Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład 12: Architektura DiffServ Prof. dr hab. inż. Wojciech Burakowski Instytut Telekomuniacji PW Zespół Technik Sieciowych Pokój 335 tnt.tele,pw,.edu.pl.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład 12: Architektura DiffServ Prof. dr hab. inż. Wojciech Burakowski Instytut Telekomuniacji PW Zespół Technik Sieciowych Pokój 335 tnt.tele,pw,.edu.pl."— Zapis prezentacji:

1 Wykład 12: Architektura DiffServ Prof. dr hab. inż. Wojciech Burakowski Instytut Telekomuniacji PW Zespół Technik Sieciowych Pokój 335 tnt.tele,pw,.edu.pl Sieci Wielousługowe: lato 2007/2008

2 Plan wykładu Mechanizmy QoS dla sieci IP 1 2 Zasadnicze cechy architektury IntServ Zasadnicze cechy architektury DiffServ 3 4 Architektura AQUILA

3 Plan wykładu Mechanizmy QoS dla sieci IP 1 2 Zasadnicze cechy architektury IntServ Zasadnicze cechy architektury DiffServ 3 4 Architektura AQUILA

4 Rozwój sieci IP IP – best effort Protokół RSVP (ReSerVation Protocol) Architektury –IntServ (Integrated Services) –DiffServ (Differentiated Services) Technika MPLS (Multiprotocol Label Switching)

5 Technika IP Poziomy przekazu ruchu w sieci TCP/IP

6 Mechanizmy QoS dla sieci IP (1) Rozr ó żniamy dwa poziomy, tj.: –poziom wywołań, –poziom pakiet ó w IP. Poziom wywołań: wymagania takie jak w przypadku sieci z komutacją kanał ó w; wyrażają się poprzez podanie wartości prawdopodobieństwa odrzucenia zgłoszenia, zwykle przyjmowanego na poziomie Inne są jednakże warunki, przy kt ó rych to wymaganie powinno być spełnione. W sieci telefonicznej operuje się pojęciem GNR (Godzina Największego Ruchu), natomiast w sieciach pakietowych (zwłaszcza w sieci Internet) obciążenie sieci jest mniej zr ó żnicowane w ciągu doby. Poziom pakiet ó w: dotyczy jakości przekazu pakiet ó w i odnosi się do takich parametr ó w jak op ó źnienie przekazu pakietu przez sieć, zmienność tego op ó źnienia, prawdopodobieństwo utraty pakietu wynikłe z chwilowego przeciążenia sieci itd.

7 Mechanizmy QoS dla sieci IP (2) Zapewnienie odpowiedniej jakości przekazu przez sieć IP wymaga, podobnie jak to uczyniono w sieci ATM, zdefiniowania odpowiednich funkcji realizujących QoS: zdefiniować klasy usług sieciowych wraz z mechanizmami zapewniającymi sterowanie ruchem; og ó lnie mechanizmy takie mogą być zaimplementowane w każdym węźle (w tym przypadku w ruterze IP); przykładem usługi sieciowej jest usługa gwarantująca przekazanie pakiet ó w przez sieć z możliwie małym op ó źnieniem i z zapewnieniem minimalnych strat (usługa Premium), określić zasoby sieci przynależne danej usłudze sieciowej; w przypadku sieci pakietowej należy dla danej usługi sieciowej przydzielić odpowiednią przepustowość pasma na każdym łączu wyjściowym wraz z buforem dla gromadzenia pakiet ó w powodujących chwilowe przeciążenia;

8 Mechanizmy QoS dla sieci IP (3) w ruterze IP powinny być zaimplementowane mechanizmy pozwalające rozr ó żniać pakiety wg ich przynależności do danej usługi sieciowej; należy zdefiniować dla każdej z usług sieciowych tzw. parametry QoS, określające jakość obsługi odbieraną na poziomie wywołania i na poziomie pakiet ó w; należy zdefiniować funkcję realizującą przyjmowanie/odrzucanie nowych wywołań; należy zdefiniować parametry połączenia, zgłaszane w fazie zestawiania połączenia i dotyczące charakterystyki oferowanego ruchu; zwykle są one podawane w formie parametr ó w tzw. token-bucketu; należy nie dopuszczać do sieci ruchu, kt ó ry nie jest zgodny z kontraktem ruchowym.

9 Proponowane architektury dla sieci QoS IP Sieć TCP/IP zakłada jedynie model usługi sieciowej best effort i zarządzanie ruchem jedynie na końcu systemu (end_system only traffic management). Dla zapewnienia QoS (Quality of Service), w ramach IETF (Internet Engineering Task Force) zaproponowano dwie alternatywne architektury dla sieci IP, a więc: Architektura Integrated Services (z rezerwacją zasob ó w), oznaczaną w dalszej części jako architekturę IntServ; w architekturze tej zasoby sieci są przydzielane dla danej aplikacji na żądanie, Architektura Differentiated Services (z priorytetyzowaniem strumieni ruchu), oznaczaną w dalszej części jako architekturę DiffServ; w architekturze tej przesyłane przez sieć strumienie ruchu są klasyfikowane zgodnie z uprzednio wprowadzonymi usługami sieciowymi i przesyłane w sieci z r ó żnymi priorytetami

10 Plan wykładu Mechanizmy QoS dla sieci IP 1 2 Zasadnicze cechy architektury IntServ Zasadnicze cechy architektury DiffServ 3 4 Architektura AQUILA

11 Architektura Intserv (1) W architekturze IntServ [RFC1633] zakłada się, że zasoby w sieci są rezerwowane dla poszczeg ó lnych lub zagregowanych strumieni danych. W tym celu został zdefiniowany specjalny protok ó ł sygnalizacyjny znany pod nazwą protokołu RSVP (Reservation Protocol) [RFC2205, RFC2210], kt ó ry umożliwia realizację żądania przez daną aplikację rezerwacji zasob ó w w sieci. Implementacja tego protokołu jest wymagana w każdym ruterze IP. W konsekwencji, ruter IP będzie przyjmował i realizował żądania rezerwacji, co wiąże się z przechowywaniem informacji o każdej poczynionej rezerwacji wraz z informacją o skojarzonym strumieniu danych. W architekturze IntServ zdefiniowano, opr ó cz standardowej usługi typu Best Effort, dwie dodatkowe usługi: Guaranteed Service [RFC2212] – przeznaczoną dla aplikacji wymagających gwarancji odnośnie parametr ó w jakości przekazu danych związanych z op ó źnieniami, Controlled-load Service [RFC2211] – przeznaczoną dla aplikacji wymagających bezstratnego przekazu danych i charakteryzującą się jakością przekazu określaną jako lepszą niż Best Effort.

12 Architektura Intserv (2)

13 Architektura Intserv (3) protokół RSVP cechuje się następującymi własnościami: jest to protokół sygnalizacyjny (a nie realizujący sterowanie przekazem danych), rezerwacja jest typu soft, tj. musi być ona odnawiana okresowo, żądanie rezerwacji jest generowane przez odbiorcę, użycie protokołu przez daną aplikację wymaga opracowania specjalnego interfejsu API (Application Programming Interface), wymaga przechowywania informacji w ruterach o pojedynczych strumieniach danych, co w konsekwencji prowadzi do problemów ze skalowalnością sieci.

14 Plan wykładu Technika IP 1 2 Zasadnicze cechy architektury IntServ Zasadnicze cechy architektury DiffServ 3 4 Architektura AQUILA

15 Architektura DiffServ (1) Architektura DiffServ została zaproponowana jako rozwiązanie, które omija problem skalowalności, występujący w architekturze IntServ. W sieci definiujemy a priori odpowiedni zestaw usług sieciowych jedynie na podstawie mechanizmów priorytetyzowania strumieni w ruterach. Markowanie przynależności do usługi sieciowej za pomocą kodu DSCP – 6 bitów Format oktetu IPv4 TOS i pola DS (Differentiated Services).

16 Propozycje klas usług z kodami DSCP(IETF)

17 Architektura DiffServ (2) Sposób obsługi pakietu zależy od przynależności do strumienia zbiorczego (usługi sieciowej) Rutery brzegowe rozpoznają pojedyncze strumienie Rutery szkieletowe rozpoznają tylko strumienie zbiorcze (DSCP)

18 Architektura DiffServ (3) Rozwiązanie dla jednej domeny Dotyczy zapewnienia QoS pomiędzy ruterami końcowymi Bandwidth Broker dla przydzielenia przepływności

19 Granice klas usług dla pojedynczej domeny w strukturze wielo-domenowej AS – Autonomus System (domena)

20 Architektura DiffServ (4) Dotychczas w opracowaniach IETF zdefiniowano dwie podstawowe zasady przekazu pakietów (PHB), które w najprostszym przypadku mogą reprezentować dwa poziomy obsługi pakietów: Expedited Forwarding (EF) – określony przez pojedynczą wartość pola DSCP (Differentiated Services Codepoint), wykorzystywane do zapewnienia jakości obsługi związanej z parametrami opóźnień. Ruch ten jest monitorowany na wejściu do sieci; pakiety nie spełniające warunków zawartych w profilu ruchowym danego strumienia lub grupy strumieni są usuwane z sieci [RFC2598]; Assured Forwarding (AF) – określa cztery klasy i trzy poziomy odrzucania pakietów wewnątrz każdej z klas (w sumie 12 wartości pola DSCP). Ruch nie spełniający warunków zawartych w profilu ruchowym danego strumienia lub grupy strumieni dla danej klasy może być przesyłany jako ruch należący do niższej klasy lub może być po prostu odrzucony [RFC2597].

21 Architektura DiffServ (5)

22 Architektura DiffServ (6) Wyróżniamy następujące elementy funkcjonalne: Klasyfikator (Classifier) – typu BA (Behaviour Aggregate) lub MF (Multi-Field), klasyfikuje pakiety IP w przypadku BA na podstawie tylko pola DSCP, natomiast w przypadku MF, dodatkowo uwzględnia się inne informacje zawarte w nagłówku pakietu IP jak np. adres źródłowy, numer portu itd. Urządzenie monitorujące (Meter) – mierzy zgodność strumienia danych z parametrami zawartymi w kontrakcie SLA (najczęściej stosuje się algorytm typu Token Bucket) oraz umożliwia zbieranie statystyk ruchowych, Marker – znakuje lub usuwa pakiety niezgodne z parametrami zawartymi w kontrakcie ruchowym, Multiplekser – multipleksuje strumienie danych, Urządzenie usuwające pakiety – wyłącznie usuwa pakiety niezgodne z kontraktem ruchowym (np. algorytm RED – Random Early Detection), Kolejka – dla przechowywania pakietów w buforze (najczęściej stosuje się dyscyplinę obsługi typu FIFO), Urządzenie szeregujące pakiety – realizuje algorytm szeregujący pakiety do obsługi z poszczególnych kolejek, najczęściej spotykane rozwiązania oparte są na priorytetach lub algorytmie WFQ (Weithed Fair Queuing ).

23 Architektura DiffServ (7) Oprócz wyżej wymienionych mechanizmów niezbędnym elementem funkcjonalnym w sieciach DS jest tzw. broker pasma (Bandwidth Broker), realizujący funkcje zarządzania zasobami i decydujący o przyjmowaniu nowych strumieni danych do obsługi. Broker w ramach jednej domeny realizuje zasady dostępu do wspólnych zasobów pomiędzy poszczególnych użytkowników. Pomiędzy operatorem sieci DS a grupą użytkowników jest zawierany kontrakt, tzw. Service Level Agreement (SLA). SLA zawiera specyfikację klas usług wraz z parametrami opisującymi dopuszczalny ruch jaki użytkownicy mogą generować w ramach każdej z klas. Ponadto, zawiera on informacje dotyczące adresów źródłowych i docelowych, numery portów, identyfikatory protokołu, aplikacji itd. Kontrakt ten może być zawarty w sposób statyczny (na dłuższy okres czasu) lub dynamiczny (w tym przypadku, konieczne jest użycie protokołu sygnalizacyjnego, np. RSVP).

24 Plan wykładu Technika IP 1 2 Zasadnicze cechy architektury IntServ Zasadnicze cechy architektury DiffServ 3 4 Architektura AQUILA

25 Adaptive Resource Control for QoS Using an IP-based Layered Architecture (Projekt IST ) Adaptive Resource Control for QoS Using an IP-based Layered Architecture

26 Warstwa Sterowania Zasobami Obsługa Wywołań Sterowanie Zasobami Ruter Szkieletowy Sieć Dostępowa Ruter Brzegowy AQUILA: architektura Ustawienia Wywołanie QoS zasoby Ustawienia Aplikacja Użytkownika Agent Obsługi Wywołań Agent Sterowania Zasobami wywołanie QoS Wywołanie QoS

27 Klasy usług sieciowych Usługa sieciowa –Zdolność sieci dla przekazu strumieni ruchu przy zapewnieniu gwarancji odnośnie QoS –Gwarancje QoS: Gwarancje relatywne – dla jednej klasy ruchu zapewniamy lepszy przekaz pakietów niż dla innych klas Gwarancje absolutne – dla każdej klasy ruchu zapewniamy gwarancje przekazu pakietów, które są wyrażone poprzez takie parametry jak poziom strat pakietów, opóźnienie pakietów i zmienności opóźnienia pakietów

28 Propozycje klas usług z kodami DSCP(IETF)

29 AQUILA: usługi sieciowe Premium CBR Premium VBR Premium Multimedia Premium Mission Critical Usługi Sieciowe Typy ruchu w sieci IP StrumieniowyElastyczny Stała szybkość bitowa Długotrwałe połączenia TCP Zmienna szybkość bitowa Krótkotrwałe połączenia TCP

30 AQUILA: koncepcja i architektura (2) Usługi Sieciowe: –Premium CBR dla aplikacji typu telefonia IP, voice trunking bardzo małe opóźnienia oraz pomijalny poziom strat pakietów, gwarancja pasma –Premium VBR dla obsługi wideo oraz telekonferencji bardzo małe opóźnienia pakietów, pomijalny poziom strat pakietów, gwarancja pasma –Premium Multimedia dla aplikacji adaptujących się do warunków panujących w sieci (TCP), np. ftp gwarancja pasma, umiarkowane opóźnienia pakietów –Premium Mission Critical gry interaktywne, operacje bankowe bardzo małe straty pakietów, źródła nie zachłanne wysyłające krótkie pakiety –Standard obsługa na zasadzie best effort

31 Co chcemy zapewnić dla usług sieciowych ? Rozróżnienie QoS –Każdy strumień pakietów obsługiwany w ramach danej usługi sieciowej powinien doświadczyć podobnego poziomu QoS –Oddzielenie usług sieciowych(ruch z jednej klasy nie powinien wpływać na ruch z innej klasy) –Każda klasa powinna oferować inny poziom QoS Algorytmy AC powinny być efektywne aby zagwarantować założony poziom QoS Prawidłowość mapowania wartości deskryptorów ruchu z parametrów opisujących aplikację

32 Obsługa usług sieciowych w ruterach PQ Napływ pakietó PMM VBR PMC CBR Klasyfikato rr C WFQ Standar d High priority Low priority WFQ – Weighted Fair Queueing PQ – Priority Queueing Napływ pakietów PMM VBR PMC CBR Klasyfik atorr Stand ard C1 C2 C3 C4 C5 C1+C2+C3+C4+C5=C Obsługa w ruterze Model obsługi dla wyznaczenia AC

33 Mechanizmy dla obsługi strumieni ruchu Alokacja i redystrybucja zasobów (Provisioning) Parametry wejściowe: –Topologia sieci –Ruting –Macierze zainteresowania dla poszczególnych klas ruchu Parametry wyjściowe: –Maksymalne przepustowość łącza dedykowana dla każdej klasy (określana jako provisioned rate) –Limit pasma dedykowanego dla danej klasy ruchu na węzłach brzegowych (ED) –Wartości parametrów dla mechanizmu zarządzania zasobami (Resource Pools)

34 Modelowanie usług sieciowych w ruterach Model obsługi dla każdej klasy: - oddzielny system - przydzielone zasoby dla każdej z klas: - pojemność C - bufor B Napływ pakietów danej klasy Bufor BPojemność C Modelowanie strumienia ruchu Analiza systemu Wynik analizy: Poziom QoS Założenie: każda usługa ma oddzielne zasoby Algorytmy AC – przyjmowania nowych wywołań

35 Laboratoria projektu w Warszawie

36 Example of AQUILA network topology 8 routers connected in the chain topology Test traffic –Artificial flows submitted between PC1 and PC3 –Background traffic submitted on an ingress link to the network Real network topology Lab testbed topology

37 Instalacja pilotowa dla projektu AQUILA 8 ruterów CISCO połączonych w topologii kaskadowej

38 NetMeeting - PVBR service HP BSTS BGT: 2.1 Mbps, STD service Reservation parameters PVBR service : (PR=270kbps,BSP=2000B, SR=270kbps,BSS=15000B)

39 Real Player - PMM service HP BSTS BGT: 2.1 Mbps, STD service Reservation parameters - PC4-PC2 PMM service : (SR=250kbps,BSP=15000B) PC4-PC7 STD service

40 Demonstracja aplikacji RealPlayer Z gwarancją jakości obsługi Bez gwarancji jakości obsługi

41 Podsumowanie Projekt AQULA pokazał, że jest możliwa implementacja QoS w sieci IP Wyniki projektu są podstawą dla realizacji obecnie działających projektów –EuQoS - End-to-end QoS over Heterogenous Networks –Daidalos - Designing Advanced Interfaces for the Delivery and Administration of Location Independent Optimised personal Services.


Pobierz ppt "Wykład 12: Architektura DiffServ Prof. dr hab. inż. Wojciech Burakowski Instytut Telekomuniacji PW Zespół Technik Sieciowych Pokój 335 tnt.tele,pw,.edu.pl."

Podobne prezentacje


Reklamy Google