基于OPNET的EIGRP路由协议性能仿真分析*

李晋超

(山西机电职业技术学院 信息与管理工程系，山西 长治 046011)



基于OPNET的EIGRP路由协议性能仿真分析*

李晋超

(山西机电职业技术学院 信息与管理工程系，山西 长治 046011)

文章基于当前流行的OPNET仿真平台对EIGRP路由协议进行了建模仿真，也对不同的路由协议在相同网络场景下对延迟、抖动、收到的流量、发送的流量四个方面进行了对比分析，同时也对相关网络协议网络收敛活动对网络性能的影响进行了初步分析，为以后的研究提供了依据。

OPENT；EIGRP；路由协议；建模仿真；对比分析

0 引言

随着仿真技术的快速发展，网络仿真在网络管理、协议设计、性能预测以及故障诊断等方面都发挥着日益显著的作用。网络仿真技术是一种通过模拟网络传输流量，从而获得相关网络性能数据，其结果具有高可靠性。OPNET(Optimized Performance Network Engineering Tool)作为当前业界著名的网络仿真软件，在国内外的教学和工程中应用得越来越广泛[1]。OPNET以其独有的方法为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性[2],也为研究和优化网络协议提供了可靠的仿真平台。通过在OPNET仿真平台中构建模型模拟网络行为，在相同或不同的场景下进行比较分析，从而得出相应的结论。

OPNET Modeler主要采用三层建模机制：最下层的进程域，用有限状态机、C或C++以及OPNET自带的核心函数实现各种协议算法[3]。第二层是节点域，通过修改各种不同功能模块的参数符合建模的要求。最上层使用模型中各种网络设备搭建符合实际需要的网络拓扑结构。OPNET Modeler还包含动画功能、无线模块、网络分析工具模块，其实现的动画效果展示形象直观，使用网络分析模块对提高网络性能决策提供高可信依据。

1 EIGRP路由协议介绍

EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol，增强内部网关路由协议)是一种高级距离矢量、无类的路由选择协议，是思科私有的协议，只能运行在思科路由器上。EIGRP的协议号是88，使用RTP(Reliable Transport Protocol可靠传输协议)传送和接受EIGRP的分组，表1为EIGRP包格式。EIGRP使用Hello分组来发现、验证和重新发现邻居路由器，除小于或等于1.544Mb/s的多点帧中继链路是60秒外，其他链路都是5秒。采用EIGRP协议之后路由器有3张表：邻居表、路由表、拓扑表，可以对网络变化作出快速反应。

表1 EIGRP包格式

EIGRP使用的是DUAL(Diffusing Update Algorithm，弥散修正算法)算法机制，DUAL算法包括以下重要方面：Successor(后继)、FD(可行距离)、RD或AD(报告距离/通告距离)、FS(可行后继)、FC(可行条件)。DUAL算法能够快速收敛的原因是FS，它保存了备份路径，当网络发生变化时可以及时找到替代路径。EIGRP使用复合的度量值，可以是带宽、延时、可靠性和负载的组合，公式为：Metric=[K1*Bandwidth+(K2*Bandwidth)/(256-load)+K3*Delay]*[K5/(reliability+K4)]。在默认情况下，K1和K3等于1，K2、K4和K5等于0。公式简化为：Metric=Bandwidth+Delay，即Metric=(10000M/源和目标之间的最低链路带宽+源和目标之间所有的链路延时总和/10)*256。

2 建模仿真

由于EIGRP路由协议、IGRP路由协议、RIP路由协议、OSPF路由协议都属于开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect)中的网络层，可以通过建模验证EIGRP路由协议的应用效果及在相同情况下与IGRP路由协议、RIP路由协议、OSPF路由协议应用效果进行对比分析。

新建一个名为project_moni的工程，分别建立四个场景：scenario_eigrp、scenario_igrp、scenario_rip、scenario_ospf，建立模型，见图1。这四个场景整体路由协议分别设置为EIGRP、IGRP(Interior Gateway Routing Protocol，内部网关路由协议)、RIP(Routing Information Protocol，路由信息协议)、OSPF(Open Shortest Path First，开放最短路径优先)。

图1 EIGRP路由协议通信模型Fig.1 EIGRP routing protocol communication model

设置scenario_eigrp场景网络拓扑自动分配IPv4地址，路由器之间和ip32_cloud采用PPP_DS3相连，PC、SERVER和路由器之间采用10BaseT连接，整体路由协议为EIGRP。设置故障恢复服务，当第200秒时node9-node16之间线路发生故障。采用数据流服务，前景流量占1%。在DES下选择相关EIGRP分析选项，运行仿真1000秒，设置Eigrp sim efficiency为Disabled。其他场景设置的具体设置过程省略。

3 仿真结果对比分析

仿真运行结束后，打开局域网节点node0-node3观察相关数据。由图2可以看到时间到第200秒时，由于node9-node16之间发生故障，node0-node3之间路由发生了新的变化，由于EIGRP使用的是DUAL算法机制，所以网络快速重新选择路由，收敛时间十分短暂，网络传输没有受到影响。而采用IGRP协议和RIP协议的网络传输恢复正常时间分别是344秒和16秒左右。值得注意的是在当前网络拓扑结构下，采用OSPF协议情况下也实现了路由的快速重新选择，网络没有出现中断传输。选择在局域网node0-node3节点上从延时、抖动、收到的流量、发送的流量4个方面观察分析协议之间的差别，见图3、图4、图5、图6。由图3可知，IGRP协议是延时最多的，其次为RIP协议，而EIGRP协议和OSPF协议不明显。图4显示采用EIGRP协议抖动比较平稳，而其他协议出现了比较明显的抖动。图5、图6显示各协议在接收的流量上和发送的流量基本保持一致。综合以上比对结果，显示适合当前网络场景的最佳路由协议为EIGRP。

图2 故障发生时数据传输状态图Fig.2 Data transmission status at fault

图3 延迟仿真结果Fig.3 Delay simulation effect

图4 抖动仿真结果Fig.4 Jitter simulation effect

图5 接收的流量仿真结果Fig.5 Received traffic simulation results

图6 发送的流量仿真结果Fig.6 Flow simulation effect

4 网络收敛活动对比分析

选择在全局节点上观察各协议的网络收敛活动，见图7。发现尽管在当前网络下EIGRP和OSPF协议在网络发生故障时都能够实现快速收敛，但是EIGRP协议收敛时间比OSPF协议短，这意味着有可能在随着网络规模的扩大或者通信节点数的增加EIGRP协议的路由收敛效果更佳。图8为各协议发送的流量仿真结果，可以直观看到IGRP和RIP路由协议周期性对外发包进行网络收敛活动，这有可能增大网络数据流量，占用了网络带宽，增加了网络负载。而EIGRP协议和OSPF协议在快速实现路由收敛后，流量发送很少，几乎对网络带宽没有造成什么影响，后期趋于稳定，但初期OSPF协议收敛时相对于EIGRP协议收敛时有较明显大的数据流量，这可能会对初期的网络性能产生一定的影响。

图7 网络收敛活动仿真结果Fig.7 Simulation results of network convergence activity

图8 发送的流量仿真结果Fig.8 Flow simulation results for transmission

5 结语

近年来网络仿真技术的兴起对于研究网络开辟了一条新的道路，鉴于它的仿真结果的可靠性，对于真实的网络设计规划、性能提升等各方面都起

到了重要的参考作用。它也能为网络提供接近真实环境下的模拟试验环境和辅助测试手段, 验证网络的基本使用效能、网络可靠性以及提供各种新技术体制的试验环境[4]。基于OPNET仿真软件对EIGRP协议以及相关协议性能进行了分析对比，做出了初步的研究，但对于EIGRP协议深层次研究,以及随着网络规模的扩大或者通信节点数的增加协议对网络性能影响还需要做进一步的研究。使用OPNET仿真软件不仅对研究和优化网络协议提供了可靠的仿真平台，还能够以可视化的角度帮助理论教学，具有非常广泛的推广价值。

[1]王文博,张金文.OPENTMolder与网络仿真[M].北京:人民邮电出版社, 2003.

[2]陈敏.OPENT网络仿真[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[3]龙华.OPNET Modeler与计算机网络仿真[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006.

[4]李波,苏锦海,张传富.基于OPNET的Email流量建模研究及仿真[J].计算机应用与软件，2010(7)：63-64.

Simulation analysis on OPNET and EIGRP performance

LI Jin-chao

(Shanxi Institute of Mechanical & Electrical Engineering information & Management department,Changzhi Shanxi 046011，China)

The essay implements the modeling and simulation for EIGRP on the basis of OPNET simulation platform, analyzes flow data of different routing protocols under the situation of delay,jitter, receive and send. In addition, effect on the network performance by convergence of related network protocols has been closely examined in the article to provide a basis for future research.

OPENT；EIGRP；Routing protocol;Modeling and Simulation；Comparative Analysis

2015-12-01

李晋超(1983-)，男，山西机电职业技术学院信息与管理工程系讲师、硕士。主要研究方向：计算机网络。

TP393.01

A

1673-6125(2016)01-0036-04