Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4




НазваниеЛекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4
Дата конвертации12.05.2013
Размер445 b.
ТипЛекция


КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Лекция №11

Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. IPv4

Сетевой уровень. Качество обслуживания

  • Последовательность пакетов, предающихся от источника к приемника, называется потоком

  • Каждому потоку требуются определённые условия :

    • Надёжность
    • Задержка
    • Флуктуация
    • Пропускная способность
  • Качество обслуживания или QoS (Quality of Service)



Сетевой уровень. Качество обслуживания



Сетевой уровень. Качество обслуживания

  • Классификация потоков по требованиям в сетях ATM:

    • Постоянная битовая скорость (телефония)
    • Переменная битовая скорость в реальном времени (сжатый видеопоток)
    • Переменная битовая скорость не в реальном времени (VoD с буферизацией)
    • Доступная битовая скорость (передача файлов)


Сетевой уровень. Качество обслуживания. Методы достижения

  • Избыточное обеспечение ресурсами

  • Буферизация



Сетевой уровень. Качество обслуживания. Методы достижения

  • Формирование трафика: регулирование средней и пиковой скорости передачи данных

  • Протоколы скользящего окна ограничивают количество данных, посылаемых сразу, но не скорость передачи

  • В подсетях с виртуальным каналом – соглашение об уровне обслуживания при установке виртуального канала

  • Наблюдение за потоком трафика называется политикой трафика



Качество обслуживания. Алгоритм «дырявого ведра»

  • Необходимо ограничить скорость передачи

  • Есть внутренняя очередь, если в очереди есть место, пакет добавляется в неё, если места нет – игнорируется

  • Можно ограничить передачу количеством пакетов за такт

  • Можно ограничить передачу количеством байтов за промежуток времени





Качество обслуживания. Алгоритм «маркерного ведра»

  • Через равные интервалы dT создаётся маркер, который попадает в ведро, если в ведре меньше порогового значения маркеров

  • Чтобы передать пакет, надо удалить один маркер

  • Алгоритм позволяет «запасаться впрок» маркерами до порогового значения

  • Можно модифицировать с требованием 1 маркера на передачу k байт

  • Скорость передачи «пачки» ни чем не ограничена

  • Можно поместить маркерное ведро в дырявое ведро с большей пропускной способностью



Качество обслуживания. Алгоритм «маркерного ведра»



Качество обслуживания. Управление доступом

  • Когда маршрутизатору предлагается обработать поток с требованием к QoS, он может принять или отвергнуть предложение

  • Все маршрутизаторы разные и просто указать в требованиях пропускную способность будет недостаточно

  • Требуется обобщённая спецификация требований потока, которую можно модифицировать при прохождении потока



Качество обслуживания. Управление доступом

  • Рассмотрим спецификацию потока, выработанную на основе RFC 2210, RFC 2211:

  • Скорость маркерного ведра, байт/c

  • Размер маркерного ведра, байт

  • Пиковая скорость передачи данных, байт/c

  • Минимальный размер пакета, байт

  • Максимальный размер пакета, байт



Качество обслуживания. Пропорциональная маршрутизация

  • Большинство алгоритмов отправляет поток по оптимальному пути

  • Можно повысить качество обслуживания за счёт разделения трафика потока по нескольким маршрутам

  • Маршрутизаторы не следят за нагрузкой на всю сеть, поэтому разделять трафик приходится на основе локальной информации

  • Одна из реализаций – пропорциональная или эквивалентная емкостям исходящих связей, маршрутизация



Качество обслуживания. Диспетчеризация пакетов

  • Если маршрутизатор поддерживает несколько потоков, возможен захват ресурсов особо агрессивным источником

  • Алгоритм справедливого обслуживания – отдельные очереди для каждой исходящей линии, по одной для каждого потока

  • Когда линия освобождается, маршрутизатор циклически сканирует очереди, выбирая первый пакет следующей очереди

  • Улучшенная версия предполагает циклический опрос по битам



Качество обслуживания. Диспетчеризация пакетов



Качество обслуживания. Диспетчеризация пакетов

  • Проблема алгоритма в невозможности выделить кому-то большую пропускную способность

  • Можно сканировать для высокоприоритетных потоков по n байтов за такт опроса

  • Такая модификация называется взвешенным справедливым обслуживанием



Качество обслуживания. Интегральное обслуживание

  • 1995-1997 IETF прилагает усилия по продвижению архитектуры потокового мультимедиа. RFC 2205-2210.

  • Потоковые алгоритмы или интегральное обслуживание: технология для одно- и многоадресных приложений

  • RFC 2205 – протокол резервирования ресурсов (RSVP – Resource reSerVation Protocol).

  • Позволяет нескольким отправителям пересылать данные нескольким группам, разрешает получателям переключать каналы и оптимизирует пропускную способность, борется с перегрузками



Качество обслуживания. RSVP

  • Простейшая форма RSVP использует многоадресную маршрутизацию с применением связующих деревьев

  • Чтобы послать информацию группе, отправитель выставляет её адрес в заголовки пакетов.

  • Далее стандартный алгоритм многоадресной маршрутизации строит связующее дерево для этой группы

  • Маршрутизация – не часть RSVP, RSVP надстройка для резервирования ресурсов



Качество обслуживания. RSVP



Качество обслуживания. RSVP

  • Для улучшения качества и устранения и перегрузок, каждый получатель в группе может послать передатчику запрос на резервирование. Запрос продвигается по алгоритму обратного пути.

  • На каждом транзитном участке маршрутизатор видит запрос и резервирует ресурсы, если не может, то возвращает ошибку.

  • К моменту достижения запросом передатчика, резервирована необходимая пропускная способность на всём пути



Качество обслуживания. RSVP



Качество обслуживания. RSVP

  • При подаче запроса получатель может указать один или несколько источников

  • Может указать, является ли его выбор фиксированным или временным

  • Динамическая стратегия с независимым резервированием пропускной способности от выбора источника



Качество обслуживания. Дифференциальное обслуживание

  • Потоковые алгоритмы требуют установку канала для каждого потока. Критичны к выходу из строя маршрутизатора

  • IETF создали упрощённый подход к повышению качества обслуживания.

  • Ориентирование на классы качество обслуживания

  • Дифференциальное обслуживание – RFC 2474 RFC 2475



Качество обслуживания. Дифференциальное обслуживание

  • Дифференциальное обслуживание может предоставляться набором маршрутизаторов, образующих административный домен.

  • Определяется множество классов обслуживания

  • Пакеты, приходящие от абонента, пользующегося ДО, содержат поле Тип обслуживания.

  • До проще реализовать, т.к. нету распределённого алгоритма, все решения принимают оборудованием локально



Качество обслуживания. Срочная пересылка

  • IETF разрабатывает классы обслуживания, не зависящие от подсети и администратора.

  • Простейший класс – класс срочной пересылки. RFC 3246



Качество обслуживания. Гарантированная пересылка

  • RFC 2597 – стратегия гарантированной пересылки

  • 4 класса приоритетов

  • 3 ступени вероятности игнорирования пакетов при попадании оных в затор (низкая, средняя, высокая)

  • Итого 12 классов обслуживания



Качество обслуживания. Гарантированная пересылка

  • На хосте-источнике или первом маршрутизаторе пакеты разбиваются на четыре класса приоритетов

  • Пакеты маркируются в соответствии с присвоенным классом (в IP есть 8 битов поля Тип обслуживания, 6 используются по RFC 2597)

  • Далее пакеты проходят через фильтр, формирующий поток



Качество обслуживания. Гарантированная пересылка



Качество обслуживания. Коммутация меток. MPLS

  • В связи с требованием быстрее обрабатывать потоки и обеспечивать QoS разным классам трафика, идея виртуальных каналов получила второе рождение

  • MPLS (MultiProtocol Label Switching) RFC 3031

  • Коммутация меток или коммутация тегов

  • Маршрутизация не на основе адреса назначения, а на основе значения метки в начале пакета

  • Метка используется как индекс внутренней таблицы и поиск подходящей линии для пересылки осуществляется очень быстро



Качество обслуживания. Коммутация меток. MPLS

  • Заголовки MPLS не являются частью пакетов сетевого уровня. Технология MPLS позволяет транспортировать любые пакеты



Качество обслуживания. Коммутация меток. MPLS

  • Пакет прибывает на MPLS маршрутизатор, метка извлекается и используется в качестве индекса таблицы, по которой определяется исходящая линия и значение новой метки

  • В MPLS можно группировать потоки

  • Потоки одного класса эквивалентности (FEC – Forwarding Equivalence Class). Один маршрут и один класс обслуживания.

  • При достижении конца MPLS транспортной области, дальше можно продолжить обычное продвижение пакета



Качество обслуживания. Коммутация меток. MPLS

  • В MPLS нету фазы установки соединения

  • Метод формирования таблиц, управляемый данными:

    • Маршрутизатору приходит пакет с меткой, для которой нет записи
    • Маршрутизатор просит следующий маршрутизатор создать метку для этого потока
  • Требуется следить за образованием петель – вводятся «цветные потоки». Обратное распространение FEC – передача по подсети потока с цветом. Если такой цвет уже есть, то возникла петля.



Качество обслуживания. Коммутация меток. MPLS

  • Метод с явным управлением

  • При загрузке маршрутизатора, он выясняет для кого он является пунктом назначения

  • Создаёт FEC для потоков к пунктам назначения, присваивает метки и рассылает информацию соседям

  • Соседи записывают в таблицы и пересылают дальше, таким образом формируются пути

  • По мере формирования путей, можно сразу резервировать ресурсы



Качество обслуживания. Коммутация меток. MPLS

  • MPLS может использоваться на разных уровнях одновременно, может содержаться целый стек меток

  • Бит S в заголовке позволяет маршрутизатору удаляющему метку, понимать, есть ли ещё метки в пакете

  • Чаще всего иерархия меток применяется при организации VPN и рекурсивных каналов



Объединение сетей

  • Объединение нескольких сетей формирует интерсеть

  • Различные сети могут быть основаны на разных технологиях



Объединение сетей. Различие сетей



Способы объединения сетей

  • На сетевом уровне – мультипротокольные маршрутизаторы

  • На транспортном – транспортные шлюзы



Сцепленные виртуальные каналы



Дейтаграммное объединение сетей



Тунеллирование



Маршрутизация в объединённых сетях



Маршрутизация в объединённых сетях

  • Алгоритм двухуровневой маршрутизации

  • В пределах каждой сети внутренний шлюзовый протокол

  • Между сетями применяется внешний шлюзовый протокол

  • Пакет попадает на мультипротокольный маршрутизатор, если есть возможность передать пакет с помощью «родного» сетевого протокола – он передаётся, иначе тунеллируется через промежуточные сети.

  • Такие сети называют автономными системами (AS)



Фрагментация

  • Пределы на размер пакетов:

  • Аппаратные (кадр Ethernet)

  • ОС (размер буфера)

  • Протоколы (количество бит в поле длины пакета)

  • Соответствие стандарту

  • Желание снизить количество пакетов, пересылаемых повторно из-за ошибок

  • Желание предотвратить долгое занятие канала



Фрагментация



Фрагментация



Сетевой уровень в Интернет

  • 10 принципов (RFC 1958):

  • Убедитесь в работоспособности

  • Упрощайте

  • Всегда делайте чёткий выбор

  • Используйте модульный принцип

  • Предполагайте разнородность

  • Избегайте статичности свойств и параметров

  • Проект должен быть хорошим, но не будет идеален

  • Тщательно продумывайте отправку, будьте готовы принимать искаженные данные

  • Продумайте масштабируемость

  • Помните о производительности и цене



Сетевой уровень в Интернет



Протокол IPv4. Заголовок



Протокол IPv4. Заголовок

  • Заголовок содержит обязательную 20-ти байтную часть и необязательную часть переменной длины

  • Поле Версия (0-3)

  • Длина заголовка IHL (4-7) в 32-х битных словах (min 5 – 160 bit, max 15 – 60 byte)

  • Тип службы (8-13) Type of Service, теперь определяется RFC 2474 как «Differentiated Services»

  • Указатель перегрузки (Explicit Congestion Notification, ECN) (14-15) необязателен.



Протокол IPv4. Заголовок

  • Размер пакета (16-31) длина всей дейтаграммы, включая как заголовок так и данные (от 20 байт до 65535)

  • Идентификатор позволяет хосту-получателю определить какой дейтаграмме принадлежат фрагменты. Все фрагменты одной дейтаграммы имеют одно значение идентификатора

  • Неиспользуемый бит

  • Флаг НЕ фрагментировать

  • Флаг «Продолжение следует» (во всех фрагментах, кроме последнего)



Протокол IPv4. Заголовок

  • Поле Смещение фрагмента указывает положение фрагмента в исходной дейтаграмме. Длинна всех фрагментов кроме последнего кратна 8. 13 бит, 8192 фрагмента максимум.

  • Поле время жизни

  • Поле протокол – какому процессу транспортного уровня предназначена дейтаграмма. RFC 1700, www.iana.org

  • Контрольная сумма – контрольная сумма заголовка, пересчитывается заново



Протокол IP

  • Адрес отправителя и адрес получателя указывают номер сети и номер хоста.

  • Необязательная часть



Протокол IPv4. IP-адреса

  • У каждого маршрутизатора и хоста есть IP-адрес, состоящий из номера сети и номера хоста

  • Комбинация уникальна

  • 32 бита

  • Адрес принадлежит сетевому интерфейсу

  • Изначально использовалась полноклассовая адресация

  • Номера назначаются ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)



Протокол IPv4. IP-адреса



Протокол IPv4. IP-адреса



Протокол IPv4. IP-адреса

  • Подсеть – часть адреса выделяем на адрес подсети, остальное – адрес хоста

  • Маска подсети, при наложении на IP адрес показывает применяемое разбиение



Протокол IPv4. IP-адреса

  • 255.255.255.252.0 или /22 (занимает 22 бита)

  • За пределами сети разбиение на подсети не заметно, поэтому нет необходимости регистрировать подсети в ICANN

  • При маршрутизации:

    • Эта сеть, подсеть, 0
    • Эта сеть, эта подсеть, хост
  • Разбиение на подсети уменьшает объём таблиц маршрутизации



CIDR

  • Бурный рост количества хостов заставил пересмотреть адресацию, внедрив алгоритм CIDR (Classless InterDomain Routing) бесклассовая междоменная маршрутизация.

  • RFC 1519

  • 32 битная маска

  • Каждому поставщику выделяется непрерывный диапазон адресов

  • Поставщик может выделять поддиапазоны необходимой длины

  • Маршрутизация по префиксам



Похожие:

Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconЛекция №10 Сетевой уровень. Введение. Маршрутизация
Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий
Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconIp сетевой уровень модели osi сетевой уровень модели osi
Отвечает за адресацию пакетов и преобразование логических адресов и имен сетевых узлов в физические адреса
Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconЛекция 2 План лекции
Основные понятия теории чебышевских сетей: геодезические линии, сетевой угол, угол перекоса
Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconПравила деятельности Гарантирующих поставщиков: Ответственность гп за качество обслуживания потребителей Основания и порядок смены гп нарушения со стороны действующего гп
Правила деятельности Гарантирующих поставщиков: Ответственность гп за качество обслуживания потребителей
Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconЛекция №11 операционные системы одноранговых и двухранговых компьютерных сетей учебные вопросы: 1 Основные функции сетевой операционной системы
В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ос, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные...
Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconТема Теория массового обслуживания Лекция: Классификация систем массового обслуживания (смо) и решаемые ими задачи

Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconУсиление ответственности гарантирующих поставщиков (ГП) за качество обслуживания потребителей

Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconПротоколы определяют, происходит ли передача данных через сетевой уровень к верхним уровням эталонной модели osi

Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconПервый уровень контроля оператор обработки обязан проверить качество сканирования и отметить дефектные образы Первый уровень контроля
Оцифровка 4 200 000 карточек гск за 4 месяца (суммарная площадь всех карточек 4,8 гектара)
Лекция №11 Сетевой уровень. Качество обслуживания. Объединение сетей. Ipv4 iconПрограмма для отправки электронной почты по сети
...
Разместите кнопку на своём сайте:
dok.opredelim.com


База данных защищена авторским правом ©dok.opredelim.com 2015
обратиться к администрации
dok.opredelim.com
Главная страница