2 / 11
Обеспечение потребных нагрузок сетевых интерфейсов утилитой ping…
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 4
75
ний функционирования конкретных коммутаторов и маршрутизаторов в таких
условиях их работы, при которых нагрузка на интерфейсы близка или превы-
шает 100 % [1]. Наиболее рациональное решение в данных обстоятельствах —
это предоставление сетевым администраторам возможности самостоятельно
экспериментально исследовать функционирование сетевых интерфейсов при их
высоких нагрузках. Предлагаемые на рынке программные пакеты генерации
потоков информации достаточно дороги и практически недоступны для адми-
нистраторов компьютерных сетей малобюджетных организаций, поэтому весь-
ма целесообразно распространение технологий и программных пакетов, бази-
рующихся на уже существующем, свободно распространяемом, сетевом про-
граммном обеспечении.
Разработка инструментария для проведения исследований
.
В МГТУ
им. Н.Э. Баумана за основу подобных разработок было принято программное
обеспечение протокола Internet Control Message Protocol (ICMP). Модернизация
утилиты
ping
этого программного обеспечения позволила провести ряд успеш-
ных экспериментальных исследований не только в сетях Ethernet, но и в сетях
Fast Ethernet и Gigabit Ethernet [4, 5]. Далее приведены результаты применения
этой же утилиты (а точнее ее аналога
nanoping
) для создания больших нагрузок
на любом интерфейсе узла компьютерной сети с заданным DNS-именем или
IP-адресом, обеспечиваемых одним из хостов сети.
Идея заключается в организации генерации из одного хоста нескольких по-
токов эхо-запросов с кадрами протокола ICMP на исследуемый интерфейс. При
этом увеличивается нагрузка не только на адресуемый интерфейс, но и на все
промежуточные интерфейсы сетевых узлов, находящиеся на маршруте от хоста
(источника эхо-запроса) до хоста (приемника), формирующего на сетевом уровне
эталонной модели ISO/OSI эхо-ответ на пришедший эхо-запрос. Ограничение се-
тевым уровнем — несомненное достоинство предлагаемой технологии экспери-
ментальных исследований, так как не затрагивается прикладной уровень и нано-
сится минимально возможный ущерб производительности вычислительного про-
цесса, запускаемого на хосте (приемнике) эхо-запроса. Особенностью утилиты
ping
протокола ICMP является ожидание эхо-ответа на каждый эхо-запрос с заме-
ром времени Round Trip Time (RTT), поэтому нагрузкой интерфейса с помощью
одного потока эхо-запросов можно управлять лишь в весьма ограниченном диа-
пазоне 0 ≤ ρ ≤ 0,5. Это объясняется тем, что собственно нагружаемый интерфейс
задействуется лишь в течение времени прохождения через него кадра эхо-запроса.
При пропускной способности
R
= 10 Мбит/с время прохождения фрейма длинной
L
f
байт составляет τ
10
= 800
L
f
нс. Такое же время затрачивается интерфейсом на
пропускание через себя эхо-ответа. Следовательно, минимальное время для расче-
та RTT не может быть меньше двух значений τ
10
и нагрузка не может превышать
50 %. В действительности в RTT включаются составляющие времени, которое тра-
тится операционной системой на формирование эхо-запроса, передачу его из опе-
ративной памяти компьютера–источника в буфер сетевого адаптера, на формиро-
вание операционной системой компьютера–приемника эхо-ответа и т. д. Именно