ToS В основном этим байтом пренебрегали

Работа добавлена на сайт samzan.net:

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:

•  Эластичный трафик, т.е. трафик способный приспособляться к изменениям задержки, к пропускной способности, продолжая удовлетворять потребности приложения. К эластичным  приложениям относят обычные приложения, работающие с помощью протоколов TCP и UAP: FTP, SMTP, TELNET, SNMP,HTTP.
•  Неэластичный трафик, плохо приспосабливается к изменениям задержки и пропускной способности.

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

1.  Best – effort.

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:

•  хорошо масштабируема;
•  не нужно ни каких механизмов.

Недостатки:

•  нет гарантии обслуживания;

нет разницы между трафиком (обычная почка e-mail и базы данных e-comerce).

1.  Модель интегрированных услуг Int Service.

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:

•  явные гарантии обслуживания;
•  управление ресурсами по запросу.

Недостатки:

•  непрерывные передачи управляющего трафика;
•  поточный подход является не масштабируемым.

1.  Модель дифференцированных услуг Diff Service Model

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:

•  масштабируемость;
•  большое количество уровней.

Недостатки:

•  нет абсолютной гарантии;
•  сложные механизмы.

Механизмы QoS (Diff Serv)

1.  Классификация
   1.  Маркировка
   2.  Управление очередями
   3.  Избегание перегрузок
   4.  Ограничение трафика путём отбрасывания (если не удовлетворяет условиям) и придание формы для сглаживания пиковых бросков
   5.  Повышение эффективности канала.

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:

•  На 2 и 3 уровня;
•  По приложению (TFTP, Oracle, video, URL);
•  По Mac, IP адресам;
•  По интерфейсам на оборудовании.

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:

•  FiFo
•  PQ – организация нескольких очередей.

1 – передается поле не пустое

2

3

                Очереди с низким приоритетом могут встать

•   Справедливая организация очередей (Round Robin):

            - 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.

•  Взвешенная организация очереди.

Каждой очереди назначается вес. Из каждой очереди передаются пакеты пропорционально весу.

Проблемы:

передаётся до 4999 байт.(на 50% больше, чем было можно)

•  Взвешенная организация очереди с возмещением дефицита

     - 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

1. консультант администратор молодежной одежды сети бутиков ShelleGPoint опыт работы от 1 до 3 лет образование сре
2. Речевой этикет
3. психологический тип
4. х годов когда было обнаружено что большинство гомосексуалистов больных СПИДом заразились в публичных бан.html
5. хау; товарные знаки и знаки обслуживания
6. Ваша реклама
7. ПРАВИЛАМ ТАМОЖЕННОГО КОНТРОЛЯ ЗА МЕЖДУНАРОДНЫМИ ПОЧТОВЫМИ ОТПРАВЛЕНИЯМИ
8. Органы безопастности.html
9. Тема- Официальноделовой стиль речи
10. тема отработок Все это безусловно сказывалось на положении крестьянства страдавшего от безземелья налого
11. Изумрудная скрижаль около 3000 г
12. лекция БЖД Преподаватель- Павел Николаевич Таталев
13. Инфоратика~~ымыны~аны~тамасы
14. Киевском слове под псевдонимом Граф Нивер
15. Акушерство (заболевания сердечно-сосудистой системы у беременных)
16. Курсовая работа- РПС Туреччин
17. прескриптивным и дескриптивноэкспликативным
18.  декабря 2013 года ЗАКЛЮЧЕНИЕ по результатам рассмотрения заявления гражданина Троянова А
19. Рязанский государственный университет имени С1
20. новейший и нетрадиционный документ во многом условны и служат для названия группы документов которые в

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе