大型OSPF網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流分析與業(yè)務(wù)分流設(shè)計(jì)

尹向東，蔣 億，金卓義

（湖南科技學(xué)院 計(jì)算機(jī)與通信工程系，湖南 永州 425199）

1 引言

在大型網(wǎng)絡(luò)中在沒有做過數(shù)據(jù)流分析，而且沒有對(duì)OSPF做統(tǒng)一策略時(shí)，會(huì)出現(xiàn)路由器工作分配不均衡的情況.也就是說在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備與鏈路可能就會(huì)存在部分過于擁塞，設(shè)備負(fù)擔(dān)過重，從而使得數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)產(chǎn)生延時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)丟包的情況，從而可能嚴(yán)重影響到重要業(yè)務(wù).而其它的一些鏈路則過于空閑，一些設(shè)備處于閑置狀態(tài)，從而浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源[1].

正是因?yàn)檫@樣，才有必要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之初仔細(xì)研究網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，才有必要做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)做數(shù)據(jù)分流的策略規(guī)劃，在大型網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議部署時(shí)同時(shí)布署好業(yè)務(wù)分流策略.下面我們?cè)敿?xì)介紹在OSPF網(wǎng)絡(luò)中部署業(yè)務(wù)分流的思路與解決方案.

2 OSPF網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流分析

我們?cè)诖擞懻摰恼麄€(gè)骨干網(wǎng)是在同一OSPF區(qū)域.如圖1所示，一般在大型網(wǎng)絡(luò)中都會(huì)布署HSRP雙網(wǎng)關(guān)冗余備份.總部172.16.20.0/24子網(wǎng)為生產(chǎn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，172.16.20.0/24子網(wǎng)為辦公業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，分部172.16.36.0/24子網(wǎng)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，172.16.21.0/24子網(wǎng)為辦公業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò).

圖1 大型網(wǎng)絡(luò)簡化拓樸圖

整個(gè)大型骨干網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行OSPF路由協(xié)議，此時(shí)在總部與分部將生產(chǎn)與辦公發(fā)布到路由域內(nèi)（并配置被動(dòng)接口）.如果R1與R2之間鏈路開銷比R3與R4之間開銷小，也比R5與R6之間的開銷也要小.此時(shí)分析企業(yè)中網(wǎng)絡(luò)訪問的數(shù)據(jù)流，同一平面也就是總部的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與分部的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)之間的互相訪問會(huì)直接走R1-R3-R5,同理總部與分部的辦公業(yè)務(wù)互訪時(shí)會(huì)直接走R2-R4-R6，然而總部的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)訪問分部的辦公網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)走R1-R2-R4-R6，同時(shí)分部的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)訪問總部的辦公網(wǎng)絡(luò)會(huì)走R5-R3-R1-R2.最終R1-R2之間的鏈路會(huì)非常擁塞，而R3-R4之間,R5-R6之間的鏈路則會(huì)沒有多少數(shù)據(jù)通過.同時(shí)R1,R3,R5會(huì)處理大量的數(shù)據(jù)，而R2,R4,R6則會(huì)相對(duì)空閑.

3 業(yè)務(wù)分流設(shè)計(jì)的步驟

3.1 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流分析

對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)主要滿足生產(chǎn)與辦公的需要，在網(wǎng)絡(luò)中就存在生產(chǎn)網(wǎng)訪問生產(chǎn)網(wǎng)，生產(chǎn)網(wǎng)訪問辦公網(wǎng)，辦公網(wǎng)訪問辦公網(wǎng)等需求.在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)前，我們就要分析清楚整個(gè)企業(yè)網(wǎng)主要數(shù)據(jù)流.

3.2 數(shù)據(jù)流路徑設(shè)計(jì)

我們根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)性能來設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流所走的路徑，把大型網(wǎng)絡(luò)中同處于一個(gè)分部之間的流量，或大區(qū)兩臺(tái)路由器之間的流量定義為同一層次的流量[2].我們定義企業(yè)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)具體的用戶業(yè)務(wù)分為不同業(yè)務(wù)平面：生產(chǎn)業(yè)務(wù)與辦公業(yè)務(wù)，如圖2所示，直觀地說明層次與平面的概念.

圖2 業(yè)務(wù)平面與層次定義圖

4 OSPF業(yè)務(wù)分流策略部署

4.1 調(diào)整平面間鏈路的OSPF Cost

我們可以將圖1簡化為如圖3所示的設(shè)備分部Cost圖.

圖3 設(shè)備分部鏈路Cost圖

如圖3所示，如果分部設(shè)備的性能相對(duì)較高，分部設(shè)備所承載的負(fù)擔(dān)并不是很大，分部設(shè)備有很大部分資源沒有被利用.此時(shí)我們調(diào)整業(yè)務(wù)分流的原則是：最小化核心設(shè)備之間流量；最小化平面之間流量.根據(jù)上述原則可得：

①鏈路8 Cost>平面內(nèi)最長路徑Cost和；

②鏈路 4 Cost>（鏈路 6＋鏈路 8）Cost；

③鏈路4 Cost<（鏈路6＋鏈路8＋鏈路7）Cost；

④鏈路 1 Cost>（鏈路 2＋鏈路 4）Cost；

⑤鏈路1 Cost<（鏈路2＋鏈路4＋鏈路3）Cost.

根據(jù)上述公式，調(diào)整平面間鏈路OSPF Cost如表1所示：

表1 業(yè)務(wù)分流配置表1

4.2 調(diào)整區(qū)域間匯總路由的OSPF Cost

調(diào)整區(qū)域間匯總路由的原則如下：分流業(yè)務(wù)主平面匯總路由Cost>任何區(qū)域內(nèi)部所有鏈路Cost的和；分流業(yè)務(wù)主備匯總路由Cost差>任何區(qū)域內(nèi)部所有鏈路Cost的和.具體的鏈接Cost配置如表2所示.

表2 鏈路Cost配置表

5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)環(huán)境使用GNS3模擬器模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，關(guān)鍵配置命令如下：

5.1 同一平面業(yè)務(wù)訪問

SW#traceroute 10.4.32.2 source 10.4.24.2

Tracing the route to 10.4.32.2

1、10.1.24.5 72 msec 120 msec 32 msec

2、10.1.0.5 124 msec 120 msec 48 msec

3、10.1.0.22 180 msec 68 msec 228 msec

4、10.1.32.6 188 msec*232 mse

分析traceroute10.4.32.2數(shù)據(jù)通過的路徑，滿足設(shè)計(jì)要求.

5.2 不同業(yè)務(wù)平面訪問測(cè)試與分析

SW#traceroute 10.5.56.3 source 10.4.24.2

Type escape sequence to abort.

Tracing the route to 10.5.56.3

1、10.1.24.14 116 msec 28 msec 32 msec

2、10.1.24.9 60 msec 56 msec 172 msec

3、10.1.0.9 216 msec 120 msec 140 msec

4、10.1.0.26 156 msec 136 msec 156 msec

5、10.1.56.10 260 msec*248 msec

不同業(yè)務(wù)平面的網(wǎng)絡(luò)訪問，要求走分部設(shè)備，最小化核心設(shè)備的流量.根據(jù)traceroute的測(cè)試結(jié)果，數(shù)據(jù)按設(shè)計(jì)的路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā).

6 小結(jié)

我們通過修改接口Cost來影響OSPF對(duì)各業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的選路.從而使得網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)據(jù)按規(guī)劃的路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)又提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的備份路徑.這樣在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，各設(shè)備就能合理的分配負(fù)載，從而使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更加優(yōu)化.

〔1〕Thomas M.Thomas II.OSPF網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)解決方案(第二版)[M].人民郵電出版社，2008.

〔2〕王云,黃曉彤,楊陟卓.網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成(第2版)[M].清華大學(xué)出版社，2010.