Превентивные меры полезны как при одноадресной, так и при многоадресной передаче. При одноадресной передаче два приложения договариваются о конкретном уровне качества услуг для данного сеанса. Если сеть сильно загружена, то она может оказаться не в состоянии предоставить услуги необходимого качества. В этом случае приложениям придется отложить сеанс до лучших времен или попробовать снизить требования к качеству услуг, если это возможно.
Решение в данном случае состоит в резервировании одноадресными приложениями ресурсов для обеспечения требуемого уровня услуг. Тогда маршрутизаторы на предполагаемом пути выделяют ресурсы, например место в очереди и часть емкости исходящей линии. Если маршрутизатор не имеет возможности выделить ресурсы вследствие ранее взятых на себя обязательств, то он извещает об этом приложение. В этом случае приложение может попытаться инициировать другой сеанс с меньшими требованиями к качеству услуг или перенести его на более поздний срок.
Многоадресная рассылка ставит гораздо более сложные задачи по резервированию ресурсов. Она ведет к генерации огромных объемов сетевого трафика в случае, например, таких приложений, как видео, или большой и рассредоточенной группы получателей. Однако трафик от источника многоадресной рассылки может быть в принципе значительно снижен.
Для этого есть два основания. Во-первых, некоторые члены группы могут не нуждаться в доставке данных от конкретного источника в определенный период времени. Например, члены одной группы могут получать информацию одновременно по двум каналам (от двух источников), но при этом получатель может быть заинтересован в приеме только одного канала.
Многоадресный трафик можно снизить и вследствие того, что некоторые члены группы в состоянии обрабатывать только часть передаваемой отправителем информации. Например, видеопоток может состоять из двух компонентов: один с низким качеством картинки, а другой - с высоким. Такой формат имеет ряд алгоритмов сжатия видео: они генерируют базовый компонент с картинкой низкого качества и дополнительный компонент с повышенным разрешением.
Некоторые получатели могут не иметь достаточной вычислительной мощи для обработки компонентов с высоким разрешением или быть подключены к сети через подсеть или канал, не имеющие достаточной емкости, чтобы пропустить полный сигнал.
Резервирование ресурсов позволяет маршрутизаторам заранее определить, в состоянии ли они осуществить доставку многоадресного трафика всем получателям.
В предыдущих попытках реализации резервирования ресурсов и в принятых во frame relay и ATM подходах необходимые ресурсы запрашивает источник потока данных. Этот метод достаточен в случае одноадресной передачи, потому что передающее приложение передает данные в определенном темпе, а необходимы уровень качества услуг заложен в схему передачи.
Однако такой подход нельзя использовать для многоадресной рассылки. У разных членов группы могут быть неодинаковые требования к ресурсам. Если исходный поток может быть разделен на подпотоки, то некоторые члены группы, вполне возможно, пожелают получать только один из них. Например, некоторые получатели могут быть в состоянии обрабатывать только компонент видеосигнала низкого разрешения. Или если несколько отправителей вещают на одну группу, то получатель может выбрать только одного отправителя или некоторое их подмножество. Наконец, требования различных получателей к качеству услуг могут меняться в зависимости от оборудования вывода, мощности процессора и скорости канала.
По этой причине резервирование ресурсов получателем представляется предпочтительным. Отправители могут предоставить маршрутизаторам общие характеристики трафика (например, темп передачи данных и вариабельность), но получатели должны сами определить требуемый уровень качества услуг. Маршрутизаторы сводят затем воедино запросы на выделение ресурсов на общих участках дерева распространения.
В основе RSVP лежат три концепции, касающиеся потоков данных: сеанс, спецификация потока и спецификация фильтра. Сеанс - это поток данных, идентифицируемый по адресату. Отметим, что эта концепция отличается от концепции сеанса RTP, хотя сеансы RSVP и RTP могут иметь взаимооднозначное соответствие. После резервирования маршрутизатором ресурсов для конкретного адресата он рассматривает это как начало сеанса и выделяет ресурсы на время этого сеанса.
Запрос на резервирование от конечной системы-получателя, называемый описателем потока, состоит из спецификаций потока и фильтра. Спецификация потока определяет требуемое качество услуг и используется узлом для задания параметров планировщика пакетов. Маршрутизатор передает пакеты с заданным набором предпочтений, опираясь на текущую спецификацию потока.
Спецификация фильтра определяет набор пакетов, под которые запрашиваются ресурсы. Вместе с сеансом она определяет набор пакетов (или поток), для которых требуемое качество услуг должно быть обеспечено. Любые другие пакеты, направляемые этому адресату, обрабатываются постольку, поскольку сеть в состоянии это сделать.
RSVP не определяет содержание спецификации потока, он просто передает запрос. Спецификация потока включает обычно класс услуг, Rspec (R означает резерв) и Tspec (Т означает трафик). Два других параметра представляют собой набор чисел. Параметр Rspec определяет требуемое качество услуг, а параметр Tspec описывает поток данных. Содержимое Rspec и Tspec прозрачно для RSVP
В принципе спецификация фильтра описывает произвольное подмножество пакетов одного сеанса (т. е. пакетов, адресат которых определяется данным сеансом). Например, спецификация фильтра может определять только конкретных отправителей или протоколы либо пакеты, поля протокольных заголовков которых совпадают с заданными.
С точки зрения хоста работа протокола состоит из следующих этапов (первые два этапа в этой последовательности имеют иногда обратную очередность)
1. Получатель вступает в группу многоадресной рассылки посредством отправки сообщения по протоколу IGMP соседнему маршрутизатору.
2. Потенциальный отправитель отправляет сообщение по адресу группы.
3. Получатель принимает сообщение Path, идентифицирующее отправителя.
4. Теперь, когда получатель имеет информацию об обратном пути, он может отправлять сообщения Resv с дескрипторами потока.
5. Сообщения Resv передаются по сети отправителю.
6. Отправитель начинает передачу данных.
7. Получатель начинает прием пакетов данных.
Механизм установка соединения с резервированием полосы пропускания.
Процедура установки соединения с резервированием полосы пропускания проходит следующим образом:
Конечный пользователь, заинтересованный в передаче чувствительного к задержкам трафика, передает в сеть сообщение с указанием информации о данных, которые он собирается передавать (сюда включается IP адрес источника и номер UDP/TCP порта),а так же информацию о типе трафика.
Эта информация применяется при настройке механизмов управления потоком данных в промежуточных узлах сети для осуществления резервирования полосы пропускания, а так же для предотвращения избыточного резервирования ресурсов для данного типа трафика.
При прохождении по сети этот информационный пакет “запоминает” маршрут по которому он дошел до получателя.
При получении информационного пакета приемник анализирует его содержание и, в случае своей заинтересованности в данной информации, передает в сеть запрос на резервирование полосы пропускания.
Данный запрос, описывающий необходимый тип сервиса и сетевого соединения, передается по сети от приемника к передатчику по тому же маршруту, что и информационный пакет.
Каждый промежуточный узел сети проводит анализ полученного запроса на основании описанных ниже правил.
При получении запроса на установку соединения с резервированием ресурса в узле сети включаются два механизма: контроллер ресурсов канала, определяющий наличие запрашиваемого ресурса и контроллер доступа, сверяющий права данного пользователя с полученным запросом.
Если при отработке обоих механизмов был получен положительный результат, то резервирование, в данном узле, считается установленным и соответствующая информация передается в модули, отвечающие за классификацию потоков и формирование выходных очередей.
Если же хотя бы один из механизмов возвращает отрицательный результат, то протокол информирует источник запроса о невозможности его осуществления.
Обработка запроса на установление соединения с резервированием ресурса проходит по отдельности для каждого типа сетевого соединения так как протокол RSVP способен различать типы соединения.
Тип сетевого соединения определяется тремя параметрами: IP адрес получателя, тип протокола и тип порта назначения.
Если полученный запрос удовлетворяет всем требованиям, то узел производит резервирование необходимой полосы пропускания и передает запрос дальше, в направлении к передатчику.
Как только передатчик получает запрос на резервирование полосы пропускания от приемника соединение считается установленным и начинается обмен информацией.
Во время сеанса связи приемник и передатчик периодически подтверждают дальнейшую необходимость в осуществлении резервирования полосы пропускания путем посылки информационных пакетов передатчиком и запросов на резервирование приемником.
Узел сети в праве прекратить резервирование полосы пропускания как только он не получает очередного подтверждения от приемника или передатчика.
Резервирование полосы пропускания так же может быть прекращено после передачи приемником или передатчиком запроса на отмену соединения.
Качество услуг. Качество услуг (QoS) - это ключевая фраза дляобозначения сетей передачи данныхбез потери ячеек с предсказуемойзадержкой из конца в конец идоставкой в реальном времени послеустановления соединения.Высококачественное мультимедиа всети как в реальном времени, так ипри воспроизведении аудио- ивидеофайлов с сервера предполагаетналичие сети с обеспечениемкачества услуг. Такие протоколы,как ATM, разрабатывались специальнодля предоставления несколькихуровней услуг. Обеспечениекачества услуг в случае IP возможнотолько при использованииспециальных протоколов, таких какRSVP, для резервирования пропускнойспособности на промежуточныхустройствах (маршрутизаторах).