QoS w sieciach IP

QoS w sieciach IP
Parametry QoS ( Quality of Services)
⌧Niezawodność
⌧Opóźnienie
⌧Fluktuacja ( jitter)
⌧Przepustowość ( pasmo)
Przeciążenie
⌧Overbooking,
⌧Kolejki i zrzuty obciążenia
• Losowe lub według oznaczeń
– „mleko – wino” czyli starsze – młodsze
Kształtowanie ruchu
⌧buforowanie
⌧Algorytmy:
• RED Random Early Detection
• Algorytm cieknącego wiadra, Algorytm wiadra żetonów
• Równomierne, klasowe, karuzelowe (round robin) lub ważone równomierne
(sprawiedliwe) kolejkowanie
Protokoły: RSVP (protokół Integrated Services), DS, MPLS
RSVP-The ReSerVation Protocol
(a) Sieć (b) The multicast spanning tree for host 1.
(c) The multicast spanning tree for host 2.
RSVP-The ReSerVation Protocol
(a) Host 3 requests a channel to host 1. (b) Host 3 then requests a
second channel, to host 2. (c) Host 5 requests a channel to host 1.
Usługi zróznicowane ( DS)
DS Field vs IPv4 Type of Service
Konfiguracja DS (Differentiated Services)
Działanie DS
W ramach domeny DS jednakowa interpretacja klasy
Rutery brzegowe
Klasyfikator – segregacja i nadanie numeru klasy
⌧Typ pakietu ew. TOS/Precedence od użytkownika
Miernik – sprawdzenie zgodności z profilem
Marker – zmiana klasy
⌧Przejścia międzydomenowe lub naruszenia profilu
Kształtownik ruchu/ Dropper – nadzór przepływu,
⌧odrzucenia zgodnie z profilem
Ruter wewnętrzny
Klasyfikator
Zarządzanie kolejkami
PHB (Per Hop Behaviour)
DS Traffic Conditioner
Zapewnienie PHB
Użytkownik wybiera sobie klasę usług
Dane od użytkownika są monitorowane na ruterze
brzegowym
Przekraczają parametry profilu (out)
Nie przekraczają parametrów profilu (in)
Wewnątrz sieci dane są traktowane jako jednolity
strumień danych
Jedyna różnica in czy out
Pojawia się zator pakiety out są odrzucane
Dla użytkowników różnica polega tylko na innym udziale
przechodzących pakietów in
Usługi DS
Assured services (przekazywanie gwarantowane)
Premium services (przekazywanie ekspresowe)
Expedited forwarding
Współdzielenie pasma przez AS i PS
Stałe (np. PS/AS ≈ 20%)
Pakiety przekraczające kontrakt na wejściu domeny DS. są odrzucane
WFQ (ważone równomierne kolejkowanie) pomiędzy PS i AS
PHB (Per Hop Behaviour) - Assured Forwarding
Cztery klasy usług
W ramach klasy oznaczenie wartości priorytetów pakietów (odrzucenie)
Assured Forwarding – Pewne przekazywanie
Przykładowa implementacja pewnego przekazywania
Codepoints for AF PHB
DS Usługi premium (EF)
Dla aplikacji wymagających małych opóźnień i
małych nierównomierności opóźnień
Ruch naruszający kontrakt jest odrzucany
Kolejki związane z tego typu ruchem powinny
być w zasadzie puste
Zapewnia małe opóźnienia i jitter
Nie ma absolutnej gwarancji zapewnienia QoS
Expedited Forwarding –
Przyśpieszone przekazywanie
Praktycznie ruch bezzatorowy dla pakietów EF
Operacje MPLS
(MultiProtocol Label Switching)
LSR (Label switched routers) zdolne do przełączania i
trasowania pakietów na podstawie etykiet dołączonych
do datagramów IP
Etykiety określają przepływ pakietów między punktami
końcowymi (brzegami sieci MPLS) lub odbiorców
multicastowych
Każdy przepływ (forward equivalence class – FEC) ma
określoną specyficzną ścieżkę poprzez rutery LSR
Protokół połączeniowy (VC)
Każdy FEC ma wymagania QoS
Nagłówek IP nie jest sprawdzany
Przekazywanie (trasowanie VC) oparte jest na wartości etykiety
Diagram operacji MPLS
Faza - Setup
Labelled switched path (LSP) – oznaczona ścieżka
jest ustanawiana przed trasowaniem i dostarczaniem
pakietów
Parametry QoS są ustalane wzdłuż scieżki LSP
Rezerwacja zasobów
Polityka kolejkowania i odrzucania w ruterach LSR
Protokoły wewnętrzne rutingu – modyfikowany OSPF
Przydzielenie Etykiet (Labels)
⌧Lokalne znaczenie etykiet
• Stąd stosowanie stosu etykiet
⌧Ręczne lub przy użyciu LDP (Label distribution protocol), też
wersje RSVP
Operacje na pakietach
Pakiety wchodzą do domeny MPLS przez brzegowe rutery LSR
⌧Określenie QoS
LSR przypisuje pakiet do klasy FEC i dalej LSP
FEC determined by parameters, e.g.
• Source/destination IP address or network IP address
• Port numbers
• IP protocol id
• Differentiated services codepoint
• IPv6 flow label
⌧Pakiety między tymi samymi punktami końcowymi mogą należeć do różnych FEC (QoS)
Kooperacja do ustanowienia nowej ścieżki LSP (Label Switched Path)
Dołączenie etykiety
Przekazanie pakietu
⌧Zależne od zdefiniowanej tablicy ( dla danego FEC)
• Mapowanie etykiet do następnego skoku
W ramach domeny ruter LSR otrzymuje pakiet
• Usuwa wchodzącą etykietę, dołącza wychodzącą i przekazuje dalej
Wyjściowy ruter brzegowy usuwa etykietę
• Dalej odczytuje nagłówek IP i przekazuje datagram IP
Przekazywanie pakietów MPLS
Stos Etykiet (Label Stacking)
Pakiety mogą mieć kilka etykiet
Stos LIFO (Last Input First Output)
Przetwarzanie oparte na ostatniej etykiecie
Rutery LSR mogą dokładać etykiety
⌧Nieograniczone poziomy
Pozwala na agregowanie ścieżek LSP w jedną nadrzędną
ścieżkę dla części trasy
⌧Analogia do wirtualnych kanałów i ścieżek w sieciach ATM
Np. agregacja całego ruchu oddziału firmy w jedną
ścieżkę LSP dla realizacji VPN opartego o sieć IP
Redukuje rozmiary tablic LSP (FEC)
Format Etykiety (Label Format Diagram)
Wartość Etykiety
20 bitów o znaczeniu lokalnym ( domena MPLS)
3 bity zarezerwowane dla użytku eksperymentalnego
Bit stosu: 1 dla najstarszego wpisu, zero pozostałe
Time to live (TTL): licznik skoków lub wartość TTL
⌧Potrzebny do wsparcia TTL, bo nagłówek IP nie jest czytany
⌧Wartość TTL ustawiona zgodnie z nagłówkiem IP na wejściu do domeny MPLS
⌧TTL zmniejszany w wewnętrznych ruterach LSR
⌧Gdy TTL=0, odrzucenie pakietu i normalne prztwarzanie IP ( ICMP)
⌧Na wyjściu z domeny zmnieszony TTL jest umeiszczany w nagłówku IP i datagram jest
dalej przekazywany
Stos nagłówków MPLS