Quality of Service Standardy zapewniania jakosci uslug w sieciach komputerowych Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 1
Plan wykladu Zmiany w Internecie Ethernet CoS & IP TOS Architektura IntServ Architektura Diffserv Istniejace implementacje mechanizmów zapewniania QoS Problemy integracji QoS Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 2
Zmiany w Internecie Zastosowania Rodzaj ruchu Pojemnosc laczy Zarzadzanie Wczoraj e-mail, WWW, FTP best effort do 155 Mb/s siecia Dzisiaj wideokonferencje, zdalne nauczanie, telewizja interaktywna gwarantowana jakosc uslugi Gb/s uslugami Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 3
Ethernet CoS & IP TOS Specyfikacja 802.1p definiuje trzy bity w naglówku ramki Ethernetu. Bity te ustalaja jeden z osmiu priorytetów i sa interpretowane przez przelaczniki sieci LAN w warstwie 2. Specyfikacja uslugi ToS protokolu IP pracuje podobnie, ale jest zaimplementowana w warstwie 3. Ustawia takze trzy bity w polu zlokalizowanym w naglówku IP. Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 4
Ethernet CoS & IP TOS Naglówek Ramka Ethernet (802.1p Class of Service) 3 bity pola CoS Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 5
Ethernet CoS & IP TOS Naglówek Ramka IP Type of Service priorytet (3 bity-8 klas) 8 bitów X X wiarygodnosc przesylu przepustowosc opóznienie Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 6
Architektura IntServ Uslugi zintegrowane rezerwacja zasobów w sieciach klasyfikatory kolejki mechanizmy rezerwacji statyczne dynamiczne (protokól RSVP) Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 7
Architektura IntServ cd. Zadanie transmisji z A do B (RSVP) Informacja o zamiarze wysylania danych B A reserve reserve reserve reserve Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 8
Architektura IntServ cd. mechanizmy obslugi Strumien pakietów Klasyfikator Aplikacja A Aplikacja N Kolejki pakietów 2Mb/s 2Mb/s 1Mb/s.. siec (10Mb/s) Modul obslugi kolejek Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 9
Architektura IntServ cd. Problemy zwiazane z IntServ duza liczba definiowanych przeplywów duze obciazenie wezlów sieci (osobno dla kazdego polaczenia) Rozwiazanie nieskalowalne Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 10
Architektura diffserv This architecture achieves scalability by implementing complex classification and conditioning functions only at network boundary nodes and by applying per-hop behaviors to aggregates of traffic which have been appropriately marked using the DS field in the IPv4 or IPv6 headers. Per-application flow or per-customer flow need not to be mantained within the core of the network RFC 2475 Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 11
Architektura diffserv cd. diffserv róznicowanie jakosci uslug Podstawowa zaleta diffserv w stosunku do dotychczas omawianych metod jest agregacja przeplywów. Zapewnianie jakosci uslug nie odbywa sie na poziomie pojedynczego polaczenia, lecz na poziomie pewnej klasy (grupy) polaczen Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 12
Architektura diffserv cd. Podstawowe elementy: per hop behavior - PHB domena diffserv mechanizmy obslugi pakietów koncepcja QBONE Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 13
Architektura diffserv - PHB Poniewaz diffserv bazuje na specjalnym oznakowaniu (kolorowaniu) pakietów, wazne jest okreslenie sposobu obslugi pakietów o danym priorytecie w wezle sieci PHB Pakiety w sieciach IP znakujemy uzywajac pola DSCP 6 bitów (dawniej TOS) pakietu IP Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 14
Architektura diffserv cd. Domena diffserv to taka domena sieciowa, której wszystkie wezly uzywaja jednakowej polityki do obslugi pakietów przez nia przechodzacych. Polityke taka definiuje sie poprzez odpowiedni zestaw PHB Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 15
Architektura diffserv cd. Klasyfikacja pakietu na wejsciu do domeny DS Ta sama polityka obslugi pakietów A klasa 1 klasa 2 PHB PHB Domena DS PHB PHB B Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 16
Architektura diffserv cd. Modul pomiarowy Klasyfikator Modul znakujacy Modul ksztaltujacy ruch Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 17
Istniejace implementacje mechanizmów zapewniania QoS ATM PVC oraz SVC Windows QoS (RSVP) Traffic Control oraz ALTQ ATM Tag Switching (MPLS) Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 18
ATM PVC PVC - Permanent Virtual Circuit SVC - Switched Virtual Channel Rózne kontrakty pracy kanalu wirtualnego CBR (constant bit rate) ABR(available bit rate) UBR (unspecified bit rate) VBR (variable bit rate) Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 19
Windows QoS (RSVP) Platforma Windows NT wspomaga zarzadzanie jakoscia uslug przy pomocy uslug zintegrowanych oraz protokolu RSVP. Rezerwacja pasma jest dokonywana w aplikacji - przed rozpoczeciem kazdej sesji komunikacyjnej Trwaja prace badawcze nad implementacja mechanizmów diffserv w Windows NT Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 20
Traffic Control oraz ALTQ Linux Traffic Control FreeBSD ALTQ (ALTernate Queuing) zestaw nowych funkcji ruterów, wykorzystujacy mechanizmy diffserv. pozwala na zastosowanie róznych algorytmów kolejkowania i kontroli ruchu do kazdej z klas Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 21
Algorytmy kolejkowania CBQ Class Based Queuing WFQ Weighted Fair Queuing (W)RED (Weighted) Random Early Detection ECN Explicit Congestion Notification Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 22
Algorytmy kolejkowania - CBQ Modul ksztaltujacy ruch sposób dzialania estymator pakiety klasyfikator klasa domyslna (15%) klasa 1 (30%) Algorytm obslugujacy (scheduler) wazony Round Robin klasa 2 (45%) odrzucanie Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 23
Przykladowa konfiguracja Polecenia konfigurujace urzadzenia interface eth0 bandwidth 100M cbq Polecenia ustawiajace filtry filter eth0 tcp_class 150.254.161.17 0 0 0 4 6 filter eth0 tcp_class 150.254.161.18 0 0 0 5 6 Polecenia ustawiajace obsluge strumieni class cbq eth0 cntl_class NULL pbandwidth 5 control class cbq eth0 root_class NULL pbandwidth 95 class cbq eth0 tcp_class root_class pbandwidth 65 default class cbq eth0 udp_class root_class borrow pbandwidth 35 Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 24
ATM Tag Switching Aktualnie: Tag Switching MPLS Implementacja diffserv na poziomie ATM priorytety komórek 4 klasy po 3 kategorie + 2 klasy specjalne algorytmy obslugi CBWFQ, WRED dodatkowe opcje i narzedzia Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 25
ATM Tag Switching Dostepne pasmo Klasa uprzywilejowana (Expedited Forwarding) Klasa domyslna (best-effort) Klasa srebrna: 4 podklasy 3 priorytety Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 26
Problemy integracji QoS Istnieje wiele czynników utrudniajacych zintegrowanie QoS mechanizmy komunikacji protokoly rezerwacji i sygnalizacji typy sieci dostawcy uslug Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 27
Koncepcja QBONE The goal of the QBone is to provide an interdomain testbed for differentiated services (DiffServ), where the engineering, behavior, and policy consequences of new IP services can be explored. QBone - an interdomain testbed for differentiated services (DiffServ) that seeks to provide the higher-education community with end-to-end services in support of emerging advanced networked applications. (QBone Architecture) Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 28
extra1 Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 29
extra2 Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 30
extra3 Quality of Service - Michal Przybylski, PCSS 2001 31