Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS




Скачать 233.31 Kb.
НазваниеЛекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS
Дата публикации07.03.2013
Размер233.31 Kb.
ТипЛекция
uchebilka.ru > Информатика > Лекция


Лекция 30. Базовое конфигурирование MPLS. Введение в QoS
1. Базовое конфигурирование MPLS

2. Понятие качества обслуживания

3. Характеристики производительности сетевого соединения

4. Управление перегрузкой: пути предотвращения потери пакетов

1. Базовое конфигурирование MPLS

Конфигурирование MPLS можно разделить на 3 шага:

Шаг 1. Конфигурирование CEF – выполняется как предпосылка к настройке MPLS на маршрутизаторе.

Шаг 2. Конфигурирование интерфейса для работы с MPLS во Frame mode. Все базовые интерфейсы MPLS должны быть настроены для работы с MPLS.

Шаг 3. Конфигурирование значения MTU, применяемого в коммутации по меткам. Этот шаг предотвращает ситуацию, при которой произошло бы превышение максимального размера пакета при маркировании.

Теперь подробнее по каждому шагу

Шаг 1. Конфигурирование CEF

Как мы уже говорили, для настройки MPLS мы сначала должны применить коммутацию по CEF

Настройка CEF состоит и двух частей

1. Включить CEF коммутацию для создания FIB таблицы.

2. Включить использования CEF на всех основных интерфейсах.

Коммутация по CEF обычно задается глобально на маршрутизаторе.

Для глобального включения CEF на роутере выполните команду ip cef в режиме конфигурирования. Для включения и выключения CEF на интерфейсе используются команды ip route-cache cef и no ip route-cache cef.

Для просмотра информации по работе CEF используйте команду show ip cef.

Эта команда имеет несколько ключей для просмотра дополнительных уточненных параметров.



^ Параметр и описание параметра.

Unresolved - Отображает неразрешенные FIB записи

Network - Отображает FIB записи для специфического номера сети

Mask - Отображает FIB записи для специфического номера сети и маски

Longer-prefix - Отображает FIB записи для всех специфических сетей

^ Detail - Отображает детальную информацию по FIB записям

Type number - Выводит список интерфейсов и их номера для отображаемых FIB записей

Summary - Отображает суммарную информацию по FIB
Конфигурирование MPLS в Frame Mode Interface

MPLS включается на интерфейсах в режиме ^ Frame Mode. Для этого необходимо выполнить следующие действия

1. Сконфигурировать CEF (мы с Вами уже это сделали)

2. Настроить MPLS на интерфейсах

Включить коммутацию по меткам на интерфейсе

Задействовать LDP или TDP протокол распределения меток

3. Настроить MTU (описано ниже)

Давайте подробнее разберемся, что это за протоколы LDP и TDP.

Tag Distribution Protocol (TDP) – Протокол распределения тэгов. Является собственной разработкой Cisco. Для транспорта TDP используется протокол TCP.

Tag-switching (коммутирующие по меткам) маршрутизаторы используют этот протокол, чтобы распространять информацию о метках соседям, устанавливая при этом надежное соединение. TDP подразумевает распространение теговой информации, при этом может отправлять запросы на предоставление информации о тегах, а так же отвечать на запросы соседей в сети с множественным доступом. Так же TDP осуществляет установку соединений, контроль, а так же их завершение и определение ошибок возникающих в течение этих соединений.

^ Label Distribution Protocol (LDP) – Протокол распределения меток. LDP обеспечивает стандартный пошаговый (от одного соседнего устройства к другому соседнему устройству) либо динамический метод распространения меток в MPLS сети с помощью IGP протокола. В результате формируются LSP (label switched paths), по которым маршрутизируются маркированные пакеты.

MPLS по умолчанию поддерживается на роутерах Cisco. Однако если необходимо повторно запустить MPLS, то нужно воспользоваться командой mpls ip из режима глобального конфигурирования. Так же команду mpls ip необходимо выполнить и на интерфейсах, которые будут участвовать в MPLS. Выполнение команды mpls ip из режима глобального конфигурирования не задействует интерфейсы автоматически.

Для выключения MPLS на интерфейсе выполните no mpls ip.

После того, как вы задействовали MPLS на интерфейсе, необходимо указать протокол распределения меток командой mpls label protocol [LDP | TDP | Both]. По умолчанию используется LDP.





В некоторых версиях Cisco IOS в running-config, mpls ldp может отображается как tag-switching. Вы можете конфигурировать LDP используя команду в формате mpls ip, а не в формате tag-switching, но при этом она сохранится как tag-switching для обеспечения обратной совместимости с более старыми версиями

Для включения коммутации по меткам для IPv4 пакетов на интерфейсе так же используйте команду mpls ip в режиме конфигурации интерфейса. Для этой команды нет дополнительных параметров. Эта команда запустит LDP на интерфейсе Cisco. Для использования TDP необходимо использовать mpls label protocol tdp глобально либо для каждого интерфейса. По умолчанию коммутация по меткам для IPv4 интерфейсов отключена.

Для интерфейсов не работающих с MPLS можно с помощью ACL запретить входящие сессии TCP на порт 711 (используется TDP) и UDP 646 (используется LDP). Пример конфигурирования показан на рисунке 1.



Для поддержки взаимодействия с роутерами от различных производителей на роутерах Cisco нужно выполнить команду mpls label protocol both, как показано на следующем рисунке 2. Причем построение LIB таблиц не зависит от типа протокола распределения меток.



^ Конфигурирование размера MTU при коммутации по меткам.

Последний выполняемый шаг назначение размера MTU. Этот не обязательный шаг. Он применяется если вы хотите изменить максимальный размер маркированного пакета, так как добавляемая в пакет метка занимает место в кадре, результатом чего может быть фрагментация IP пакета. Поэтому размер MTU необходимо увеличивать.

Размер MTU для MPLS должен быть увеличен на всех роутерах в MPLS сети.

По умолчанию значение MTU – 1500 байт. Размер назначаемого MTU зависит от функций которые Вы будите применять в сети MPLS. Для простой коммутации пометкам достаточно указать значение MTU равное 1504 байт. Для MPLS VPN – 1508 байт, а для MPLS VPN c Traffic Engineering равное 1512.

Решение проблемы путем увеличения значения MTU по умолчанию может не поддерживаться некоторыми устройствами (чаще всего это LAN свитчи). Пакеты с завышенным размером могут восприниматься как неверные и удалятся (их называют jumbo frames – гигантские кадры). Поэтому на этих устройствах необходимо задавать поддержку завышенного размера MTU. Хоть многие устройства поддерживают завышенные размеры кадров и не требуют вмешательства администратора.

WAN интерфейсы автоматически определяют значение MTU для маркированных пакетов. На LAN интерфейсах же это значение нужно устанавливать вручную.

Для указания значения MTU для MPLS интерфейса используется команда mpls mtu byte. Минимальное значение параметра byte - 64 байта. Максимальное зависит от типа среды.



На рисунке 3 показана сеть, в которой выполнили коррекцию MTU.


^ 2. Понятие качества обслуживания

Компьютерные сети изначально были предназначены для совместного доступа пользователя к ресурсам компьютеров: файлам, принтерам и т. п. Трафик, создаваемый этими традиционными службами компьютерных сетей, имеет следующие особенности:

1. Сетевой трафик, генерируемый типичными сетевыми приложениями, имеет пульсирующий характер.

2. Если интенсивность поступления пакетов на сетевое устройство с коммутацией пакетов выше интенсивности, с которой они обрабатываются, то пакеты могут образовать очереди. Для обработки пакетов по умолчанию используется алгоритм FIFO (First Input First Output) «первый пришел — первым обслужен».

3. Традиционный сетевой трафик мало чувствителен к изменениям времени задержки и пропускной способности сети. Например, при получении электронной почты, задержки в несколько секунд, как правило, не заметны.

4. Случаи кратковременных сбоев в сети не критичны для традиционного сетевого трафика. Задержки при получении электронной почты в несколько минут раздражают, но не серьезно.

Традиционный сетевой трафик существенно отличается от трафика сообщений в телефонных сетях или, например, в сетях кабельного телевидения.

Поэтому до появления конвергированных сетей поставщикам телекоммуникационных услуг и крупным компаниям приходилось создавать и поддерживать отдельные сети для передачи традиционного сетевого трафика, голосовой информации, видеоизображения.

Данная ситуация поясняется следующим рисунком 4



Однако 90-е годы стали годами проникновения в компьютерные сети трафика мультимедийных данных, представляющих в цифровой форме речь и видеоизображение. Компьютерные сети стали использоваться для организации видеоконференций, обучения и развлечения на основе видеофильмов и т. п. Естественно, что для динамической передачи мультимедийного трафика требуются иные алгоритмы и протоколы и, соответственно, другое оборудование.

Особую сложность представляет совмещение в одной сети традиционного компьютерного и мультимедийного трафика. Передача исключительно мультимедийного трафика компьютерной сетью хотя и связана с определенными сложностями, но вызывает меньшие трудности. А вот случай сосуществования двух типов трафика с противоположными требованиями к качеству обслуживания является намного более сложной задачей.

На рис. 5 показана конвергентная сеть, в которой голос, видео и данные передаются по одной IP-сети.



Объединение различных потоков трафика с ярко выраженными отличиями может привести к следующим проблемам. Ключевой среди этих проблем является тот факт, что голосовой и видеотрафик очень чувствителен к задержке при передаче и поэтому при обработке сетевым устройством должен иметь приоритет.

В конвергентной сети потоковый трафик реального времени (голосовой или видеотрафик) конкурирует с пульсирующим трафиком.

Если при передаче голоса происходит превышение порога вариации задержек пакетов в 100-150 мс, то резко снижается качество воспроизводимого голоса. Наоборот, для передачи файлов с данными задержка при передаче не критична для качества передачи.

В случае потери части пакетов с файловыми данными их можно передать повторно, но невозможно передать повторно часть голосового разговора. Если же потеря пакетов допустима, то приложения реального времени выдвигают требования к числу потерянных пакетов.

Поэтому голосовой и видеотрафик должен иметь приоритет над трафиком данных и должны быть реализованы механизмы, обеспечивающие этот приоритет.

С целью поддержки передачи голоса, видео и трафика данных приложений с различными требованиями сетевые устройства IP-сети должны обладать возможностью дифференцирования и обслуживания различных типов сетевого графика в зависимости от предъявляемых ими требований. Негарантированная доставка данных, характерная для протокола IP, не предполагает проведения какого-либо различия между тысячами потоков информации в ядре IP-сети. Следовательно, IP-сеть не может обеспечить никакой гарантии надежной доставки трафика приложений. Другими словами, негарантированная доставка данных препятствует передаче трафика, требующего выделения заданного минимума сетевых ресурсов и гарантии предоставления определенных услуг. Для разрешения описанной выше проблемы и было введено такое понятие, как качество обслуживания (quality of service — QoS) в сетях IP.

Функции качества обслуживания в сетях IP (IP QoS) заключаются в обеспечении гарантированного и дифференцированного обслуживания сетевого трафика путем передачи контроля за использованием ресурсов и загруженностью сети ее оператору. QoS представляет собой набор требований, предъявляемых к ресурсам сети при транспортировке потока данных. QoS обеспечивает сквозную гарантию передачи данных и основанный на системе правил контроль за средствами повышения производительности IP-сети, такими, как механизм распределения ресурсов, коммутация, маршрутизация, механизмы обслуживания очередей и механизмы отбрасывания пакетов.

Ниже перечислены некоторые из основных преимуществ качества обслуживания в сетях IP.

• Обеспечение поддержки существующих и появляющихся мультимедийных служб и приложений. Некоторые новые приложения, такие, как передача голоса по сетям IP (VoIP), предъявляют определенные требования к качеству обслуживания.

• Передача контроля за ресурсами сети и их использованием сетевому оператору.

• Обеспечение гарантии обслуживания и дифференцирование сетевого трафика. Это условие является необходимым для объединения аудио-, видеотрафика и трафика приложений в пределах одной IP-сети.

• Позволяет поставщикам услуг Internet предлагать клиентам дополнительные услуги наряду со стандартной услугой негарантированной доставки данных (другими словами, предоставлять услуги в соответствии с так называемым классом обслуживания — Class of Service (CoS)). Поставщик услуг Internet может определить несколько классов дополнительных услуг (например, "платиновый", "золотой" и "серебряный" классы) и настроить сетевые правила, позволяющие обрабатывать трафик каждого класса в соответствии с заданными параметрами.

• Дает возможность организовать обслуживание сетевого трафика в зависимости от сгенерировавшего этот трафик приложения, информация о котором содержится в заголовке IP-пакета.

• Играет значительную роль в развитии новых сетевых технологий, таких, как виртуальные частные сети (Virtual Private Networks — VPNs).
^ 3. Характеристики производительности сетевого соединения

Основными характеристиками производительности сетевого соединения являются полоса пропускания (пропускная способность), задержка, джиттер и уровень потери пакетов. Рассмотрим более подробно все упомянутые характеристики.

^ 3.1 Полоса пропускания

Термин полоса пропускания (bandwidth) используется для описания номинальной пропускной способности среды передачи информации, протокола или соединения. Этот термин достаточно эффективно определяет "ширину канала", требующуюся приложению для взаимодействия по сети.

Как правило, каждое соединение, нуждающееся в гарантированном качестве обслуживания, требует от сети резервирования минимальной полосы пропускания. К примеру, приложения, ориентированные на передачу оцифрованной речи, создают поток информации интенсивностью 64 Кбит/с. Эффективное использование таких приложений становится практически невозможным вследствие снижения полосы пропускания ниже 64 Кбит/с на каком-либо из участков соединения.

Конкуренция нескольких потоков, переносящих большие графические файлы, мультимедиа, голосовые и видеоданные, за ограниченную пропускную способность канала связи приводит к проблемам передачи данных.
^ Доступная пропускная Способность

При маршрутизации пакетов пакеты обычно следуют к месту назначения по наилучшему пути. Максимальная пропускная способность этого пути равна пропускной способности линии связи с наименьшей пропускной способностью. На рис. 6 показано, что путь R1-R2-R3-R4 - лучший путь между клиентом и сервером.



На данном пути максимум пропускной способность составляет 10 Mbps, потому что пропускная способность линии связи с наименьшей пропускной способностью на этом пути равна10 Mbps. В случае передачи по данному пути нескольких потоков для определения средней доступной пропускной способность необходимо разделить максимальную пропускную способность канала связи на число потоков.



Недостаточная пропускная способность может стать причиной ухудшения качества работы сетевых приложений, особенно тех, которые чувствительны к задержкам (такие, как голосовая связь) или связаны с передачей большого объема трафика (например, видеоконференции). Кроме того, низкая пропускная способность может стать причиной медленной реакции приложений при удаленном взаимодействии пользователя с приложением через сеть.

Пропускная способность канала связи является одним из ключевых факторов, которые влияют на эффективность связи. Увеличение пропускной способности, несомненно, выгодно, но оно может не всегда быть сделано быстро, и связано со значительными материальными затратами. Часто существуют технологические ограничения в переходе на более высокую пропускную способность. В любом случае, если не использовать функции QoS, а только увеличивать пропускную способность, то такое решение будет носить временный характер. Увеличение пропускной способности приведет к увеличению объема передаваемого трафика, и старые проблемы будут возвращаться.

Рис.7 иллюстрирует более рациональный подход к решению задачи повышения эффективности связи с использованием механизмов управления очередями пакетов и методов сжатия.



Как было сказано ранее, если интенсивность поступления пакетов на сетевое устройство с коммутацией пакетов выше интенсивности, с которой они обрабатываются, то пакеты могут образовать очередь и для их обработки по умолчанию используется алгоритм FIFO (First Input First Output) «первый пришел — первым обслужен». Достоинствами его является простота реализации и отсутствие потребности в конфигурировании. Однако ему присущ и коренной недостаток — невозможность дифференцированной обработки пакетов различных потоков. Все пакеты стоят и общей очереди на равных основаниях. Вместе оказываются и пакеты чувствительного к задержкам голосового трафика, и пакеты нечувствительного к задержкам, но очень интенсивного трафика резервного копирования, длительные пульсации которого могут надолго задержать голосовой пакет.

Механизм приоритетного обслуживания основан на разделении всего сетевого трафика на небольшое количество классов и последующего назначения каждому классу некоторого числового признака — приоритета.

Классификация трафика представляет собой отдельную задачу. Пакеты могут разбиваться на приоритетные классы на основании различных признаков: адреса назначения, адреса источника, идентификатора приложения, генерирующего этот трафик, любых других комбинаций признаков, которые содержатся в заголовках пакетов. Правила классификации пакетов представляют собой часть политики администрирования сети.

Программное обеспечение Cisco IOS для определенных классов трафика предоставляет различные механизмы, которые можно использовать для назначения приоритета использования пропускной способности линии связи:

- FIFO;

- Приоритетная очередность(Priority Queuing — PQ) или настраиваемая очередность (Custom Queuing — CQ);

- Комбинированный механизм, обеспечивающий управление очередностью пакетов с учетом приоритетности трафика (Modified deficit round robin, MDRR). В основе этого механизма лежит принцип циклического обслуживания (Round Robin);

- Взвешенный алгоритм равномерного обслуживания очередей (Weighted Fair Queuing, WFQ);

- Основанная на классах взвешенная справедливая очередность (Class-based weighted fair queuing, CBWFQ);

- Очередность с малым временем ожидания (Low-latency queuing, LLQ).

Другим способом повышения производительности является ликвидация лишних битов служебной нагрузки.

На рисунке 8 показан пример эффективного использования доступной пропускной способности с использованием механизмов управления очередями и механизмов сжатия заголовков.



В этом примере низкоскоростная WAN-сеть соединяет два удаленных объекта. Оба объекта оснащены IP-телефонами, ПК и серверами, между которыми осуществляется передача данных. Поскольку пропускная способность канала связи ограничена, то для эффективного использования пропускной способности должны быть определены и реализованы соответствующие стратегии.

Администраторы должны выбрать подходящую очередь и механизм сжатия. Например, на рисунке выбрана процедура LLQ и сжатие заголовков RTP для обеспечения оптимального качества передачи голосового трафика и процедура CBWFQ и сжатие заголовков TCP для управления интерактивным трафиком данных.
^ 3.2 Эффект задержки «из-конца-в конец» и дисперсии (jitter) этой задержки (джиттера)

Задержка «из-конца-в конец» и джиттер являются вторым основным показателем, определяющим эффективность связи.

Средняя задержка «из-конца-в конец» определяется как среднее время передачи блока данных от приложения на одной системе приложению другой системы. Существуют четыре типа задержки, суммой которых и является задержка «из-конца-в конец».

^ 1. Задержка обработки (processing delay);

2. Задержка очередей (queuing delay);

3. Задержка сериализации (serialization delay) или задержка передачи (transmission delay);

4. Задержка распространения (propagation delay).

Рис.9 показывает все четыре типа задержки:



^ Задержка обработки (processing delay) - время, необходимое для обработки пакета на источнике перед отправкой, на любом посреднике (маршрутизаторе или коммутаторе) и на адресате перед доставкой пакета приложению. Это время, которое тратит роутер (или коммутатор третьего уровня) на то, чтобы забрать пакет из входящего интерфейса и поставить его в очередь на исходящий интерфейс. Задержка обработки зависит от следующих факторов:

- скорость CPU;

- задержка CPU;

- режим коммутации IP;

- архитектура роутера;

- особенности конфигурации входного выходного интерфейсов.

Примечание: Многие высококачественные роутеры и коммутаторы третьего уровня используют усовершенствованную архитектуру аппаратного обеспечения, которая повышает скорость обработки пакетов и не нуждается в главном процессоре.

^ Задержка очередей (queuing delay) - Время ожидания в очереди в любой точке маршрута. Задержка очереди – это время, в течении которого пакет находится в выходной очереди маршрутизатора. Задержка очереди зависит от числа пакетов, которые уже находятся в очереди и размеров пакетов. Также она зависит от пропускной способности интерфейса и механизма организации очереди.

^ Задержка сериализации (serialization delay) или задержка передачи (transmission delay) - это время отправки передатчиком всех битов фрейма. Например, на линии передачи со скоростью 1 Мбит/с на передачу фрема из 100 октетов потребуется 800 мс.

^ Задержка распространения (propagation delay) – это время, которое требуется на передачу одного бита от передающего интерфейса к принимающему.

Обычно каждый из пакетов, принадлежащий одному и тому же потоку трафика, передается с различным значением задержки. Задержка при передаче пакетов меняется в зависимости от состояния промежуточных сетей.

В том случае, если сеть не испытывает перегрузки, пакеты не ставятся в очередь в маршрутизаторах, а общее время задержки при передаче пакета состоит из суммы задержки обработки, сериализации и задержки распространения на каждом промежуточном переходе. В этом случае можно говорить о минимально возможной задержке при передаче пакетов через заданную сеть. Следует отметить, что задержка сериализации становится незначительной по сравнению с задержкой распространения при передаче пакета по каналу с большой пропускной способностью.

Если же сеть перегружена, задержки при организации очередей в маршрутизаторах начинают влиять на общую задержку при передаче пакетов и приводят к возникновению разницы в задержке при передаче различных пакетов одного и того же потока. Колебание задержки при передаче пакетов получило название дрожания (дисперсии) при передаче пакетов (packet jitter).

^ Джиттер пакетов имеет большую важность, поскольку именно он определяет максимальную задержку при приеме пакетов в конечном пункте назначения. Принимающая сторона, в зависимости от типа используемого приложения, может попытаться компенсировать дрожание пакетов за счет организации приемного буфера для хранения принятых пакетов на время, меньшее или равное верхней границе дрожания.

К этой категории относятся приложения, ориентированные на передачу/прием непрерывных потоков данных, например Интернет-телефония или приложения, обеспечивающие проведение видеоконференций.

Рис. 10 показывает влияние задержки «из-конца-в конец» и дисперсии (jitter) на качество связи.



Международный союз электросвязи (МСЭ/ITU) рассматривает задержку для голосовых приложений в рекомендации G.114. Эта рекомендация определяет три полосы односторонней задержки, как показано на рис. 3. Эти рекомендации предназначены для национальных администраций связи. Таким образом, они являются более жесткими, чем те, что обычно применяется в частных голосовых сетях. Когда расположение и требования к бизнес-приложениям конечных пользователей хорошо известны администратору сети, большая задержка может оказаться приемлемой. Для частных сетей 200 мс задержки является разумной задержкой, 250 мс - пределом.



^ Снижение влияния задержки на качество

При рассмотрении решения проблемы задержки примем к сведению две вещи:

• Задержки обработки и очередей связаны с сетевыми устройствами и с поведением их операционных систем.

Задержки распространения и сериализации связанны со средой распространения.

Есть много способов, чтобы уменьшить задержки в маршрутизаторе. Предполагая, что маршрутизатор достаточно мощный для быстрой пересылки, следующие факторы имеют наибольшее влияние на задержку очереди и задержку сериализации:

- Средняя длина очереди;

- Средняя длина пакетов в очереди;

- Пропускная способность линии передачи.

На рисунке 11 показано, как администраторы могут ускорить управление пакетом для чувствительных к задержкам потокам:




^ Увеличение пропускной способности линии. Увеличение пропускной способности сокращает время сериализации. Этот подход может быть не осуществим из-за значительных расходов, связанных с обновлением оборудования.

^ Приоритетность чувствительных к задержкам пакетов: Этот подход более экономически эффективный, чем повышение пропускной способности линии. Процедуры WFQ, CBWFQ, и LLQ распределяют «справедливо» пропускную способность имеющихся ресурсов между всеми потоками данных.

^ Повторное присвоение приоритета: В некоторых случаях, важным пакетам должен быть повторно присвоен приоритет, когда они поступают или отправляются из устройства. Например, когда пакеты передаются из частной сеть в Интернет, провайдер может потребовать, чтобы было проведено повторное распределение приоритетов пакетов.

^ Сжатие полезной нагрузки: Сжатия полезной нагрузки уменьшает размер передаваемых пакетов. Сжатые пакеты требуют меньше времени для передачи, но для сжатия используются сложные алгоритмы, которые вносят дополнительную задержку. Если вы используете сжатие полезной нагрузки для уменьшения задержки, убедитесь, что вы получите выигрыш в конечном значении времени задержки.

^ Использование сжатия заголовков: Сжатие заголовков не так интенсивно загружает процессор, как сжатие полезной нагрузки. Сжатие заголовков уменьшает задержку при работе с другими механизмами. Сжатие заголовков особенно полезно для голосовых пакетов с плохим соотношением заголовок-полезная нагрузка, которое повышается за счет сжатия заголовка пакета.

Сводя к минимуму задержку, сетевые администраторы могут также уменьшить джиттер (задержка более предсказуема, чем джиттер и легче поддается сокращению).

На рисунке 12 показан пример способа эффективного использования полосы пропускания в сети.





В этом случае провайдер обеспечивает QoS соединения офисов клиентов друг с другом. Линки с низкой скоростью (512 кбит/с) соединяют филиалы, в то время как линия с более высокой скоростью соединения (1024 кбит/с) соединяет главный офис. Клиент использует как IP-телефоны так и TCP/IP-приложения для ежедневных дел. Поскольку филиал имеет пропускной способность только 512 кбит/с, клиенту необходима соответствующая стратегия QoS для обеспечения максимально возможного качества для передачи голоса и данных.

В этом примере, клиенту необходимо использовать HTTP, FTP, электронную почту и услуги голосовой связи в главном офисе. 512 кбит/с - доступная пропускная способность узла клиента, поэтому при большом объеме трафика, голосовой трафик будет страдать от задержек. В этом примере клиент выполняет сжатие TCP и RTP заголовков, LLQ и назначение приоритетности различным типам трафика. Эти механизмы дают более высокий приоритет голосовому трафику, чем HTTP или почтовому трафику. В дополнение к этим мерам, клиент выбрал провайдера (ISP), который поддерживает QoS в магистральной линии. Провайдер выполняет повторное назначение приоритетов на трафик клиента, в соответствии с политикой QoS, поэтому транспортные потоки приходят вовремя в главный офис клиента. Такая проектировка гарантирует, что голосовой трафик имеет высокий приоритет и гарантированную полосу пропускания 128 Кбит/сек, FTP и почтовый трафик получают средний приоритет, и пропускной способностью 256 кбит/с, HTTP-трафик получает низкий приоритет и пропускную способность 64 Кбит/с. Сигнализация и другой трафик управления используют оставшиеся 64 кбит/с.

^ 3.3 Потеря пакетов

После задержки, следующий наиболее серьезной проблемой для сетей является потеря пакетов. Как правило, потеря пакетов происходит, когда у маршрутизаторы заканчивается буферное пространство для определенного интерфейса (выходной очереди).

Уровень потери пакетов (packet loss) определяет количество пакетов, отбрасываемых сетью во время передачи. Основными причинами потери пакетов являются перегрузка сети и повреждение пакетов во время передачи по линии связи. Чаще всего отбрасывание пакетов происходит в местах перегрузки, где число поступающих пакетов намного превышает верхнюю границу размера выходной очереди. Кроме того, отбрасывание пакетов может быть вызвано недостаточным размером входного буфера. Как правило, уровень потери пакетов выражается как доля отброшенных пакетов за определенный интервал времени.

Некоторые приложения не способны нормально функционировать или же функционируют крайне неэффективно в случае потери пакетов. Подобные приложения требуют от сети гарантии надежной доставки всех пакетов.

Как правило, хорошо спроектированные сети характеризуются очень низким значением потери пакетов. Потеря пакетов также несвойственна приложениям, для которых были заранее зарезервированы требуемые этими приложениями ресурсы. Что касается волоконно-оптических линий связи со значением частоты появления ошибочных битов (Bit Error Rate — BER) 10E-9, то здесь потеря пакетов возможна только в случае их отбрасывания в местах перегрузки сети. Отбрасывание пакетов, к сожалению, является неизбежным явлением при негарантированной доставке трафика, хотя и в этом случае оно обуславливается крайней необходимостью. Следует отметить, что отброшенные пакеты указывают на неэффективное использование ресурсов сети, часть которых была потрачена на доставку пакетов в точку, где они были потеряны.

Рисунок 13 показывает некоторые примеры результатов потери пакетов в конвергентной сети.



На рисунке 14 ниже показана заполненная очередь выходного интерфейса, что приводит к отбрасыванию вновь прибывающим пакетов на выходной интерфейс.



Термин, который используется для таких отбрасываний "выходное отбрасывание" или "отбрасывание последнего элемента" (отбрасываются пакеты в хвосте очереди).

Маршрутизаторы могут также отбрасывать пакеты из-за других, менее распространенных причин:

• Отбрасывание пакета во входной очереди: основной процессор занят и не может обрабатывать пакеты (входная очередь заполнена).

• Игнорирование: у маршрутизатора кончилось буферное пространство.

• Переполнение: процессор занят и не может выделить свободный буфер для нового пакета.

• Ошибки в фрейме: оборудование обнаруживает ошибки в фрейме, например, циклические проверки избыточности (CRCs).
^ 4. Управление перегрузкой: пути предотвращения потери пакетов

Потеря пакетов – это обычный результат перегруженности на интерфейсе. Для большинства приложений, которые используют ТСР, снижается скорость передачи, потому что ТСР автоматически приспосабливается к сети. Отброшенные ТСР сегменты вызывают ТСР сеансы для уменьшения размеров окна. Некоторые приложения не используют ТСР и не могут управлять отбрасыванием пакетов в хвосте очереди.

Следующие подходы могут предотвращать отбрасывания при использовании чувствительных приложений:

- Увеличение пропускной способности для исключения или предупреждения заторов

- Гарантированная пропускная способность и увеличение размер буфера для размещения всплесков трафика потоков, чувствительных к задержкам. В Cisco IOS имеется несколько механизмов, которые могут гарантировать пропускную способность и обеспечить приоритетность переадресации на приложениях, чувствительных к потерям, например, WFQ, CBWFQ, и LLQ.

- Предотвращение заторов путем сбрасывания пакетов с более низким приоритетом происходит до их скопления. Cisco IOS QoS обеспечивает очередной механизм, который начинает отбрасывать пакеты с более низким приоритетом до их скопления. Примером может быть weighted random early detection (WRED).

Рис. 15 отражает перечисленные выше пункты графически:


Cisco IOS QoS также обеспечивает следующие механизмы для предотвращения заторов трафика:

• Управление трафиком: Управление трафиком осуществляется в ходе передачи пакетов. При превышении скорости трафика заданного максимума избыточные пакеты отбрасываются или передаются далее со специальным маркером (признаком готовности к удалению). В результате график скорости имеет вид пилообразной кривой с плоскими вершинами и впадинами.

• Формирование трафика: в отличие от управления, избыточные пакеты сохраняются в очереди и передаются через некоторое время вте промежутки, когда скорость передачи уменьшается. Результатом формирования трафика является сглаженная кривая скорости передачи данных.

Рис. 16 показывает разницу между управлением трафиком и формированием трафика



Формирование трафика подразумевает наличие достаточной памяти для буфера задержки пакетов, в то время как управление - нет.

Управление трафиком может быть применено как к входящему, так и к исходящему трафику на интерфейсе. Очередь же является выходной концепцией - выходные пакеты интерфейса попадают в очередь и к ним может быть применена процедура формирования трафика.

Убедитесь, что у вас достаточно памяти при включении формирования. Кроме того, формирование требует специальных функций планирования для последующей передачи задержанных пакетов. Эти функции планирования позволяют вам организовать формирование различных очередей. Примерами планирования являются CBWFQ и LLQ.

^ Пример решения проблемы, связанной с потерей пакетов

На рисунке 17 показан клиент, который подключен к сети через WAN. В данной сети имеется потеря пакетов, вызванная перегруженностью интерфейса. Потери пакетов приводят к плохому качеству голоса и медленному обмену данных. Обновление глобальной сети - это не тот вариант, чтобы повысить качество и скорость. Должны быть рассмотрены другие варианты решения проблемы и восстановления качества сети



Предотвращение переполнения является формой управления очередями. Методы устранения перегрузок контролируют интенсивность передачи данных в сети и стремятся предвидеть перегрузки в типичных "узких местах" сети и избегать их, в отличие от методов управления перегрузкой, которые берут на себя контроль перегрузки после того, как она произойдет. Основным средством IOS по предотвращению перегрузок в Cisco IOS является взвешенное случайное раннее выявление (Weighted Random Early Detection - WRED) и LLQ.

Целью алгоритмов случайного раннего обнаружения (Random Early Detection RED) является предотвращение перегрузок в объединенных сетях прежде, чем они реально возникнут. Алгоритмы RED следят за интенсивностью передачи данных в контрольных точках сети и случайным образом отбрасывают пакеты в случае возникновения признаков переполнения. Результатом отбрасывания является то, что источник обнаруживает отброшенные данные и замедляет их передачу. Первоначально алгоритмы RED предназначались для протокола TCP в IP-средах.

В случае UDP-трафика методы организации очередей и сжатия помогают снизить и даже предотвратить потерю пакетов UDP. Как показано на рисунке, формирование в сочетании с очередями предотвращает перегрузки и может быть очень мощным инструментом для предотвращения отбрасывания пакетов.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconЛекция 36. Установка и базовое конфигурирование dns сервера в операционной...
Рассмотрим вопросы, касающиеся установки и базового конфигурирования dns сервера в операционной системе Microsoft Windows Server

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconВведение в конфигурирование в системе «1С: предприятие 1». Основные объекты введение
Печатные формы; подчиненные справочники. Форма, содержащая списки элементов двух справочников

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconКонфигурирование в системе «1С: предприятие 1». Решение бухгалтерских задач введение

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconЛекция 3 Организация vpn на базе mpls
Виртуальная сеть [virtual network perimeter] —защищаемая сеть, которая разбита на несколько сегментов, связанных в единую систему...

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconЛекция по основам торговой деятельности Лекция №1 Введение Основные...

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconЛекция 8: место. Географическое положение
Следовательно, базовое понятие географии "место" ("местоположение)" обусловливает такие постулаты (исходные принципы) его общественно-географического...

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconЛекция 21. Расширенное конфигурирование протокола bgp
Процесс установления отношений соседства по bgp может находиться в различных состояниях. Эти стадии могут быть описаны в терминах...

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconЛекция 11. Экономический анализ деятельности коммерческого банка...
Лекция Роль банков в накоплении и мобилизации ссудного капитала. Структура кредитной системы 3

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconЛабораторная работа 1 тема: Установка, конфигурирование, запуск
Тема: Установка, конфигурирование, запуск Mysql server Работа с утилитами Mysql. Управление учетными записями пользователей: создание,...

Лекция 30. Базовое конфигурирование mpls. Введение в QoS iconОнма предлагает не только базовое образование
Кризис порождает спрос на специалистов, обладающих актуальными знаниями. Базовое морское образование — это только основа для развития...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<