заголовка не канального рівня, а мережного. Тому поширені адреси канального рівня маршрутизаторами просто ігноруються. На мережному рівні також існує поняття широкомовної адреси, але ця адреса має обмежену дію - пакети з цією адресою мають бути доставлені всім вузлам, але тільки в межах однієї мережі. Через це такі адреси називаються обмеженими широкомовними адресами (limitedbroadcast). За такими правилами працюють найпопулярніші протоколи мережного рівня IP і IPX.

Проте, для нормальної роботи мережі часто виявляється бажаною можливість широкомовної передачі пакетів певного типу в межах всієї складової мережі. Наприклад, пакети протоколу оголошення сервісів SAP в мережах NetWare потрібно передавати і між мережами, з'єднаними маршрутизаторами, для того, щоб клієнти могли звертатися до серверів, які знаходяться у інших мережах. Саме так працює програмне забезпечення маршрутизації, реалізоване компанією Novell в ОС NetWare. Для підтримки цієї властивості всі виробники апаратних маршрутизаторів також забезпечують широкомовну передачу трафіка SAP.

Такі винятки робляться не тільки для протоколу SAP, й для багатьох інших службових протоколів, які виконують функції автоматичного пошуку сервісів в мережі або ж для інших не менш корисних функцій, які роблять простішою роботу мережі.

Нижче описані найпопулярніші в локальних мережах протоколи, які породжують широкомовний трафік.

Види широкомовного трафіку

Широкомовний трафік мереж NetWare

Стек протоколів мереж NetWare використовує найбільшу кількість різних типів широкомовного трафіка:

• SAP (Service Advertising Protocol). Включає два типи повідомлень - повідомлення серверів про надані ними сервіси і запити клієнтських станцій про пошук відповідних сервісів в мережі. Повідомлення серверів включає інформацію про ім’я серверу, тип сервісу (наприклад, файл-сервіс чи принт-сервіс), а також про повну мережну адресу сервісу, що включає номер мережі, номер вузла і номер сокета. Повідомлення серверу поширюються раз на 60 секунд.

• RIP IPX (Routing Information Protocol). Поширює по інтермережі інформацію про складові мереж IPX, які відомі даному маршрутизатору, а також про відстані згаданого вище маршрутизатора до кожної мережі. Інформація поширюється кожні 60 секунд. Оскільки кожен сервер NetWare завжди є і маршрутизатором, то рівень трафіка RIPIPX прямо пропорційний кількості серверів NetWare в інтермережі, до якого слід додати також кількість встановлених апаратних маршрутизаторів, які працюють за протоколом RIP.

• NLSP (NetWare Link State Protocol). Новий протокол обміну маршрутною інформацією, яку сервери NetWare і IPX-маршрутизатори незалежних виробників можуть використовувати замість протоколу RIP. Протокол NLSP створює менший рівень широкомовного трафіка, оскільки основну частину його широкомовних повідомлень являють повідомлення зміну стану зв'язків в мережі і стану самих маршрутизаторів. Очевидно, в надійній мережі такі повідомлення генеруються нечасто. Протокол NLSP створює також і періодично генерований трафік, але він використовується тільки для тестування зв'язків між сусідніми маршрутизаторами і породжує пакети дуже невеликої довжини.

• NDS (NetWare Directory Services). Служба NDS мереж NetWare представляє собою централізовану довідкову службу, яка зберігає інформацію про всіх користувачів і ресурсах мережі. За наявності в мережі серверу, який виконує функції NDS, відпадає необхідність постійної генерації трафіка протоколу SAP іншими серверами мережі. Проте сам сервер служби NDS користується протоколом SAP для того, щоб клієнти мережі NetWare автоматично змогли дізнатися про його існування і адресу. Тому служба NDS створює в мережі власний широкомовний трафік натомість трафіка, створюваного окремими серверами. У мережі може існувати кілька серверів NDS, які реалізують розподілену і резервовану структуру довідкової служби, тому рівень широкомовного трафіка NDS може бути значним.

• Пакети Keepalive протоколу NCP (інша назва - watchdog). З допомогою пакетів цього типу сервер і клієнт повідомляють одне одному про те, що вони працюють і мають намір підтримувати логічне з'єднання. Пакети keepalive використовуються тому разі, коли між сервером і клієнтом тривалий час (понад 5 хвилин) немає обміну іншими даними, що буває в тому випадку, коли користувач на тривалий час відлучається від свого комп'ютера, залишаючи його включеним.