Подготовлено по материалам службы по связям с общественностью компании "Информсвязь", http://www.informsviaz.ru, imas@informsviaz.ru

Компания Expand Networks (http://www.expand.com), разработчик новой технологии сжатия-кэширования трафика региональных сетей Enterprise Caching, утверждает, что эта технология позволяет повысить пропускную способность существующих каналов на 100-400%, в зависимости от вида трафика. Таким образом, по физическому каналу с пропускной способностью 64 Кбит/с можно передавать данные, как если бы пропускная способность канала была 128, 256 и даже 320 Кбит/с. Проверить эти заявления взялась компания "Информсвязь", проведя тестирование двух моделей ускорителей Expand: Accelerator 2700 и Accelerator 4000.

Технология

Основу технологии Enterprise Caching составляют:

  • адаптивное сжатие пакетов (Adaptive Packet Compression);
  • избирательное кэширование (Selective Caching);
  • вертикальный анализ данных (Vertical Data Analysis).

Адаптивное сжатие пакетов применяется в сочетании с другими механизмами для сжатия тех данных, которые не кэшируются или не обрабатываются встроенными методами. Для различных типов данных используются различные алгоритмы сжатия.

Избирательное кэширование представляет собой алгоритм избирательного помещения данных в кэш в зависимости от их типа и свойств. Этот механизм автоматически определяет, стоит ли помещать поступающую информацию в кэш (например, он не будет сохранять данные с новостных Web-узлов). Если необходимо передать данные повторно, то передается только ссылка на них.

Вертикальный анализ данных динамически определяет различные составляющие пакетов, формируемые основными типами протоколов. С помощью специальных методов проводится "расщепление" пакетов, в результате чего сокращается передаваемый объем служебной информации. Применение вертикального анализа данных позволяет почти вдвое уменьшить объем служебной информации по сравнению с применением протокола сRTP.

Технология Enterprise Caching имеет встроенный механизм управления приоритетами, который перемещает чувствительный к задержкам изохронный трафик в начало буфера, что обеспечивает его немедленную передачу.

По данным разработчика, задержка на обработку данных в одном канале составляет всего 10 мс. Небольшая величина задержки объясняется тем, что вся процедура обработки данных происходит в оперативной памяти. Объем оперативной памяти в зависимости от модели составляет от 64 до 512 Мбайт.

Тестирование

Условия тестирования

Краткие характеристики тестируемых компрессоров приведены в таблице. Схема установки для тестирования показана на рис. 1. Во время тестирования передавались файлы различных типов и форматов по протоколу FTP. Размер файлов составлял более 2 Мбайт. Статистика по изменению объема трафика снималась с устройств Expand. Предварительно точность статистики устройств Expand проверялась внешним тестовым оборудованием.

Fig.N
Рис. 1. Схема тестирования компрессоров Expand.

Характеристики протестированных устройств

  Frame Relay Accelerator 2700 Frame Relay Accelerator 4000
Интерфейс со стороны WAN V.35/RS-530/RS-422/X.21 - до 512 Кбит/с; DDS - 56 Kбит/с; Fractional T1/E1 - до 512 Кбит/с V.35/RS-530/RS-422/X.21 - до 2 Mбит/с
Интерфейс со стороны маршрутизатора 1 или 2 порта V.35/RS-530/RS-422/X.21, до 8 Мбит/с на порт
Интерфейсы управления Консоль, AUX RS-232C (DB-9) и Ethernet 10/100BaseTX
Поддерживаемые протоколы Cisco Frame-Relay, IETF RFC-1490
Количество PVC До 28 До 56

Итоги тестирования представлены на графиках. Результат в процентах соответствует ширине полосы, которая потребовалась бы при передаче этого же объема трафика без применения устройств Expand. Так, результат применения акселератора Expand 200% означает, что при передаче файла между маршрутизаторами без устройств Expand потребовалась бы пропускная способность 64*2=128 Кбит/с при той же степени использования канала связи и той же скорости передачи.

Эффективность адаптивного сжатия пакетов

Для тестирования были выбраны документы офисных приложений, графические и архивированные файлы. В случае офисных приложений передавались файлы трех типов: документ Word, документ Excel, документ Adobe Acrobat. Результаты показаны на рис. 2.

Fig.2 Рис. 2. Передача документов офисных приложений.

При тестировании на графических изображениях передавались файлы следующих (наиболее широко сейчас используемых) форматов: BMP, JPG, TIFF, GIF. Результаты видны на рис. 3. Степень компрессии устройствами Expand, безусловно, зависит от типа графического файла и компрессии, применяемой в файлах этого типа. Но хорошо видно, что устройства Expand вне зависимости от формата файлов только увеличивают пропускную способность канала связи.

Fig.3 Рис. 3. Передача графических файлов.

При передаче архивированных файлов использовались наиболее широко распространенные форматы: ZIP, ARJ, RAR. Ясно, что повторное сжатие архивированного трафика практически невозможно. Из рис. 4 хорошо видно, что устройства Expand не ухудшают характеристик передачи архивированных данных, в отличие от многих компрессоров, применяемых в маршрутизаторах.

Fig.4 Рис. 4. Передача архивированных файлов.

Эффективность механизма избирательного кэширования

Для передачи повторяющихся данных в ходе тестирования использовались четыре файла.

  1. Исходный файл представляет собой архив формата ZIP, в наименьшей степени подверженный воздействию механизма компрессии в устройствах Expand.
  2. Второй файл содержит последовательно два исходных файла и имеет размер ровно в два раза больше.
  3. Третий содержит последовательно четыре исходных файла и имеет размер ровно в четыре раза больше.
  4. Четвертый содержит последовательно восемь исходных файлов и имеет размер ровно в восемь раз больше.

Файлы последовательно передавались между двумя рабочими станциями по протоколу FTP. После каждой передачи файла кэш устройств Expand очищался. Результаты представлены на рис. 5.

Fig.5 Рис. 5. Передача повторяющихся данных.

Видно, что благодаря механизму избирательного кэширования при повторной передаче одного и того же файла требуется передать всего 30% от его начального размера (вернее, 30% от сжатого файла).

При одновременной передаче файлов запускались на передачу по протоколу FTP в одном направлении сразу три одинаковых файла. Файл представлял собой архив ZIP, в наименьшей степени подверженный воздействию механизма компрессии устройств Expand.

Как видно из рис. 6, при передаче трех файлов без устройств Expand наблюдалось небольшое увеличение скорости за счет большего коэффициента использования канала. При использовании устройств Expand скорость передачи данных увеличилась почти в три раза за счет применения механизма избирательного кэширования.

Fig.6 Рис. 6. Одновременная передача файлов.

Эффективность работы с Web-трафиком

При передаче между акселераторами Expand Web-трафика задействуются одновременно оба механизма: адаптивное сжатие пакетов и избирательное кэширование. Тестирование включало три типа экспериментов: "просмотр информации", "поиск информации", "просмотр новостей". При просмотре Web-страницы она загружалась полностью. Каждый эксперимент продолжался не менее 10 мин.

При просмотре информации посещались Web-страницы с техническим описанием на сайте http://www.cisco.com. В ходе поиска информации через портал http://www.yandex.ru выполнялся поиск по слову Accelerator и просмотр первых 15 Web-страниц из списка результатов поиска. При просмотре новостей просматривались различные новости на портале http://www.rbc.ru.

Fig.7 Рис. 7. Передача Web-трафика.

Как видно из рис. 7, показатели эффективности устройств Expand зависят от вида просматриваемой информации, наличия графики и т. п., а также от типов просматриваемых Web-страниц и способов просмотра.

Эффективность вертикального анализа данных

В этом эксперименте осуществлялась передача голосовой информации по протоколу VoIP и оценивалось сжатие заголовка VoIP. Результаты представлены на рис. 8.

Fig.8 Рис. 8. Передача голосовой информации по протоколу VoIP.

Стандартный протокол сжатия RTP-заголовка (cRTP) более эффективен, но требует больших процессорных ресурсов. Как утверждает компания Expand Networks, на альфа-тестировании сейчас находится новое ПО, более эффективно работающее с VoIP-заголовками.

Технико-экономические показатели

Экономический эффект от применения акселераторов Expand обусловлен увеличением пропускной способности виртуального канала между маршрутизаторами при сохранении абонентской платы за существующий физический канал.

В ходе исследования рассматривался следующий передаваемый трафик. Для наземных каналов: 40% файлов офисных приложений (пропорциональное разделение между документами Word, Excel, Acrobat); 35% Интернет/интранет-трафика (Web-страницы, электронная почта и т. п.); 15% архивированных, шифрованных данных (например, видеоинформация) и 10% графических данных. Для спутниковых каналов: 30% файлов офисных приложений; 30% Интернет/интранет-трафика (Web-страницы, электронная почта и т. п.), 30% архивированных, шифрованных данных и 10% графических данных.

Результаты по окупаемости устройств Expand представлены на рис. 9 и 10.

Fig.9 Рис. 9. Окупаемость устройств Expand при передаче по спутниковым каналам.

Fig.10 Рис. 10. Окупаемость устройств Expand при передаче по наземным каналам.

* * *

Таким образом, проведенное исследование показывает, что ускорители компании Expand Networks обладают высокой эффективностью и небольшим временем окупаемости. Можно предположить, что они найдут широкое применение в российских региональных сетях, особенно учитывая недостаточно развитую телекоммуникационную инфраструктуру в регионах.