Сурков Л.В. - Управление Quality of Service

Министерство образования и науки Российской ФедерацииМосковский Государственный Технический Университетим. Н.Э. БауманаФакультет «Информатика и системы управления»Кафедра «Компьютерные системы и сети»Сурков Л.В.Методические указанияк лабораторной работе по курсуКорпоративные сетиРазделУправление Quality of ServiceОбеспечение качества передачи трафика с приоритезациейна основе DSCP и механизмов обработки очередей2011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01Технология Quality of Service"Quality of Service (QoS) refers to the ability of a network to provide better service to selectednetwork traffic over various underlying technologies…"Cisco Systems.

Quality of service Networking"QoS – способность сети обеспечить необходимый сервис заданному трафику вопределенных технологических рамках."Теоретические основыОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯAF PHB – Assured Forwarding Per Hop Behavior, политика гарантированной доставкипакетов.BE – Best-Effort, негарантированная доставка.BECN – Backward Explicit Congestion Notification, обратное уведомление о перегрузке.CBWFQ – Class-Based Weighted Fair Queuing, взвешенное равномерное обслуживание наоснове классов.CCP – Cisco Configuration Professional, программа для настройки оборудования Cisco.CIR – Committed Information Rate, согласованная интенсивность передачи пакетов.CLI – Command Line Interface, интерфейс командной строки.CoS – Class of Service, класс обслуживания 802.1p.CQ – Custom Queuing, настраиваемые очереди.DiffServ – Differentiated Service, дифференцированное обслуживание.DSCP – Differentiated Service Code Point, код дифференцированной услуги.ECN – Explicit Congestion Notification, явное уведомление о перегрузке.EF PHB – Expedited Forwarding Per Hop Behavior, политика немедленной (срочной)передачи пакетов.FECN – Forward Explicit Congestion Notification, прямое уведомление о перегрузке в сети.FIFO – First In - First Out, алгоритм обработки «первый пришел – первым ушел».IntServ – Integrated Service, интегрированное обслуживание.IOS – Interwork Operating System, операционная система для объединенных сетей.IP SLA – IP Service Level Agreement, соглашение о качестве обслуживания в сетях IP.LFI – Link-layer Fragmentation and Interleaving, фрагментация и чередование пакетов наканальном уровне.LLQ – Low Latency Queuing, буферизация с малой задержкой.MIB – Management Information Base, база данных информации управления.MQC – Modular QoS CLI, модульный интерфейс командной строки для решения задачQoS.NAM – Network Analysis Module, модуль анализа трафика.NBAR – Network Based Application Recognition, распознавание приложений на основесетевых параметров.PDLM – Packet Description Language Module, модуль языка описания пакетов.PIR – Peak Information Rate, максимальная согласованная интенсивность передачипакетов.PHB – Per-Hop Behavior, политика продвижения пакета в каждом промежуточном узле.PQ – Priority Queuing, приоритетное обслуживание.2МГТУ им.

БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01QoS – Quality of Service, качество обслуживания.RED – Random Early Detection, случайное раннее обнаружение.RSVP – Resource Reservation Protocol, протокол резервирования сетевых ресурсов.RTP – Real-time Transport Protocol, транспортный протокол реального времени.SDM – Secure Device Manager, менеджер устройств безопасности.SNMP – Simple Network Management Protocol, протокол простого управления сетями.ToS – Type of Sservice, байт типа обслуживания заголовка IPv4.VoIP – Voice over IP, IP-телефония.WFQ –Weighted Fair Queuing, взвешенное равномерное обслуживание.WRED – Weighted RED, взвешенное раннее обнаружение.WRR – Weighted Round Robin, взвешенное круговое обслуживание.1 Введение.Тенденции развития мультисервисных корпоративных IP-сетейВ настоящее время все большую часть трафика в корпоративных IP-сетях составляетинтерактивная информация, чувствительная к задержкам и гарантированной доставке.Максимальная задержка не должна превышать нескольких десятых долей секунды,причем сюда входит и время обработки информации на конечной станции.

Вариациюзадержки также необходимо свести к минимуму. Следовательно, устройства IP-сетидолжны обладать возможностью дифференцированнного обслуживания различныхтипов сетевого трафика в зависимости от предъявляемых ими требований.Протокол IP может обеспечить лишь негарантированную доставку данных (besteffort service). Негарантированная доставка данных не предполагает проведения какоголибо различия между тысячами потоков информации в IP-сети. Следовательно, IP-сетьне может обеспечить никакой гарантии надежной доставки трафика приложений.

Дляразрешения этой проблемы было введено такое понятие, как качество обслуживания(Quality of Service - QoS) в сетях IP.Методы QoS призваны минимизировать уровень задержек для чувствительного кним трафика, например голосового, и одновременно гарантировать среднюю скорость идинамичную передачу пульсаций для трафика данных.Сегодня методы обеспечения QoS занимают одно из важнейших мест в арсеналетехнологий сетей с коммутацией пакетов, так как без их применения невозможна работасовременных мультимедийных приложений. Эти методы оперируют параметрами,характеризирующими скорость передачи данных, задержку передачи и потерю пакетов.Это объясняет, почему качество обслуживания в сетях IP остается предметомпостоянного внимания международных организаций стандартизации в электросвязи.Для обеспечения необходимого качества обслуживания в сетях IP разработаномножество механизмов, методов и протоколов, в частности механизмы классификации имаркировки входящего трафика, механизмы формирования и управленияинтенсивностью трафика, механизмы резервирования ресурсов, механизмыпредотвращения перегрузок и управления трафиком в случае их возникновения имножество других.Чтобы максимально эффективно использовать инструментарий QoS необходимохорошо понимать основные концепции и знать возможности соответствующихтехнологий.

Успешное внедрение механизмов QoS позволяет максимальнооптимизировать производительность сетей и обеспечить стабильное функционированиенового поколения мультимедийных и голосовых приложений. Поэтому важнойстановится задача изучения основ технологии обеспечения QoS.Необходимый сервис описывается многими параметрами, среди них самые важные:3МГТУ им. БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01 Bandwidth (BW) – полоса пропускания, описывает номинальную пропускнуюспособность среды передачи информации (определяет ширину канала). Delay – задержка при передаче пакета. Jitter – колебание (вариация) задержки при передаче пакетов. Packet Loss – потери пакетов, определяет количество пакетов, отбрасываемыхсетью во время передачи.Служба QoS имеет распределенный характер, так как ее элементы должныприсутствовать во всех сетевых устройствах, продвигающих пакеты: в коммутаторах,маршрутизаторах, серверах доступа.

Очевидно, служба QoS должна включать такжеэлементы централизованного управления, поскольку работу отдельных сетевыхустройств, поддерживающих QoS, нужно координировать, чтобы качество обслуживаниябыло однородным вдоль всего пути, по которому следуют пакеты потока. Качествообслуживания в цепочке между отправителем и получателем определяется наиболее"слабым" звеном. Поэтому заданная поддержка QoS необходима во всех сетевыхустройствах транспортировки отправитель – получатель.Таким образом, базовая архитектура службы QoS содержит компоненты трехосновных типов: С редства QoS сетевых узлов (коммутаторов, маршрутизаторов, серверов доступа); С редства централизованных функций политики, управления и учета QoS. М ежузловые протоколы сигнализации QoS;2 Сервисные модели QoS2.1 Best Effort ServiceСервис негарантированной доставки.

Полное отсутствие механизмов QoS.Используются все доступные ресурсы сети без какого-либо выделения отдельныхклассов трафика и регулирования. Считается, что лучшим механизмом обеспечения QoSявляется увеличение пропускной способности. Это в принципе правильно, однаконекоторые виды трафика (например, голосовой) очень чувствительны к задержкампакетов и изменению скорости их прохождения. Модель «Best Effort Service» даже приналичии больших резервов допускает возникновение перегрузок в случае резкихвсплесков трафика. Поэтому были разработаны и другие подходы к обеспечению QoS.2.2 Integrated Service (IntServ)Integrated Service (IntServ, RFC 1633) – модель интегрированного обслуживания.Может обеспечить сквозное (End-to-End) качество обслуживания, гарантируянеобходимую пропускную способность.

IntServ использует для своих целей протоколсигнализации RSVP. Позволяет приложениям выражать сквозные требования к ресурсами содержит механизмы обеспечения данных требований. IntServ можно краткоохарактеризовать как резервирование ресурсов (Resource reservation).В соответствии с концепциями «Integrated Services» приложения могут выбирать длясвоих потоков данных любой из многочисленных контролируемых уровней качестваобслуживания.

Для этого к базовым IP-сервисам добавляются новые компоненты имеханизмы. Обслуживание в реальном времени требует гарантий, и эти гарантии немогут быть обеспечены без резервирования. Протокол RSVP предусматривает, чторесурсы резервируются для каждого потока, требующего QoS, на каждом4МГТУ им. БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev.

01промежуточном маршрутизаторе на пути от отправителя к получателю с использованиемсигнализации «из конца в конец». Это, в свою очередь, требует хранения намаршрутизаторах данных о состоянии каждого конкретного потока и, как следствие,подразумевает кардинальные изменения в общей модели Internet. Кроме того, такоерешение предлагает способ передачи требований приложения элементам сети,расположенным вдоль пути, и обмена служебной информацией QoS между сетевымиэлементами и приложением.

Недостатки использования протокола RSVP следующие: требуется время на прокладку маршрута резервирования, что может бытькритичным в больших корпоративных и глобальных сетях; дополнительная загрузка промежуточных маршрутизаторов информацией охарактере передаваемого трафика.2.3 Differentiated Service (DiffServ)Differentiated Service (DiffServ, RFC 2474/2475) – модель дифференцированногообслуживания.