Протоколы и сервисы QoS. (Лекция 4) презентация

ПРОТОКОЛЫ И СЕРВИСЫ QoS

Потеря пакетов…

Delay…

Jitter…

Bandwidth Limit…

Службы QoS Best effort – обработка информации как можно быстрее, но без дополнительных усилий (FIFO, drop tail) Мягкий QoS – сервис с предпочтениями. Приоритетное обслуживание, значения параметров QoS зависят от характеристик трафика. Жесткий QoS – гарантированный сервис. Основан на предварительном резервировании ресурсов для каждого потока.

Логические плоскости механизмов QoS

Модель службы QoS

Эталонная модель сквозного QoS

Характеристики QoS (Y.1540) Задержки и джиттер* задержки Величина потерь Производительность сети Надежность сетевых элементов G.1000 – определяет структуру связей между рабочими характеристиками QoS. * джиттер задержки – отклонение значений задержки от заданной величины

Классификация трафика мультисервисной IP-сети по приложениям

Показатели качества обслуживания, учитываемые при передаче мультимедийного трафика, и механизмы их формирования

Классы QoS и соответствующие им приложения (Y.1541) Класс 0: Приложения реального времени, чувствительные к джиттеру, характеризуемые высоким уровнем интерактивности (VoIP, видеоконференции) Класс 1: Приложения реального времени, чувствительные к джиттеру, интерактивные (VoIP, видеоконференции) Класс 2: Транзакции данных, характеризуемые высоким уровнем интерактивности (например, сигнализация) Класс 3: Транзакции данных, интерактивные приложения Класс 4: Приложения, допускающие низкий уровень потерь (короткие транзакции, массивы данных, потоковое видео) Класс 5: Традиционные применения сетей IP

Нормы на параметры доставки пакетов IP с разделением по классам обслуживания, модель ITU-T

Коэффициенты готовности и значения времени простоя оборудования

Причины системной ненадежности

Причины отказов в IP-сетях

Базовая архитектура службы QoS

Механизмы обслуживания очередей FIFO (First In First Out) – без использования дополнительных возможностей, используется в best effort PQ (Priority Queuing) – приоритетные очереди, вводится приоритет трафика (1-8) CQ (Custom Queuing) – настраиваемые очереди, используется при резервировании ресурсов WFQ (Weighting Fair Queuing) –взвешенное справедливое обслуживание, позволяет динамически управлять ресурсами

Приоритетное обслуживание

Взвешенные настраиваемые очереди

Взвешенное справедливое обслуживание (WFQ)

Организация очередей WFQ Приоритет: 7-8 сигнализация, транзакции 5-6 трафик реального времени 1-4 эластичный трафик

Модификации WFQ WFQ на основе вычисления номера пакета WFQ на основе потока CBWFQ – WFQ на основе класса DWFQ – распределенный WFQ DWFQ на основе QoS-группы CBWFQ c приоритетной очередью (LLQ) Заказное обслуживание очередей

Механизмы профилирования трафика Drop tail – отбрасывание хвоста: отбрасываются все пакеты, заставшие буфер полным. Используется в best effort. RED – случайное раннее обнаружение: при угрозе перегрузки пакеты из буфера отбрасываются с ненулевой вероятностью. Дырявое ведро – отбрасываются пакеты, не обслужившиеся за установленный период. Корзина маркеров (токенов) – дозирование трафика с целью уменьшения неравномерности продвижения пакетов

Алгоритм "дырявого ведра"

Алгоритм "ведро токенов"

Управление потоками Прерывание передачи: при перегрузке передача пакетов источниками трафика прерывается на случайный интервал времени, затем возобновляется с той же интенсивностью. Использование динамического окна: размер окна (количество пакетов, посылаемых источником за период) изменяется в зависимости от загрузки буфера. Медленный старт: в случае перегрузки источники трафика прекращают передачу, затем посылают пакеты, постепенно увеличивая размер окна.

Модели обеспечения качества обслуживания в сетях IP Модель предоставления интегрированных услуг (IntServ) RFC-2205, 1994-1997 г. Модель предоставления дифференцированных услуг (DiffServ) RFC 2475, 1998 г. MPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Интегрированные услуги IntServ Разработана IETF, 1994-1997 г. RFC 2205, RFC 2210, RFC 2211, RFC 2212 Цель: предоставление приложениям возможности запрашивать сквозные требования у ресурсам. Недостатки: проблемы масштабирования. Основной механизм: протокол резервирования ресурсов RSVP, в узлах используется WFQ.

RSVP – Resourse Reservation Protocol Протокол резервирования ресурсов. Позволяет посылать в сеть информацию о требованиях QoS для каждого потока. Работает совместно с IP. Резервирование проводится по адресу получателя. В случает отказа маршрута резервирование происходит заново. Работает с двумя видами сообщений: PATH: запрос на резервирование. Содержит: скорость передачи данных; максимально допустимый размер пульсации трафика. RESV: запрос резервирования. Содержит: скорость передачи данных; максимально допустимый размер пульсации трафика. QoS

Организация RSVP-пути

Процесс резервирования пути Узел-отправитель посылает запрос PATH как обычный пакет. Каждый маршрутизатор прописывает в своей памяти адрес предыдущего и посылает свой адрес в PATH-запросе. Получатель в ответ на PATH генерирует RESV и отправляет по прописанному в PATH пути. Т.о. резервирование происходит в обратном порядке, от получателя к отправителю. Маршрутизаторы обрабатывают RESV-запросы, пытаясь предоставить требуемые ресурсы. В случае невозможности предоставления ресурсов резервирование начинается сначала. Путь считается установленным, когда отправитель получает RESV. После этого начинается сеанс.

Дифференцированные услуги DiffServ Разработана IETF, 1998 г. RFC 1349, RFC 2475, RFC 2597, RFC 2598 Цель: поддержка легко масштабируемых дифференцируемых в Internet Недостатки: отсутствие гарантированного QoS Основной механизм: маркировка трафика с использованием бита ToS (Type of Service). Поддерживает политики поведения сетевого узла: AF-phb и EF-phb (Per-Hop Behavior)

Политики поведения сетевого узла - phb AF-phb (Assured Forwarding): политика гарантированной доставки – средство, позволяющее обеспечить несколько различных уровней надежности доставки IP-пакетов. Механизмы: эффективное управление полосой пропускания за счет организации собственной очереди для каждого типа трафика; 3 уровня приоритетов пакетов; RED. EF-phb (Expedited Forwarding): политика немедленной доставки – обеспечение сквозного QoS для приложений реального времени. Механизмы: приоритезация трафика; WFQ; распределение ресурсов; RED.

MPLS (Multi-Protocol Label Switching)