Palvelunlaadun varmistaminen

Transkriptio

1 Paremmat takeet palvelun laadulle Integrated Services (IntServ) sovelluksilla erilaisia datavoita, joilla erilaiset tarpeet varataan vuokohtaisesti etukäteen teen resurssit, jotta eri datavoiden vaatimukset voidaan täyttt yttää Differentiated Services (DiffServ) erilaisia paketteja, joilla erilaiset tarpeet jaetaan pakettiliikenne eri luokkiin reititin kohtelee eri luokkiin kuuluvia paketteja eri tavoin * esim. omat ulosmenojonot tärkeille t paketeille 302 Palvelunlaadun varmistaminen Mitä vaaditaan, jotta QoS mahdollista reitittimen on pystyttävä erottamaan eri voiden/luokkien paketit ja datavirrat erilainen käsittely k reitittimissä eri luokan/vuon paketeille väärinkäyttäytyvät datavirrat eivät t saa häirith iritä toisia kapasiteetin varaaminen tehokkuus ei saa kärsik rsiä 303 Page1 1

2 Reitittimen jonot/skedulointi FIFO-jono: ei erottele prioriteettejä Pioriteettijonot (priority queuing): kullekin luokalle oma jono, korkein prioriteetti palvellaan aina ensin vuorotellen tasaisesti (round robin, fair queuing) painotettu vuorotellen (weighted fair queuing, WFQ): kullakin prioriteetilla oman painotus (palvellaan painon mukainen osuus tietyssä ajassa) 304 IntServ eli Integroidut palvelut (Intergrated Services) Takuu perustuu resurssien varaamiseen Istunnon (vuon)) on pystyttävä varaamaan tarvittavat resurssit joikaisesta matkan varrella olevasta reitittimestä Jokainen reititin yhteyden reitillä päättää,, pystyykö se antamaan yhteydelle sen haluaman palvelun Yhteyden muodostusvaiheessa (Call Setup) kunkin reitittimen on tiedettävä yhteyttä haluavan sovelluksen liikennevuo tiedettävä millaista palvelua sovellus tälle t liikennevuolle haluaa tiedettävä oma tilansa eli pystyykö täytt * miten paljon resursseja on vielä jäljellä * miten paljon resursseja on jo varattu yttämään n vaatimukset 305 Page2 2

3 Yhteyden muodostusvaihe Signallointi yhteyden muodostamiseksi lähde Reitittimet selvittävät, voivatko suostua pyydettyyn palvelunlaatuun kohde 306 Yhteyden muodostuksessa tarvitaan Liikennekuvaus (traffic characterization) Tspec (RFC 2210) Halutun palvelunlaadun mää äärittely (specification of the requested QoS) Rspec (RFC 2215) Yhteydenmuodostuksessa käytetty k (varaus)protokolla( (signallointiprotokolla) kuljettaa liikennekuvauksen ja palvelumää äärittelyn reitin reittimeltä toiselle valittu protokolla RSVP (Resourse reservation Protocol) (RFC 2205) 307 Page3 3

4 Tspec: Token _Bucket_Tspec Token Bucket Rate Token Bucket Size Peak Rate Minimum Policed Unit Maximum Packet Size Liikenteen tasoitus (traffic shaping) liikenne tyypillisesti purskeista - aiheuttaa ruuhkaisuutta tasoitetaan liikennevirtaa puskurilla - puskuri toimii jonona vuotava ämpäri vuoromerkkiämp mpäri liikennevirran määm äärittely määrittelee asiakkaan oikeudet ja velvollisuudet 309 Page4 4

5 Vuotava ämpäri (leaky bucket) purskeisuutta tasoittaa (iso( iso) ) puskuri, josta liikenne valuu tasaisesti - vuotava ämpäri - yksi tavu / yksi paketti lähtee l jossain aikayksiköss ssä, jos on lähetettl hetettävääää jos datapurske mahtuu puskuriin, se aikanaan pääsee matkaan - äärellinen jono - yläraja saapumistiheydelle - jos saapumistiheys liian suuri, niin dataa katoaa 310 Vuoromerkkiämp mpäri (Token bucket) lähettäminen vaatii vuoromerkin vuoromerkkejä generoituu tasaisella nopeudella jos ei lähetettl hetettävää,, merkkejä jää säästöön - korkeintaan niin paljon kuin ämpäriin mahtuu - => sallii rajoitetut minipurskeet,, maksimissaan ämpärin kokoiset joustavampi kuin vuotava ämpäri Kurose&Ross: : kuva Page5 5

6 Kahdenlaista palvelua Taattu palvelu (quaranteed service) (RFC 2212) takaa rajat jonotusviiveille reitittimen jonoissa - kokonaissiirtoviive riippuu käytetystk ytetystä reitistä ja linkkien nopeuksista Valvotun kuorman palvelu (controlled-load load service) (RFC 2211) vastaava palvelunlaatu, jonka sama vuo suunnilleen saisi kuormittamattomalta reitittimeltä - hyvä laatu, ilman takuita 312 Taatun palvelun perusidea: Liikenne kuvataan vuoromerkkiämp mpärin avulla lähetyslupien mää äärä sekunnissa = r vuoromerkkiämp mpärin koko = b lähetyslupaal Varataan haluttu siirtonopeus (R bps) => maksimiviive reitittimessä on rajoitettu lähettäjä voi lähettää t:n mittaisena aikana korkeintaan r*t+b bittiä Jos siirtonopeus jonosta on vähintv hintään n R (>r), niin maksimijonotusviive on korkeintaan b/r 313 Page6 6

7 Oletetaan alkutilanteeksi vuoromerkkiämpäri täynnä lupia. R > r Maksimissaan voi tulla b:n paketin kokoinen ryöppy Ryöpyn kaikki b pakettia siirtyvät reitittimen ulosmenojonoon Esim. b = 20 lupaa r = 2 lupaa/s Yhdellä luvalla saa lähettää yhden paketin Todellisuus on hieman monimutkaisempi! Jos paketeille on luvattu siirtonopeus R pakettia /s (esim. WFQ skeduloinnilla), niin jonon purkaminen kestää b/r sekuntia eli viimeisenkin paketin viive on rajoitettu. 314 Valvotun kuorman palvelu Hyvä best-effort -palvelu: lähes kaikki paketit perille jonotusviive reitittimissä on lähes l olematon sovellus ilmoittaa Tspec:insä ja kukin reititin varmistuu siitä,, että sillä on tarpeeksi resursseja * kaistanleveyttä, puskuritilaa ja käsittelykapasiteettiak jos resurssit eivät t riitä,, niin ei hyväksyt ksytä sovellus ei voi esittää mitää ään n erityisiä vaatimuksia virheettömyydelle tai viipeelle 315 Page7 7

8 RSVP (Resource reservation Protocol) Sovellukset voivat varata itselleen resursseja Internetistä tietovuot, monilähetykset, multimediasovellukset * esim. videolähetys usealla vastaanottajalle resurssi ~ kaistanleveys, (puskuritila) vastaanottaja huolehtii varauksista resurssit varataan monilähetyspuissa (tai vaikka vain yhdelle unicast-vuolle vuolle) 316 Protokolla kaistanleveyden varaamiseen ei varausten totettamiseen verkossa - on reitittimien asia huolehtia siitä,, että tietovuot todella saavat niille varatun kaistanleveyden * skedulointi ei myösk skään n mää äärää,, mille linkeille varaukset tehdää ään - reititysprotokollat huolehtivat reittien valitsemisesta signallointiprotokolla * isänt ntäkoneet voivat varata siirtokapasiteettia tietovuolle 317 Page8 8

9 Heterogeenisuus Tietovuon vastaanottajat voivat olla hyvin heterogeenisia pystyvät t vastaanottamaan eri nopeudella * Videota voidaan vastaanottaa nopeudella 28.8 Kbps, 128 Kbps tai 10 Mbps * koodataan video useana eri kerroksena lähettäjän n tarvitsee tietää vain vastaanottajajoukon korkein siirtonopeus 318 Esimerkki: videolähetys urheilukilpailusta sessio (istunto, Session) useita monilähetysdatavoita useita lähettl hettäjiä joka vuolla sama monilähetysosoite reitittimet tunnistavat paketeista, mihin sessioon ja mihin vuohon ne kuuluvat * esim. monilähetysosoite => sessio * IPv6:n vuonimiö => vuo lähettäjä lähettää usealle vastaanottajalle videokuvaa kilpailusta * joka paketissa monilähetysosoite => vastaanottajat 319 Page9 9

10 Monilähetysprotokolla on muodostanut monilähetyspuun lähettl hettäjältä vastaanottajille R1: 20 Kbps C R2: 100 Kbps A B lähettäjä D R3: 3 Mbps R4: 3 Mbps vastaanottajat 320 Lähettäjä lähettää PATH-sanoman Kukin reitin kirjaa TSPEC:n, ajastimen ja edeltäjäreitittimen Jokainen vastaaanottaja lähettl hettää RESV-varaussanoman * RESV-etenee PATH:n merkitsemää kääntestä polkua * kertoo millä nopeudella haluaa vastaanottaa lähettl hettäjältä sanoman saanut reititin varautuu antamaan pyydetyn kapasiteetin * pakettien skeduloija reititin lähettl hettää eteenpäin vain suurimman saamistaan varauksista 321 Page 10 10

11 Varaussanomat 3 Mbps 100 Kbps C 20 Kbps 100 Kbps R1: 20 Kbps R2: 100 Kbps A B lähettäjä 3 Mbps D R3: 3 Mbps 3 Mbps 3 Mbps vastaanottajat R4: 3 Mbps 322 Tehdyt varaukset R1: 20 Kbps 3 Mbps C R2: 100 Kbps A B 100 Kbps lähettäjä 3 Mbps D R3: 3 Mbps 3 Mbps 3 Mbps vastaanottajat R4: 3 Mbps 323 Page 11 11

12 Pääsytesti (admission test) testaa, voidaanko varaus hyväksy ksyä jos ei => hylkäys ys RSVP ei mää äärää millainen testin pitää olla 324 Intservin ongelmia Intservissä QoS on vuokohtainen * resurssit varataan koko vuolle pääp äästä päähän * palvelunlaatu on vuokohtainen SKAALAUTUVUUS: resurssivaraukset ja kirjanpito jokaisesta reitittimen kautta kulkevasta vuosta * OC-3-linkill linkillä noin yhteyttä yhdessä minuutissa runkoreitittimellä! Joukko ennalta mää ääriteltyjä palveluluokkia, ei näidenn keskinäisi isiä eroja - ensimmäinen inen luokka <=> turistiluokkka - platinakortti > kultakortti > standardiluottokortti 325 Page 12 12

13 Diffserv eli eriytyneet palvelut (Differentiated Services) Internetiin skaalautuva ja joustava palvelun eriyttäminen - verkossa pystytää ään n käsittelemk sittelemään n eri liikennettä eri tavoin - uusia palveluluokkia voi syntyä ja vanhoja poistua ei määm ääritellä kaikkia eri palveluita eikä palveluluokkia Ensisijaisesti vain toiminnalliset komponentit, joilla tällaiset palvelut voidaan toteuttaa 326 Diffserv-arkkitehtuurin kulmakivet Kahdenlaisia toimintoja reunatoiminnot (edge functions) - isänt ntäkoneet tai ensimmäiset iset diffserv-taitoiset reitittimet (boundary nodes) ydintoiminnot (core functions) - muut reitittimet (interior nodes) 327 Page 13 13

14 Reunatoiminnot Pakettien luokittelu merkitsee saapuneet paketit - DS-kentt kenttä (differentiated service) saa tietyn arvon - merkintä kertoo, mihin liikenneluokkaan paketti kuuluu * behavior aggregate - eri merkinnöin varustetut paketit saavat eri palvelun verkon reitittimissä Liikenteen valvonta (traffic conditioning) merkitty paketti joko lähetetl hetetää n heti verkkoon, sitä viivästet stetään, uudelleenmerkitää ään tai se jopa hävitetään 328 DS-kentt kenttä IPv4: TOS-kentt kenttä (Type of Service) IPv6: liikenneluokkakenttä (Traffic Class Field) DSCP CU DSCP (Differentiated service code point) CU (currently unused); itseasiassa ECN-käyt ytössä (ECT, CE) DS-kentt kenttä määrää paketin kohtelun muissa reitittimissä 329 Page 14 14

15 Liikenneprofiili ja liikenteen valvonta Lähettäjä voi myös s sopia käytetystk ytetystä liikenneprofiilista - huippunopeus - purskeisuus jos lähetys l poikkeaa sovitusta, niin - ne voidaan merkitä eri tavoin - niitä voidaan viivyttää - tai ne voidaan hävitth vittää 330 Liikenteen luokittelu ja valvonta Luokittelija lajittelee paketit jonkin kentän perusteella - lähde- tai kohdekone, - lähde- tai kohdeportti - protokolla, jne ja lähettää ne kyseisen luokan merkkaajalle, joka laittaa DS-kentt kenttään sopivan arvon Liikenteenmittaaja vertaa pakettivuota sovittuun ja päättelee, onko se sovitun mukaista - Diffserv-arkkitehtuuri ei määm äärittele, mitä poikkeavan vuon paketeille tapahtuu Meter Classifier Marker Shaper/Dropper Forward Drop 331 Page 15 15

16 Ydintoiminnot Pakettien eteenpäin reitittäminen kun merkitty paketti saapuu diffserv-kykyiseen reitittimeen, se ohjataan eteenpäin paketin luokan mukaisesti kohdeltuna (per-hop behavior) * miten paketti saa käyttk yttöönsä linjakapasiteettiä * miten sitä kohdellaan puskureissa - paketin kohtelu riippuu vain sen merkinnäst stä,, ei sen kohteesta tai lähteestl hteestä * ei tarvita tilatietoja eri yhteyksistä! 332 Ydintoiminnot (Per-Hop Behaviors) Ulkoisesti havaittava eri käsittely k eri luokan paketeille eri luokan paketeille eri suorituskyky * mitattavissa oleva ominaisuus Voidaan toteuttaa eri menetelmin * etuilua puskurijonoissa * taataan tietty prosentti linkkikapasiteetista nopeutettu edelleenlähetys * aina vähintv hintään n tietyllä nopeudella eteenpäin taattu edelleenlähetys * eri luokkia, joista kullekin vähintv hintään n tietty määm äärä puskurikapasiteettia ja kaistanleveyttä * luokkien sisäll llä kolme eri pudotusluokkaa 333 Page 16 16

17 THE END Page 17 17