1. Дизайн маршрутизируемой сети

Блочная структура сети

• Масштабируемые сети удобно строить блоками

Выбор протокола маршрутизации

Агрегация маршрутов

• Удобно агрегировать маршруты на границах блоков

Особенности пакетной передачи

• На сетевые сервисы будут влиять характеристики разных протоколов

  • IP

    • Desequencing

    • Jiiter

    • Latency

    • Фрагментация

  • TCP

    • MSS

    • Bandwidth x Delay Product (BDP) и Flow Control

    • Синхронизация

  • UDP

    • UDP Starvation

Desequencing/Jitter:

• Нарушение порядка пакетов или их тайминга

• Происходит при балансировке трафика через несколько каналов или неверно настроенном QoS

• Негативно влияет на TCP и приложения реального времени

Latency:

• Задержка при передаче

• Возникает из-за медленных каналов или оборудования, загруженных буферов, неоптимальной маршрутизации, фргаментации

• Негативно влияет на приложения реального времени (телефония, видеосвязь)

Фрагментация:

• В IPv4 может выполняться на транзитных узлах

  • Повышенная нагрузка на CPU роутеров

  • Непредсказуемая задержка

  • Потеря фрагмента вызывает потерю всей датаграммы

• В IPv6 выполняется только отправителем

  • Он должен знать MTU пути до получателя

  • Path MTU Discovery использует ICMP Packet-Too-Big

  • Система зранит PMTU до каждого отдельного получателя

• TCP обычно избегает фрагментации, заказывая флаг DF

  • Адаптация к MTU происходит с помощью уменьшения MSS

  • MSS = MTU - Размер заголовка TCP - Размер заголовка IP

TCP Bandwidth x Delay Product

• Узел-отправитель в TCP:

  • Ожидает подтверждения отправленных данных

  • Не может отправить без подтверждения больше Window Size байт

• На медленных каналах (или на больших полосах пропускания) начинает играть роль Bandwidth x Delay

  • Bandwidth - полоса пропускания

  • Delay - задержка "туда-обратно"

• BxD не должно превышать размер окна, в противном случае производительность TCP деградирует

  • LFN ("elephant", Long Fat Network, RFC 1072): BxD > 12500

  • Опция Window Scale может помочь

Синхронизация TCP:

• В случае перегрузки интерфейса несколькими сессиями TCP

  • Пакеты сбрасываются по tail drop, одновременно страдают несколько сессий

  • В этих сессиях уменьшается окно, производительность сессии уменьшается

  • Затребованная сессиями полоса резко падает, перегрузка спадает

  • Сессии начинают "раскачиваться", возникает перегрузка, все повторяется

• Помогает RED/WRED

  • Пакеты в сессиях сбрасываются не по tail drop, а случайным образом

UDP Starvation:

• UDP не заботится о том, что случилось с отправленными данными

  • Если отправить данных слишком много, они будут потеряны при транзите

• Если в одной очереди смешать TCP и UDP

  • UDP сожрет всю полосу пропускания

  • TCP сожмет окно до минимума