Исследование методов балансировки LACP на сетевом оборудовании
Автор: Денисюк М.В., Бондарева С.А.
Журнал: Форум молодых ученых @forum-nauka
Статья в выпуске: 6 (106), 2025 года.
Бесплатный доступ
Данная статья предусмотрена для тех, кто хочет ознакомиться с таким понятием как агрегация каналов, а именно с протоколом LACP (Link Aggregation Control Protocol). Будет детально рассмотрен принцип работы LACP и его методы балансировки. В практической части будет представлена настройка LACP на коммутаторах Cisco и Eltex, а также продемонстрированы графики распределения трафика между каналами с использованием различных методов балансировки.
Агрегирование, балансировка, коммутатор, канал
Короткий адрес: https://sciup.org/140311922
IDR: 140311922
Текст научной статьи Исследование методов балансировки LACP на сетевом оборудовании
С каждым годом растет значимость передачи данных по сети. Сейчас мы не сможем представить свою жизнь без Интернета и общения в социальных сетях. В связи с ростом трафика повышается загруженность сети, что может привести к перебоям работы Интернета, потери данных. Важно повысить пропускную способность сети и добиться надежной передачи данных. Решением этой проблемы становится технология агрегации каналов, которая позволяет объединять несколько физических портов в один логический канал между коммутаторами. Протоколом, позволяющий реализовать агрегацию, является LACP, описанный в стандарте IEEE 802.3ad.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Основные понятия
Агрегирование каналов (link aggregation) – способ увеличения пропускной способности и достижение отказоустойчивости за счет объединения нескольких физических каналов связи в один логический в Ethernet сетях.
LACP (Link Aggregation Control Protocol) – протокол, стандартизированный в IEEE 802.3ad, который применяется для связывания нескольких физических соединений в одно логическое.
Конфигурация LACP
Агрегирование каналов необходимо для того, чтобы представить несколько портов как один логический, называемый Port-channel. Сначала необходимо добавить все порты в одну Port-Group, чтобы порты являлись частью Port-channel. В дальнейшем управлять LACP можно только настраивая Port-channel, так как все порты теперь представлены в виде одного интерфейса.
Методы балансировки
Как же устройство понимает на какой из портов агрегированного канала направить трафик и можно ли это как-то контролировать? При настройке LACP есть возможность выбрать один из методов балансировки, который за счет анализа различных параметров получает хэш-функцию. На основе хэш-значения будет выбран физический канал, с которого будут отправляться пакеты.
Таблица 1. Методы балансировки.
|
Название метода балансировк и |
Обозначение в коммутаторе Eltex |
Обозначение в коммутаторе Cisco |
Принцип распределения трафика |
|
IP адрес |
dest-ip |
dst-ip |
Трафик распределяется на основе |
|
назначения |
хэш-функции, вычисленной на основе IP адреса назначения. |
||
|
MAC адрес назначения |
dest-mac |
dst-mac |
Трафик распределяется на основе хэш-функции, вычисленной на основе MAC адреса назначения. |
|
IP адрес источника и назначения |
src-dest-ip |
src-dst-ip |
Трафик распределяется на основе хэш-функции, вычисленной на основе IP адреса источника и назначения. |
|
MAC адрес источника и назначения |
src-dest-mac |
src-dst-mac |
Трафик распределяется на основе хэш-функции, вычисленной на основе MAC адреса источника и назначения. |
|
MAC и IP адрес источника и назначения |
src-dest-mac-ip |
Трафик распределяется на основе хэш-функции, вычисленной на основе MAC и IP адреса источника и назначения. |
|
|
MAC, IP адрес и порт TCP/UDP источника и назначения |
src-dest-mac-ip-port |
Трафик распределяется на основе хэш-функции, вычисленной на основе MAC, IP адреса и порта TCP/UDP источника и назначения. |
|
|
IP адрес источника |
src-ip |
src-ip |
Трафик распределяется на основе хэш-функции, вычисленной на основе IP адреса источника. |
|
MAC адрес источника |
src-mac |
src-mac |
Трафик распределяется на основе хэш-функции, вычисленной на основе MAC адреса источника. |
Практическая часть
В нашем примере использовался однонаправленный трафик, поэтому мы настраивали разные методы балансировки на коммутаторе отправляющем пакеты.
Источником трафика являлся Ostinato, который позволяет создавать и настраивать пакеты с заданными параметрами (MAC-адреса, IP-адреса, порты). Также объем трафика, отправляемого с помощью Ostinato, составил 3000 бит/с для каждого коммутатора и метода балансировки. Это позволило точно определить, как различные методы балансировки влияют на распределение приходящего трафика, в зависимости от его параметров и фиксированной нагрузки.
Сначала рассмотрим тот случай, когда коммутатор Eltex отправлял пакеты, а коммутатор Cisco принимал пакеты. Настроим разные методы балансировки на Eltex. Будем рассматривать графики принятых пакетов на Cisco, так как коммутатор Eltex принимал решение об отправлении пакетов через определенные каналы, а Cisco получал уже распределенные пакеты.
Теперь трафик будет проходить с коммутатора Cisco на Eltex. Будем менять методы балансировки на Cisco, а смотреть распределение пакетов на принимающей стороне, то есть на Eltex.
В итоге результаты работы методов балансировки можно свести к следующему виду (таблица 2):
Таблица 2
|
Метод балансировк и |
№ интерфейса |
Пропускная способность на интерфейсах Eltex (bps) |
Пропускная способность на интерфейсах Cisco (bps) |
Примечания |
|
IP адрес |
1 |
1400 |
0 |
Трафик |
|
назначения |
2 |
40 |
1950 |
распределяется на одном-двух каналах |
|
3 |
35 |
0 |
||
|
4 |
0 |
1600 |
||
|
MAC адрес назначения |
1 |
280 |
100 |
Трафик распределяется на двух каналах |
|
2 |
35 |
1000 |
||
|
3 |
1400 |
0 |
||
|
4 |
0 |
1400 |
||
|
IP адрес источника и назначения |
1 |
1000 |
250 |
Трафик распределяется на трех каналах, но один из них более загружен, чем остальные |
|
2 |
750 |
400 |
||
|
3 |
800 |
0 |
||
|
4 |
0 |
2000 |
||
|
MAC адрес источника и назначения |
1 |
1200 |
1600 |
Равномерное распределение трафика на двух каналах |
|
2 |
100 |
1600 |
||
|
3 |
2050 |
0 |
||
|
4 |
0 |
500 |
||
|
MAC и IP адрес источника и назначения |
1 |
1045 |
Трафик проходит только по одному каналу |
|
|
2 |
450 |
|||
|
3 |
400 |
|||
|
4 |
0 |
|||
|
MAC, IP адрес и порт TCP/UDP источника и назначения |
1 |
1000 |
Трафик равномерно распределяется на всех трех каналах (это лучший метод для Eltex) |
|
|
2 |
1800 |
|||
|
3 |
1300 |
|||
|
4 |
0 |
|||
|
IP адрес источника |
1 |
300 |
1000 |
Для Eltex трафик проходит только через один канал, но является одним из наиболее подходящих для Cisco |
|
2 |
1800 |
1000 |
||
|
3 |
180 |
0 |
||
|
4 |
0 |
1500 |
|
MAC адрес источника |
1 |
1450 |
1000 |
Для Cisco показывает хорошие результаты |
|
2 |
0 |
600 |
||
|
3 |
1100 |
0 |
||
|
4 |
0 |
1500 |
Вывод
В результате исследования с двумя коммутаторами Eltex и Cisco, соединенными четырьмя каналами, которые были объединены в один логический с помощью LACP, было выявлено влияние различных методов балансировки на распределение трафика при однонаправленной передаче данных.
При настройке балансировки на Eltex наблюдалось различное распределение нагрузки по каналам в зависимости от выбранного метода: методы, основанные на MAC-адресах показывали более равномерное распределение трафика. Особенно эффективен оказался метод балансировки по MAC, IP-адресу и порту TCP/UDP источника и назначения, там трафик распределился сразу на трех портах, поэтому можно сказать, что этот метод оказался наиболее оптимальным для коммутатора Eltex.
Если рассматривать влияние распределения трафика на Cisco в зависимости от метода балансировки, то наиболее действенными оказались методы по MAC-адресу источника и IP-адресу источника.
А вообще, выбор оптимального метода балансировки LACP – задача, требующая индивидуального подхода. Эффективность каждого метода напрямую зависит от характеристик сетевого трафика, его источника и потребителей, а также от специфики конкретной сетевой среды.
