Άγγελος Ρούσκας. Ενοποιημένες Υπηρεσίες Integrated Services (IntServ) - Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες Differentiated Services (DiffServ)

Transcript

1 Ενοποιημένες Υπηρεσίες Integrated Services (IntServ) - Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες Differentiated Services (DiffServ) Άγγελος Ρούσκας Έχει χρησιμοποιηθεί υλικό από τις διαφάνειες του κου Ιακ. Βενιέρη, καθ. ΕΜΠ 1/56

2 Απαιτήσεις για αρχιτεκτονική ποιότητας υπηρεσίας Κλιμάκωση σε ευρεία κλίμακα Εύκολη η διαχείριση των δικτύων που θα προκύψουν Διαλειτουργικότητα μεταξύ διαφορετικών υλοποιήσεων σε επίπεδο εξοπλισμού και σε επίπεδο δικτύων 2/56

3 Μοντέλο υπηρεσίας εφαρμογών QoS Ένας χρήστης δικτύου που υποστηρίζει QoS θα πρέπει να αντιλαμβάνεται ένα μοντέλο υπηρεσίας παρόμοιο με αυτό ενός τηλεφωνικού δικτύου ως εξής: προηγείται μια διαδικασία παρόμοια με αυτή της εγκατάστασης κλήσης όπου ο χρήστης προσπαθεί να αρχικοποιήσει μια σύνδεση και να δεσμεύσει τους απαραίτητους πόρους υποθέτοντας ότι η κλήση έχει γίνει δεκτή, ο χρήστης έχει στην διάθεση του έναν καθαρό κανάλι που μπορεί να μεταφέρει αξιόπιστα την κίνηση της κλήσης με τη συμφωνημένη ποιότητα αν η κλήση δε γίνει δεκτή ο χρήστης θα λάβει ένα σήμα κατειλημμένου, ή αδυναμίας αποδοχής της σύνδεσης με την συγκεκριμένη ποιότητα 3/56

4 Απαιτήσεις ποιότητας Όπως έχουμε προαναφέρει η βασική απαίτηση για ποιότητα υπηρεσίας είναι η εξασφάλιση ορισμένων παραμέτρων όπως εύρος ζώνης (πχ μερικών megabits ανά δευτερόλεπτο) καθυστέρηση (πχ μεταξύ 30 ms έως και μερικές 100άδες ms) πιθανότητα απώλειας πακέτων 4/56

5 Κλιμάκωση Παροχή ποιότητας υπηρεσίας από άκρη σε άκρη για μεγάλο αριθμό ενεργών συνδέσεων Εκμετάλλευση με τον καλύτερο τρόπο τους εγκατεστημένους πόρους των δικτύων IP Λύσεις στο πρόβλημα της ποιότητας υπηρεσίας, που απαιτούν μεγάλο όγκο πληροφορίας για την κατάσταση κάθε ροής πακέτων και μεγάλη υπολογιστική ισχύ από τις μηχανές προώθησής τους, δεν θα μπορούν να δώσουν μια πραγματική απάντηση, καθώς ο αριθμός των χρηστών που απαιτούν QoS θα αυξάνεται. Το πρόβλημα αυτό είναι κυρίως πιο έντονο στους δρομολογητές πυρήνα μεγάλων δικτύων, που είναι αναγκασμένοι να προωθούν χιλιάδες ροές με υψηλές ταχύτητες μετάδοσης. 5/56

6 Εύκολη διαχείριση και παρακολούθηση Αναγκαίοι μηχανισμοί για σωστή διαχείριση και χρέωση των πόρων Αποδοτική λειτουργία για διασφάλιση της ποιότητας που υπόσχεται ένα δίκτυο με QoS Αποτροπή προσπάθειας εξαπάτησης από πλευράς των χρηστών των υπηρεσιών QoS του δικτύου Η παρεχόμενη ποιότητα υπηρεσίας θα χρεώνεται ανάλογα, επομένως τόσο οι τελικοί χρήστες όσο και οι πάροχοι των δικτύων θα πρέπει να μετρούν και να ελέγχουν την απόδοση του δικτύου και των παρεχόμενων υπηρεσιών Η παρακολούθηση του δικτύου προϋποθέτει όχι μόνο την ύπαρξη εργαλείων παρακολούθησης, αλλά και την κατανόηση ως προς το τι θα παρακολουθείται 6/56

7 Αρχιτεκτονικές Δύο αρχιτεκτονικές QoS που έχουν ορισθεί από την Internet Engineering Task Force (IETF) για να επιλύσουν τα παραπάνω προβλήματα είναι: η Αρχιτεκτονική Ενοποιημένων Υπηρεσιών (Integrated Services, Int-Serv) και η Αρχιτεκτονική Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών (Differentiated Services, Diff-Serv) 7/56

8 Yπηρεσίες αρχιτεκτονικής IntServ Δύο νέες κατηγορίες κίνησης πέρα από την υπάρχουσας κλάσης βέλτιστης προσπάθειας (Best Effort Service) ορίζονται : η κλάση ελεγχόμενου φορτίου (Controlled-Load Service) και η κλάση εγγυημένης υπηρεσίας (Guaranteed Service) 8/56

9 Η κλάση ελεγχόμενου φορτίου Δημιουργήθηκε για εφαρμογές που έχουν «χαρακτήρα» πραγματικού χρόνου οι οποίες όμως μπορούν να προσαρμοστούν σε ελαφρά μεταβαλλόμενες συνθήκες δικτύου αλλά δεν μπορούν να αντέξουν συνθήκες υπερφόρτωσης. Η υπηρεσία προσπαθεί να δημιουργήσει συνθήκες «μη υπερφόρτωσης» στις εφαρμογές αυτές αλλά δεν παρέχει εγγύησεις ποιότητας Είναι κατάλληλη για υπηρεσίες πολυμέσων (Πχ video, audio) οι οποίες μπορούν να ανεχθούν μικρές απώλειες πακέτων και καθυστερήσεις αρκεί αυτό να γίνεται μέσα σε ένα λογικό πλαίσιο 9/56

10 Η κλάση ελεγχόμενου φορτίου Η υπηρεσία Video On Demand θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τη συγκεκριμένη κλάση αρκεί το τερματικό του δέκτη να έχει: ενταμιευτή κατάλληλου μεγέθους ώστε να μπορεί να αποθηκεύσει ψηφιακά δεδομένα των οποίων η χρονική διάρκεια πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τη μέγιστη καθυστέρηση που μπορεί να εισάγει το δίκτυο Αντίθετα, για την υπηρεσία μετάδοσης φωνής μεταξύ δύο συνομιλητών, όπου η μέγιστη διαφορά φάσης δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη των 125ms, η κατηγορία ελεγχόμενου φορτίου είναι ακατάλληλη 10/56

11 Η κλάση ελεγχόμενου φορτίου Η περιγραφή των χαρακτηριστικών της κίνησης μιας εφαρμογής που χρησιμοποιεί την υπηρεσία ελεγχόμενου φορτίου πρέπει να στέλνεται στο δίκτυο Αν η αίτηση για μια ροή ελεγχόμενου φορτίου γίνει αποδεκτή από το δίκτυο, τότε οι δρομολογητές του δικτύου θα πρέπει να έχουν δεσμεύσει τους κατάλληλους πόρους που θα διασφαλίσουν ότι τα πακέτα της συγκεκριμένης ροής θα αντιμετωπίζουν την ίδια ποιότητα υπηρεσίας Προφανώς σε συνθήκες χαμηλού φόρτου τα πακέτα της ροής αυτής αντιμετωπίζουν ουσιαστικά την ίδια ποιότητα υπηρεσίας με ροές που ανήκουν στη κλάση βέλτιστης προσπάθειας Η υπόθεση που γίνεται για την υπηρεσία είναι ότι διακοπές μπορούν να διαρκέσουν το πολύ όσο το μέγεθος μιας έκρηξης στη ροή που λαμβάνει την συγκεκριμένη υπηρεσία (δηλαδή για μεγαλύτερες διακοπές υπάρχει πρόβλημα στον μηχανισμό δέσμευσης πόρων στο 11/56 δρομολογητή)

12 Η κλάση ελεγχόμενου φορτίου 12/56

13 Η κλάση εγγυημένης υπηρεσίας Τα conforming πακέτα μια ροής που ανήκει στην κλάση εγγυημένης υπηρεσίας (α) πρέπει να φθάνουν στον προορισμό τους μέσα σε ένα προκαθορισμένο χρονικό διάστημα και (β) δεν πρόκειται να απορριφθούν λόγω υπερχείλισης των ενταμιευτών στους δρομολογητές του δικτύου Αφορά υπηρεσίες πολυμέσων με αυστηρές απαιτήσεις στο χρόνο παράδοσης των πακέτων Εφαρμογές μεταφοράς ήχου ή κινούμενης εικόνας όπου το μέγεθος των ενταμιευτών στους αποκωδικοποιητές είναι σταθερό και μικρό 13/56

14 Διαχείριση κίνησης Στο μοντέλο αναφοράς δρομολογητή ενοποιημένων υπηρεσιών περιλαμβάνονται Κλασικές λειτουργίες δρομολόγησης Λειτουργίες επεξεργασίας μηνυμάτων έναρξης δέσμευσης πόρων αποδοχής κλήσης ταξινόμησης πακέτων χρονοδρομολόγησης πακέτων 14/56

15 User Plane Control Plane Μοντέλο αναφοράς δρομολογητή Routing Agent Reservation Setup Agent Management Agent Admission Control Routing Database Traffic Control Database Classifier Packet Scheduler Input Driver Internet Forwarder Output Driver 15/56

16 Control Plane Η μονάδα επεξεργασίας σηματοδοσίας λαμβάνει αιτήσεις από το χρήστη για εγκατάσταση νέων ροών ή κατάργηση παλαιών και τις προωθεί στις άλλες εσωτερικές μονάδες του δρομολογητή Η μονάδα αποδοχής κλήσης αποφασίζει αν μια νέα αίτηση εγκατάστασης ροής μπορεί να γίνει αποδεκτή ή όχι: Καταρχήν ελέγχεται αν ο χρήστης που ζητάει να γίνει η συγκεκριμένη δέσμευση έχει και την ανάλογη άδεια (Policy Control) Κατά δεύτερον συγκρίνονται οι παράμετροι της κίνησης της νέας ροής με τους διαθέσιμους πόρους του δρομολογητή 16/56

17 User Plane Mονάδα αναγνώρισης ροής αναλαμβάνει: να βρίσκει την ροή στην οποία ανήκει κάθε εισερχόμενο πακέτο και να το τοποθετεί στην αντίστοιχη ουρά του χρονοδρομολογητή πακέτων η εύρεση της ροής στην οποία ανήκει ένα συγκεκριμένο πακέτο γίνεται βάσει: της διεύθυνσης προορισμού της διεύθυνσης πηγής της θύρας πηγής (source port number) της θύρας προορισμού (destination port number) του ενδείκτη πρωτοκόλλου μεταφοράς (Protocol ID) 17/56

18 User Plane Μονάδα χρονοδρομολόγησης πακέτων: διατηρεί μια ξεχωριστή ουρά πακέτων για κάθε ενεργή ροή κάθε ροή ελέγχεται κατά πόσο είναι σύμφωνη με το αρχικό προφίλ κίνησης που είχε ζητήσει από το δίκτυο και λαμβάνει αντίστοιχα μέτρα στη συνέχεια η μονάδα χρονοδρομολογεί τα πακέτα στις πόρτες εξόδου με κάποιο αλγόριθμο που παίρνει υπόψη του τις προτεραιότητες των ουρών 18/56

19 Πρωτόκολλο Δέσμευσης Πόρων RSVP Το μοντέλο ενοποιημένων υπηρεσιών του Διαδικτύου αποδεσμεύει: το πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται για μεταφορά αιτήσεων δέσμευσης πόρων δικτύου από το μηχανισμό ελέγχου και περιγραφής της κίνησης του χρήστη 19/56

20 Χαρακτηριστικά του RSVP Υποστήριξη ετερογενών δεσμεύσεων μέσα σε μια σύνοδο πολλαπλών μερών προς πολλαπλά μέρη διαφορετικοί δέκτες της ίδιας συνόδου μπορούν να ζητήσουν διαφορετική ποιότητα υπηρεσίας Η δέσμευση των πόρων του δικτύου γίνεται από τον δέκτη και όχι από τον πομπό (upstream) γιατί ο δέκτης της πληροφορίας μπορεί να ζητήσει από το δίκτυο να δεσμευτούν λιγότεροι πόροι από ότι ορίζεται στο προφίλ κίνησης του πομπού Υποστήριξη δυναμικής μεταβολής της ποιότητας υπηρεσίας δεδομένης ροής πακέτων ο κάθε δέκτης μπορεί να μεταβάλλει δυναμικά τις παραμέτρους ποιότητας υπηρεσίας μιας ροής χωρίς να είναι απαραίτητο να γίνει πρώτα προσωρινή κατάργηση της και εκ νέου επανεγκατάστασή της 20/56

21 Μηνύματα του RSVP Καθώς η δέσμευση πόρων δικτύου γίνεται από το δέκτη της πληροφορίας και όχι από τον πομπό, ο δέκτης θα πρέπει να ξέρει τα χαρακτηριστικά της κίνησης (πχ μέσο και μέγιστο εύρος ζώνης, μέγιστη διάρκεια έκρηξης, μέγιστη καθυστέρηση) που πρόκειται να αρχίσει να λαμβάνει Μήνυμα PATH Μήνυμα RESV 21/56

22 Μήνυμα PATH O πομπός στέλνει το μήνυμα PATH για να ενημερώσει το δέκτη αλλά και τους ενδιάμεσους δρομολογητές, για τα χαρακτηριστικά της κίνησης που πρόκειται να αρχίσει να εκπέμπει (πληροφορία TSpec) το μήνυμα PATH μέχρι να φτάσει στο δέκτη (ή στους δέκτες αν η διεύθυνση προορισμού είναι multicast) περνάει μέσα από έναν ή περισσότερους δρομολογητές 22/56

23 Μήνυμα PATH Κάθε ενδιάμεσος δρομολογητής που λαμβάνει ένα μήνυμα PATH ελέγχει αρχικά αν είναι έγκυρο ή όχι το περιεχόμενο του Αν κατά τη διάρκεια επεξεργασίας του διαπιστωθεί κάποιο λάθος, τότε ο ενδιάμεσος δρομολογητής στέλνει ένα ειδικό μήνυμα λάθους στον πομπό Αν το περιεχόμενο του μηνύματος PATH είναι έγκυρο, τότε αυτό φυλάσσεται σε μια τοπική βάση δεδομένων, και αποστέλλεται στον επόμενο δρομολογητή Η πληροφορία ADSPEC του μηνύματος PATH περιλαμβάνει παραμέτρους για path MTU size, path bandwidth, path minimum latency και αρχικοποιείται στον πομπό ή στον πρώτο δρομολογητή, ενώ ανανεώνεται (επανυπολογίζεται) σε κάθε ενδιάμεσο δρομολογητή (hop-by-cop calculations). 23/56

24 Μήνυμα PATH Οι ενδιάμεσοι δρομολογητές αποθηκεύουν τα περιεχόμενα των μηνυμάτων PATH διότι: για κάθε μήνυμα PATH ο δρομολογητής δέχεται μία ή περισσότερες αιτήσεις για δέσμευση εσωτερικών πόρων (RESV message) όταν ο πομπός σταματήσει την αποστολή δεδομένων, όλοι οι ενδιάμεσοι δρομολογητές θα πρέπει να καταργήσουν αυτομάτως και όλες τις δεσμεύσεις πόρων που έχουν γίνει για τη συγκεκριμένη ροή Κάθε φορά που λαμβάνεται ένα έγκυρο μήνυμα PATH ενεργοποιείται ένας χρονιστής διότι αν για το χρονικό διάστημα ίσο με την περίοδο του χρονιστή, ο ενδιάμεσος δρομολογητής δε λάβει μήνυμα ανανέωσης από τον πομπό της πληροφορίας, τότε το δίκτυο θεωρεί ότι ο πομπός της πληροφορίας σταμάτησε να εκπέμπει κίνηση στο δίκτυο και άρα όλες οι συσχετιζόμενες δεσμεύσεις πρέπει να καταργηθούν 24/56

25 Μήνυμα RESV Όταν το μήνυμα PATH περάσει μέσα από όλους τους ενδιάμεσους δρομολογητές και φτάσει τελικά στο δέκτη (ή δέκτες) της πληροφορίας, τότε αυτός απαντά στέλνοντας στο δίκτυο ένα κατάλληλο μήνυμα RESV, για τη δέσμευση των αντιστοίχων πόρων Το μήνυμα RESV περιγράφει τους πόρους που ο συγκεκριμένος δέκτης θέλει να δεσμεύσει από το δίκτυο για την ροή πακέτων που περιγράφεται από το μήνυμα PATH που έλαβε Είναι πιθανό πχ το εύρος ζώνης που ζητάει ένας δέκτης να δεσμευτεί στο δίκτυο για μια ροή να είναι μικρότερο από την αντίστοιχη τιμή του μηνύματος PATH 25/56

26 Μήνυμα RESV H πληροφορία FlowSpec καθορίζει τον τύπο υπηρεσίας (class), τις παραμέτρους της υπηρεσίας (RSpec) και τις παραμέτρους της ροής (TSpec) Η πληροφορία Filter Spec παρέχεται για να χρησιμοποιηθεί από τον classifier για την αναγνώριση της ροής 26/56

27 Επεξεργασία μηνύματος RESV Δύο έλεγχοι: εξακρίβωση της ταυτότητας του δέκτη και έλεγχος δικαιώματος συγκεκριμένης δέσμευσης πόρων (Policy Control) εξακρίβωση αν υπάρχουν αρκετοί διαθέσιμοι πόροι για την εξυπηρέτηση της συγκεκριμένης αίτησης (Flow Admission Control) Αν έστω και ένας από τους δύο ελέγχους αποτύχει, στέλνεται το κατάλληλο μήνυμα λάθους (RESV_ERR) στο δέκτη που ζήτησε τη συγκεκριμένη δέσμευση Στην περίπτωση που και οι δύο έλεγχοι ολοκληρωθούν επιτυχώς, ενημερώνεται η μονάδα χρονοδρομολόγησης πακέτων για τη νέα ροή και το RESV μήνυμα αποστέλλεται στον επόμενο δρομολογητή 27/56

28 Ροή μηνυμάτων RESV - PATH 28/56

29 Συγχώνευση μηνυμάτων PATH-RESV Το ίδιο μήνυμα PATH μπορεί να κατευθύνεται σε περισσότερους από ένα δέκτες κάθε ένας δέκτης θα απαντήσει στέλνοντας ένα μήνυμα RESV, οι παράμετροι του οποίου, όσον αφορά το εύρος ζώνης που επιθυμεί να δεσμεύσει από το δίκτυο, μπορεί να διαφέρουν από τις παραμέτρους των μηνυμάτων RESV των υπολοίπων δεκτών Αν κάποιος δρομολογητής δεχθεί περισσότερα από ένα μήνυμα RESV για το ίδιο μήνυμα PATH, ο δρομολογητής θα στείλει στον επόμενο δρομολογητή ένα μόνο μήνυμα RESV του οποίου η τιμή για το εύρος ζώνης που πρέπει να δεσμευθεί θα είναι η μεγαλύτερη από τα μηνύματα RESV που έλαβε ο συγκεκριμένος δρομολογητής και έγιναν αποδεκτά (σημείο συγχώνευσης) 29/56

30 Συγχώνευση μηνυμάτων PATH-RESV Σημεία συγχώνευσης Ροή πληροφορίας Μήνυμα RESV δέκτης 1 πομπός Μήνυμα PATH Μήνυμα RESV δέκτης 2 Μήνυμα RESV δέκτης 3 30/56

31 Πλεονεκτήματα IntServ - RSVP Παρέχει εγγύηση υπηρεσίας Επιτρέπει στους RSVP clients να προδιαγράψουν κάθε κατηγορία υπηρεσίας λεπτομερώς Κάθε ροή παρακολουθείται ώστε να αποτραπεί από την κατανάλωση περισσότερων πόρων από αυτούς που αρχικά είχε ζητήσει και δεσμεύσει Χρησιμοποιεί τα ήδη υπάρχοντα πρωτόκολλα δρομολόγησης ώστε να ορίσει το μονοπάτι της ροής μεταξύ της πηγής και του προορισμού Περιοδικά επαναμεταδίδονται τα μηνύματα PATH και RESV και έτσι το πρωτόκολλο μπορεί και αντιδρά στην αλλαγή της τοπολογίας του δικτύου 31/56

32 Πλεονεκτήματα IntServ - RSVP Η απώλεια των μηνυμάτων PATH-RESV μπορεί να γίνει αντιληπτή μέσω των χρονιστών οπότε αποδεσμεύονται οι σχετικοί πόροι Το πρωτόκολλο RSVP σχεδιάστηκε να επιτρέπει μηνύματα PATH να αναγνωρίζουν όλα τα τερματικά σημεία μιας ροής multicast και να στέλνουν το μήνυμα PATH σε κάθε αποδέκτη Επιτρέπει στα μηνύματα RESV κάθε αποδέκτη να μπορούν να συνδυάζονται σε μόνο μια αίτηση στα σημεία του δικτύου όπου ροή πολλαπλών προορισμών θα έστελνε την ίδια ροή σε δύο διαφορετικά κανάλια 32/56

33 Μειονεκτήματα IntServ - RSVP Απαιτεί από όλους τους δρομολογητές να παίρνουν μέρος στην δέσμευση πόρων, διαδικασία η οποία απαιτεί από τον κάθε δρομολογητή μεγάλη υπολογιστική ισχύ και να αποθηκεύει και συντηρεί μεγάλο όγκο πληροφορίας Δεν είναι πρακτικά χρησιμοποιήσιμο για ροές που διαρκούν λίγο γιατί το τίμημα για τη δέσμευση των πόρων είναι μεγαλύτερο ακόμα και από την επεξεργασία όλων των πακέτων της ροής Πρέπει να τονιστεί ότι η πλειονότητα της κίνησης στο Internet αποτελείται από ροές μικρής διάρκειας 33/56

34 DiffServ σε σχέση με IntServ Δεν απαιτείται η ανά ροή διατήρηση πληροφοριών σε κάθε κόμβο του δικτύου Ελαχιστοποιεί τη σηματοδοσία Επικεντρώνεται σε συσσωρευμένες ροές (aggregate) Ορίζονται συμπεριφορές προώθησης ανά κόμβο (Per-Hop Behaviour, PHB) που εφαρμόζονται σε σύνολο κλάσεων κίνησης μέσα στο δίκτυο Οι ροές ταξινομούνται ανάλογα με προκαθορισμένους κανόνες έτσι ώστε πολλές ροές εφαρμογών να συγκεντρώνονται σε ένα περιορισμένο σύνολο κλάσεων ροών 34/56

35 DiffServ σε σχέση με IntServ Το πλήθος των ροών, που απαιτούν συγκεκριμένη ποιότητα υπηρεσίας, ομαδοποιούνται σε διαφορετικές κλάσεις ανάλογα με το επίπεδο ποιότητας που ζητούν Η κάθε κλάση έχει αντίστοιχη μεταχείριση από το δίκτυο Το πλήθος των διαφορετικών κλάσεων παραμένει μικρό και διαχειρίσιμο Με αυτό τον τρόπο το δίκτυο DiffServ δεν είναι αναγκασμένο να αναγνωρίζει κάθε σύνδεση ξεχωριστά και να κρατά μεγάλο όγκο πληροφορίας για αυτές => κλιμακώνεται εύκολα 35/56

36 Per-Hop Behavior PHB Προσδιορισμός ενός μικρού αριθμού απλών διαφοροποιημένων χειρισμών προώθησης πακέτων γνωστών ως συμπεριφορών προώθησης ανά-κόμβο (Per- Hop Behavior, PHB) Μεμονωμένα δικτυακά στοιχεία υλοποιούν τις PHBs με μία πληθώρα μηχανισμών και κανόνων αναμονής και εξυπηρέτησης 36/56

37 Έλεγχος στην είσοδο όχι στον πυρήνα Επιβάλλοντας λειτουργίες ελέγχου πολιτικών στα άκρα και παρέχοντας απλή μεταχείριση συσσωρευμένων δεδομένων στον πυρήνα του δικτύου, μπορούν να διασφαλιστούν νέες υπηρεσίες ΙΡ χωρίς υπερβολική αποθήκευση πληροφορίας κατάστασης ή ακριβών αποφάσεων προώθησης στους δρομολογητές του δικτύου πυρήνα Κάθε πακέτο που εισέρχεται στο δίκτυο DiffServ μαρκάρεται με ένα κωδικό σημείο Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών (DiffServ Code Point, DSCP) σε ένα καινούριο πεδίο της επικεφαλίδας ΙΡ, το πεδίο DS, για να δηλώσει ποια PHB πρέπει να λάβει το πακέτο Όλα τα πακέτα με το ίδιο DSCP ανήκουν σε μία συσσωρευμένη συμπεριφορά (behaviour aggregate) και λαμβάνουν την ίδια μεταχείριση ΡΗΒ, ανεξάρτητα από την μικρο-ροή στην οποία ανήκουν 37/56

38 Service Level Agreement Κάθε δίκτυο συνάπτει συμφωνίες (συμβόλαια) με τα γειτονικά του δίκτυα για να προσφέρει διαφοροποιημένες υπηρεσίες για διαφορετικές ομάδες ροών Τα συμβόλαια χαρακτηρίζονται από ορισμένες ιδιότητες Εφαρμόζοντας με αυστηρότητα τα συμβόλαια κίνησης των ομαδοποιημένων ροών και εξασφαλίζοντας ότι καινούριες συνδέσεις που θα επηρέαζαν αρνητικά την απόδοση του δικτύου δε γίνονται δεκτές, το μοντέλο DiffServ εξασφαλίζει μια καλά ορισμένη υπηρεσία από άκρη σε άκρη για μια αλυσίδα διασυνδεδεμένων δικτύων Τα συμβόλαια αυτά αποτελούνται από ένα σύνολο απλών συμφωνιών επιπέδου υπηρεσίας (Service Level Agreements, SLAs) 38/56

39 Πεδίο Διαφοροποιημένων Υπηρεσιών DS field 39/56

40 Βασικές οντότητες δικτύου DiffServ Δρομολογητές με ικανότητα DiffServ Ταξινομητές πακέτων (classifiers) Μηχανισμοί αστυνόμευσης (policers) Σημαδευτές πακέτων (markers) 40/56

41 Βασικές οντότητες δικτύου DiffServ 41/56

42 Δίκτυο DiffServ Οι δρομολογητές κάνουν διάκριση των πακέτων βάσει της υπηρεσίας (δηλ. της κλάσης) στην οποία ανήκουν και όχι βάσει της ροής Η αρχιτεκτονική των διαφοροποιημένων υπηρεσιών είναι εύκολα κλιμακούμενη διότι ο αριθμός των διακριτών υπηρεσιών που μπορεί να υπάρχουν σε ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτου είναι γενικά μικρός και ανεξάρτητος του αριθμού των χρηστών που εξυπηρετεί το δίκτυο Ο χρήστης μπορεί να σημαδέψει τα πακέτα του με τέτοιο τρόπο ώστε αυτά να τύχουν και της ανάλογης αντιμετώπισης από το δίκτυο Εναλλακτικά, η ταξινόμηση των πακέτων ενός χρήστη μπορεί να γίνεται στον πρώτο δρομολογητή με τον οποίο συνδέεται άμεσα ο συγκεκριμένος χρήστης. 42/56

43 Δίκτυο DiffServ Είναι φανερό ότι σε μια τέτοια περίπτωση κάθε χρήστης θα σημάδευε όλα τα πακέτα του ως πακέτα μεγίστης προτεραιότητας και κατά συνέπεια το τελικό αποτέλεσμα θα ήταν το ίδιο με την παρούσα κατάσταση Για αυτό το λόγο η αρχιτεκτονική των διακριτών υπηρεσιών προσθέτει επιπλέον λειτουργίες στους δρομολογητές που βρίσκονται στα άκρα του δικτύου, όπου το φορτίο είναι σχετικά μικρό, οι οποίες αποσκοπούν στον έλεγχο της κίνησης που εισάγει ένας χρήστης στο δίκτυο Αν ένας συνδρομητής εισάγει περισσότερη κίνηση για μια συγκεκριμένη κλάση από αυτή που του αναλογεί, τότε η επιπλέον κίνηση είτε απορρίπτεται είτε υποβιβάζεται σε μια άλλη κλάση χαμηλότερης προτεραιότητας. 43/56

44 Βασικές αρχές της αρχιτεκτονικής Περιορισμός της πολυπλοκότητας στο πυρήνα του δικτύου έτσι ώστε να είναι όσο το δυνατόν πιο επεκτάσιμο Τοποθέτηση εργασιών (έλεγχος κίνησης, χρέωση κλπ) που είναι απαραίτητες για τη σωστή λειτουργία του στα άκρα του δικτύου όπου το τηλεπικοινωνιακό φορτίο είναι μικρό 44/56

45 Υπηρεσίες - Κλάσεις Κλάσης βέλτιστης προσπάθειας Εγγυημένη (Assured Forwarding, AF) [RFC 2597] Εξαιρετική (Expedited Forwarding, EF) [RFC 2598] 45/56

46 Κλάση Expedited Yλοποιεί μια υπηρεσία που έχει: συγκεκριμένο μέγιστο εύρος ζώνης (Peak Bandwidth) ασήμαντη αναμονή στις ουρές των δρομολογητών δεν δανείζεται εύρος ζώνης από άλλες υπηρεσίες και μπορεί να υλοποιηθεί αρκετά εύκολα εξομοιώνει την χρήση μισθωμένης γραμμής με εξασφαλισμένο εύρος ζώνης, ελάχιστη καθυστέρηση, απώλειες και διακύμανση καθυστέρησης Αυτή η κλάση είναι κατάλληλη για εμπορικές εφαρμογές που δεν έχουν μεγάλη εκρηκτικότητα αλλά είναι αρκετά ευαίσθητες στις χρονικές καθυστερήσεις (π.χ. φωνή, video) 46/56

47 Κλάση Assured Έχει χρονικές καθυστερήσεις παρόμοιες με αυτές που έχει η υπηρεσία βέλτιστης προσπάθειας όταν το δίκτυο είναι χωρίς υψηλό φορτίο Ροές πακέτων που χρησιμοποιούν την Εγγυημένη υπηρεσία μπορούν να δανείζονται εύρος ζώνης από άλλες κλάσεις χαμηλότερης προτεραιότητας (ή και από κλάσεις υψηλότερης προτεραιότητας όταν αυτές έχουν μικρή κίνηση) όταν αυτό είναι απαραίτητο Για αυτό το λόγο η συγκεκριμένη υπηρεσία είναι κατάλληλη για εφαρμογές με υψηλή εκρηκτικότητα (π.χ. World Wide Web). 47/56

48 48/56

49 DSCP values Expedited Forwarding (EF) Recommended DSCP= Assured Forwarding (AFxy)=xxxyy0 Default Best Effort (BE) Recommended DSCP: /56

50 50/56

51 51/56

52 Αρχιτεκτονική κόμβου DiffServ 52/56

53 Παράδειγμα κίνησης Είδη, ποσοστά κίνησης και αντιστοίχιση σε PHB Premium (πχ VoIP): 10% => Expedited Forwarding Gold: 40% => Assured Forwarding AF1 Silver: 30% => Assured Forwarding AF2 Bronze: 10% => Assured Forwarding AF3 Best effort: 10% => default PHB 53/56

54 IntServ και DiffServ Tο IntServ δεν προβλέπεται να υιοθετηθεί σε δίκτυα ευρείας περιοχής (WANs) λόγω του ότι δεν κλιμακώνεται εύκολα, αλλά σε μικρά εταιρικά δίκτυα Το DiffServ μπορεί να χρησιμoποιηθεί είτε τοπικά είτε σε δίκτυα ευρείας περιοχής Αν το δίκτυο ευρείας περιοχής (WAN) είναι βασισμένο σε DiffServ και το τοπικό δίκτυο (LAN) είναι μια μίξη από DiffServ και IntServ πως μπορεί να προσφερθεί QoS από άκρη σε άκρη όταν ανάμεσα στον αποστολέα και τον παραλήπτη παρεμβάλλονται πόροι που ανήκουν σε LAN και WAN; 54/56

55 IntServ και DiffServ 55/56

56 IntServ και DiffServ Χρήση IntServ - RSVP για δέσμευση πόρων στο LAN Μετατροπή των RSVP μηνυμάτων PATH και RESV στο σύνορο L/W1 ώστε οι δρομολογητές του WAN να αγνοήσουν την όποια RSVP πληροφορία στα πακέτα Στο άλλο σύνορο L/W2 τα πακέτα με μηνύματα RSVP επαναφέρονται στην αρχική τους μορφή και το IntServ συνεχίζει την εξέλιξή του στο άλλο LAN Όταν ένα πακέτο ροής IntServ - RSVP φτάνει στο σύνορο L/W1 τότε ο συνοριακός δρομολογητής του βάζει την κατάλληλη τιμή στο πεδίο που καθορίζει την ΡΗΒ η οποία είναι ικανή να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις της ροής στο δίκτυο DiffServ Στο άλλο σύνορο γίνεται η αντίστροφη διαδικασία έτσι ώστε το πακέτο να επεξεργαστεί σύμφωνα με αυτά που ορίζει το IntServ - RSVP 56/56