Дифференцированные услуги
Дифференцированные услуги или DiffServ — это архитектура компьютерной сети , которая определяет механизм классификации и управления сетевым трафиком, а также обеспечения качества обслуживания (QoS) в современных IP -сетях. Например, DiffServ можно использовать для обеспечения низкой задержки критического сетевого трафика, такого как голосовой или потоковый мультимедиа , одновременно обеспечивая максимально эффективное обслуживание некритических сервисов, таких как веб-трафик или передача файлов .
DiffServ использует 6-битный код дифференцированных услуг ( DSCP ) в 6-битном поле дифференцированных услуг ( поле DS ) в заголовке IP для целей классификации пакетов. Поле DS вместе с полем ECN заменяет устаревшее поле TOS IPv4 . [1]
Фон
[ редактировать ]Современные сети передачи данных предоставляют множество различных типов услуг, включая голос, видео, потоковую музыку, веб-страницы и электронную почту. Многие из предложенных механизмов QoS, которые позволяли этим службам сосуществовать, были сложными и не поддавались масштабированию для удовлетворения потребностей общедоступного Интернета . В декабре 1998 года IETF заменил TOS и поля приоритета IP в заголовке IPv4 полем DS , которое позже было разделено, чтобы относиться только к верхним 6 битам, с полем ECN в двух нижних битах. [2] [3] В заголовке IPv6 поле DS является частью поля класса трафика и занимает 6 старших битов. [2]
В поле DS используется диапазон из восьми значений (селекторов классов) для обратной совместимости с прежним полем IP-приоритета IPv4 . Сегодня DiffServ в значительной степени вытеснил TOS и другие механизмы QoS уровня 3 , такие как интегрированные сервисы (IntServ), в качестве основной архитектуры, которую маршрутизаторы используют для обеспечения QoS.
Механизмы управления трафиком
[ редактировать ]DiffServ — это крупномасштабный . на основе классов механизм управления трафиком IntServ, напротив, представляет собой детальный механизм , основанный на потоке . DiffServ использует механизм классификации и маркировки пакетов как принадлежащих к определенному классу. Маршрутизаторы с поддержкой DiffServ реализуют поведение каждого перехода (PHB), которое определяет свойства пересылки пакетов, связанные с классом трафика. Различные PHB могут быть определены так, чтобы предлагать, например, с низкими потерями или малой задержкой услуги .
Вместо того, чтобы дифференцировать сетевой трафик на основе требований отдельного потока, DiffServ действует по принципу классификации трафика , помещая каждый пакет данных в один из ограниченного числа классов трафика. Затем каждый маршрутизатор в сети настраивается для дифференциации трафика в зависимости от его класса. Каждым классом трафика можно управлять по-разному, обеспечивая приоритетный режим для трафика с более высоким приоритетом в сети. Суть Diffserv заключается в том, что сложные функции, такие как классификация пакетов и контроль, могут выполняться на границе сети с помощью граничных маршрутизаторов. Поскольку в основных маршрутизаторах не требуется классификация и применение политик, их функциональность можно сохранить простой. Маршрутизаторы ядра просто применяют обработку PHB к пакетам на основе их маркировки. Обработка PHB достигается с помощью основных маршрутизаторов, использующих комбинацию политики планирования и политики управления очередями.
Группа маршрутизаторов, реализующих общие, административно определенные политики DiffServ, называется доменом DiffServ . [4]
Хотя DiffServ рекомендует стандартизированный набор классов трафика, [5] Архитектура DiffServ не предполагает заранее определенных решений о том, каким типам трафика следует уделять приоритетное внимание. DiffServ просто предоставляет основу, позволяющую классифицировать и дифференцировать лечение. Стандартные классы трафика (обсуждаемые ниже) служат для упрощения взаимодействия между различными сетями и оборудованием разных производителей.
Классификация и маркировка
[ редактировать ]Сетевой трафик, входящий в домен DiffServ, подвергается классификации и кондиционированию. Классификатор трафика может проверять множество различных параметров во входящих пакетах, таких как адрес источника, адрес назначения или тип трафика, и назначать отдельные пакеты определенному классу трафика. Классификаторы трафика могут учитывать любые маркировки DiffServ в полученных пакетах или могут игнорировать или переопределять эти маркировки. Для жесткого контроля над объемами и типом трафика в данном классе оператор сети может отказаться от учета маркировки на входе в домен DiffServ. Трафик каждого класса может дополнительно регулироваться путем применения ограничителей скорости , регуляторов дорожного движения или формирователей . [6] : §3
Поведение каждого перехода определяется полями DS и ECN в заголовке IP. Поле DS содержит 6-битное значение DSCP. [2] Явное уведомление о перегрузке (ECN) занимает младшие 2 бита поля TOS IPv4 и поля класса трафика (TC) IPv6. [7] [8] [9]
Теоретически сеть может иметь до 64 различных классов трафика, используя 64 доступных значения DSCP. В документах RFC DiffServ рекомендуются, но не требуются определенные кодировки. Это дает сетевому оператору большую гибкость в определении классов трафика. Однако на практике большинство сетей используют следующие обычно определяемые варианты поведения для каждого перехода:
- PHB с пересылкой по умолчанию (DF) — обычно это трафик с максимальной эффективностью.
- Ускоренная пересылка (EF) PHB — предназначена для трафика с низкими потерями и малой задержкой.
- Гарантированная пересылка (AF) PHB — дает гарантию доставки на установленных условиях.
- PHB селектора классов , которые поддерживают обратную совместимость с полем приоритета IP.
Переадресация по умолчанию
[ редактировать ]PHB пересылки по умолчанию (DF) — единственное необходимое поведение. По сути, любой трафик, который не соответствует требованиям любого из других определенных классов, использует DF. Обычно DF имеет характеристики пересылки с максимальными усилиями. Рекомендуемый DSCP для DF равен 0. [5]
Ускоренная пересылка
[ редактировать ]IETF определяет поведение ускоренной пересылки (EF) в РФК 3246 . EF PHB обладает характеристиками малой задержки, малых потерь и низкого джиттера. Эти характеристики подходят для передачи голоса, видео и других услуг реального времени. Трафику EF часто присваивается строгий приоритет в очереди над всеми другими классами трафика. Поскольку перегрузка трафика EF приведет к задержкам в очередях и повлияет на джиттер и допуски на задержку внутри класса, контроль допуска , контроль трафика к трафику EF можно применить и другие механизмы. Рекомендуемый DSCP для EF — 101110 B (46 или 2E H ).
Голосовое признание
[ редактировать ]IETF определяет поведение голосового подтверждения в РФК 5865 . PHB Voice Admit имеет идентичные характеристики с PHB ускоренной пересылки. Однако трафик голосового приема также допускается сетью с использованием процедуры управления допуском вызовов (CAC). Рекомендуемый DSCP для голосового приема — 101100 B (44 или 2CH ) .
Гарантированная пересылка
[ редактировать ]IETF определяет поведение гарантированной пересылки (AF) в RFC 2597 и РФК 3260 . Гарантированная пересылка позволяет оператору гарантировать доставку до тех пор, пока трафик не превышает определенную скорость подписки. Трафик, превышающий скорость подписки, с большей вероятностью будет отброшен в случае перегрузки.
Группа поведения AF определяет четыре отдельных класса AF, при этом весь трафик внутри одного класса имеет одинаковый приоритет. Внутри каждого класса пакетам присваивается приоритет отбрасывания (высокий, средний или низкий, где более высокий приоритет означает большее отбрасывание). Сочетание классов и отбрасывания приоритета дает двенадцать отдельных кодировок DSCP от AF11 до AF43 (см. таблицу).
| Уронить вероятность |
Класс 1 | Класс 2 | Класс 3 | Класс 4 |
|---|---|---|---|---|
| Низкий | АФ11 (ДСКП 10) 001010 | АФ21 (ДСКП 18) 010010 | АФ31 (ДСКП 26) 011010 | АФ41 (ДСКП 34) 100010 |
| Середина | АФ12 (ДСКП 12) 001100 | АФ22 (ДСКП 20) 010100 | АФ32 (ДСКП 28) 011100 | АФ42 (ДСКП 36) 100100 |
| Высокий | АФ13 (ДСКП 14) 001110 | АФ23 (ДСКП 22) 010110 | АФ33 (ДСКП 30) 011110 | АФ43 (ДСКП 38) 100110 |
Определенная мера приоритета и пропорциональной справедливости определяется между трафиком разных классов. Если между классами возникает перегрузка, приоритет отдается трафику более высокого класса. Вместо использования организации очереди со строгим приоритетом, более сбалансированные алгоритмы обслуживания очереди, такие как справедливая организация очереди или взвешенная справедливая организация очереди вероятно, будут использоваться . Если внутри класса возникает перегрузка, сначала отбрасываются пакеты с более высоким приоритетом отбрасывания. Чтобы предотвратить проблемы, связанные с отбрасыванием хвоста более сложные алгоритмы выбора отбрасывания, такие как случайное раннее обнаружение , часто используются .
Селектор классов
[ редактировать ]| Класс обслуживания | Имя ДСКП | Значение ДСКП | Приоритет IP-адресов | Примеры применения |
|---|---|---|---|---|
| Стандартный | CS0 (DF) | 0 | 0 (000) | |
| Данные с низким приоритетом | CS1 | 8 | 1 (001) | Передача файлов ( FTP , SMB ) |
| Сетевые операции, администрирование и управление (OAM) | CS2 | 16 | 2 (010) | SNMP , SSH , Ping , Telnet , системный журнал |
| Трансляция видео | CS3 | 24 | 3 (011) |
|
| Интерактивный в реальном времени | CS4 | 32 | 4 (100) | Игры, видеоконференции с низким приоритетом |
| Сигнализация | CS5 | 40 | 5 (101) | Одноранговая сеть ( SIP , H.323 , H.248 ), NTP |
| Сетевой контроль | CS6 | 48 | 6 (110) | Протоколы маршрутизации (OSPF, BGP, ISIS, RIP) |
| Зарезервировано для будущего использования | CS7 | 56 | 7 (111) |
DF= переадресация по умолчанию
До появления DiffServ сети IPv4 могли использовать поле приоритета IP в байте TOS заголовка IPv4 для обозначения приоритетного трафика. Октет TOS и приоритет IP не получили широкого распространения. IETF согласился повторно использовать октет TOS в качестве поля DS для сетей DiffServ, позже разделив его на поле DS и поле ECN. Чтобы поддерживать обратную совместимость с сетевыми устройствами, которые все еще используют поле Precedence, DiffServ определяет PHB селектора классов .
Кодовые точки селектора классов имеют двоичную форму «xxx000». Первые три бита — это биты приоритета IP. Каждое значение приоритета IP можно сопоставить с классом DiffServ. Приоритет IP 0 соответствует CS0, приоритет IP 1 — CS1 и т. д. Если пакет получен от маршрутизатора, не поддерживающего DiffServ, который использовал маркировку приоритета IP, маршрутизатор DiffServ все равно может распознать кодировку как кодовую точку селектора классов.
Конкретные рекомендации по использованию кодовых точек селектора классов приведены в RFC 4594.
Рекомендации по настройке
[ редактировать ]RFC 4594 предлагает подробные и конкретные рекомендации по использованию и настройке кодовых точек. Другие RFC, такие как RFC 8622 обновил эти рекомендации.
| Класс обслуживания | Имя ДСКП | Значение ДСКП | Кондиционирование на краю DS | ПОБ | Очередь | АКМ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Сетевой контроль | CS6 | 48 | См. раздел 3.1. | RFC 2474 | Ставка | Да |
| Телефония | ЕСЛИ | 46 | Полиция использует sr+bs | RFC 3246 | Приоритет | Нет |
| Сигнализация | CS5 | 40 | Полиция использует sr+bs | RFC 2474 | Ставка | Нет |
| Мультимедийные конференции | АФ41, АФ42, АФ43 | 34, 36, 38 | Использование двухскоростного трехцветного маркера (например, RFC 2698). | РФК 2597 | Ставка | Да, согласно DSCP |
| Интерактивный в реальном времени | CS4 | 32 | Полиция использует sr+bs | RFC 2474 | Ставка | Нет |
| Потоковое мультимедиа | АФ31, АФ32, АФ33 | 26, 28, 30 | Использование двухскоростного трехцветного маркера (например, RFC 2698). | РФК 2597 | Ставка | Да, согласно DSCP |
| Трансляция видео | CS3 | 24 | Полиция использует sr+bs | RFC 2474 | Ставка | Нет |
| Данные с низкой задержкой | АФ21, АФ22, АФ23 | 18, 20, 22 | Использование односкоростного трехцветного маркера (например, RFC 2697). | РФК 2597 | Ставка | Да, согласно DSCP |
| ОАМ | CS2 | 16 | Полиция использует sr+bs | RFC 2474 | Ставка | Да |
| Данные с высокой пропускной способностью | АФ11, АФ12, АФ13 | 10, 12, 14 | Использование двухскоростного трехцветного маркера (например, RFC 2698). | РФК 2597 | Ставка | Да, согласно DSCP |
| Стандартный | ДФ | 0 | Непригодный | RFC 2474 | Ставка | Да |
| Меньше усилий | ТО | 1 | Непригодный | RFC 8622 | Приоритет | Да |
sr+bs = одиночная скорость с контролем размера пакета.
Рекомендации по проектированию
[ редактировать ]В DiffServ все управление и классификация выполняются на границах между доменами DiffServ. Это означает, что в ядре Интернета маршрутизаторам не мешают сложности сбора платежей или обеспечения соблюдения соглашений. То есть, в отличие от IntServ , DiffServ не требует предварительной настройки, резервирования и трудоемких сквозных переговоров для каждого потока.
Детали того, как отдельные маршрутизаторы обрабатывают поле DS, зависят от конфигурации, поэтому сложно предсказать сквозное поведение. Это еще больше усложняется, если пакет пересекает два или более домена DiffServ, прежде чем достигнет пункта назначения. С коммерческой точки зрения это означает, что невозможно продавать конечным пользователям разные классы сквозного подключения, поскольку золотой пакет одного провайдера может быть бронзовым для другого. DiffServ или любая другая маркировка QoS на основе IP не гарантирует качество услуги или указанное соглашение об уровне обслуживания (SLA). Отмечая пакеты, отправитель указывает, что он хочет, чтобы пакеты рассматривались как конкретная услуга, но нет никакой гарантии, что это произойдет. Все поставщики услуг и их маршрутизаторы на пути должны гарантировать, что их политики будут обрабатывать пакеты соответствующим образом.
Брокер пропускной способности
[ редактировать ]Брокер пропускной способности в рамках DiffServ — это агент, который обладает некоторыми знаниями о приоритетах и политиках организации и распределяет пропускную способность в соответствии с этими политиками. [10] Чтобы добиться сквозного распределения ресурсов между отдельными доменами, брокер пропускной способности, управляющий доменом, должен будет взаимодействовать со своими соседними узлами, что позволяет создавать сквозные услуги на основе чисто двусторонних соглашений.
RFC Диффсерва
[ редактировать ]- RFC 2474 — Определение поля дифференцированных услуг (поля DS) в заголовках IPv4 и IPv6 . Обратите внимание, что поле DS длиной 8 бит (два нижних не используются) в [2] позже было разделено на текущее 6-битное поле DS и отдельное 2-битное поле ECN. [3]
- RFC 2475 — Архитектура для дифференцированных услуг.
- RFC 2597 — Гарантированная пересылка группы PHB.
- RFC 2983 — Дифференцированные услуги и туннели.
- RFC 3086 — Определение поведения дифференцированных услуг для каждого домена и правил их спецификации.
- RFC 3140 — Коды идентификации поведения для каждого перехода. (устарело РФК 2836 .
- RFC 3246 — PHB с ускоренной пересылкой. (устарело RFC 2598. )
- RFC 3247 — Дополнительная информация для нового определения EF PHB (ускоренная пересылка на каждый переход).
- RFC 3260 — Новая терминология и разъяснения для Diffserv. (Обновления РФК 2474 , RFC 2475 и RFC 2597. )
- RFC 4594 — Рекомендации по настройке классов обслуживания DiffServ.
- RFC 5865 — кодовая точка дифференцированных услуг (DSCP) для трафика с разрешенной пропускной способностью. (Обновления RFC 4542 и RFC 4594. )
- RFC 8622 — Поведение на каждом переходе с меньшими усилиями (LE PHB) для дифференцированных услуг. (Обновления RFC 4594 и RFC 8325 , устаревший RFC 3662. )
RFC по управлению DiffServ
[ редактировать ]- RFC 3289 — База информации управления для архитектуры дифференцированных услуг.
- RFC 3290 — неформальная модель управления для маршрутизаторов с дифференцированными услугами.
- RFC 3317 — Информационная база политики качества обслуживания дифференцированных услуг.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Д. Гроссман (апрель 2002 г.). Новая терминология и разъяснения для DiffServ . дои : 10.17487/RFC3260 . РФК 3260 . Информационный. Обновления RFC 2474 , 2475 и 2597 .
- ^ Перейти обратно: а б с д К. Николс; С. Блейк; Ф. Бейкер ; Д. Блэк (декабрь 1998 г.). Определение поля дифференцированных услуг (поля DS) в заголовках IPv4 и IPv6 . Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC2474 . РФК 2474 . Предлагаемый стандарт. Устаревшие RFC 1455 and 1349. Updated by RFC 3168 , 3260 и 8436 .
- ^ Перейти обратно: а б К. Рамакришнан; С. Флойд; Д. Блэк (сентябрь 2001 г.). Добавление явного уведомления о перегрузке (ECN) в IP . Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC3168 . РФК 3168 . Предлагаемый стандарт. Устаревшие RFC 2481. Updates RFC 2474, 2401 and 793. Updated by RFC 4301 , 6040 и 8311 .
- ^ Руководство по настройке Ethernet-коммутаторов S3700HI — QoS , Huawei , стр. 7 , получено 7 октября 2016 г. .
Домен DiffServ состоит из группы взаимосвязанных узлов DiffServ, которые используют одну и ту же политику обслуживания и PHB
- ^ Перейти обратно: а б с Дж. Бабьярц; К. Чан; Ф. Бейкер (август 2006 г.). Рекомендации по настройке классов обслуживания DiffServ . Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC4594 . СТД 67. RFC 4594 . Информационный. Обновлено RFC 5865 и 8622 .
- ^ Й. Хейнанен; Ф. Бейкер ; В. Вайс; Я. Вроцлавский (июнь 1999 г.). Гарантированная экспедиция PHB Group . Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC2597 . РФК 2597 . Предлагаемый стандарт. Обновлено РФК 3260 .
- ^ Г. Цирцис; Г. Джаретта; Х. Солиман; Н. Монтавонт (январь 2011 г.). Селекторы трафика для привязок потоков . Целевая группа инженеров Интернета (IETF). дои : 10.17487/RFC6088 . ISSN 2070-1721 . РФК 6088 . Предлагаемый стандарт.
- ^ По всему миру. «Реализация политики качества обслуживания с помощью DSCP» . Циско . Проверено 16 октября 2010 г.
- ^ Фильтрация DSCP. Архивировано 29 июля 2016 г. на Wayback Machine.
- ^ К. Николс; В. Якобсон; Л. Чжан (июль 1999 г.). Двухбитовая архитектура дифференцированных сервисов для Интернета . IETF. дои : 10.17487/RFC2638 . РФК 2638 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Джон Эванс; Кларенс Филсфилс (2007). Развертывание QoS IP и MPLS для мультисервисных сетей: теория и практика . Морган Кауфманн. ISBN 978-0-12-370549-5 .
- Калеви Килкки (1999). Дифференцированные услуги для Интернета . Техническое издательство Macmillan. ISBN 1-57870-132-5 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- рабочей группы IETF DiffServ Страница
- Технический документ Cisco — DiffServ — масштабируемая сквозная модель качества обслуживания
- Документ ACM SIGCOMM'09 - Моделирование и понимание сквозных политик классов обслуживания в операционных сетях : предлагается практическая модель для извлечения политик DiffServ.
- Cisco: реализация политик качества обслуживания с помощью DSCP