9.2 Принципы передачи мультимедийной информации в инфокоммуникационных сетях. Механизмы реализации QoS.
Для поддержки передачи по одной сети трафика потоковых мультимедийных приложений (Voice over IP (VoIP), IPTV, видеоконференции, онлайн-игры и др.) и трафика данных с различными требованиями к пропускной способности необходимы механизмы, обеспечивающие возможность дифференцирования и обработки различных типов сетевого трафика в зависимости от предъявляемых ими требований. Негарантированная доставка данных (best effort service), традиционно используемая в сетях, построенных на основе коммутаторов, не предполагала проведения какой-либо классификации трафика и не обеспечивала надежную доставку трафика приложений, гарантированную пропускную способность канала и определенный уровень потери пакетов.
Функции качества обслуживания QoS в современных сетях заключаются в обеспечении гарантированного и дифференцированного уровня обслуживания сетевого трафика, запрашиваемого теми или иными приложениями на основе различных механизмов распределения ресурсов, ограничения интенсивности трафика, обработки очередей и приоритизации.
Можно выделить три модели реализации QoS в сети:
Негарантированная доставка данных (Best Effort Service) –обработка информации как можно быстрее, но без дополнительных усилий (FIFO, drop tail)
Интегрированные услуги (Integrated Services, IntServ) –гарантированный сервис. Основан на предварительном резервировании ресурсов для каждого потока. Например, в IP-телефонии для обеспечения приемлемого качества передачи голоса требуется канал 64 Кбит/с (для кодека G.711).
Эту модель также часто называют “жестким QoS” (hard QoS) в связи с предъявлением строгих требований к ресурсам сети.
Дифференцированное обслуживание (Differentiated Service, DiffServ) – сервис с предпочтениями. Приоритетное обслуживание, значения параметров QoS зависят от характеристик трафика.. Модель дифференцированного обслуживания занимает промежуточное положение между негарантированной доставкой данных и моделью IntServ и сама по себе не предполагает обеспечение гарантий предоставляемых услуг, поэтому дифференцированное обслуживание часто называют “мягким QoS” (soft QoS).
9.3 Обеспечение приоретизации трафика на физическом, канальном, сетевом и прикладном уровнях в сетевых устройствах
Назначение приоритетов
Способы:
Явные (соответствующее приложение запрашивает определенный уровень службы, а коммутатор или маршрутизатор пытается удовлетворить запрос)
Неявные (маршрутизатор или коммутатор автоматически присваивает передаваемым пакетам соответствующие уровни, исходя из заданных администратором критериев
Протокол IP precedence ( протокол старшинства) – второе название IP TOS (IP Type Of Service)
Резервирует ранее не используемое поле TOS в стандартном заголовке пакета IP, где могут быть указаны признаки QoS, определяющие время задержки, скорость передачи и уровень надежности передачи пакета
Три первых бита этого поля (0-2) позволяют устанавливать восемь уровней приоритета :
111 – управление сетью
110 – межсетевое управление
101 – CRITIC/ECP
100 – сверхсрочный
011 – срочный
001 – приоритетный
000 - обычный
Отличие между уровнем приоритета и классом обслуживания:
Уровень приоритета предназначен для указания приоритета конкретной дейтаграммы и учитывается при обслуживании очередей
Класс обслуживания позволяет определять, какое соотношение между пропускной способностью , задержкой, надежностью и стоимостью оптимально для данного типа трафика, и соответствующим образом выбирать маршрут его передачи
Для обеспечения QoS на канальном уровне модели OSI коммутаторы поддерживают стандарт IEEE 802.1р. Стандарт IEEE 802.1р позволяет задать до 8 уровней приоритетов (от 0 до 7, где 7 — наивысший), определяющих способ обработки кадра, используя 3 бита поля приоритета тега IEEE 802.1Q.
Для обеспечения QoS на сетевом уровне модели OSI в заголовке протокола IPv4 предусмотрено 8-битное поле ToS (Type of Service). Этот байт может быть заполнен либо значением приоритета IP Precedence, либо значением DSCP (Differentiated Services Code Point) в зависимости от решаемой задачи.
Поле IP Precedence имеет размерность 3 бита и может принимать значения от 0 до 7. Оно используется для указания относительного приоритета обработки пакета на сетевом уровне.
Рисунок – Формат кадра 802.1Q с битами приоритета 802.1р
Поле DSCP было стандартизировано IETF с появлением модели DiffServ. Оно занимает 6 старших бит байта ToS и позволяют задать до 64 уровней приоритетов (от 0 до 63). По сути код DSCP является расширением 3-битового поля IP Precedence и обладает обратной совместимостью с IP-приоритетом.
Рисунок – Байт ToS заголовка IPv4
ПРИЛОЖЕНИЕ – Дополнительные материалы к лекции