Качество обслуживания QoS в IP-сетях: IntServ , DiffServ, MPLS. Фрагментация IP-пакетов

Фрагментация IP-пакетов

Лекция 19. (+) Дополнительные возможности маршрутизаторов.

Протокол IP позволяет выполнять фрагментацию пакетов, поступающих на входные порты маршрутизаторов, - разбивку большого пакета на несколько более маленьких.

При необходимости передать пакет в следующую сеть, для которой размер пакета является слишком большим, IP-фрагментация становится необходимой. При разбиенипакета создаются соответствующие служебные полея, нужные для последующей сборки фрагментов в исходный пакет.

В большинстве типов локальных и глобальных сетей значения MTU, то есть максимальный размер поля данных, в которое должен инкапсулировать свой пакет протокол IP, значительно отличается. Сети Ethernet имеют значение MTU, равное 1500 байт, сети FDDI - 4096 байт, а сети Х.25 чаще всего работают с MTU в 128 байт.

IP-пакет может быть помечен как не фрагментируемый. Любой пакет, помеченный таким образом, не может быть фрагментирован модулем IP ни при каких условиях. Если же пакет, помеченный как не фрагментируемый, не может достигнуть получателя без фрагментации, то этот пакет просто уничтожается, а узлу-отправителю посылается соответствующее ICMP-сообщение.

При разработке протокола TCP-IP учитывался компьютерный трафик не чувствительный к задержкам. Однако, в начале 90-х гг. стали ощутимы перегрузки на медленных линиях. В то же время многие приложения требуют определенной скорости и нетерпимы к задержкам. Кроме того, некоторые пользователи также захотели получать определенную скорость для передачи своих данных. Тогда появилась система качества обслуживания QoS (Quality of Service).

Например. Имеется канал с пропускной способностью 2Мбит/с. Клиент заключает договор с поставщиком услуг на минимальную скорость 128 Кбит/с. В этом случае маршрутизатор резервирует на этом канале для клиента заданную скорость, а для остальных клиентов оставляет 1Мбит/с + 862 Кбит/с. При попытке других клиентов использовать пропускную способность больше этого числа, их трафик задерживается.

Другой пример: на маршрутизатор поступают пакеты компьютерного и голосового трафика. У голосового трафика приоритет выше т.к. он требует чтобы задержки между кадрами не превышали щаданной величины. Поэтому в первую очередь пропускается голосовой трафик, а компьютерный задерживается, если не хватает пропускной способности всего канала для обеих.

Первой попыткой обеспечить качество обслуживания в сети Интернет (т.е. и в IP-сетях) стала система IntServ. Она подразумевала для каждого потока клиента на всем пути его следования обеспечить определенную скорость передачи. Однако, это потребовало переделки программного обеспечения всех маршрутизаторов в глобальной сети т.е. их замены на новые. Провайдеры Интернет первыми воспротивились этому.

Тогда появилась альтернативная система DiffSer, которая не требовала замены всех маршрутизаторов, а использовала уже существующую систему разделения потоков на классы приоритетов от 1 до 8 (обычно реально используется 3-4). Каждый класс имеет свой приоритет и свою зарезервированную пропускную способность. Разделение на классы выполняет пограничный маршрутизатор (т.е. тот, который первым принимает от клиента пакет). А дальше в глобальной сети маршрутизаторы его перенаправляют и задерживают исходя из назначенного ему класса приоритета.

Назначение пропускной способности для каждого класса определяется администратором вручную. Поэтому администраторы несут ответственность за качество обслуживания на их линии. Однако на всем пути продвижения пакета встречаются линии не одного провайдера, а многих и у каждого провайдера классы распределены по своему. Поэтому гарантированной пропускной способности на всем маршруте пакета задать невозможно, а только на определенном участке, контролируемом провайдером клиента. Этот недостаток DiffSer привел к новым работам по комбинированному применению IntSer - в небольших сетях, и DiffSer – в глобальных сетях.

При появлении новой технологии АТМ система DiffSer была дополнена технологией

MPLS, которая позволяет решать задачи анализа и управления трафиком в IP-сетях в целом.

Дата добавления: 2014-12-07