Diferencované služby - Differentiated services
Diferencované služby nebo DiffServ je počítačové sítě architektura, která určuje jednoduché a škálovatelné mechanismus pro klasifikaci a správu síťového provozu a poskytování kvalita služeb (QoS) na moderní IP sítí. DiffServ lze například použít k poskytnutí nízká latence na kritický síťový provoz, jako je hlas nebo streamování médií a zároveň poskytuje jednoduché nejlepší úsilí služba pro nekritické služby, jako je webový provoz nebo přenosy souborů.
DiffServ používá 6-bit kódový bod diferencovaných služeb (DSCP) v 8bitové verzi pole diferencovaných služeb (Pole DS) v záhlaví IP pro účely klasifikace paketů. Pole DS nahrazuje zastaralé IPv4 TOS pole.[1]
Pozadí
Moderní datové sítě nabízejí mnoho různých typů služeb, včetně hlasu, videa, streamování hudby, webových stránek a e-mailů. Mnoho z navrhovaných mechanismů QoS, které umožňovaly tyto služby koexistovat, bylo jak složitých, tak neúspěšných, aby vyhověly požadavkům veřejný internet. V prosinci 1998 IETF zveřejněno RFC 2474 - Definice pole Diferencované služby (pole DS) v IPv4 a Záhlaví IPv6, který nahradil pole TOS IPv4 polem DS. V poli DS se pro zpětnou kompatibilitu s. Používá rozsah osmi hodnot (Class Selectors) Priorita IP specifikace v dřívějším poli TOS. Dnes DiffServ do značné míry nahradil TOS a další vrstva-3 Mechanismy QoS, jako např integrované služby (IntServ), jako primární architektura směrovače použít k zajištění QoS.
Mechanismy řízení provozu
DiffServ je hrubozrnný, třídní mechanismus pro řízení provozu. Naproti tomu IntServ je jemnozrnný, na základě toku mechanismus. DiffServ spoléhá na mechanismus klasifikovat a označit pakety patřící do konkrétní třídy. Implementují se směrovače podporující DiffServ chmelové chování (PHB), které definují vlastnosti předávání paketů spojené s třídou provozu. Mohou být definovány různé PHB, které nabízejí například nízká ztráta nebo nízká latence servis.
Spíše než rozlišovat síťový provoz na základě požadavků individuálního toku, DiffServ funguje na principu klasifikace provozu, umístění každého datového paketu do jedné z omezeného počtu provozních tříd. Každý směrovač v síti je poté nakonfigurován tak, aby rozlišoval provoz na základě své třídy. Každou třídu provozu lze spravovat odlišně, což zajišťuje preferenční zacházení pro provoz s vyšší prioritou v síti. Předpokladem Diffservu je, že komplikované funkce, jako je klasifikace paketů a kontrola, mohou být prováděny na okraji sítě hraničními směrovači. Vzhledem k tomu, že u jádrového routeru není vyžadována klasifikace a kontrola, může být jejich funkčnost jednoduchá. Core routery jednoduše aplikují úpravu PHB na pakety na základě jejich označení. Léčba PHB je dosažena jádrovými směrovači pomocí kombinace politiky plánování a politiky správy front.
Skupina směrovačů, které implementují běžné, administrativně definované zásady DiffServ, se označuje jako a DiffServ doména.[2]
Zatímco DiffServ doporučuje standardizovanou sadu provozních tříd,[3] architektura DiffServ nezahrnuje předem stanovené úsudky o tom, jaké typy provozu by měly mít přednost. DiffServ jednoduše poskytuje rámec umožňující klasifikaci a diferencované zacházení. Standardní třídy provozu (popsané níže) slouží ke zjednodušení interoperability mezi různými sítěmi a vybavením různých prodejců.
Klasifikace a značení
Síťový provoz vstupující do domény DiffServ je podroben klasifikaci a podmínkám. Klasifikátor provozu může kontrolovat mnoho různých parametrů v příchozích paketech, jako je zdrojová adresa, cílová adresa nebo typ provozu, a přiřadit jednotlivé pakety konkrétní třídě provozu. Klasifikátory provozu mohou ctít jakékoli značky DiffServ v přijatých paketech nebo se mohou rozhodnout tyto značky ignorovat nebo přepsat. Pro přísnou kontrolu nad objemy a typem provozu v dané třídě se může provozovatel sítě rozhodnout, že nebude respektovat označení při vstupu do domény DiffServ. Provoz v každé třídě může být dále podmíněn vystavením provozu omezovače rychlosti, dopravní policisté nebo tvarovače.[4]
Chování podle skoku je určeno polem DS v záhlaví IP. Pole DS obsahuje 6bitovou hodnotu DSCP.[5] Oznámení o výslovném zahlcení (ECN) zabírá nejméně významné 2 bity pole IPv4 TOS a pole IPv6 třídy provozu (TC).[6][7][8]
Teoreticky by síť mohla mít až 64 různých tříd provozu pomocí 64 dostupných hodnot DSCP. DiffServ RFC doporučují, ale nevyžadují, určitá kódování. To dává operátorovi sítě velkou flexibilitu při definování tříd provozu. V praxi však většina sítí používá následující běžně definované chování pro jednotlivé skoky:
- Výchozí přeposílání (DF) PHB - což je obvykle provoz s nejlepším úsilím
- Zrychlené přeposílání (EF) PHB - vyhrazeno pro provoz s nízkou ztrátou a nízkou latencí
- Zajištěné předávání (AF) PHB - poskytuje záruku dodávky za předepsaných podmínek
- Výběr třídy PHB - které udržují zpětnou kompatibilitu s polem priority IP.
Výchozí přeposílání
Jediné požadované chování je výchozí přesměrování (DF) PHB. V zásadě jakýkoli provoz, který nesplňuje požadavky žádné z ostatních definovaných tříd, používá DF. Typicky má DF předávací vlastnosti s nejlepším úsilím. Doporučený DSCP pro DF je 0.[3]
Zrychlené přeposílání
IETF definuje chování Expedited Forwarding (EF) v RFC 3246. EF PHB má vlastnosti malého zpoždění, nízké ztráty a nízkého chvění. Tyto vlastnosti jsou vhodné pro hlasové, obrazové a jiné služby v reálném čase. Provoz EF je často uveden přísné prioritní řazení do fronty nad všemi ostatními třídami provozu. Protože přetížení provozu EF způsobí zpoždění ve frontě a ovlivní tolerance chvění a zpoždění ve třídě, kontrola vstupu, dopravní policie a na provoz EF mohou být použity další mechanismy. Doporučený DSCP pro EF je 101110B (46 nebo 2EH).
Hlasové přiznání
IETF definuje chování Voice Admit v RFC 5865. Hlasový přijímač PHB má stejné vlastnosti jako urychlené předávání PHB. Provoz Voice Admit je však také povolen sítí pomocí a Řízení příjmu hovorů (CAC) postup. Doporučený DSCP pro hlasový příjem je 101100B (44 nebo 2CH).
Zajištěné předávání
IETF definuje chování Assured Forwarding (AF) v RFC 2597 a RFC 3260. Zajištěné přesměrování umožňuje operátorovi poskytnout jistotu doručení, pokud provoz nepřekročí určitou předplacenou sazbu. Provoz, který překračuje míru předplatného, čelí vyšší pravděpodobnosti, že bude upuštěno, pokud dojde k přetížení.
Skupina chování AF definuje čtyři samostatné třídy AF, přičemž veškerý provoz v jedné třídě má stejnou prioritu. V každé třídě mají pakety přednost před poklesem (vysoká, střední nebo nízká, kde vyšší priorita znamená více shazování). Kombinace tříd a priority pádu poskytuje dvanáct samostatných kódování DSCP od AF11 do AF43 (viz tabulka).
Třída 1 | Třída 2 | Třída 3 | Třída 4 | |
---|---|---|---|---|
Nízká pravděpodobnost poklesu | AF11 (DSCP 10) 001010 | AF21 (DSCP 18) 010010 | AF31 (DSCP 26) 011010 | AF41 (DSCP 34) 100010 |
Pravděpodobnost poklesu Med | AF12 (DSCP 12) 001100 | AF22 (DSCP 20) 010100 | AF32 (DSCP 28) 011100 | AF42 (DSCP 36) 100100 |
Vysoká pravděpodobnost poklesu | AF13 (DSCP 14) 001110 | AF23 (DSCP 22) 010110 | AF33 (DSCP 30) 011110 | AF43 (DSCP 38) 100110 |
Mezi provozem v různých třídách je definováno určité měřítko priority a proporcionální spravedlnosti. Pokud by došlo k přetížení mezi tříd, přednost má provoz ve vyšší třídě. Spíše než používat fronty s přísnou prioritou, vyváženější algoritmy obsluhy front, jako je spravedlivé řazení do fronty nebo vážené spravedlivé řazení do fronty pravděpodobně budou použity. Pokud dojde k přetížení v rámci třída, pakety s vyšší prioritou přetažení jsou zahozeny jako první. Aby se předešlo problémům spojeným s ocasní kapka, sofistikovanější algoritmy výběru kapek jako např náhodná včasná detekce jsou často používány.
Výběr třídy
Před DiffServem mohly sítě IPv4 používat Priorita IP pole v bajtu TOS záhlaví IPv4 k označení prioritního provozu. Priorita oktetu TOS a IP nebyly široce používány. IETF souhlasila s opětovným použitím oktetu TOS jako pole DS pro sítě DiffServ. Aby byla zachována zpětná kompatibilita se síťovými zařízeními, která stále používají pole Precedence, DiffServ definuje Výběr třídy PHB.
Body kódu selektoru tříd mají binární formu „xxx000“. První tři bity jsou bity priority IP. Každou hodnotu priority IP lze mapovat do třídy DiffServ. Priorita IP 0 se mapuje na CS0, priorita IP 1 na CS1 atd. Pokud je paket přijat z směrovače, který nepodporuje DiffServ a používal označení priority IP, směrovač DiffServ může stále chápat kódování jako bod kódu pro výběr třídy.
Specifická doporučení pro použití kódových bodů Class Selector jsou uvedena v RFC 4594.
Pokyny ke konfiguraci
RFC 4594 nabízí podrobná a konkrétní doporučení pro použití a konfiguraci kódových bodů.
Třída služby | DSCP | Kondicionování na okraji DS | PHB | Ve frontě | AQM |
---|---|---|---|---|---|
Ovládání sítě | CS6 | Viz část 3.1 | RFC 2474 | Hodnotit | Ano |
Telefonie | EF | Policie používá sr + bs | RFC 3246 | Přednost | Ne |
Signalizace | CS5 | Policie používá sr + bs | RFC 2474 | Hodnotit | Ne |
Multimediální konference | AF41, AF42, AF43 | Pomocí dvoubarevného tříbarevného značkovače (např RFC 2698 ) | RFC 2597 | Hodnotit | Ano na DSCP |
Interaktivní v reálném čase | CS4 | Policie pomocí sr + bs | RFC 2474 | Hodnotit | Ne |
Streamování multimédií | AF31, AF32, AF33 | Pomocí dvoubarevného tříbarevného značkovače (např RFC 2698 ) | RFC 2597 | Hodnotit | Ano na DSCP |
Vysílat video | CS3 | Policie používá sr + bs | RFC 2474 | Hodnotit | Ne |
Data s nízkou latencí | AF21, AF22, AF23 | Pomocí dvoubarevného tříbarevného značkovače (např RFC 2698 ) | RFC 2597 | Hodnotit | Ano na DSCP |
OAM | CS2 | Policie používá sr + bs | RFC 2474 | Hodnotit | Ano |
Vysoce výkonná data | AF11, AF12, AF13 | Pomocí dvoubarevného tříbarevného značkovače (např RFC 2698 ) | RFC 2597 | Hodnotit | Ano na DSCP |
Standard | DF | Nelze použít | RFC 2474 | Hodnotit | Ano |
Data s nízkou prioritou | CS1 | Nelze použít | RFC 3662 | Hodnotit | Ano |
Úvahy o návrhu
V části DiffServ se veškerá policie a klasifikace provádí na hranicích mezi doménami DiffServ. To znamená, že v jádru internetu směrovačům nebrání složitost shromažďování plateb nebo vymáhání dohod. To je na rozdíl od IntServ „DiffServ nevyžaduje žádné nastavení předem, žádnou rezervaci a žádné časově náročné end-to-end vyjednávání pro každý tok.
Podrobnosti o tom, jak jednotlivé směrovače pracují s polem DS, jsou specifické pro konkrétní konfiguraci, a proto je obtížné předvídat chování typu end-to-end. To se dále komplikuje, pokud paket před dosažením cíle překročí dvě nebo více domén DiffServ. Z komerčního hlediska to znamená, že je nemožné prodávat různé třídy připojení typu end-to-end koncovým uživatelům, protože Gold paket jednoho poskytovatele může být Bronze jiného poskytovatele. DiffServ nebo jakékoli jiné značení QoS založené na IP nezajišťuje kvalitu služby ani specifikováno dohoda o úrovni služeb (SLA). Označením paketů odesílatel naznačuje, že chce, aby se s pakety zacházelo jako s konkrétní službou, ale neexistuje žádná záruka, že k tomu dojde. Je na všech poskytovatelích služeb a jejich směrovačích, aby se ujistili, že jejich zásady se postarají o pakety vhodným způsobem.
Zprostředkovatel šířky pásma
A Zprostředkovatel šířky pásma v rámci DiffServ je agent, který má určité znalosti o prioritách a zásadách organizace a přiděluje šířku pásma s ohledem na tyto zásady.[9] Aby bylo možné dosáhnout end-to-end alokace zdrojů napříč samostatnými doménami, bude Bandwidth Broker spravující doménu muset komunikovat se svými sousedními partnery, což umožňuje, aby byly služby typu end-to-end konstruovány z čistě bilaterálních dohod.
DiffServ RFC
- RFC 2474 - Definice pole diferencovaných služeb (pole DS) v IPv4 a Záhlaví IPv6.
- RFC 2475 - Architektura pro diferencované služby.
- RFC 2597 - Zajištěné přeposílání skupiny PHB.
- RFC 2983 - Diferencované služby a tunely.
- RFC 3086 - Definice chování diferencovaných služeb mezi doménami a pravidla pro jejich specifikaci.
- RFC 3140 - Identifikační kódy chmelového chování. (Zastaralé RFC 2836.)
- RFC 3246 - Zrychlené přeposílání PHB. (Zastaralé RFC 2598.)
- RFC 3247 - Doplňující informace k nové definici EF PHB (zrychlené předávání chmelového chování).
- RFC 3260 - Nová terminologie a vysvětlení pro Diffserv. (Aktualizace RFC 2474, RFC 2475 a RFC 2597.)
- RFC 4594 - Pokyny ke konfiguraci pro třídy služeb DiffServ.
- RFC 5865 - Diferencovaný kódový bod služeb (DSCP) pro provoz s povolenou kapacitou. (Aktualizace RFC 4542 a RFC 4594.)
- RFC 8622 - Chování s nižším úsilím na pokus (LE PHB) pro diferencované služby. (Aktualizace RFC 4594 a RFC 8325, zastaralé RFC 3662.)
DiffServ Management RFC
- RFC 3289 - Informační základna správy pro architekturu diferencovaných služeb.
- RFC 3290 - Neformální model správy pro směrovače diferencovaných služeb.
- RFC 3317 - Diferencovaná kvalita služeb informační základny zásad služeb.
Viz také
Reference
- ^ RFC 3260
- ^ Průvodce konfigurací ethernetových přepínačů S3700HI - QoS, Huawei, str. 7, vyvoláno 2016-10-07,
Doména DiffServ se skládá ze skupiny vzájemně propojených uzlů DiffServ, které používají stejné zásady služby a PHB.
- ^ A b RFC 4594
- ^ RFC 2597 Část 3
- ^ RFC 2474
- ^ RFC 6088
- ^ Celosvětově. „Implementace zásad kvality služeb pomocí DSCP“. Cisco. Citováno 2010-10-16.
- ^ Filtrování DSCP Archivováno 29. července 2016, na Wayback Machine
- ^ K. Nichols; V. Jacobson; L. Zhang (červenec 1999). Dvoubitová architektura diferencovaných služeb pro internet. IETF. doi:10.17487 / RFC2638. RFC 2638.
Další čtení
- John Evans; Clarence Filsfils (2007). Nasazení IP a MPLS QoS pro sítě s více službami: teorie a praxe. Morgan Kaufmann. ISBN 0-12-370549-5.
- Kalevi Kilkki (1999). Diferencované služby pro internet. Macmillan Technical Publishing. ISBN 1-57870-132-5.
externí odkazy
- IETF Pracovní skupina DiffServ strana
- Dokument společnosti Cisco - DiffServ - škálovatelný end-to-end model kvality služeb
- Papír ACM SIGCOMM'09-Modelování a porozumění zásadám end-to-end třídy služeb v provozních sítích: navrhuje praktický model pro extrakci zásad DiffServ
- Cisco: Implementace zásad kvality služeb pomocí DSCP