Дифференцированное обслуживание разнотипного трафика - Diff-Serv (DS)

Сначала пакеты классифицируются на основании их заголовков. Классификатор трафика проверяет значения различных полей входящих пакетов (ToS, 802.1q, DSCP, TCP-UDP-port). Пакеты, удовлетворяющие профилю трафика, заявленному в SLA, получают в маркере приоритетную маркировку. В зависимости от маркировки выбирается алгоритм передачи (при необходимости - с выборочным удалением пакетов), позволяющий избежать заторов в сети. Заключительная операция, чаще всего, состоит в организации очередей с учетом приоритетов.

На границах сети выполняются наиболее сложные функции по классификации и агрегации трафика. При этом производится анализ трафика, т.е. классификация входящих пакетов, например по спискам прав доступа (ACL), сопоставление полученной информации с заявленными характеристиками трафика в базе данных (SLA), маркировка пакетов и распределение трафика в различные очереди по приоритетам. Функции классификации и агрегации выполняет так называемый порт доступа в узлах доступа к опорной сети, это осуществляется например, в:

- шлюзах;

- BRAS (Broadband Remote Access Server) – сервере широкополосного удалённого доступа;

- LER / MPLS (Label Edge Router) – граничных маршрутизаторах сетей MPLS.

Достоинства модели Diff-Serv состоят в том, что она позволяет разделить весь трафик на относительно небольшое число классов и не анализировать каждый информационный поток отдельно. Хотя эта модель и не гарантирует качество обслуживания на 100%, у нее есть серьезные преимущества. Например, нет необходимости в организации предварительного соединения и в резервировании ресурсов. А так как в модели Diff-Serv используется небольшое, фиксированное количество классов и трафик абонентов распределяется по общим очередям, не требуется высокая производительность сетевого оборудования.

Качество обслуживания в сетях IP не является чьей-то блестящей идеей, возникшей на протяжении нескольких последних лет. Отцы-основатели Internet предвидели эту потребность и предусмотрели байт типа обслуживания – тип сервиса (Type of Service — ToS) в заголовке IP-пакета (рисунок 3.4). Следовательно, возможность реализации качества обслуживания была заложена еще в начальной спецификации протокола IP.

Рисунок 3.4 – Структура заголовка IP-пакета

Первые три бита байта TOS называются битами PR (приоритет). Эти три бита позволяют пометить пакет только восемью значениями (0-7). Обычно эти биты устанавливаются соответствующим образом:

1) значения 6 и 7 резервируются для сетевого управляющего трафика (например, протоколов маршрутизации);

2) значение 5 рекомендовано для речевого трафика;

3) значение 4 используется совместно трафиком видеоконференций и потокового видео;

4) значение 3 предназначено для сигнализации вызовов;

5) значения 1 и 2 могут использоваться для приложений данных;

6) значение 0 - маркировка по умолчанию.

Такая маркировка очень ограничена и не позволяет иметь большое число классов сервиса. В соответствии с моделью Diff-Serv байт ToS в заголовке IP-пакета получил другое название DS (Differentiated Services), а шесть его битов отведены под код Diff-Serv. Каждому значению этого кода соответствует свой класс PHB (Per-Hop Behavior), – определяющий уровень обслуживания в каждом из сетевых узлов. Пакеты каждого класса должны обрабатываться в соответствии с определенными для этого класса требованиями к качеству обслуживания. Согласно базовым основам QoS трафик маркируется в соответствии с таблицей 3.3.

Таблица 3.3

Здесь DSCP – Differentiated Services Code Point (код дифференцированного сервиса). Поле DSCP используется маршрутизатором для определения типа локального поведения по отношению к конкретному пакету. Т.е. в зависимости от значения DSCP пакеты обслуживаются по-разному.

Сегодня различают три варианта обслуживания, соответствующие трем типам служб QoS:

1. Срочное продвижение данных – EF (Expedited Forwarding) для организации виртуальной выделенной линии. По этой линии поток передается с минимальными джиттером, задержкой и потерями, причем для него гарантируется определенная пропускная способность. Для маркировки пакетов EF рекомендуется использовать значение DSCP = 101110 (46).

2. Гарантированное продвижение данных – AF (Assured Forwarding. Пользователем такого сервиса может быть поставщик контента услуг “аудио или видео по запросу”, когда неинтерактивный по своей природе обмен требует наличия гарантированной пропускной способности, но передаваемый трафик не очень чувствителен к длительной неравномерной задержке. Определено четыре класса гарантированной доставки, они начинаются с AF и далее две цифры. Первая цифра определяет AF класс и принимает значения от 1 до 4. Вторая цифра определяет уровень вероятности сброса пакета в пределах каждого класса и принимает значения от 1 (минимальная вероятность сброса) до 3 (максимальная вероятность сброса).

3. Наилучший возможный вид услуг – Best Effort (лучшая попытка) реализуется в сети, когда делается все возможное для доставки пакета, но при этом ничего не гарантируется. Передача мультимедийного трафика с использованием Best Effort – «как получится» нежелательна.

4. В дополнение к этим трем классам существуют коды селектора классов CS1-CS7 (class selector code points), которые идентичны значениям 1-7 поля приоритет в заголовке IP-пакета.