«برای ۵۰۰ مگابیت اینترنت چه روتری بخریم؟» رایج‌ترین سؤالی است که یک مهندس شبکه می‌شنود، و جواب درستش با خود سؤال شروع می‌شود: پهنای باند به‌تنهایی معیار قدرت روتر نیست. روتر بسته پردازش می‌کند، نه مگابیت؛ و هزینه هر بسته به سرویس‌هایی بستگی دارد که روی آن فعال است. یک روتر ممکن است ۱۰۰ مگابیت دانلود با بسته‌های بزرگ را با ۲۰٪ CPU رد کند و همان روتر زیر حجم زیادی بسته کوچک یا با NAT و فایروال از پا بیفتد.
در این مطلب معیارهای درست سنجش کارایی روتر سیسکو، تفاوت pps و Mbps ، روش‌های فورواردینگ، اثر سرویس‌ها، جدول‌های رسمی سیسکو برای سه نسل روتر و روش بررسی بار روتر در عمل را مرور می‌کنیم.
کارایی روتر در یک نگاه
| معیار اصلی | بسته در ثانیه (pps) ، نه مگابیت |
| بدترین حالت | بسته‌های ۶۴ بایتی |
| ترافیک واقعی | IMIX : ترکیبی از بسته‌های کوچک، متوسط و بزرگ |
| فورواردینگ | CEF سریع است؛ Process Switching کند |
| سرویس‌ها | NAT ، ACL ، QoS ، رمزنگاری و فایروال توان را کم می‌کنند |
| عدد قابل‌اعتماد امروز | توان IPsec و SD-WAN در دیتاشیت روترهای جدید |
فهرست مطالب
چرا pps و نه Mbps
کار اصلی روتر برای هر بسته تقریباً ثابت است: خواندن سرآیند، جست‌وجو در جدول مسیریابی، اعمال سرویس‌ها و ارسال. پس سقف روتر «تعداد بسته در ثانیه» است. پهنای باند فقط حاصل ضرب این عدد در اندازه بسته است:
| اندازه بسته | روتری با سقف ۱۰۰ هزار pps |
|---|---|
| ۶۴ بایت (بدترین حالت) | حدود ۵۱ مگابیت |
| حدود ۴۰۰ بایت (نزدیک میانگین IMIX) | حدود ۳۲۰ مگابیت |
| ۱۵۰۰ بایت (دانلود فایل) | حدود ۱٬۲۰۰ مگابیت |
به همین دلیل سیسکو در جدول‌های قدیمی عملکرد، توان را با بسته‌های ۶۴ بایتی اعلام می‌کرد. (در نسخه قبلی این مطلب «۶۴ کیلوبایت» آمده بود که اشتباه است؛ اندازه استاندارد آزمون ۶۴ بایت است.) ترافیک‌هایی مثل VoIP ، DNS ، بازی آنلاین و حملات DDoS پر از بسته کوچک‌اند و سریع‌تر از هر دانلودی روتر را به سقف می‌رسانند.
روش‌های فورواردینگ
| روش | کجا انجام می‌شود | سرعت |
|---|---|---|
| Process Switching | CPU ، برای هر بسته جداگانه | بسیار کند؛ مثلاً ۳٬۰۰۰ pps روی 2811 |
| CEF (Cisco Express Forwarding) | جدول FIB و Adjacency آماده؛ پیش‌فرض همه روترهای امروز | ده‌ها برابر سریع‌تر؛ ۱۲۰ هزار pps روی 2811 |
| سخت‌افزاری (ASIC یا QFP) | تراشه اختصاصی در روترها و سوئیچ‌های بزرگ | میلیون‌ها بسته در ثانیه |
هر چیزی که بسته را از CEF به CPU بفرستد (مثل ACL با کلمه log ، بسته‌های دارای IP Options ، یا قابلیت‌هایی که روی آن پلتفرم در CEF پیاده نشده‌اند) کارایی را به شدت پایین می‌آورد.
اثر سرویس‌ها
هر سرویسی که روی بسته اعمال می‌شود، زمان پردازش آن را بیشتر می‌کند. به ترتیب تقریبی اثر:
- ACL کوتاه و مسیریابی استاتیک: اثر کم.
- QoS و NetFlow : اثر متوسط.
- NAT : اثر قابل توجه، به‌خصوص با تعداد زیاد اتصال هم‌زمان.
- فایروال Stateful ، IPS و بازرسی لایه ۷ : اثر زیاد.
- رمزنگاری IPsec بدون شتاب‌دهنده سخت‌افزاری: بیشترین اثر.
به همین دلیل سیسکو برای روترهای ISR G2 دو عدد منتشر کرد: عدد خام RFC 2544 و عدد «WAN با سرویس‌ها» که چند برابر کمتر است. برای طراحی، همیشه عدد دوم را ملاک قرار دهید.
جدول رسمی: روترهای کلاسیک
خانواده روترهای Cisco ISR 2800 (تصویر دیتاشیت رسمی)
از سند رسمی Routing Performance سیسکو؛ CEF با بسته ۶۴ بایتی:
| روتر | Process (pps) | CEF (pps) | معادل CEF |
|---|---|---|---|
| 1841 | — | 75,000 | 38.4 Mbps |
| 2811 | 3,000 | 120,000 | 61.4 Mbps |
| 2821 | 11,500 | 170,000 | 87 Mbps |
| 2851 | 15,000 | 220,000 | 112.6 Mbps |
| 3825 | 25,000 | 350,000 | 179.2 Mbps |
| 3845 | 35,000 | 500,000 | 256 Mbps |
| 7206VXR NPE-G1 | 79,000 | 1,018,000 | 521 Mbps |
| 7206VXR NPE-G2 | — | 2,000,000 | 1,024 Mbps |
| 7600 با کارت DFC | — | 48 میلیون در هر اسلات | — |
جدول رسمی: ISR G2
| روتر | RFC 2544 (۶۴ بایت) | WAN توصیه‌شده با سرویس‌ها |
|---|---|---|
| 1941 | 330 kpps | 25 Mbps |
| 2911 | 352 kpps | 35 Mbps |
| 2921 / 2951 | — | 50 / 75 Mbps |
| 3925 | — | 100 Mbps |
| 3945 | 982 kpps | 150 Mbps |
| 3945E | 2,924 kpps | — |
فاصله دو ستون گویاست: 3945 در آزمون خام نزدیک به یک میلیون بسته در ثانیه دارد، اما سیسکو برای طراحی با سرویس‌ها ۱۵۰ مگابیت را توصیه می‌کند.
روترهای امروز: توان IPsec و SD-WAN
در دیتاشیت روترهای جدید، سیسکو مستقیماً توان با رمزنگاری را اعلام می‌کند که به نیاز واقعی نزدیک‌تر است:
| روتر (Cisco 8000 Secure Routers) | IPsec | SD-WAN |
|---|---|---|
| 8100 (مثل C8131-G2) | تا ۱٫۵ گیگابیت | — |
| 8200 (مثل C8231-G2) | تا ۵ گیگابیت | تا ۴ گیگابیت |
| 8300 (C8355-G2 / C8375-E-G2) | تا ۲۰ گیگابیت | ۸٫۷ تا ۱۲ گیگابیت |
| 8400 (C8475-G2) | تا ۴۵ گیگابیت | تا ۲۱٫۷ گیگابیت |
| 8500 (C8570-G2) | تا ۶۳ گیگابیت | تا ۲۱ گیگابیت |
یعنی یک روتر رومیزی امروزی ده‌ها برابر یک 7206VXR با NPE-G2 توان دارد. انتخاب مدل با توجه به پهنای باند و سرویس‌های لازم را در راهنمای انتخاب تجهیزات سیسکو انجام دهید.
بار روتر خودتان را اندازه بگیرید
Router# show processes cpu sorted CPU utilization for five seconds: 35%/28%; one minute: 31%; five minutes: 30% Router# show processes cpu history Router# show interfaces GigabitEthernet0/0 | include rate 5 minute input rate 94000000 bits/sec, 15600 packets/sec Router# show ip cef switching statistics Router# show platform resources
در خروجی show processes cpu عدد دوم (مثلاً 28% در ۳۵%/۲۸%) سهم پردازش وقفه‌ها یعنی فورواردینگ بسته‌هاست؛ اگر بالاست، روتر زیر بار ترافیک است. اگر عدد اول بالا و دومی پایین است، یک پروسه (مثل BGP یا SNMP) CPU را مصرف می‌کند. از خروجی show interfaces نسبت bits/sec به packets/sec را حساب کنید تا میانگین اندازه بسته شبکه خودتان را بدانید. در روترهای IOS XE دستور show platform resources بار مسیر داده را جدا نشان می‌دهد.
پرسش‌های متداول
روتر من با ۳۰٪ ترافیک لینک، CPU صددرصد دارد؛ چرا؟
به احتمال زیاد بسته‌ها Process Switch می‌شوند یا تعداد بسته کوچک بالاست (مثلاً یک حمله یا اسکن). show ip cef switching statistics و show processes cpu sorted را بررسی کنید.
عدد پهنای باند دیتاشیت سوئیچ برای روتر هم معتبر است؟
خیر؛ سوئیچ‌ها در ASIC فوروارد می‌کنند و عدد آن‌ها برای سرویس‌هایی مثل NAT یا رمزنگاری که روتر انجام می‌دهد معنی ندارد.
چقدر حاشیه برای رشد در نظر بگیرم؟
برای طراحی، روتر را طوری انتخاب کنید که در اوج ترافیک با همه سرویس‌ها زیر ۵۰ تا ۶۰ درصد ظرفیت اعلام‌شده کار کند.
منابع
- Cisco Integrated Services Routers Generation 2 At a Glance
- Cisco – Troubleshoot High CPU Utilization on Routers
- RFC 2544 – Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices
مطالب مرتبط: روتر سیسکو 2811 ، روتر سیسکو 7206 VXR NPE-G2 و اندازه‌گیری پهنای باند با TTCP و iPerf.
مشاوره با AKA NET
برای بررسی بار روترهای فعلی و انتخاب روتر متناسب با ترافیک واقعی شبکه با آکانت (AKA NET) تماس بگیرید.
تلفن: 09121308444 | ایمیل: aka@aka.ir | aka.ir
بازتاب: میزان کارایی روتر های سیسکو ( Cisco Routers Performance ) | مرکز آموزش یوسرور - هاست اشتراکی - سرور مجای با کیفیت