3
Jakość usług w sieciach z protokołem IP
1. Wstęp 5
2. Protokół TCP/IP 7
2.1. Warstwy sieci 7
2.2. Skład TCP/IP 9
2.3. Protokół IP (Internet Protocol) 10
2.3.1. Nagłówek IPv4 10
2.3.2. Nagłówek IPv6 14
2.4. Protokół TCP (Transmission Control Protocol) 17
2.4.1. Nagłówek TCP 18
3. Definicje i podział parametrów jakości 21
3.1. Terminologia 22
3.2. Wielkości opisujące QoS w IP 26
4. Metody zapewnienia QoS 30
4.1. Architektura usług zintegrowanych IntServ 30
4.1.1. Usługa gwarantowana (Guaranteed Service) 33
4.1.2. Usługa kontrolowanego obciążenia (Controlled Load Service) 37
4.1.3. Rola RSVP w modelu IntServ 38
4.1.3.1. Definicja sesji, style rezerwacji 38
4.1.3.2. Rezerwacja ścieżki 40
4.1.3.3. Połączenia w trybie punkt-wielopunkt 41
4.1.3.4. Tymczasowe stany rezerwacji 42
4.1.3.5. Redukcja odświeżania stanów tymczasowych 43
4.1.3.6. Przesyłanie parametrów usługi GS oraz CLS 44
4.1.4. Wady i zalety modelu IntServ 48
4.2. Architektura usług zróżnicowanych DiffServ 49
4.2.1. Klasy usług DiffServ 50
4.2.2. Klasyfikacja i oznaczanie pakietów 52
4.2.3. Architektura sieci DiffServ 54
4.2.4. Budowa węzła sieci DiffServ i jego funkcje 57
4.2.5. Architektura funkcjonalna DiffServ 59
4.2.6. Zarządzanie zasobami w domenie DiffServ 61
4.3. Współpraca modeli IntServ i DiffServ 63
4.3.1. Architektura sieci 63
4.3.2. Odwzorowanie mechanizmów sterowania ruchem oraz klas usług 65
4.4. MPLS – Wieloprotokołowa Komutacja Etykiet 66
4.4.1. Właściwości protokołu MPLS 69
4.4.2. Zasada działania 71
4.4.3. Architektura MPLS 73
4.4.4. Dystrybucja informacji w MPLS 76
4.4.5. Przełączniki ATM jako rutery przełączające etykiety 78
5. System utrzymania i pomiaru parametrów QoS 81
5.1. Koncepcja pomiaru i utrzymania sieci 81
5.1.1. Punkty Pomiarowe 83
5.1.1.1. Monitor Nadawcy 84
5.1.1.2. Monitor Odbiorcy 87
5.1.1.3. Synchronizacja czasowa 88
5.1.2. Jednostka Centralna (Post-procesing) 89
5.1.2.1. Inicjalizacja 91
5.1.2.2. Zbieranie danych z punktów pomiarowych 91
5.1.2.3. Zapis danych pomiarowych 91
5.1.2.4. Post-procesing 92
5.1.2.5. Przygotowanie informacji wyjściowych 96
5.2. Scenariusze pomiarów IP QoS 96
5.2.1. Podejście sieciowe i komercyjne 96
5.3. Źródło informacji pomiarowych 101
5.3.1. Punkty pomiarowe 101
5.3.1.1. Kierunek horyzontalny 101
5.3.1.2. Kierunek wertykalny 102
5.3.1.3. Kierunek wertykalno-horyzontalny (Plane-wise) 103
5.3.2. Punkty pomiarowe dla między-domenowego zarządzania QoS 103
5.3.3. Punkty pomiarowe dla pomiarów wewnątrz-domenowych 108
5.4. Metryki QoS 109
5.4.1. Klasyfikacja metryk QoS 110
5.4.2. Metryki bezpośrednie (Primary Metrics) 113
5.4.2.1. Bezpośrednie Metryki Profili Ruchu (Primary Traffic Profile Metrics) 113
5.4.2.2. Bezpośrednie Metryki Osiągów Usługi (Primary Service Performance Metrics) - SPM 114
5.4.3. Sporządzanie pośrednich metryk dla jednej domeny IP 118
5.4.3.1. Pośrednie metryki profili ruchu 119
5.4.3.2. Pośrednie metryki osiągów usługi 119
5.4.3.3. Metryka Dostępności Usługi QoS (The QoS Service Availability Metric) 121
5.4.4. Pośrednie Metryki Osiągów Usługi End-to-End 124
5.4.5. Metryki Osiągów wewnątrz domeny IP 126
5.5. Metodologia pomiarowa 129
5.5.1. Klasyfikacja technik pomiarowych 129
5.5.1.1. System pomiarowy 129
5.5.1.2. Częstotliwość pomiarowa 130
5.5.1.3. Przezroczystość (Transparency) 130
5.5.2. Proces pomiarowy 131
5.5.3. Praktyczne rozwiązania dotyczące przechowywania danych 133
5.5.3.1. Wpływ re-rutingu i zmian obciążenia ruchu 133
5.5.3.2. Synchronizacja czasowa 134
5.5.3.3. Częstotliwość pomiarów 135
5.5.3.4. Wybór pakietów testowych dla pomiarów aktywnych 136
5.5.3.5. Progowa strata pakietów (Loss Threshold) 137
5.5.3.6. Agregacja Metryk Osiągów Usługi Tranzytowej 138
5.5.4. Post-Procesing danych pomiarowych 139
5.5.5. Raport pomiarowy 139
5.5.5.1. Typy raportów pomiarowych 140
5.5.5.2. Zawartość raportów pomiarowych 140
5.5.5.3. Raportowanie On-line 141
5.5.5.4. Alarmy 142
5.6. Prezentacja wyników pomiarowych 144
5.6.1. Prezentacja wyników z punktu widzenia Klienta 145
5.6.2. Prezentacja wyników z punktu widzenia Dostawcy Usług 146
5.6.3. Prezentacja wyników z punktu widzenia Dostawcy Sieciowego 148
5.6.4. Zależności pomiędzy Klientem, Dostawcą Usług i Dostawcą Sieciowym 149
6. Zakończenie 151
7. Słownik terminów 153
8. Literatura 156
Powszechnie zauważalna staje się tendencja zmiany oblicza protokołu IP. Zmiany te prowadzą Internet w stronę silnie skomercjalizowanej sieci globalnej. Wśród dynamicznie rozwijających się usług internetowych wyróżnić możemy: telefonię IP, usługi bankowe (home banking), edukacyjne (home education), transmisję sygnałów radiowych i telewizyjnych (Internet broadcasting) oraz wideo na żądanie (video on demand). Nowo wprowadzone aplikacje wymagające utrzymania wartości parametrów jakościowych na określonym poziomie to aplikacje transmitujące dźwięk i obraz w czasie rzeczywistym oraz aplikacje przesyłające dane, dla których dostarczenia wymagane jest małe opóźnienie. Komercjalizacja niesie ze sobą konieczność wdrożenia mechanizmów umożliwiających zróżnicowanie obsługi pakietów w zależności od potrzeb. Czynnik ekonomiczny w przypadku budowy nowych sieci IP należy uznać za decydujący, ponieważ rozwój infrastruktury sieci wymaga ogromnych inwestycji.
Obecna generacja sieci Internet bazuje na protokole IPv4 (Internet Protocol) i realizuje przekaz pakietów na zasadzie best-effort, co nie zapewnia żadnej jakości obsługi. Oznacza to, że sposób obsługi pakietów zależy od obecnie istniejących warunków ruchowych, nie zależy natomiast od rodzaju aplikacji generujących pakiety. Dodatkowo sieć nie realizuje żadnej polityki przyjmowania lub odrzucania nowych połączeń, zaś sterowanie liczbą pakietów napływających do sieci jest przeniesione do użytkownika.
Pojawia się potrzeba stworzenia zintegrowanej sieci, która umożliwiłaby przesyłanie pakietów pochodzących z aplikacji o różnych wymaganiach jakości obsługi QoS (Quality of Service), gdyż dotychczasowy sposób obsługi stał się niewystarczający. Zapewnienie wielousługowego charakteru sieci IP i stworzenie sieci QoS IP wymaga wprowadzenia zróżnicowanych usług sieciowych, podobnie jak ma to miejsce w sieci ATM (Asynchronous Transfer Mode). Usługi te powinny różnić się pomiędzy sobą takimi parametrami jak: dostępne pasmo, maksymalne opóźnienie, zmienność opóźnienia, poziom strat pakietów, stopa błędów. Żądany poziom obsługi może być zapewniony poprzez działania w wielu płaszczyznach. Mają na niego wpływ: ruting, algorytmy szeregowania i zarządzania kolejkami w węzłach, funkcje przyjmowania nowych zgłoszeń i sterowania ruchem.
Aby sprostać tym wymaganiom organizacja IETF (Internet Engineering Task Force) zaproponowała techniki – IntServ (Integrated Services), DiffServ (Differentiated Services) mające na celu poprawę jakości obsługi w sieci Internet oraz standard MPLS (Multi Protocol Label Switching) umożliwiający usprawnienie transportu pakietów IP w warstwach 2 i 3. Pierwsza z nich oparta jest o model rezerwacji zasobów i dzięki wprowadzeniu protokołu RSVP (Resorce Reservation Protocol) umożliwia zestawianie w sieci połączeń o wymaganych parametrach jakościowych. Wiąże się to jednak ze znacznym skomplikowaniem architektury węzłów. Alternatywnym rozwiązaniem jest architektura DiffServ,...
kar_pio