Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Качество обслуживания в IP сетях
Изначально разработчики сетей IP заложили механизм осуществления функции QoS (Quality of Service).Этим механизмом является поля в структуре IP пакета (Type of Service - ToS). В основном этим байтом пренебрегали. IP приложения не производит установку значений байта ToS, а маршрутизаторы игнорировали его при принятии решения о продвижении IP пакета.
В современных сетях разному типу трафика должно соответствовать разное качество обслуживания. Отсюда следует, что трафик можно разделить на два больших класса:
В отличие от большей части приложений эластичного трафика, способных продолжать доставку данных, возможно со сниженным уровнем качества обслуживания, многим неэластичным приложениям абсолютно необходим определённый минимум пропускной способности.
Примером неэластичного трафика является трафик реального времени. Использование в сети неэластичного трафика накладывает на сеть следующие требования:
- Пропускная способность, может быть предъявлено требование минимальной пропускной способности;
- Задержка;
- Флуклизация (Jitter) – диапазон изменения задержки. Чем больше допустимое изменение, тем больше реальная задержка доставки данных и тем больших размеров требуется буферы получателя;
- Потеря пакетов – некоторые приложения допускают частичную потерю пакетов (пример: голос).
Пример: требования к голосовому трафику
Голосовые данные оказывают слабое влияние на другой трафик, т.к. голосовой трафик обычно плавный и умеренный. Он чувствителен к задержке и к потере данных.
Обычно голосовые пакеты занимают от 60 до120 байт (поле данных). Так как потеря пакетов недопустима, то используется MAP, а так же TCP.
D ≤ 150ms (300ms) - задержка (в одну сторону);
J ≤ 30ms - Флуклизация задержки ( в одну сторону);
L ≤ 1% - потеря пакетов ;
Голосовой трафик на 1 канал занимает от 17 kbps до 106 kbps+150 bps+(Layer2)управляющий трафик.
Пример: требования к видео трафику
Сам по себе video трафик имеет взрывную зависимость объёма данных от времени. Это может сильнее влиять на прохождения другого трафика.
Как правило, если video поток занимает х kbps, то реально будет х+20% на его передачу.
D≤150ms;
J ≤ 30ms;
L ≤ 1%;
Модели применения (реализации) функций качества обслуживания
Данная модель применяется в сети Internet (как смог, так и доставил ) без всяких гарантий. Функции QoS не реализуются вообще. Здесь нет различия между разными типами трафика и между потоками одного и того же типа.( Пример: почта).
Достоинства:
Недостатки:
нет разницы между трафиком (обычная почка e-mail и базы данных e-comerce).
Приложения video требуют предоставления выделенной пропускной способности. В рамках данной модели возможно зарезервирование полосы пропускания через всю сеть для определённого приложения. Никакое другое приложение уже эту полосу занять не может. Пропускная способность зарезервирована, но используется в данный момент другим терминалом или простаивает.
Рис. 1
Модель интегрированных услуг – модель с жёстким качеством обслуживания, т.к. bandwidth, packet loss, delay, jitter – гарантируется от точки до точки.
В этой модели можно выделить множество уровней обслуживания: здесь исследуется метод установления соединения, здесь также необходимо реализовать контроль оставшихся ресурсов (САС). Если есть пропускная способность, то выделяется ресурс. Если её нет, то происходит отказ в обслуживании какому-либо из приложений.
Протокол RSVP описан в RFC 2205 и является стандартом IETF.
Достоинства:
Недостатки:
Сетевой трафик классифицируется в классы. В зависимости от класса имеет разное обслуживание. В рамках данной модели может быть обеспечено почти гарантированное обслуживание без ухудшения свойств масштабируемости.
Модель дифференцированных услуг – это модель с мягким качеством обслуживания. Здесь не требуется заблаговременной передачи сигнальной информации. Здесь реализован одношаговый подход к обслуживанию, т.е. на каждом участке сети для прохождения трафика должны быть сделаны соответствующие настройки.
Пример: voice – наивысший приоритет, e-mail, best – effort service.
Достоинства:
Недостатки:
Механизмы QoS (Diff Serv)
1.Классификация
Рис. 2. Распознавание разных потоков информации
в выделенные классы
Критерий распознавания данных:
- DSCP;
- IP Precedence;
- SA, DA;
-Protocol.
Для этого маршрутизатор должен доверять маркировке, которая пришла к нему.
IP
|
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
IP Precedence |
Unused |
||||||
|
DSCP |
Flow control |
aaa dP 0
aaa – binary of class;
dP – drop Probability
2. Маркировка
Проводится для более быстрого однозначного распознавания трафика в классы (раскрашивание).
В случае, если устройство не доверяет маркировке трафика от других устройств, то оно может само это сделать.
Маркировка проводится на границах сети с целью дальнейшего использования.
3. Управление очередями – назначение на интерфейс какой-либо очереди обеспечиваемой soft. Хардварная (аппаратная) очередь, как правило, FiFo.
- FiFo, PQ, CQ;
- WFQ;
- CBWFQ;
- LLQ.
4. Управление перегрузками – это метод отбрасывания пакетов.
Механизмы, используемые для реализации QoS.
Маркировка – метод позволяющий сетевым устройствам классифицировать пакет или кадр по специальному полю, описывающему тип трафика. Маркировка данных осуществляется на 2 или на 3 уровня. Установка полей либо в структуре кадра, либо в структуре пакета.
Маркировка на 2 уровне:
Для этого необходимо, чтобы устройство поддерживало стандарт 802,1q – стандарт IEEE по применению VLAN.
2 byte 2 byte
802,1Q/P Meader
3 bit 1 bit 12 bit (4096 VLAN)
TPID – Tag Protocol Identifier = 0×8100
TCI – Tag Control Information
PRI – используется для установки приоритета в 801,2 Р (3 bit = 8 уровней).
Недостаток использования CoS (Class of Service) состоит в том, что маркировка CoS при проходе устройств не поддерживающих 8021.Q или 802,1р теряется. Обычно CoS имеет следующие значения:
|
7 |
Reserved |
|
6 |
Reserved |
|
5 |
Голос |
|
4 |
Видео конференция |
|
3 |
Управление информацией |
|
2 |
Данные высшего уровня |
|
1 |
Данные среднего приоритета |
|
0 |
Мусор |
Рис. 3
У некоторых производителей есть свои не стандартизованные протоколы поддержки VLAN. Пример: Cisco ISL – данные устанавливаются в следующий заголовок ISL 30 байт.
Маркировка так же может проходить, используя технологию MPLS. Это технология присвоения меток пакетам (используется у сервис провайдеров).
Маркировка на 3 уровне:
На третьем уровне пакеты классифицируются по IP адресам SA, DA, длине пакетов или по содержимому ToS байта. В структуре кадра пакета есть поле ToS.
Пример:
|
AF 1 |
Low Medium Hish |
001010 001010 001110 |
|
AF 2 |
Low Medium Hish |
010010 010010 010110 |
|
AF 3 |
Low Medium Hish |
011010 011010 011110 |
|
AF 4 |
Low Medium Hish |
100010 100010 100110 |
|
EF |
Low Medium Hish |
101010 101010 101110 |
Классификация.
Процесс выделения логических групп пакетов по маркировке разделяется:
В процессе классификации необходимо определить границы доверия. Если устройство доверят маркировке, то не нужно производить переклассификацию.
Рис. 4
Управление скоплением трафика
Скопление может случится в V месте если, там где есть несоответствие скоростей, организация нескольких физических интерфейсов в логический интерфейс. Для управления скоплением трафика применяют организацию очередей.
Очереди:
1 – передается поле не пустое
2
3
Очереди с низким приоритетом могут встать
- нет приоритетов;
- из каждой очереди передаётся по одному пакету.
Если пакеты одинаковые по размеру, то пропускная способность делится поровну. Каждая очередь получит какую либо пропускную способность.
Каждой очереди назначается вес. Из каждой очереди передаются пакеты пропорционально весу.
Проблемы:
передаётся до 4999 байт.(на 50% больше, чем было можно)
- сохраняет историю о количестве «extra» переданных байт в каждом ????
- добавляет дефицит в следующем ???? к заданному количеству байт
Все очереди передают в среднем заданное количество байт.
Предотвращение скопления трафика
ТСР и затраты трафика:
В моменты скопления трафика может случится:
- синхронизация ТСР соединений
- ТСР застой отдельных соединений (более агрессивные потоки защищают буфер)
Применяют:
1. механизмы случайного преждевременного определения (RED) – это механизм, который отбрасывает пакеты в случайном порядке до потока очереди станет полосой.
2. механизм отбрасывания увеличивает количество отбрасываемых пакетов с ростом очереди.
а) б)
Рис.6 а) до RED; б) после RED
Ограничение трафика и выравнивание по форме
3. механизм повышения эффективности ?????:
- сжатие нагрузки 2 уровня или всего IP пакета (RFC 2393);
Пример:
No payload:
Software compression:
Hardware compression:
- сжатие заголовков TCP, RTP;
- Fragmentation and Interleaving;
20 8 12 20 Всего 60 байт
|
IP Meade |
UDP |
RTP |
Payload |
2 - 4 байт
67 % => 2/22 = 9 %
4/22 = 17 %
Voice
Video