Informatika | Hálózatok » Miklós György - IP Szolgálatminőség, QoS

IP Szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse Tartalom Elosztott, csomagkapcsolt hálózat • • • • • Garantált minőségű szolgáltatás RSVP Int-serv WFQ Diff-serv Int-serv és diff-serv együtt Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 2. oldal Erőforrások lefoglalása: RSVP (Resource ReSerVation Protocol) • Tipikus alkalmazás: valós idejű multicast alkalmazás. • Akár sok küldő, sok vevő, de unicast is. • Skálázhatóság • Vevő által kezdeményezett foglalás • A vevő látja a minőséget, és valószínűleg ő fizet. • Erőforrás kérések egyesítése a multicast fa mentén Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Küldő Vevő Vevő Vevő Vevő 1 2 3 4 Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 3. oldal RSVP csomópont • Ki foglalhat le erőforrást? Jogosultság ellenőrzés. • Van-e elegendő

erőforrás? Hívásengedélyezés • Kinek a részére foglalunk le erőforrást? - “filter” az osztályozóban • Szimplex lefoglalás: irányonként külön-külön. • Nem RSVP router: transzparens - bár nincs QoS. Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Router RSVP RSVP processz Routing processz Jogosultság ellenőrzés (policy control) Hívásengedélyezés (admission control) Adat osztályozó (classifier) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse ütemező (scheduler) 4. oldal RSVP működés / 1 RESV üzenetek: vevő küldi • Továbbítás: megelőző (upstream) RSVP csomópontnak – Feltéve, hogy a megelőző csomópontnál is újabb erőforrást kell lefoglalni • Lefoglalás kérés: <flowspec, filterspec> • Flowspec: – service class, – Tspec (traffic spec) - Mekkora forgalom számára? – Rspec (reserve spec) - Milyen QoS • Filterspec – Reservation styles – Explicit/wildcard sender specification

– Shared/distinct reservation Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 5. oldal RSVP működés / 2 PATH üzenetek: küldő küldi • Továbbítás: a célcím alapján. • Megelőző RSVP csomópont címe • Tspec: a küldő által generált forgalom leírása Robusztus működés: • “Soft state” • Periodikus frissítés szükséges. • Automatikus igazodás az útvonal változásokhoz. Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 6. oldal Int-serv • RSVP-re épülő erőforrásfoglalás • + erőforrás kiosztás és biztosított QoS garancia definíciója • Controlled-load service – Laza definíció: a nyújtott szolgáltatás hasonlít ahhoz, amit a végpontok ugyanazon a hálózaton tapasztalnak kis terheltség mellett. – Tipikus alkalmazás: pl. adaptív valós idejű alkalmazások – Ehhez szükséges:

hívásengedélyezés, ami lehet “laza” (mérés alapú) – Ütemezés (kiéheztetés nem lehet!) – A küldő rövid időszakokra küldhet többet is, mint amenny le lett foglalva Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 7. oldal Int-serv / 2 • Guaranteed service – “Kemény” garancia: amennyiben a forrás a lefoglalásnak megfelelő korlátok között marad, ez a szolgáltatás fix maximális késleltetést garantál, csomagvesztés nélkül. – Ehhez szükséges: szigorú hívásengedélyezés – A forgalom ellenőrzése (policing) – Ütemező algoritmus • Összefoglalás: int-serv • Előnyök: • Végpontok közötti (end-to-end) garancia • folyamonként Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) • Hátrányok: • folyamonkénti signalling, állapot • Nehezen skálázható • Inkrementális bevezetés nehéz Miklós György

Gyorgy.Miklos@ethericssonse 8. oldal “Token bucket” policing • Csomageldobás, késleltetés (shaper) amíg token rendelkezésre nem áll • Prioritásváltoztatás • Profil megadás: (r,d) • Maximális érkezési ráta rmax. Bucket mélység d Token generálási ráta r r Átküldött adat rmax. d idő Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 9. oldal QoS biztosítása ütemezéssel: WFQ • Szolgálatminőség: sávszélesség, késleltetés, csomagvesztés • Adatkapcsolati réteg szolgáltatásainak igénybe vétele • Ütemezés. Példa: WFQ (Weighted Fair Queueing) • Virtuális kiszolgáló: •Tetszőlegesen kis idő alatt több felhasználó kiszolgálása •Képzeletbeli round-robin, •dt idő alatt az i. felhasználó dt wi kiszolgálást kap. •Az aktív sorok kiszolgálása wi arányában Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) (ri ,di)

Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse wi wi az i. sorhoz tartozó kiszolgálási ráta 10. oldal WFQ / 2 • Az i. felhasználó forgalmára token bucket korlát: (ri ,di) • Ha ri ≤wi, akkor a sorhossz maximum di, tehát egy beérkező új csomag kiszolgálása legfeljebb di /wi idő alatt megkezdődik. • Valóság: szimuláljuk a virtuális kiszolgálót. • A virtuális és valóságos kiszolgáló közötti által elvégzett munka közötti eltérés egy maximális méretű csomagra csökkenthető. • Összefoglalás: a súlyok beállításával – a sávszélességet a megfelelő arányban szétoszthatjuk – szeparáció (nincs kiéheztetés) – ha a forgalom token bucket korlátoknak tesz eleget, a maximális csomagkésleltetés beállítható Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 11. oldal Mi a diff-serv? • Megkülönböztetett szolgáltatási osztályok biztosítása

(sávszélesség, késleltetés, csomagvesztés) • felhasználóknak, akik hajlandók többet fizetni $$$ • kapcsolatmentes hálózaton. Motiváció • Az ISP-k kifferenciált szolgáltatást kívánnak nyújtani, és ennek megfelelően számlázni. • Skálázhatóségi problémák az RSVP-vel. • Valós idejű szolgáltatások. • VPN (virtual private network) Diff-serv modell 1. körzet (administrative domain) A 2. körzet (administrative domain) B IP IP IP * felhasználó profil * ellenőrzés (policing) * prioritásos ütemezés * prioritásos ütemezés IP IP * felhasználó profil * ellenőrzés (policing) * prioritásos ütemezés A forgalom kondicionásása (traffic conditioning) forgalommérő (meter) Csomagok osztályozó (classifier) prioritás beállító (marker) Késleltető/ Csomagok csomageldobó (shaper/dropper) • Osztályozó (classifier): Ezt a csomagot hogyan kezeljük? (DS mező, ill. egyéb kritérium alapján •

Forgalommérő: A forgalom a megadott profilon belül marad-e? • Prioritás beállító: be- (ill át-) állítja a DS mezőt • Késleltető/csomageldobó: a profilnak eleget tevő csomagokat enged át A diff-serv byte (DS byte) CU PHB PHB: Per-Hop Behaviour, CU: Currently Unused • IPv4 DS byte a TOS byte helyén • IPv6 DS byte a Traffic Class helyén Kódpont 000000 xxx000 xxxxx0 101110 yyyyy0 (12db) xxxxx1 PHB Default Class Selector kódpontok Szabványos Expedited Forwarding (EF) Assured Forwarding (AF) Kísérleti/lokális Expedited Forwarding • Igen kis késleltetés, nincs csomagvesztés. • Megvalósítás: abszolut prioritás. • Egy bufferben akkor alakul ki egy csomagnál hosszabb sor, ha a bejövő csomagok rátája nagyobb a kimenő link kapacitásánál. • Ha egy hálózatban a forgalom kisebb, mint a leglasabb link kapacitása, akkor nem alakulnak ki egy csomagnál hosszabb sorok. • Policing Nagysebességű Hálózati Technikák IP

szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 17. oldal Assured Forwarding • 12 prioritás • 4 sor, soronként 3 eldobási precedencia • A profil-on belüli csomagokra kisebb eldobási valószínűség állítható be. • Tipikus alkalmazás: adaptív applikációk • Megadott sávszélességig kíváló átvitel • A küldő küldhet többet is. Nagysebességű Hálózati Technikák IP szolgálatminőség (QoS) Miklós György Gyorgy.Miklos@ethericssonse 18. oldal Diff-serv-re épülő szolgáltatás • Best-effort • “Premium” szolgáltatás • EF (expedited forwarding-ra épülve) • Csúcs-korlátozással: igen kis késleltetés • Valós idejű alkalmazások, virtuális hálózatok • “Olimpia” szolgáltatás • Arany, ezüst, bronz: relatív prioritások RSVP és diff-serv együttműködés 1. RSVP tartomány 2. RSVP tartomány Diff-serv tartomány B A IP IP IP IP IP IP RSVP signalling Prioritásos ütemezés

Lefoglalt erőforrás • Diff-serv a gerinchálózaton • RSVP a hozzáférési hálózatban IP