Использование утилиты iPerf для VoIP-тестирования

Утилита iPerf знакома многим сетевым администраторам, как инструмент для тестирования реальной пропускной способности сетевых каналов и траблшутинга проблем на уровне сети. Это простая и эффективная программа, бесплатная и кроссплатформенная. Она удобна и проста в освоении. В данной статье мы рассмотрим применение iPref,как средства для поиска проблем в сетевой инфраструктуре, как основы VoIP-сети, и разберем примеры тестов, для обнаружения возможных проблем, проявляющихся при работе с VoIP-трафиком. Мы не будем рассматривать базовый функционал данной утилиты, так как  материал по данной теме уже приводился в этой статье на нашем сайте.

Установка и особенности

iPref изначально был спроектирован, как инструмент для измерения максимально достижимой полосы пропускания в IP-сетях между хостами. Среди его возможностей работа с протоколами TCP, UDP, SCTP (в iPref3), поддержка IPv4 и IPv6. 

Приложение использует модель клиент-сервер, таким образом тестирование линка происходит с обеих сторон: клиент генерирует трафик, сервер принимает его, обрабатывает и предоставляет статистику пользователю. На основании статистики можно делать выводы о пропускной способности линка, сетевом джиттере, потерях при доставке пакетов.

Возможности тестирования и управления потоком, предоставляемые iPref, весьма широки: вы можете создавать одно-/двунаправленный либо обратнонаправленный поток, переопределять клиентов и сервер, тестировать линк между несколькими клиентами и сервером, динамически менять адреса серверов.Параметры потока могут принимать различные типы протоколов, маршрутизацию по портам, битрейт, максимальные значения полосы, используемую задержку, время проведения теста и т.д. Существует также список публичных серверов Ipref, которые можно использовать для тестирования внешних линков. Этот список можно найти на сайте проекта.

Существует две ветки проекта iPerf: собственно iPerf и iPerf3. Они имеют различную кодовую базу и не совместимы между собой (клиенты iPerf не смогут работать с серверами iPerf3 и наоборот). В рамках данной статьи мы будем работать с версией iPerf3, как актуальной. Среди функций, поддерживаемых веткой iPerf3 отметим следующие:

• использование SCTP вместо TCP;
• обратный режим — сервер генерирует трафик, а клиент обрабатывает;
• динамическая смена сервера;
• возможность указать клиентский порт;
• использование только IPv4/v6;
• тегирование IPv6-трафика;
• вывод отладочной информации.

Ipref доступен для всех десктопных платформ, также существует официальное мобильное приложение для Android и iOS.

Варианты применения iPerf в VoIP-телефонии

Нагрузочное тестирование сети

Предположим, что перед Вами возникла задача развернуть сервер VoIP-телефонии в офисе Вашей компании и ее удаленных филиалах. Вы хотите протестировать имеющуюся сетевую инфраструктуру под нагрузкой, дабы узнать, сможет ли она обеспечить стабильное качество обслуживания ваших абонентов при большом количестве звонков.

Для того чтобы обеспечить нагрузочное тестирование сети мы настроим iPerf на генерацию большого количества TCP-трафика, увеличив размер окна TCP до 32KB (по умолчанию размер окна 8KB) и зададим количество потоков равное 8 (имитация восьми одновременных звонков):

Со стороны сервера включим прослушивание на стандартном порту 5201:

iperf3 -s

Со стороны клиента:

iperf3 -c *server_ip* -P 8 -w 32768

где опция:

• с — указывает, что данный хост является клиентом;

• P определяет число потоков;

• w указывает размер окна TCP в байтах.

Следующий нагрузочный тест мы проведем, сгенерировав полосу UDP трафика 1Гбит/с одним потоком. Данный тест также позволит нам отследить количество потерь пакетов и сетевой джиттер.

 Со стороны клиента запускаем iPerf с параметрами:

iperf3 -c *server_ip* -u -b 1000M

где ключ:

• с — указывает, что данный хост является клиентом;

• u определяет протокол UDP;

• b — максимальную полосу генерируемого трафика.

Эмуляция RTP-потока

Как известно, в технологии VoIP протокол SIP используется для лишь для установления сессий между устройствами, голосовые и видео данные передаются в RTP потоках. Отследить проблемы с потоком RTP, такие как, например, задержки при передаче голоса в результате некорректной настройки сетевого оборудования можно в том числе с помощью утилиты iPerf.

Проведем тест, симулирующий голосовой трафик по порту 5061:

Со стороны сервера:

iperf3 -s -p 5061

Со стороны клиента:

iperf3 -c *server_ip* -u -p 5061 -S 0xC0 -l 250

где опции:

• с — указывает, что данный хост является клиентом;

• u определяет протокол UDP;

• p используемый порт 5061;

• S определяет параметр DSCP/TOS (в формате Hex) — внутрисетевое тестирование;

• l размер самой дейтаграммы.

Эмуляция голосового трафика

Теперь с помощью iPerf мы проведем тест сети, моделируя поток голосовых данных в таком же двунаправленном потоке, как это делает наиболее распространенный и часто используемый в VoIP-сетях кодек G.711. Параметры голосового потока можно рассчитать с помощью калькулятора полосы нагрузки: VoIP Bandwidth Calculator.

            Наш поток RTP будет использовать битрейт 64кб/с с частотой отправки 50 пакетов в секунду.

Со стороны сервера:

iperf3 -s -p 5061

iperf3 -c *server_ip* -u -l 300 -b 67000 -d -S 0xC0 -fk -i 5 -p 5061

где ключи:

• с — указывает, что данный хост является клиентом;

• u — определяет протокол UDP;

• l — указывает размер дейтаграммы;

• b — битрейт передачи данных;

• d — использование двунаправленного потока;

• S — определяет параметр DSCP/TOS (в формате Hex) — внутрисетевое тестирование;

• i — интервал отправки дейтаграмм;

• p — используемый порт.

Логирование в процессе тестирования

Начиная с версии 3.1 iPerf позволяет производить запись результатов тестирования в текстовый файл. Также в версии 3.0 введена поддержка вывода в формате JSON. Использование данных опций позволяет производить множественные тесты с отслеживанием операций на каждом этапе тестирования.

Со стороны сервера:

iperf3 -s -p 5061

Со стороны клиента:

iperf3 -c *server_ip* -u -l 300 -b 67000 -p 5061 -J --logfile trace.json

где:

• с — указывает, что данный хост является клиентом;

• u — определяет протокол UDP;

• l — указывает размер дейтаграммы;

• b — битрейт передачи данных;

• J — определяет вывод в формате JSON;

— logfile — указывает файл для записи вывода.

Лог выполнения теста мы можем видеть в файле trace.json