Сурков Л.В. - Управление Quality of Service, страница 2

Определяет обеспечение QoS на основе четко определенныхкомпонентов, комбинируемых с целью предоставления требуемых услуг. АрхитектураDiffServ предполагает наличие классификаторов и формирователей трафика на границесети, а также поддержку функции распределения ресурсов в ядре сети в целяхобеспечения требуемой политики пошагового обслуживания (Per-Hop Behavior - PHB).DiffServ разделяет трафик на классы, вводя несколько уровней QoS, и состоит изследующих функциональных блоков: граничныеформирователитрафика(классификацияпакетов,маркировка,управление интенсивностью) и модули реализации PHB политики (распределение ресурсов, политикаотбрасывания пакетов).DiffServ можно кратко охарактеризовать как приоритезацию трафика (Prioritization).Механизмы DiffServ усовершенствуют протокол IP с целью преодолеть недостаткиIntServ/RSVP и обеспечить масштабируемое избирательное обслуживание в Internet безнеобходимости запоминать состояние каждого потока и поддерживать сигнализацию.

Вотличие от RSVP, в случае DiffServ отправитель и получатель не обмениваютсяинформацией о требованиях к качеству обслуживания, что исключает временныезатраты на прокладку пути, присущие RSVP.Механизмы DiffServ ограничиваются только установлением соответствия междууслугами и различными уровнями «чувствительности» к задержкам и потерям, то есть неимеют дела с точными значениями или гарантиями. Они не рассчитаны на обеспечениетого или иного уровня обслуживания.

Вместо этого они стараются обеспечитьотносительное упорядочивание агрегированных потоков, так что с одним из них«обращаться лучше», чем с другим, в зависимости от определенных правилобслуживания.Масштабируемость архитектуры DiffServ достигается за счет объединенияклассификационных признаков трафика, при этом информация о типе трафикапередается в заголовке IP-датаграммы. При этом сложные операции классификации,маркировки, определения правил обслуживания и формирования трафика выполняютсятолько на границах сети или же на хостах.2.4 Перспективы моделей QoSПрименяемые вместе IntServ и DiffServ могут способствовать внедрению IPтелефонии, видео по требованию и различных критически важных для предприятийнемультимедийных приложений.

IntServ позволяет хостам запрашивать конкретный5МГТУ им. БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01объем ресурсов для каждого потока и использовать обратную связь для определениявозможности выполнения запросов. DiffServ обеспечивает масштабируемость длякрупных корпоративных сетей. В настоящее время предложена гибридная структура.Она предусматривает применение модели, в которой периферийные подсетиподдерживают RSVP и IntServ. Эти подсети связаны промежуточными сетями DiffServ.Благодаря масштабируемости сетей DiffServ данная модель позволяет расширитьдиапазон действия сетей IntServ/RSVP. Промежуточные сети DiffServ выглядят длясетей IntServ/RSVP как одно транзитное звено.

Хосты, подключенные к периферийнымсетям IntServ/RSVP, передают через сети DiffServ запросы друг другу на резервированиересурсов для каждого отдельного потока. Внутри периферийных сетей IntServ/RSVPприменяется стандартная обработка протоколов IntServ/RSVP, а сигнальные сообщенияRSVP передаются через сети DiffServ прозрачным образом. Устройства на границемежду сетями IntServ/RSVP и сетями DiffServ обрабатывают сообщения RSVP иобеспечивают входной контроль с учетом наличия ресурсов внутри сети DiffServ.3 Базовые функции QoSБазовые функции QoS заключаются в обеспечении необходимых параметров сервисаи определяются по отношению к трафику как:Packet Classification - классификация;Packet Marking - разметка;Congestion Management - управление перегрузками; Queuing - распределение по очередям; Scheduling - механизмы (алгоритмы) обработки очередей; Предотвращение перегрузок; Регулирование.Функционально классификация и разметка чаще всего обеспечиваются на входныхпортах оборудования, а управление и предотвращение перегрузок – на выходных.3.1 Классификация и разметка пакетов (Packet Classification and Marking)Классификация пакетов (Packet Classification) представляет собой механизмсоотнесения пакета к определенному классу трафика.

Другой не менее важной задачейпри обработке пакетов является маркировка пакетов (Packet Marking) – назначениесоответствующего приоритета (метки). В зависимости от уровня модели OSI эти задачирешаются по-разному.Layer 2 Classification and MarkingПротокол Ethernet в чистом виде не поддерживает поле приоритета. Поэтому наEthernet портах (Access Port) возможна лишь внутренняя (по отношению к коммутатору)классификация по номеру входящего порта и отсутствует какая-либо маркировка.Более гибким решением является использование стандарта IEEE 802.1P, которыйразрабатывался совместно с 802.1Q.

Иерархия отношений здесь следующая: 802.1D описывает технологию мостов и является базовой для 802.1Q и 802.1P. 802.1Q описывает технологию виртуальных сетей (VLAN). 802.1P обеспечение качества обслуживания.В целом, включение поддержки 802.1Q автоматически дает возможностьиспользования 802.1P. Согласно стандарту используются 3 бита в заголовке второгоуровня, которые называются Class of Service (CoS) (Рисунок 1).

Таким образом, CoSможет принимать значения от 0 до 7.6МГТУ им. БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01Рисунок 1. Дополнительное поле CoS в заголовке кадра Ethernet.Layer 3 Classification and MarkingМаршрутизирующее оборудование (Layer 3) оперирует IP пакетами, в которых подцели маркировки предусмотрено соответствующее поле в IP-заголовке - Type of Service(ToS) размером один байт. ToS может быть заполнен классификатором IP Precedence(IPP) или DSCP в зависимости от задачи. IPP имеет размер 3 бита (принимает значения0-7). DSCP относится к модели DiffServ и состоит из 6 бит (значения 0-63) (Рисунок 2).Рисунок 2.

Поле TOS в IP-заголовке.Кроме цифровой формы, значения DSCP могут быть выражены с использованиемспециальных ключевых слов: доставка по возможности BE (Best Effort); гарантированная доставка AF (Assured Forwarding); срочная доставка EF (Expedited Forwarding).В дополнение к этим трем классам существуют коды селектора классов, которыедобавляются к обозначению класса и обратно совместимы с IPP. Например, значениеDSCP равное 26 можно записать как AF31.3.2 Управление перегрузками (Congestion Management).Перегрузки (Congestions)Перегрузки возникают в случае переполнения выходных буферов оборудования,передающего трафик. Основными механизмами возникновения перегрузок являетсяагрегация трафика и несогласованность скоростей на интерфейсах (Рисунок 3).7МГТУ им.

БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 01Рисунок 3. Возможные причины возникновения перегрузокУправление пропускной способностью в случае перегрузок (узких мест)осуществляется с помощью механизма очередей. Пакеты помещаются в очереди,которые упорядоченно обрабатываются по определенному алгоритму. Фактически,управление перегрузками – это определение порядка, в котором пакеты выходят изинтерфейса (очередей) на основе приоритетов.

Если перегрузок нет – очереди неработают. Расмотрим методы обработки очередей.3.3 Распределение по очередям (Queuing)Layer 2 QueuingФизическое устройство классического коммутатора можно упрощенно представитьследующим образом: пакет приходит на входной порт, обрабатывается механизмомкоммутации, который решает, куда направить пакет, и попадает в аппаратные очередивыходного порта. Аппаратные очереди представляет собой быструю память, хранящуюпакеты перед тем, как они попадут непосредственно на выходной порт.

Далее, согласноопределенному механизму обработки, пакеты извлекаются из очередей и покидаюткоммутатор. Обычно каждый порт коммутатора содержит ограниченное числоаппаратных очередей: 2, 4, 8...В общих чертах настройка приоритезации заключается в следующем:1. Изначально очереди равноправны. Поэтому предварительно необходимо ихнастроить, то есть определить очередность их обработки. Чаще всего это делаетсяпривязкой приоритетов 802.1P к очередям.2. Назначить приоритеты поступающим пакетам - по входному порту, по классу CoSили, в случае дополнительных возможностей (Layer 3 switch), по типу ToS поля IP.8МГТУ им.

БауманаКафедра ИУ-62011Сурков Л.ВКорпоративные сетиЛабораторный практикум «Обеспечение качества передачи трафика с приоритезацией на основе DSCP имеханизмов обработки очередей»Rev. 013. Необходимо сконфигурировать обработчик очередей (Scheduler). Чаще всегоиспользуются взвешенный циклический алгоритм (Weighted Round Robin, WRR),который работает также как настраиваемые очереди (Custom Queueing) на уровне 3 (см.ниже) или строгая очередь приоритетов (Strict Priority Queueing), которая работает так жекак приоритетное обслуживание (Priority Queueing) на уровне 3 (см. ниже).Процесс обработки пакета выполняется внутри коммутатора следующим образом(рисунок 4):1.

Пакет поступает в коммутатор. Если это обычный Ethernet пакет, то он не имеетметок приоритета и таковая может выставляться коммутатором, например, по номерувходного порта, если это нужно. Если входной порт транковый (802.1Q или ISL), топакет может нести метку приоритета и коммутатор может ее принять или заменить нанеобходимую. В любом случае пакет на данном этапе попал в коммутатор и имеетнеобходимую разметку CoS.2. После обработки процессом коммутации пакет в соответствии с меткойприоритета CoS направляется классификатором (Classify) в соответствующую очередьвыходного порта.