网络路由收敛性能测试研究Towards Network Routing Convergence Performance Testing

(Cernet2007年会)

王之梁1，尹霞2，范伦挺3，施新刚1

1 清华大学信息网络工程研究中心

2 清华大学计算机科学与技术系

3 北京林业大学信息学院

2007年11月5日

2

主要内容

• 研究背景

• 相关工作

• 网络路由收敛性能测试方法– OSPF– iBGP

• Cernet2测试结果

• 结论和进一步工作

3

研究背景

• 工程背景：Cernet2验收测试

• 网络测试技术在网络建设中的作用– 设备测试

– 组网测试

– 大网测试

– 应用测试

• 路由协议的重要性

• 本文的工作：– 单一AS网络

– 路由收敛性能测试

4

主要内容

• 研究背景

• 相关工作

• 网络路由收敛性能测试方法– OSPF– iBGP

• Cernet2测试结果

• 结论和进一步工作

5

相关工作• IEFT的IPPM(IP Performance Metrics)工作组

– 网络传输性能

– RFC和draft– 性能指标和测试方法：网络连通性、时延、丢包……– 没有制定网络路由收敛性能指标测量的相关标准

• IETF的BMWG（Benchmarking Methodology）工作组

– 针对单一设备

– 路由协议收敛性能测试的指标和方法

– 没有给出实际网络中路由收敛性能测试方法

• IP网络故障收敛时间

– 并非针对路由协议

• 被动监控和分析：BGP主动测量

6

主要内容

• 研究背景

• 相关工作

• 网络路由收敛性能测试方法– OSPF– iBGP

• Cernet2测试结果

• 结论和进一步工作

7

OSPF网络收敛性能测试

• 测量指标：OSPF收敛时间

– AS中网络拓扑发生改变时，所有路由器都获知这一改变并更新其各自的路由表所花费的时间

• 两方面的简化– 简化1：数据平面的传输性能 是否已更新路由表

– 简化2：代表路径的收敛时间 收敛时间估计值

t

发送流量

8

测量方法

Δt=t2-t1

问题：很难精确确定时间值t1,t2

近似公式：报文丢失数=报文发送速率* ΔtΔt= Ploss /Rs

=(PS-PR)/Rs

Ploss：报文丢失数Rs：报文发送速率PS：发送报文总数PR：接收报文总数

9

iBGP网络收敛性能测试

• 测量指标：iBGP收敛时间

• 两方面的简化– 简化1：数据平面的传输性能 是否已更新路由表

– 简化2：代表路径的收敛时间 收敛时间估计值

t

发送流量

t

TC traffic

t1 t2

t1

仿真路由

tAdvertise

10

测量方法接收流量

1 2

Δt=t2-t1

问题：很难精确确定时间值t1,t2

Ploss：报文丢失数Rs：报文发送速率Ploss=Rs*Δt'+Rs*(T-Δt')+Rs*Δt近似计算公式：Δt = (Ploss/Rs)-T

= (PS-PR)/Rs-T

测量方法：引入一个路由振荡

11

主要内容

• 研究背景

• 相关工作

• 网络路由收敛性能测试方法– OSPF– iBGP

• Cernet2测试结果

• 结论和进一步工作

12

Cernet2测试结果

• Cernet2主干网路由协议与策略

• 测试结果– OSPFv3– iBGP4+

13

用户网AS

北京

郑州

西安

武汉

合肥

上海

杭州

成都

沈阳

天津

重庆

济南

大连

长春

长沙

南京

厦门

兰州

哈尔滨

广州

北京

郑州

西安

武汉

合肥

上海

杭州

成都

沈阳

天津

重庆

济南

大连

长春

长沙

南京

厦门

兰州

哈尔滨

广州

用户网AS

Cernet2主干网路由协议与策略

接入路由器

OSPFv3Area 0

BGP4+静态路由

iBGP4+

14

Cernet2 OSPFv3收敛性能测试场景

北京

郑州

西安

武汉

合肥

上海

杭州

成都

沈阳

天津

重庆

济南

大连

长春

长沙

南京

厦门

兰州

哈尔滨

广州

北京

郑州

西安

武汉

合肥

上海

杭州

成都

沈阳

天津

重庆

济南

大连

长春

长沙

南京

厦门

兰州

哈尔滨

广州

t

接收流量

HelloInterval: 10s

15

测试结果

注*：采用帧长度为128字节的流量。其它均采用帧长度为1024字节的流量。

测试结论：

在流量无丢包的情况(某些

线路在小字节流的情况下，丢包情况严重，因此在一些测试中采用了1024字节的流量 ) ，测出的OSPFv3收敛时间基本在10s上下；

测试源节点 发送负载 (%) 收敛时间 (s) 10% 10.388

A1(上海) 20% 9.633 10% 10.734 50% 13.584 A2(兰州) 90% 8.562 10% 11.087 50% 10.757 A3(厦门) 90% 8.913

A4(成都) 10%* 10.862

16

Cernet2 iBGP4+收敛性能测试场景

北京

郑州

西安

武汉

合肥

上海

杭州

成都

沈阳

天津

重庆

济南

大连

长春

长沙

南京

厦门

兰州

哈尔滨

广州

北京

郑州

西安

武汉

合肥

上海

杭州

成都

沈阳

天津

重庆

济南

大连

长春

长沙

南京

厦门

兰州

哈尔滨

广州

虚拟地址A eBGP

17

测试结果

注*：采用帧长度为128字节的流量。其它均采用帧长度为1024字节的流量

测试结论：

在流量无丢包的情况(某些线路在小字节流的情况下，丢包情况严重，因此在一些测试中采用了1024字节的流量)，测出的iBGP4+收敛时间基本在2s上下，性能较稳定。

测试源节点 发送负载 (%) 收敛时间 (s) 10% 1.640

A1 20% 1.808 25% 1.817 10% 1.812

A2 20% 1.821 30% 2.487

A3 10% 2.174 10% 2.179 30% 2.022 40%* 2.257 A4

60%* 2.009 10% 2.174

A5 30% 2.011 40% 1.998

18

结论和进一步工作

• AS网络路由收敛性能测试方法

• 路由平面 数据平面

• 对于测试设备要求不高，实施简单方便

• Cernet2 vs. 电信网络

• 局限性

– 对网络有较大影响，适用于网络尚未投入正式运营之前

• 进一步工作

– 测量方法的误差定量分析、优化和测试实践

– 研究网络路由收敛性能的被动测量方法

Thank you!

Q&Awzl@cernet.edu.cn

20

OSPF收敛性能测量方法

理想化模型：Δt =(PS-PR)/Rs

Ploss：报文丢失数Rs：报文发送速率PS：发送报文总数PR：接收报文总数

接收流量

1 2

接收流量

1

另一个角度理解

近似经验公式：Δt =(PS-PR)/Rs

21

iBGP收敛性能测量方法

近似经验公式：Δt = (Ploss/Rs)-T

= (PS-PR)/Rs-T

另一个角度理解

理想化模型：Δt = T' – T

= (Ploss/Rs)-T= (PS-PR)/Rs-T

Ploss：报文丢失数Rs：报文发送速率PS：发送报文总数PR：接收报文总数