Проектирование сети Metro Ethernet в городе Павлодаре (стр. 11 из 19)
- агрегирование с превышением (oversubscription) (Рисунок 2.29)
- суммарный трафик на входных интерфейсах превышает пропускную способность выходного интерфейса.
Агрегирование с oversubscription происходит при объединении клиентских потоков с устройств доступа S5624P и переходе на уровень агрегации с совместным использованием пропускной способности 1GE.
Рисунок 2.29 Возникновение перегрузки на выходном интерфейсе
Перегрузка на выходном интерфейсе, в случае переполнения его очередей, приводит к сбросу пакетов. Механизмы QoS предназначены для обеспечения заданных параметров качества обслуживания для определенного класса трафика, в соответствие с контрактом на предоставление качества обслуживания SLA (Service Level Agreement), при возникновении перегрузок. К параметрам качества обслуживания относятся: пропускная способность (средняя и пиковая) каналов связи, задержка прохождения пакетов через сеть, вариация задержки, коэффициент потери пакетов. Требуемые параметры QoS обеспечиваются распределением ресурсов выходных интерфейсов между различными классами трафика в соответствии с SLA. К распределяемым ресурсам относятся: пропускная способность канала связи, размер буферной памяти (очереди), дисциплина обслуживания данной очереди, интенсивность сброса пакетов. Необходимо отметить, что используемая архитектура обеспечения QoS не гарантирует полосу пропускания, а позволяет лишь определить приоритетность передачи данных. Механизмы QoS начинают работать только в случае возникновения перегрузок.
2.13.2 Классификация трафика
Передаваемые в сети данные пользователей классифицируются на три класса:
- голосовой трафик (Real Time);
- критически важный для бизнеса клиента трафик (Business Critical);
- прочий трафик (Best Effort).
Классификацией называют процесс определения, какому типу трафика относится тот или иной пакет. Классификация возможна только при условии, что поддержка QoS активизирована на коммутаторе. В данном проекте классификация входящего трафика производится на основе значений поля DSCP IP пакетов пользователя.
Классификация трафика используется для идентификации сообщений с помощью различных функций по определенным правилам. Правило классификации представляет собой правило фильтрации, задаваемое администратором в свете требований по управлению. Это правило может быть очень простым. Например, поток с различными приоритетами должен идентифицироваться в соответствии с полем ToS заголовка IP-сообщения. Правило также может быть очень сложным. Например, сообщения должны классифицироваться в соответствии с определенной информацией канального уровня (уровня 2), сетевого уровня (уровня 3) и транспортного уровня (уровня 4), такой как MAC-адрес, тип протокола семейства TCP/IP, адрес источника (IP или сегмент сети), адрес пункта назначения (IP или сегмент сети) или количество приложений.
Сводная таблица “Базовых Основ QoS” по маркировке трафика представлена в таблице 9.
Таблица 9 Сводная таблица “Базовых Основ QoS”
| Приложение | Классификация L3 | Классификация L2 CoS/MPLS-exp | ||
| IPP | PHP | DSCP | ||
| Маршрутная информация | 6 | CS6 | 48 | 6 |
| Голос | 5 | EF | 46 | 5 |
| Интерактивное видео | 4 | AF41 | 34 | 4 |
| Потоковое видео | 4 | CS4 | 32 | 4 |
| Данные чувствительные к потерям | 3 | - | 25 | 3 |
| Сигнализация звонков | 3 | AF31/CS3 | 26/24 | 3 |
| Транзакционные данные | 2 | AF21 | 18 | 2 |
| Сетевое управление | 2 | CS2 | 16 | 2 |
| Объемный класс | 1 | AF11 | 10 | 1 |
| Интернет/Scavenger | 1 | CS1 | 8 | 1 |
| Все остальное | 0 | 0 | 0 | 0 |
Распределение трафика по классам в зависимости от кода DSCP заголовка IP представлено втаблице 10
Таблица 10 Распределение трафика по классам в зависимости от кода DSCP заголовка IP
| DSCP код | Двоичное Значение DSCP | Десятичное значение DSCP | Значение <tos> | Класс обслуживания | Очередь |
| CS0 | 000000 | 0 | 0 | Best effort | Low |
| CS1 | 001000 | 8 | 32 | ||
| CS2 | 010000 | 16 | 64 | Business Critical | Medium |
| CS3 | 011000 | 24 | 96 | ||
| CS4 | 100000 | 32 | 128 | Voice | High |
| CS5 | 101000 | 40 | 160 | ||
| CS6 | 110000 | 48 | 192 | Business Critical | Medium |
| CS7 | 111000 | 56 | 224 | Voice | High |
| AF11 | 001010 | 10 | 40 | Best effort | Low |
| AF12 | 001100 | 12 | 48 | ||
| AF13 | 001110 | 14 | 14 | ||
| AF21 | 010010 | 18 | 72 | Business Critical | Medium |
2.13.3 Стандарт 802.1p
Стандарт IEEE 802.1p специфицирует метод указания приоритета кадра, основанный на использовании новых полей, определенных в стандарте IEEE 802.1Q.
К кадру Ethernet добавлены два байта. Эти 16 бит содержат информацию по принадлежности кадра Ethernet к VLAN и о его приоритете. Говоря точнее, тремя битами кодируется до восьми уровней приоритета, 12 бит позволяют различать трафик до 4096 VLAN, а один бит зарезервирован для обозначения кадров сетей других типов (Token Ring, FDDI), передаваемых по магистрали Ethernet.
Спецификация IEEE 802.1p, создаваемая в рамках процесса стандартизации 802.1Q, определяет метод передачи информации о приоритете сетевого трафика. Стандарт 802.1p специфицирует алгоритм изменения порядка расположения пакетов в очередях, с помощью которого обеспечивается своевременная доставка чувствительного к временным задержкам трафика.
Для активирования поддержки процедуры обеспечения параметров качества обслуживания на коммутаторах уровня доступа необходимо на коммутаторе S5624, находясь в режиме конфигурирования магистральных портов ввести следующую команду:
- priority trust cos;
на коммутаторе S6506, находясь в режиме глобального конфигурирования ввести следующую команду:
- priority-trust.
2.13.4 Технология DiffServ
Основой обеспечения заданного качества обслуживания в проектируемой сети является архитектура DiffServ определенная в стандарте IETF RFC 2475. Смысл данной архитектуры заключается в предоставлении возможности классифицировать передаваемые данные и независимо определять политику обработки каждого класса данных. Основными механизмами архитектуры являются независимые очереди предопределенных классовданных, а также политики обработки очередей.
Основная идея технологии DiffServ (Differential Services) заключается в разделении трафика в сети на несколько крупных классов, для каждого из которых будет обеспечиваться определенный QoS в рамках некоторой области, называемой доменом DiffServ. На границах домена происходит кондиционирование трафика, то есть его классификация, подразумевающая анализ входящих пакетов, сопоставление полученной информации с таблицей потоков, а также маркировка пакетов специальным кодовым словом DSCP (DiffServ Code Point). Данные функции выполняет так называемый порт доступа в домен (port-access).
Далее обработка трафика на промежуточных узлах, принятие решения о направлении пакета в ту или иную очередь осуществляется исключительно по кодовому слову DSCP, расположенному в заголовке пакета IP (поле TOS). Обработка классифицированного трафика внутри домена осуществляется со скоростью коммутации – достаточно считать 6 бит кодового слова и отправить пакет в соответствующую очередь, после чего вступает в действие алгоритм «взвешенного справедливого обслуживания», рисунок 2.30.
Рисунок 2.30 Механизм взвешенного справедливого обслуживания
Важным средством обеспечения QoS в технологии DiffServ является механизм формирования трафика. Данный механизм предназначен для сглаживания пульсаций «взрывного» трафика, уменьшения неравномерности продвижения пакетов. В аппаратной реализации стандарта DiffServ используется механизм, работающий по алгоритму «token bucket» или «маркерное ведро», Рисунок 2.31.
Рисунок 2.31 Алгоритм "token bucket"
Максимальная средняя скорость отправки потока пакетов из управляющего узла зависит от скорости прибытия в него разрешений на передачу N единиц данных. Очередной пакет может быть отправлен только при получении числа разрешений, достаточного для передачи данных, объем которых больше или равен размеру пакета. Если пакет поступит в управляющее устройство, не располагающее необходимым количеством разрешений, он будет отброшен также как и пакет, поступивший в переполненный буфер-формирователь.
Рисунок 2.32 графически показано, как происходит формирование и сглаживание пульсаций взрывного трафика по алгоритму "token bucket". Пусть имеется некий буфер с конечным объемом. Поступающий со скоростью интерфейса или, для коммутаторов Ethernet, со «скоростью провода» трафик постепенно заполняет буфер-формирователь (коричневая область). Генератор разрешений выдает токены с постоянной скоростью, создавая прообраз идеального трафика, к форме которого стремятся привести входной трафик (скорость генерации показана красной линией). Воздействие механизма, работающего по алгоритму "token bucket", придает трафику на выходе нужную "временную форму" (светло-зеленая область).
Рисунок 2.32 Формирование трафика
Основные понятия технологии Diffserv
Соглашение об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA) – договор на предоставление услуг между клиентом и провайдером с подробным перечнем предоставляемых услуг. Провайдер услуг должен гарантировать, что трафик клиента будет обслуживаться в соответствии с оговоренными в SLA параметрами QoS.