7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä. Internet-puhelin. Datavirta (stream) RTP (Real-time Transport Protocol) (RFC 1889)

Samankaltaiset tiedostot
7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä

Palvelun laatu (QoS) Internetissä (Kurose-Ross, Computer Networking, ss , Tanenbaum, ss )

Palvelun laatu (QoS) Internetissä (Kurose-Ross, Computer Networking, ss , Tanenbaum, ss )

Tällainen palvelu ei sovi kaikille sovelluksille audio/video multimedia IP-puhelu. QoS-ajattelu myös Internetiin?

Palvelun laatu (QoS) Internetissä (Kurose-Ross, Computer Networking, (2 ed), , (1 ed) ss , Tanenbaum, ss )

Palvelun laatu (QoS) Internetissä (Kurose-Ross, Computer Networking, ss , Tanenbaum, ss )

Palvelun laatu (QoS) Internetissä (Kurose-Ross, Computer Networking, (2 ed), , (1 ed) ss , Tanenbaum, ss ) Internet-puhelin

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä. Internet-puhelin. Datavirta (stream) RTP (Real-time Transport Protocol) (RFC 1889)

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä

Page1. Palvelunlaadun varmistaminen. Reitittimen jonot/skedulointi. Yhteyden muodostusvaihe. Paremmat takeet palvelun laadulle.

Palvelunlaadun varmistaminen

Luento 13: Arkkitehtuurit. Internet tänään

" Internet on globaalin mittakaavan koeverkko. " Nykyinen Internet. " yhtäläiset resurssit ja kurjuus. " Best Effort palvelua. " 3 bitin precedence

S Teletekniikan perusteet

Yleistä ruuhkasta. 5. Ruuhkan valvonta. ruuhkan valvonta <=> vuon valvonta. open-loop control. closed-loop control

5. Ruuhkan valvonta. yleistä ruuhkan valvonnasta ruuhkan estäminen. vuotava ämpäri, vuoromerkkiämpäri liikennevirran määrittely

5. Ruuhkan valvonta. yleistä ruuhkan valvonnasta ruuhkan estäminen. ruuhkan säätely. liikenteen tasoittaminen. kuorman rajoittaminen

Uutuudet. Tosiaikapalvelut Liikkuvuus. Sanna Liimatainen T Tietokoneverkot

Tällä kerralla esitellään. Uutuudet. Reaaliaikainen tiedonsiirto. Äänen ja videon siirto. Session Initiation Protocol (SIP) IP-puhelin

Multicast. Johdanto Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta

Johdanto. Multicast. Unicast. Broadcast. Protokollat. Multicast

Multicast. Johdanto Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta MBone

Tosiaikajärjestelmät Luento 8: Tietoliikenneverkkoja ja -protokollia. Tiina Niklander. Jane Liu: Real-time systems, luku 11 + artikkeleja

Page1. 7. Liikkuvuus / Mobile IP. Liikkuvien isänt. ntäkoneiden. reititys Mobile IP (RFC 3344) inti. Uudelle alueelle rekisteröinti

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu

Lisää reititystä. Tietokoneverkot 2009 (4 op) Syksy Futurice Oy. Lisää reititystä. Jaakko Kangasharju

Lisää reititystä. Tietokoneverkot 2008 (4 op) Syksy Teknillinen korkeakoulu. Lisää reititystä. Jaakko Kangasharju

TCP. TCP-optiot. Erilaisia suorituskykyongelmia. Aikaleima (timestamp) TCP:n peruspiirteiden toiminta tarkemmin. TCP:n uusia piirteitä.

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Pakettikytkentäiset verkot. Helsinki University of Technology Networking Laboratory

Internet-protokollia. testauspakettien lähettäminen

Multicast. Johdanto Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta

OSI ja Protokollapino

7. Liikkuvuus / Mobile IP

Internet-protokollia. ICMP-sanomia

reitittimissä => tehokkaampi 2005 Markku Kojo IPv6

IPTV:n asettamat vaatimukset verkolle ja palvelun toteutus. Lauri Suleva TI07 Opinnäytetyö 2011

ICMP-sanomia. 3. IP-kerroksen muita protokollia ja mekanismeja ICMP (Internet Control Message Protocol)

Siltojen haitat. Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat 2/19/ Kytkin (switch) Erittäin suorituskykyisiä, moniporttisia siltoja

3. IP-kerroksen muita protokollia ja

Tehtävä 2: Tietoliikenneprotokolla

Tietoverkot ja QoS. QoS QoS-toteutukset Integrated Services Differentiated Services

Internet ja tietoverkot 2015 Harjoitus 5: (ISO/OSI-malli: Verkkokerros, TCP/IP-malli: internet-kerros)

Tietoverkot ja QoS. Quality of Service (QoS) QoS-toteutukset. Laatuparametrit. Jonotus. Reitittimen toiminta

Tietoliikenne II. Syksy 2005 Markku Kojo. Tietoliikenne II (2 ov,, 4 op) Page1. Markku Kojo Helsingin yliopisto Tietojenkäsittelytieteen laitos

Monimutkaisempi stop and wait -protokolla

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

Monilähetysreititys. Paketti lähetetään usealle vastaanottajalle Miksi? Monet sovellukset hyötyvät


Tietoliikenne II (2 ov)

Siltojen haitat Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Protokollien kerrosrakenne. Mitä monimutkaisuutta?

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Kuljetuskerros

Tietoliikenne II Kurssikoe

Diplomityöseminaari

1. Tietokoneverkot ja Internet

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

Liikkuvien isäntäkoneiden reititys

IP-reititys IP-osoitteen perusteella. koneelle uusi osoite tässä verkossa?

Salausmenetelmät (ei käsitellä tällä kurssilla)

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja oheislaitteet. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku)

Tietoverkot ja QoS. QoS ATM QoS-toteutukset Integrated Services Differentiated Services. Petri Vuorimaa 1

Kuva maailmasta Pakettiverkot (Luento 1)

Internet Protocol version 6. IPv6

Tekijä / Aihe 1

ICMP (Internet Control Message Protocol)

Tietoliikenne II (2 ov)

Kohina (Noise) Signaalia häiritsee kohina. aina taustalla esiintyvää sähkömagneettista aaltoliikettä terminen kohina. elektronien liikkeestä johtuva,

Kohina (Noise) 1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Signaalin vahvistaminen

Turvallisuus verkkokerroksella

Turvallisuus verkkokerroksella

AH-otsake. Turvallisuus verkkokerroksella. AH-otsake. AH-otsake. ESP-otsake. IP-otsake

Turvallisuus verkkokerroksella

AH-otsake. TCP/UDP -segmentti. Protokollakenttä ( = 51) ilmoittaa, että mukana on AH-otsake eli käytössä AH-protokolla

AH-otsake. AH-otsake. IP-otsake. ESP-otsake. AH-otsake

Palvelun laatutekijät SISÄLLYSLUETTELO

Videoneuvottelu. Johdanto. Järjestelmät. Telepresensce. Laitteisto. Ryhmäneuvottelut

Kuljetuskerros. Tietokoneverkot. Matti Siekkinen Pasi Sarolahti

IPTV:n laadun ja luotettavuuden mittaamisesta. Jorma Kilpi

DownLink Shared Channel in the 3 rd Generation Base Station

Johdanto. Tiedonsiirtoverkkojen perusteista

Verkkoinformaation välittämiseen isäntäkoneiden ja reitittimien välillä

Monimutkaisempi stop and wait -protokolla

Monimutkaisempi stop and wait -protokolla

Quality of Service (QoS) Tietoverkot ja QoS ATM. Laatuparametrit. Tiedonsiirron vaatimukset määritellään QoSparametrien

Tietoverkot ja QoS. QoS ATM QoS-toteutukset Integrated Services Differentiated Services. Petri Vuorimaa 1

Internet ja tietoverkot. 7 Multimedia. Oulun yliopisto Tietojenkäsittelytieteiden laitos Periodi / 2015

PCM (Pulse Code Modulation)

PCM (Pulse Code Modulation)

T1-linja (tai DS1 (digital signal)) T1-linjojen yhdistäminen SONET/SDH. Tavoitteet

1. Tietokoneverkot ja Internet

Kuljetuskerroksen protokollat. Luotettava vai epäluotettava? Kuljetuskerroksen tarkoitus. Tietosähkeen kapselointi. Portit ja (de)multipleksaus

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

Transkriptio:

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä Sovellus ei saa mitään takuita palvelun laadusta: IP tarjoaa tasapuolisen palvelun (best effort) kaikille) joskus kaikki toimii hyvin, joskus ei sovellus ei voi paljoa siihen vaikuttaa Tällainen palvelu ei sovi monille multimediasovelluksille! QoS-ajattelu myös Internetiin? viive, viipeen vaihtelu virheettömyys 10/23/2003 1 Tosiaikainen interaktiivinen lähetys viiveherkkä (delay-sensitive) huojuntaherkkä (jitter-sensive): viiveen vaihtelu kohtalaisesti hävikkiä sietävä (losstolerant) Internet-puhelin (viive 150-400 ms, hävikki 10-20 %) videokonferenssi (viive muutama sata ms) 10/23/2003 2 Internet-puhelin Lähetetään vain puheryöppyjä ei taukoja: - 20 ms välein 160 tavun lohkoja Vastaanotossa viivettä, viiveen vaihtelua (=> huojuntaa) sekä virheellisiä tai puuttuvia lohkoja 10/23/2003 3 Datavirta (stream) video (tilausvideo, urheilukilpailun suora lähetys), audio (musiikin lataus, sinfoniaorkesterin konsertin suoralähetys) sietää jonkinverran sanomien katoamisia FEC-korjaus, interpolointi, entisen toistaminen aikarajat, joita noudatettava uudelleenlähetys ei yleensä toimi Tasainen, riittävän nopea lähetys TCP:n ruuhkanhallinta haittaa UDP-segmentit saapuvat epäjärjestyksessä ja voivat juuttua ruuhkaan 10/23/2003 4 RTP (Real-time Transport Protocol) (RFC 1889) välineet, joilla vastaanottaja huomaa puuttuvat sanomat ja pystyy rekonstruoimaan sanomien lähetysjärjestyksen järjestysnumerot, aikaleimat kuormatiedot (payload) ei takaa sanomien saapumista ajoissa eikä muuta palvelunlaatua (qos) yleensä toimii UDP-protokollan päällä ei täydellinen protokolla; ei omaa kerrosta, vaan osa sovellusta» profiilimäärittely: eri sovelluksille tarpeelliset lisät» kuoman muoto: miten tietty koodaus kuljetetaan RTP:ssä 10/23/2003 5 RTP: Datakanava ja kontrolllikanava datakanavassa kulkee pieniä datapaketteja» joihin on liitetty RTP-otsake kontrollikanavassa RTCP-sanomia (Real-time Transport Control Protocol) lähettäjien ja vastaanottajien välillä lähetys- ja vastaanottoraportteja 10/23/2003 6

RTP-datavirrat ja RTP-istunto videokonferenssi neljä eri datavirtaa:» kaksi äänelle; yksi kumpaankin suuntaan» kaksi videokuvalle; yksi kumpaankin suuntaan yksi yhdistetty, koodattu datavirta (esim. MPEG1 (Moving Picture Experts Group) ja MPEG2) myös monelta lähettäjältä monelle vastaanottajalle lähettäjillä sama monilähetysryhmä RTP-istunto yhteenkuuluvat datavirrat» esim. videokonferenssin audio- ja videodatavirrat 10/23/2003 7 RTP-otsakkeen kentät kuormatyyppi järjestysnumero aikaleima lähteen tunniste 7 bittiä 16 bittiä 32 bittiä 32 bittiä muita kenttiä Kuorman tyyppi audiolle tai videolle ilmoittaa äänen tai videokuvan koodaustavan (esim. PCM tai MPEG1); lähettäjä voi ilmoitta koodauksen muuttumisesta myös lähetyksen keskellä! Jokainen lähetetty paketti kasvattaa järjestysnumeroa yhdellä 10/23/2003 8 aikaleima kertoo RTP-paketin 1. tavun otoshetken. Aikaleimakello käy, vaikka lähde ei lähetäkään. lähteen tunnistekenttä jokaisella datavirralla on satunnainen tunnistenumero; jos jo käytössä valitaan uusi sekalaisia muita kenttiä RTP:n toteuttava sovellus voidaan kirjoittaa käsin RTP-kapselointi lähettäjän puolella ja purkaminen vastaanottajalla RTP-kirjastojen (C) ja valmiiden Javaluokkien avulla Java Media Framework (JMF) sisältää täydellisen RTP-toteutukse 10/23/2003 9 10/23/2003 10 RTCP (Real-time Transport Control Protocol) (RFC 1889) kaikki RTP-istuntoon osallistuvat voivat lähettää RTCPsanomia yleensä käyttäen RTP-istunnon yhteistä monilähetysosoitetta paketteja lähetetään ajoittain niissä kerrotaan lähetyksiin liittyviä tilastoja (montako pakettia lähetetty, paljonko havaittu huojuntaa) standardi ei määrittele, mitä sovelluksen pitää tälle datalle tehdä RTCP (Real-time Transport Control Protocol) (RFC 1889) viisi erilaista sanomaa Sender report:» Aktiivisen lähettäjän tiedot tietyn aikavälin lähetyksistä ja vastaanotoista» Absoluuttinen aikaleima (sekunteja 1.1.1970 lähtien), jotta pystytään yhdistämään audio- ja videovirrat Receiver report» Passivinen vastaanottaja raportoi palvelunlaadusta ( miten suuri osa jäi saapumatta, keskim. huojunta jne ) Source description message» Lähde kertoo itsestään: lähteen ja sen valvojan kontaktitietoja Bye message: lähde ilmoittaa lopettavansa lähetyksen Application-specific message: voi määritellä uusia sanomatyyppejä 10/23/2003 11 10/23/2003 12

RTCP:n skaalausongelma RTP-pakettien määrä ei kasva, vaikka vastaanottajien määrä kasvaa, mutta RTCPpakettien määrä kasvaa» kukin lähettäjä lähettää omat raporttinsa RTCP-liikenne korkeintaan 5% kaistan kapasiteetista 75% vastaanottajille ja 25 % lähettäjille kukin vastanottaja saa saman osuuden UDP kuljettaa sekä RTP- että RTCP-sanomia tilapäinen porttinumero RTP: parillinen numero RTCP: seuraava parillinen numero UDP-segmentit kuljetetaan IPdatagrammeissa 10/23/2003 13 10/23/2003 14 Istunnon kontrolliprotokollat video- tai audioistunnon kontrollointi yhteyden muodostus yhteyden ylläpitäminen yhteyden purkaminen Esim. Videokonferenssikokous Sovittava käytetty koodaus ja kuljetusprotokolla Tiedettävä osoitteet ja portit Valvottava kokouksen aikana 10/23/2003 15 SIP (Session Initiation Protocol) (RFC 3261) IP-puheluiden soittamiseen ja vastaanottamiseen vastaanottajan IP-osoitteen selvittäminen» tilapäisiä osoitteita» useita eri laitteita, joilla eri IP-osoite puhelun aloittaminen, koodauksesta sopiminen ja puhelun päättäminen puhelun hallinta» uusien mediavirtojen lisääminen» koodauksen muuttaminen» uusien osallistujien mukaanottaminen» call transfer, call holding myös videokonferenssit ja muut multimediayhteydet monen pelaajan pelit 10/23/2003 16 SIP-rekisteröijä puhelinnumerot esitetään SIP URL:eina» sip: pekka@cs.helsinki.fi» sip: maija@195.156.43.67» sip: simo@358 0 19144240 protokolla HTTP-tyyppinen tekstipohjainen INVITE, ACK, BYE, OPTIONS, CANCEL, REGISTER + paljon muita piirteitä on SIP-laitteessa kun käyttäjä käynnistää SIP-sovelluksen, sovellus ilmoittaa oman IP-osoitteensa rekisteröijälle» käyttäjä on tavoitettavissa täältä ilmoitus vahvistetaan tietyin väliajoin ja kun käyttäjä siirtyy uudelle laitteelle, laite ilmoittaa uuden osoitteen uudelleenohjaus toiseen rekisteriin, jos käyttäjä ei ole enää rekisteröitynyt 10/23/2003 17 10/23/2003 18

H.323 (Visual Telephone systems and Equipment for Local Area Networks Which Provide a Non-Quaranteed Quality of Service) arkkitehtuuri IP-puheluun ja videokonferensssiin tarvittavista standardeista ITU:n vaihtoehto SIP-protokollalle (KISS; 250 sivua)) sisältää suuren joukon eri toimintoihin tarvittavia» puheenkoodaus (PCM) ja tiivistys» puhelunvalvonta» puhelun signallointi» rekisteröinti» tiedonsiirto (RTP) ja sen valvonta (RTCP) monimutkainen ja laaja standardi (1400 sivua) Ensimmäisten Internet-puhelinjärjestelmien käyttämä 10/23/2003 19 H.323:n Internet-puhelimen arkkitehtuuri portinvartija (gatekeeper) Internet alue yhdyskäytävä (gateway) puhelinverkko portinvartijan löytäminen ja sen osoitteen saaminen rekisteröinti (RAS) kaistanleveyden varaaminen (RAS) 10/23/2003 20 portinvartija Internet puhelinverkko PC TCP Q.931 SETUP (puh. nro tai IP+portti) Q.931 Call Proceeding SETUP yhdyskäytävä Q.931 ALERT Q.931 CONNECT tavallinen puhelu puhelin puhelun parametrit H.245-protokollan avulla (oma kanava) mitä ominaisuuksia pystyy hoitamaan tämän jälkeen 2 datakanavaa, jossa RTPprotokollan viestit kulkevat + kontrollia varten RTCP-kanava puhelu puretaan Q.931-signallointikanavaa käyttäen Tuloksena bittiputki puhelimen ja PC:n välillä (fyysinen taso) 10/23/2003 22 H.323-protokollapino Puhe Kontrolli G.7xx RTCP H.225 Q.931 H.245 (RAS) (call Call RTP signalling) control) UDP TCP IP linkkikerros fyysinen kerros G.7XX äänen koodaus; G711 = PCM + muita koodausstadardeja RAS (registration/admission/status): liittyminen, kaistan pyytäminen yms 10/23/2003 23 (Musiikki)mediapalvelimen tehtävät käyttäjäliitäntä stereoliitännän kaltainen, usein räätälöitävissä siirtovirheet parittomat ja parilliset näytteet eri paketeissa (a 5 ms) interpolointi musiikin purkaminen huojunnan estäminen puskurin avulla Huom. MP3 esitys on noin 4 MB, 56 kbps linjalla sen siirtäminen kestää noin 10 minuuttia. => lähetysvirta palvelimelta 10/23/2003 24

RTSP (Real-time Streaming Protocol) (RFC 2326) lähetysvirran esittämisen kontrollia ( kaukosäädin soittimen ja mediapalvelimen välissä) esittäminen (play) ja pysäyttäminen (pause) yhteyden muodostaminen palvelimeen (setup) ja sen purkaminen (teardown) tallentaminen (record) mediaparametrien listaus (describe) 10/23/2003 25 Puskurointi tarpeen (10 15 ms) mediapalvelin mediasoitin Asiakaskone puskuri alaraja yläraja Palvelinkone Kun puskurin yläraja ylittyy, niin mediasoitin pyytää mediapalvelinta keskeyttämään lähetyksen, kun alaraja alittuu, niin mediasoitin pyytää mediapalvelinta lähettämään lisää. 10/23/2003 26 7.2Paremmat takeet palvelun laadulle Integrated Services (IntServ) sovelluksilla erilaisia datavoita, joilla erilaiset tarpeet varataan etukäteen resurssit, jotta eri datavoiden vaatimukset voidaan täyttää Differentiated Services (DiffServ) erilaisia paketteja, joilla erilaiset tarpeet reititin kohtelee näitä paketteja eri tavoin esim. omat ulosmenojonot tärkeille paketeille 10/23/2003 27 Palvelunlaadun varmistaminen Mitä vaaditaan, jotta qos mahdollista reitittimen on pystyttävä erottamaan eri prioriteetin paketit ja datavirrat erilainen käsittely reitittimissä eri prioriteetin paketeille väärinkäyttäytyvät datavirrat eivät saa häiritä toisia kapasiteetin varaaminen tehokkuus ei saa kärsiä 10/23/2003 28 Reitittimen jonot FIFO-jono: ei erottele prioriteettejä pioriteettijonot: kullekin prioriteetille omansa vuorotellen (round robin) painotettu vuorotellen: kullakin prioriteetilla oman painotus (eri aikamäärä) 10/23/2003 29 IntServ eli Integroidut palvelut (Intergrated Services) Integrointi eli palvelun laatuajattelun liittäminen Internetiin Käyttäjä voi valita erilaisia palveluluokkia ja yhteyden laatutasoja» kullekin sovellukselle palveluja sen tarpeiden mukaan» laadusta joutuu yleensä maksamaan yhteysajattelu (liikennevuo) sovitaan ensin yhteydellä käytettävän palvelun laadusta verkko (= reitittimet) huolehtivat siitä, että sovellus saa tarvitsemansa palvelunlaadun 10/23/2003 30

Takuu perustuu resurssien varaamiseen Jokainen reititin yhteyden reitillä päättää, pystyykö se antamaan yhteydelle sen haluaman palvelun yhteyden muodostusvaiheessa (Call Setup) kunkin reitittimen on tunnettava yhteyttä haluavan sovelluksen liikennevuo tiedettävä millaista palvelua sovellus tälle liikennvuolle haluaa tiedettävä oma tilansa eli pystyykö täyttämään vaatimukset miten paljon resursseja on vielä jäljellä miten paljon resursseja on jo varattu Yhteyden muodostusvaihe lähde Signallointi yhteyden muodostamiseksi Reitittimet selvittävät, voivatko suostua pyydettyyn palvelunlaatuun kohde 10/23/2003 31 10/23/2003 32 Yhteyden muodostuksessa tarvitaan Liikennekuvaus (traffic characterization) Tspec (RFC 2210) Halutun palvelunlaadun määrittely (specification of the desired QoS) Rspec (RFC 2215) Yhteydenmuodostuksessa käytetty protokolla (signallointiprotokolla) kuljettaa liikennekuvauksen ja palvelumäärittelyn reitin reittimeltä toiselle valittu protokolla RSVP (Resourse reservation Protocol) 10/23/2003 (RFC 2205) 33 Tspec: Token _Bucket_Tspec 1 127 Token Bucket Rate Token Bucket Size Peak Rate Minimum Policed Unit Maximum Packet Size 31 0 10/23/2003 34 Liikenteen tasoitus (traffic shaping) Vuotava ämpäri (leaky bucket) liikenne tyypillisesti purskeista» aiheuttaa ruuhkaisuutta tasoitetaan liikennevirtaa puskurilla» puskuri toimii jonona vuotava ämpäri vuoromerkkiämpäri liikennevirran määrittely määrittelee asiakkaan oikeudet ja velvollisuudet 10/23/2003 35 purskeisuutta tasoittaa iso puskuri, josta liikenne valuu tasaisesti» vuotava ämpäri» yksi tavu / yksi paketti lähtee jossain aikayksikössä, jos on lähetettävää jos datapurske mahtuu puskuriin, se aikanaan pääsee matkaan» äärellinen jono» yläraja saapumistiheydelle» jos saapumistiheys liian suuri, niin dataa katoaa 10/23/2003 36

Vuoromerkkiämpäri (Token bucket) lähettäminen vaatii vuoromerkin vuoromerkkejä generoituu tasaisella nopeudella jos ei lähetettävää, merkkejä jää säästöön» korkeintaan niin paljon kuin ämpäriin mahtuu» => sallii rajoitetut minipurskeet, maksimissaan ämpärin kokoiset joustavampi kuin vuotava ämpäri» purskeet voivat aiheuttaa ruuhkaa => vuotava ämpäri vuoromerkkiämpärin perään 10/23/2003 37 Kahdenlaista palvelua Taattu palvelu (quaranteed service) (RFC 2212) takaa rajat jonotusviiveille reitittimen jonoissa» kokonaissiirtoviive riippuu käytetystä reitistä ja linkkien nopeuksista Valvotun kuorman palvelu (controlled-load service) (RFC 2211) vastaava palvelunlaatu, jonka sama vuo suunnilleen saisi kuormittamattomalta reitittimeltä» hyvä laatu, ilman takuita 10/23/2003 38 Taatun palvelun perusidea: Liikenne kuvataan vuoromerkkiämpärin avulla lähetyslupien määrä sekunnissa = r vuoromerkkiämpärin koko = b lähetyslupaa palvelu haluttuna siirtonopeutena R bps => maksimiviive reitittimessä on rajoitettu Jotta puskuri ei vuotaisi yli lähettäjä saa lähettää t:n mittaisena aikana t korkeintaan r*t+b bittiä Jos siirtonopeus jonosta on vähintään R (>r), niin maksimiviive on korkeintaan b/r 10/23/2003 39 Oletetaan alkutilanteeksi ämpäri täynnä lupia. R > r Todellisuus on hieman monimutkaisempi! 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 Jos paketeille on luvattu siirtonopeus R pakettia /s, niin jonon purkaminen kestää b/r sekuntia eli viimeisenkin paketin viive on rajoitettu. Valvotun kuorman palvelu Hyvä best-effort -palvelu: lähes kaikki paketit ehjinä perille jonotusviive reitittimissä on lähes olematon sovellus ilmoittaa Tspec:insä ja kukin reititin varmistuu siitä, että sillä on tarpeeksi resursseja kaistanleveyttä, puskuritilaa ja käsittelykapasiteettia jos resurssit eivät riitä, niin ei hyväksytä sovellus ei voi esittää mitään erityisiä Yksinkertainen tapa toteuttaa monien nykyisten sovellusten tarpeet sovellukset toimivat periaatteessaa hyvin nykyisessä Internetissä, mutta eivät kestä verkon ruuhkautumista esim. monet tosiaikaiset multimediasovellukset» joustavat sovellukset vaatimuksia virheettömyydelle tai viipeelle 10/23/2003 42 10/23/2003 41

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 10/23/2003 43 Protokolla kaistanleveyden varaamiseen ei varausten totettamiseen verkossa» on reitittimien asia huolehtia siitä, että tietovuot todella saavat niille varatun kaistanleveyden skedulointi ei myöskään määrää, mille linkeille varaukset tehdään» reititysprotokollat huolehtivat reittien valitsemisesta signallointiprotokolla isäntäkoneet voivat varata siirtokapasiteettia tietovuolle 10/23/2003 44 Heterogeenisyys Esimerkki: videolähetys urheilukilpailusta Tietovuon vastaanottajat voivat olla hyvin heterogeenisia pystyvät vastaanottamaan eri nopeudella Videota voidaan vastaanottaa nopeudella 28.8 Kbps, 128 Kbps tai 10 Mbps koodataan video useana eri kerroksena lähettäjän tarvitsee tietää vain vastaanottajajoukon korkein siirtonopeus 10/23/2003 45 sessio (istunto, Session) useita monilähetysdatavoita useita lähettäjiä 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 10/23/2003 joka paketissa monilähetysosoite => vastaanottajat 46 Monilähetysprotokolla on muodostanut monilähetyspuun lähettäjältä vastaanottajille lähettäjä A B C D vastaanottajat R1: 20 Kbps R2: 100 Kbps R3: Jokainen vastaaanottaja lähettää varaussanoman käyttäen esim. reverse path forwarding algoritmia kertoo millä nopeudella haluaa vastaanottaa lähettäjältä sanoman saanut reititin varautuu antamaan pyydetyn kapasiteetin pakettien skeduloija reititin lähettää eteenpäin vain suurimman saamistaan varauksista 10/23/2003 R4: 47 10/23/2003 48

Varaussanomat Tehdyt varaukset A 100 Kbps B C 20 Kbps 100 Kbps R1: 20 Kbps R2: 100 Kbps A B C 100 Kbps R1: 20 Kbps R2: 100 Kbps lähettäjä D R3: lähettäjä D R3: vastaanottajat R4: vastaanottajat R4: 10/23/2003 49 10/23/2003 50 Videokonferenssi, jossa 4 osallistujaa Reitittimet varaavat seuraavasti: kullakin videokuva- ja ja audioyhteys muihin videokuva tarvitsee ja audioyhteys 100 Kbps L1 A 10/23/2003 51 L2 B C L3 L4 L1:ltä, L2:lta ja L3:lta videokuvaa varten, 100 Kbps L1:ltä, L2:lta ja L3:lta ääntä varten videokuvaa varten kullekin tulee 3 * eli 9 Mbps ja kultakin lähtee audioyhteyksiä varten riittää 2 * 100 Kbps (korkeintaan kaksi samanaikaista ääniyhteyttä) tulevaan ja 100 Kbps lähtevään audiovirtaan L1 9 Mbps +200 Kbps A + 100 Kbps 10/23/2003 52 L2 B C L3 L4 Pääsytesti (admission test) testaa, voidaanko varaus hyväksyä jos ei=>hylkäys RSVP ei määrää millainen testin pitää olla Polkusanomat (path messages) lähettäjät ilmoittavat, mitä reittiä varaukset tulee lähettää kulkevat monilähetyspuuta reititin A kertoo IP-osoitteensa ja lähetyksensä Varaustyylejä Tyyli ilmoittaa saako varauksia yhdistää keiltä lähettäjiltä halutaan vastaanottaa kolme eri varaustyyliä kaikilta lähettäjiltä ja varattu kaista on kaikkien lähetysten yhteiskäyttöön listan lähettäjiltä, kullekin ilmoitettu oma kaistaleveys listan lähettäjiltä, kaista kaikkien yhteiskäytössä pakettiradio /videokonferenssi vain samalla tyylillä varattuja saa yhdistää Tspec:in 10/23/2003 53 10/23/2003 54

Intservin ongelmia Intservissä QoS on vuokohtainen resurssit varataan koko vuolle päästä päähän palvelunlaatu on vuokohtainen resurssivaraukset ja kirjanpito jokaisesta reitittimen kautta kulkevasta vuosta OC-3-linkillä noin 256 000 yhteyttä yhdessä minuutissa runkoreitittimellä! Joukko ennalta määriteltyjä palveluluokkia, ei näiden keskinäisiä eroja» ensimmäinen luokka <=> turistiluokkka 10/23/2003 55» platinakortti > kultakortti > standardiluottokortti Diffserv eli eriytyneet palvelut (Differentiated Services) Internetiin skaalautuva ja joustava palvelun eriyttäminen» verkossa pystytään käsittelemään eri liikennettä eri tavoin» uusia palveluluokkia voi syntyä ja vanhoja poistua ei määritellä eri palveluita eikä palveluluokkia vaan toiminnalliset komponentit, joilla tällaiset palvelut voidaan toteuttaa 10/23/2003 56 Diffserv-arkkitehtuurin kulmakivet Reunatoiminnot Kahdenlaisia toimintoja Pakettien luokittelu reunatoiminnot (edge functions) merkitsee saapuneet paketit» isäntäkoneet tai ensimmäiset diffserv-taitoiset» DS-kenttä (differentiated service) saa tietyn arvon reitittimet» merkintä kertoo, mihin liikenneluokkaan paketti kuuluu behavior aggregate» eri merkinnöin varustetut paketit saavat eri palvelun verkon reitittimissä Liikenteen valvonta (traffic conditioning) ydintoiminnot (core functions) merkitty paketti joko lähetetään heti verkkoon,» muut reitittimet 10/23/2003 sitä viivästetään tai se jopa hävitetään 58 10/23/2003 57 Ydintoiminnot Pakettien eteenpäin reitittäminen kun merkitty paketti saapuu diffserv-kykyiseen reitittimeen, se ohjataan eteenpäin paketin luokan mukaisesti kohdeltuna (per-hop behavior) miten paketti saa käyttöönsä linjakapasiteettiä miten sitä kohdellaan purskureissa» paketin kohtelu riippuu vain sen merkinnästä, ei sen kohteesta tai lähteestä ei tarvita tilatietoja eri yhteyksistä! 10/23/2003 59 DS-kenttä IPv4: TOS-kenttä (Type of Service) IPv6: liikenneluokkakenttä (Traffic Class Field) 0 5 6 7 DSCP CU DSCP (Differentiated service code point) CU (currently unused) ei toistaiseksi käytössä DS-kenttä määrää paketin kohtelun muissa reitittimissä 10/23/2003 60

Pakettien luokittelu ja merkkaus Luokittelija lajittelee paketit jonkin kentän perusteella» lähde- tai kohdekone,» lähde- tai kohdeportti» protokolla, jne ja lähettää ne kyseisen luokan merkkaajalle, joka laittaa DS-kenttään sopivan arvon luokittelija merkkaaja merkkaaja matkaan 10/23/2003 61 Liikenneprofiili ja liikenteen valvonta Lähettäjä voi myös sopia käytetystä liikenneprofiilista» huippunopeus» purskeisuus jos lähetys poikkeaa sovitusta, niin» ne voidaan merkitä eri tavoin» niitä voidaan viivyttää» tai ne voidaan hävittää 10/23/2003 62 Liikenteen mittaus Liikenteenmittaaja vertaa pakettivuota sovittuun ja päättelee, onko se sovitun mukaista» Diffserv-arkkitehtuuri ei määrittele, mitä poikkeavan vuon paketeille tapahtuu Meter Classifier Marker Shaper/Dropper Drop Forward 10/23/2003 63 Ydintoiminnot (Per-Hop Behaviors) Ulkoisesti havaittava eri käsittely eri luokan paketeille eri luokan paketeille eri suorituskyky mitattavissa oleva ominaisuus Voidaan toteuttaa eri menetelmin etuilua puskurijonoissa taataan tietty prosentti linkkikapasiteetista nopeutettu edelleenlähetys aina vähintään tietyllä nopeudella eteenpäin taattu edelleenlähetys eri luokkia, joista kullekin vähintään tietty määrä puskurikapasiteettia ja kaistanleveyttä luokkien sisällä kolme eri pudotusluokkaa 10/23/2003 64 DiffServ-kritiikkiä vuosien varrella useita yrityksiä tuoda QoS pakettiverkkoon atm-verkko TCP + RSVP Diffserv usean teleoperaattorin välillä yhteistyö tarpeen Laskutus, tarkistukset, rangaistukset Onko palveluiden välillä oikeasti eroa? 10/23/2003 65 MPLS (Multiprotocol Label Switching) reititinvalmistajat kehittelivät nopeuttamaan pakettien reititystä paketeissa on nimiö (label), jonka perusteella reititetään ~ piirikytkentäisen verkon virtuaalipiirin numero mutta ei varsinaista virtuaalipiirin muodostusvaihetta useita eri datavoita voidaan yhdistää antamalla niille sama nimiö» viime pätkän reititys kohdeosoitteen avulla sekä IP- että atm-pakettien reitittämiseen useita eri tason nimiöitä Useita RFC:itä jo laadittu ja monta tekeillä 10/23/2003 66

PPP MPLS IP TCP user data CRC LOPPU HYVIN, KAIKKI HYVIN! Label QoS S TTL QOS = palveluluokka S = nimiön taso TTL = elinaika 10/23/2003 67 TILI II