Дифференцированные услуги

Дифференцированные услуги или DiffServ - это компьютерная сетевая архитектура, которая определяет простой и масштабируемый механизм для классификации и управления сетевым трафиком и обеспечения качества обслуживания (QoS) в современных IP- сетях. DiffServ может, например, использоваться для обеспечения низкой задержки для критически важного сетевого трафика, такого как голосовая или потоковая передача мультимедиа, при одновременном предоставлении простого и удобного сервиса для некритических служб, таких как веб-трафик или передача файлов .

DiffServ использует 6-битную кодовую точку дифференцированных услуг ( DSCP ) в 8-битном поле дифференцированных услуг ( поле DS ) в заголовке IP для целей классификации пакетов. Поле DS заменяет устаревшее поле TOS IPv4 . ^[1]

Фон [ править ]

Современные сети передачи данных предоставляют множество различных типов услуг, включая голосовую связь, видео, потоковую передачу музыки, веб-страницы и электронную почту. Многие из предложенных механизмов QoS, которые позволяли этим службам сосуществовать, были сложными и не могли масштабироваться для удовлетворения потребностей общедоступного Интернета . В декабре 1998 года IETF опубликовала RFC  2474 - Определение поля дифференцированных услуг (поле DS) в заголовках IPv4 и IPv6 , в котором поле TOS IPv4 было заменено полем DS. В поле DS используется диапазон из восьми значений (селекторы классов) для обратной совместимости с приоритетом IP.спецификация в бывшем поле TOS. Сегодня DiffServ в значительной степени вытеснил TOS и другие механизмы QoS уровня 3 , такие как интегрированные службы (IntServ), которые используются маршрутизаторами с основной архитектурой для обеспечения QoS.

Механизмы управления трафиком [ править ]

DiffServ является крупнозернистый , класс на основе механизма управления трафиком. В противоположность этому , IntServ является мелкозернистой , поток на основе механизма. DiffServ использует механизм классификации и маркировки пакетов как принадлежащих к определенному классу. Маршрутизаторы, поддерживающие DiffServ, реализуют поведение на каждом этапе (PHB), которое определяет свойства пересылки пакетов, связанные с классом трафика. Различные PHB могут быть определены для предложения, например, услуги с малыми потерями или малой задержкой .

Вместо того, чтобы дифференцировать сетевой трафик на основе требований отдельного потока, DiffServ работает по принципу классификации трафика., помещая каждый пакет данных в один из ограниченного числа классов трафика. Затем каждый маршрутизатор в сети настраивается на дифференциацию трафика в зависимости от его класса. Каждым классом трафика можно управлять по-разному, обеспечивая предпочтительную обработку трафика с более высоким приоритетом в сети. Предпосылка Diffserv заключается в том, что сложные функции, такие как классификация пакетов и контроль, могут выполняться на границе сети граничными маршрутизаторами. Поскольку в основном маршрутизаторе не требуется классификация и применение политик, функциональность там может быть простой. Базовые маршрутизаторы просто применяют обработку PHB к пакетам на основе их маркировки. Обработка PHB достигается основными маршрутизаторами с использованием комбинации политики планирования и политики управления очередью.

Группа маршрутизаторов, реализующих общие административно определенные политики DiffServ, называется доменом DiffServ . ^[2]

Хотя DiffServ действительно рекомендует стандартизированный набор классов трафика ^[3], архитектура DiffServ не включает заранее определенных суждений о том, каким типам трафика следует уделить приоритетное внимание. DiffServ просто предоставляет основу для классификации и дифференцированного лечения. Стандартные классы трафика (обсуждаемые ниже) служат для упрощения взаимодействия между различными сетями и оборудованием разных поставщиков.

Классификация и маркировка [ править ]

Сетевой трафик, поступающий в домен DiffServ, подвергается классификации и кондиционированию. Классификатор трафика может проверять множество различных параметров входящих пакетов, таких как адрес источника, адрес назначения или тип трафика, и назначать отдельные пакеты определенному классу трафика. Классификаторы трафика могут учитывать любую маркировку DiffServ в полученных пакетах или могут игнорировать или отменять эти маркировки. Для жесткого контроля над объемами и типом трафика в данном классе сетевой оператор может отказаться от соблюдения маркировки на входе в домен DiffServ. Трафик в каждом классе может быть дополнительно обусловлено подвергая трафик на ограничители скорости , трафик ограничителей трафик или формирователи . ^[4]

Поведение на каждом этапе определяется полем DS в заголовке IP. Поле DS содержит 6-битное значение DSCP. ^[5] Явное уведомление о перегрузке (ECN) занимает 2 младших бита поля TOS IPv4 и поля класса трафика IPv6 (TC). ^{[6] [7] [8]}

Теоретически в сети может быть до 64 различных классов трафика с использованием 64 доступных значений DSCP. RFC DiffServ рекомендуют, но не требуют, определенные кодировки. Это дает оператору сети большую гибкость в определении классов трафика. На практике, однако, в большинстве сетей используются следующие общепринятые модели поведения для каждого перехода:

• Пересылка по умолчанию (DF) PHB - обычно это трафик с максимальными усилиями.
• PHB ускоренной пересылки (EF) - предназначен для трафика с малыми потерями и задержками
• Гарантированная пересылка (AF) PHB - дает гарантию доставки при установленных условиях
• PHB селектора классов - которые поддерживают обратную совместимость с полем приоритета IP.

Пересылка по умолчанию [ править ]

PHB пересылки по умолчанию (DF) - единственное требуемое поведение. По сути, любой трафик, который не соответствует требованиям любого из других определенных классов, использует DF. Как правило, DF обладает лучшими характеристиками пересылки. Рекомендуемый DSCP для DF - 0. ^[3]

Ускоренная пересылка [ править ]

IETF определяет поведение ускоренной пересылки (EF) в RFC 3246 . EF PHB имеет характеристики низкой задержки, малых потерь и низкого джиттера. Эти характеристики подходят для голосовых, видео и других сервисов реального времени. Трафик EF часто получает строгий приоритет в очереди над всеми другими классами трафика. Поскольку перегрузка трафика СП будет вызывать задержки в очереди и влияет на джиттер и задержки допусков в пределах класса, контроля допуска , трафик полицейского и других механизмов может быть применены к EF трафику. Рекомендуемый DSCP для EF - 101110 _Б (46 или 2E _H ). 

Голосовое признание [ править ]

IETF определяет поведение голосового допуска в RFC 5865 . PHB голосового допуска имеет идентичные характеристики PHB ускоренной пересылки. Однако трафик голосового допуска также принимается сетью с использованием процедуры контроля допуска вызовов (CAC). Рекомендуемый DSCP для голосового доступа - 101100 _Б (44 или 2C _H ). 

Гарантированная пересылка [ править ]

IETF определяет поведение гарантированной пересылки (AF) в RFC 2597 и RFC 3260 . Гарантированная пересылка позволяет оператору гарантировать доставку при условии, что трафик не превышает установленную скорость. Трафик, превышающий скорость подписки, с большей вероятностью будет отброшен в случае перегрузки.  

Группа поведения AF определяет четыре отдельных класса AF, при этом весь трафик в одном классе имеет одинаковый приоритет. Внутри каждого класса пакетам дается приоритет отбрасывания (высокий, средний или низкий, где более высокий приоритет означает большее отбрасывание). Комбинация классов и приоритета отбрасывания дает двенадцать отдельных кодировок DSCP от AF11 до AF43 (см. Таблицу).

Определенная мера приоритета и пропорциональной справедливости определяется между трафиком разных классов. Если между классами возникает перегрузка, приоритет отдается трафику более высокого класса. Вместо использования очередей со строгим приоритетом, вероятно, будут использоваться более сбалансированные алгоритмы обслуживания очереди, такие как справедливая постановка в очередь или взвешенная справедливая постановка в очередь . Если внутри класса возникает перегрузка, сначала отбрасываются пакеты с более высоким приоритетом отбрасывания. Чтобы предотвратить проблемы, связанные с опусканием хвоста , часто используются более сложные алгоритмы выбора капли, такие как случайное раннее обнаружение .

Селектор классов [ править ]

До DiffServ сети IPv4 могли использовать поле приоритета IP в байте TOS заголовка IPv4 для маркировки приоритетного трафика. Октет TOS и приоритет IP не получили широкого распространения. IETF согласилась повторно использовать октет TOS в качестве поля DS для сетей DiffServ. Чтобы поддерживать обратную совместимость с сетевыми устройствами, которые все еще используют поле Precedence, DiffServ определяет PHB селектора классов .

Кодовые точки селектора класса имеют двоичную форму «xxx000». Первые три бита - это биты приоритета IP. Каждое значение приоритета IP может быть отображено в класс DiffServ. Приоритет IP 0 соответствует CS0, приоритет IP 1 - CS1 и т. Д. Если пакет получен от маршрутизатора, не поддерживающего DiffServ, который использовал маркировку приоритета IP, маршрутизатор DiffServ все еще может понимать кодировку как кодовую точку селектора класса.

Конкретные рекомендации по использованию кодовых точек селектора классов приведены в RFC 4594 .

Рекомендации по настройке [ править ]

RFC  4594 предлагает подробные и конкретные рекомендации по использованию и настройке кодовых точек.

Соображения по дизайну [ править ]

В DiffServ все действия по контролю и классификации выполняются на границах между доменами DiffServ. Это означает, что в основе Интернета маршрутизаторам не мешает сложность сбора платежей или обеспечения соблюдения соглашений. То есть, в отличие от IntServ , DiffServ не требует предварительной настройки, резервирования и трудоемких сквозных согласований для каждого потока.

Детали того, как отдельные маршрутизаторы работают с полем DS, зависят от конфигурации, поэтому сложно предсказать сквозное поведение. Это еще более усложняется, если пакет пересекает два или более домена DiffServ, прежде чем достигнет места назначения. С коммерческой точки зрения это означает, что невозможно продавать различные классы сквозного подключения конечным пользователям, поскольку пакет Gold одного провайдера может быть бронзовым призом другого. DiffServ или любая другая маркировка QoS на основе IP не гарантирует качество обслуживания или указанное соглашение об уровне обслуживания.(SLA). Помечая пакеты, отправитель указывает, что он хочет, чтобы пакеты обрабатывались как определенная услуга, но нет никакой гарантии, что это произойдет. Все поставщики услуг и их маршрутизаторы на пути следят за тем, чтобы их политики обрабатывали пакеты соответствующим образом.

Брокер пропускной способности [ править ]

Bandwidth Broker в рамках DiffServ является агентом , который имеет некоторое представление о приоритетах и политике организации и распределяет пропускную способность по отношению к этой политике. ^[9] Чтобы обеспечить сквозное распределение ресурсов по отдельным доменам, посредник полосы пропускания, управляющий доменом, должен будет взаимодействовать с соседними узлами, что позволяет строить сквозные сервисы на основе чисто двусторонних соглашения.

RFC DiffServ [ править ]

• RFC  2474 - Определение поля дифференцированных услуг (поля DS) в заголовках IPv4 и IPv6 .
• RFC  2475 - Архитектура для дифференцированных услуг.
• RFC  2597 - группа PHB с гарантированной пересылкой.
• RFC  2983 - Дифференцированные службы и туннели.
• RFC  3086 - Определение поведения дифференцированных сервисов для каждого домена и правила их спецификации.
• RFC  3140 - идентификационные коды поведения на переходе. (Устарел RFC 2836. ) 
• RFC  3246 - PHB ускоренной пересылки. (Устарел RFC 2598. ) 
• RFC  3247 - Дополнительная информация для нового определения EF PHB (режим ускоренной пересылки на каждом переходе).
• RFC  3260 - Новая терминология и пояснения для Diffserv. (Обновляет RFC 2474 , RFC 2475 и RFC 2597. )   
• RFC  4594 - Рекомендации по настройке для классов обслуживания DiffServ.
• RFC  5865 - Кодовая точка дифференцированных услуг (DSCP) для трафика с допустимой пропускной способностью. (Обновляет RFC 4542 и RFC 4594. )  
• RFC  8622 - Поведение с меньшими затратами на переход (LE PHB) для дифференцированных услуг. (Обновлены RFC 4594 и RFC 8325 , RFC 3662 отменен .)   

RFC для управления DiffServ [ править ]

• RFC  3289 - База управленческой информации для архитектуры дифференцированных услуг.
• RFC  3290 - неформальная модель управления маршрутизаторами с дифференцированными услугами.
• RFC  3317 - Дифференцированное качество услуг в информационной базе политики обслуживания.

См. Также [ править ]

• Класс обслуживания
• Инженерия телетрафика

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Джон Эванс; Кларенс Филсфилс (2007). Развертывание IP и MPLS QoS для мультисервисных сетей: теория и практика . Морган Кауфманн. ISBN 0-12-370549-5.
• Калеви Килкки (1999). Дифференцированные сервисы для Интернета . Macmillan Technical Publishing. ISBN 1-57870-132-5.

Внешние ссылки [ править ]

• Страница рабочей группы IETF DiffServ
• Технический документ Cisco - DiffServ - масштабируемая модель сквозного качества обслуживания
• Документ ACM SIGCOMM'09 - Моделирование и понимание сквозных политик класса обслуживания в операционных сетях : предлагает практическую модель для извлечения политик DiffServ
• Cisco: реализация политик качества обслуживания с помощью DSCP