Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Качество обслуживания, или Как добиться неравенства в мире равноправия

Крис Льюис

Технология Ethernet обеспечивает всем узлам сети равные права доступа к сетевым ресурсам. Это совсем неплохо для передачи данных. Но со временем у предприятий, вложивших средства в Ethernet, возникает желание обзавестись мультимедийными аудио- и видеоприложениями. Для надежной работы таких приложений требуются гарантированная полоса пропускания и фиксированное время задержки, а их предоставление затруднительно в рамках базовой технологии Ethernet.

Чтобы обеспечить низкую задержку для конкретных потоков данных, необходимо выделить им некоторую часть сетевых ресурсов, что сделает эти ресурсы недоступными для других потоков, а следовательно, породит "неравенство" в сети.

Ниже мы обсудим некоторые проблемы, связанные с обеспечением качества обслуживания в сетях Ethernet, и поговорим о возможных вариантах их решения.

Препятствия

Сеть Ethernet не "различает" содержимого пакетов — ей все равно, несут ли они информацию видеоконференц-связи, обеспечивают ли доступ к важным базам данных или к развлекательной информации одного из серверов Интернет.

Базовая технология Ethernet не способна гарантировать качество обслуживания по двум причинам. Во-первых, сетевой узел может получить доступ к полной пропускной способности (10 Мбит/с) канала Ethernet только в том случае, если в этот момент канал не занят каким-либо другим узлом. Например, узел, передающий второстепенную информацию, может спокойно пересылать файл огромного размера, блокируя тем самым критически важный трафик. Во-вторых, кадры Ethernet имеют разный размер: на передачу кадра может уйти от 51,2 мкс до 1,2 мс. Поэтому при передаче данных возможны непредвиденные задержки.

Сторонники технологии ATM утверждают, что сложности с обеспечением качества обслуживания в сетях Ethernet связаны с фундаментальными принципами функционирования этих сетей. Стало быть, заключают они, среда Ethernet не подходит для предоставления гарантированного качества обслуживания. В ответ на это многочисленные приверженцы Ethernet отмечают, что такие механизмы, как RSVP (Resource Reservation Protocol), RTP (Real-time Transport Protocol) и IP Multicast, значительно улучшают ситуацию. По их мнению, технология Ethernet еще "полна жизни".

К преимуществам технологии Ethernet можно отнести наличие огромной базы инсталлированных продуктов, понимание принципов ее работы большинством сетевых администраторов и ее значительную дешевизну (по сравнению с конкурирующими технологиями). Добавление к продуктам Ethernet средств обеспечения качества обслуживания становится хоть и не самым оптимальным (с теоретической точки зрения), но зато вполне приемлемым для большинства пользователей решением.

Теоретически технология ATM обладает двумя свойствами, которые делают ее более пригодной для предоставления гарантированного качества обслуживания. Во-первых, она использует ячейки фиксированной длины, что снижает время задержки трафика на коммутаторах и уменьшает вариации задержки в сети. Во-вторых, ATM является ориентированной на соединения технологией, использующей процедуру установления соединения для каждого сеанса связи. Однако ориентация ATM на установление соединений вовсе не означает, что она автоматически становится столь же надежным механизмом доставки, как, например, протокол LAP-B. В АТМ отсутствуют процедуры восстановления ячеек, так как она предоставляет решение задач повторной передачи данных протоколам более высокого уровня.

При использовании технологии ATM "переговоры" о предоставлении определенного качества обслуживания происходят во время процедуры установления соединения. При этом устройство — инициатор соединения запрашивает один из четырех возможных классов обслуживания, а сеть либо "соглашается" предоставить требуемый уровень и "разрешает" установить соединение, либо "отказывает" в таковом. Если устройство — инициатор соединения попытается превысить первоначально установленный для него объем трафика, то сеть "вправе" сбросить избыточные пакеты.

Для передачи высококачественной аудио- и видеоинформации по сети Ethernet требуется определенный уровень обслуживания, который достигается благодаря сочетанию возможностей механизмов RSVP, RTP и IP Multicast. RSVP резервирует определенную часть полосы пропускания для потоков данных; RTP сводит к минимуму последствия потери пакетов и задержек их доставки; IP Multicast позволяет устройству — отправителю аудио- и видеоинформации передавать каждый пакет только один раз независимо от числа его получателей.

Вас ожидает полоса пропускания

Чтобы резервирование полосы пропускания стало возможным, все устройства в цепочке — от узла — отправителя данных до узла-получателя — должны поддерживать протокол RSVP. Хост, поддерживающий RSVP, запрашивает у сети (запрос посылается на все маршрутизаторы, находящиеся на пути передачи данных) определенный уровень обслуживания. Сеть либо "соглашается" выполнить этот запрос и резервирует требуемую полосу пропускания, либо прекращает сеанс связи.

В состав программного RSVP-агента хоста (маршрутизатора) входят, в частности, модули управления доступом (admission control) и административный (policy control): первый проверяет наличие ресурсов для обеспечения запрашиваемого качества обслуживания; второй выясняет, имеет ли приложение полномочия для резервирования. Если обе проверки прошли успешно, то для получения желаемого качества обслуживания ПО RSVP хоста устанавливает параметры в классификаторе (packet classifier) и планировщике пакетов (packet scheduler). Классификатор определяет класс обслуживания для каждого пакета, а планировщик принимает решение о их пересылке, обеспечивая требуемое качество обслуживания.

Запрос определенного класса обслуживания инициирует поддерживающее RSVP приложение (в среде Microsoft Windows это делается с помощью вызовов библиотеки WinSock 2). При этом в рамках конкретной модели обслуживания определяются требуемая полоса пропускания или допустимое время задержки.

На практике широкое распространение получили только две модели обслуживания: гарантированное (guaranteed service) и с контролем за нагрузкой (controlled-load service). При использовании первой модели обеспечивается соблюдение ограничений, накладываемых на время задержки. Вторая модель не дает никаких гарантий, но разрешает устанавливать новые RSVP-соединения только до тех пор, пока качество обслуживания не начнет ухудшаться.

Осенью 1996 г. на выставке NetWorld+Interop фирма Cisco продемонстрировала работу реализованной в своих продуктах модели с контролем за нагрузкой. Используя поддерживающую RSVP версию приложения ProShare фирмы Intel, она успешно организовала сеанс видеосвязи через сеть, построенную на базе своих маршрутизаторов. После отключения поддержки RSVP прохождение видеопотока нарушалось и изображение искажалось.

RSVP не является протоколом маршрутизации. Для определения следующего маршрутизатора, через который будет передаваться пакет, RSVP использует таблицу маршрутизации, созданную другими протоколами, такими, как Routing Information Protocol (RIP) или Open Shortest Path First (OSPF). По мере появления новых маршрутов RSVP адаптируется соответствующим образом.

Следует иметь в виду, что RSVP более эффективен при работе на каналах точка—точка, чем в соединениях ЛВС. Это связано с отсутствием прямого контроля за трафиком со стороны устройства, обеспечивающего уровень обслуживания в RSVP. Например, маршрутизатор может гарантировать уровень обслуживания для одного RSVP-потока данных, поступающего из одной сети, но у него отсутствует информация об уровне нагрузки (и ее распределении по времени), поступающей из соседних систем.

Точно в срок

Протокол прикладного уровня RTP предполагает размещение в заголовках пакетов меток времени и информации о порядке следования пакетов. Эти данные служат для уменьшения негативных последствий, вызванных потерями пакетов и изменением времени задержки при передаче трафика по сети.

Сеанс RTP более эффективен, если он работает в рамках соединения RSVP. В этом случае RSVP-соединение устанавливается сетевым устройством, которое запрашивает у сети определенное качество обслуживания. Как только такое соединение установлено, приложение может использовать протокол RTP для передачи видео- и прочих данных, чувствительных к временной задержке. Причем сетевому администратору придется определять только параметры RSVP — параметры RTP относятся к юрисдикции прикладного программиста.

Подпишись прямо сейчас

Многоадресная рассылка (multicast) принципиально отличается от одноадресной и широковещательной. Центральным ее моментом является активное включение узла, желающего принимать многоадресные сообщения, в группу хостов-получателей. Отправитель посылает многоадресное сообщение только один раз. Оно является маршрутизируемым (в отличие от широковещательного) и не передается в те сегменты сети, где нет хостов, зарегистрировавшихся в качестве его получателей.

Для успешной реализации многоадресной рассылки и хосты и маршрутизаторы должны иметь соответствующие возможности. От хостов требуется поддержка протокола Internet Group Multicast Protocol (IGMP), который сейчас стал составной частью операционной системы Windows. На маршрутизаторах должен быть реализован один из протоколов, обеспечивающих многоадресную маршрутизацию. К таким протоколам относятся Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP), Protocol Independent Multicast (PIM) и Multicast Open Shortest Path First (MOSPF)1.

Альтернативный подход к реализации многоадресной рассылки — использование коммутируемых виртуальных ЛВС (ВЛВС) для передачи широковещательного трафика на требуемые рабочие станции. Однако такой подход менее гибок, так как требует, чтобы сетевой администратор вручную приписывал рабочие станции к ВЛВС, где распространяется необходимый широковещательный сигнал. В этом случае хост не в состоянии динамически входить в состав многоадресной группы и получать маршрутизируемый поток данных.

Конкретная реализация

Предоставление гарантированного качества обслуживания в сетях Ethernet главным образом необходимо для поддержки аудио- и видеоприложений реального времени, требования которых резко отличаются от требований обычного трафика. Для обеспечения "мирного сосуществования" различных типов трафика в одной сети используется протокол RSVP, позволяющий выделить фиксированную часть доступной полосы пропускания для трафика реального времени, а всю оставшуюся — отвести под обычный трафик ЛВС. Кроме того, RSVP дает возможность резервировать сетевые ресурсы, необходимые для обеспечения согласованного времени задержки при передаче трафика реального времени. Для этого маршрутизаторы сортируют пакеты перед передачей и присваивают им приоритеты.

Развертывая RSVP в своей сети, определите сначала, какую часть доступной полосы пропускания можно зарезервировать под потоки RSVP, а какую — оставить под неравномерный по времени трафик традиционных приложений ЛВС.

Для работы протокола RSVP необходима его поддержка приложениями на хостах и устройствами маршрутизации. В маршрутизаторах фирмы Cisco такая поддержка уже реализована. Наличие межсетевой операционной системы IOS (версия 11.2 или выше) этой фирмы позволит вам внедрить RSVP в свою сеть. Для этого можно задать следующую конфигурацию:Interface ethernet 0 ip rsvp bandwidth 1000 100, которая означает, что вы активизируете протокол RSVP на интерфейсе Ethernet 0, выделяете 1000 Кбит/с под потоки RSVP, но при этом каждому потоку отводите не более 100 Кбит/с.

Как видите, протокол RSVP прост в администрировании, а его внедрение значительно улучшает ситуацию, связанную с предоставлением гарантированного качества обслуживания в сетях Ethernet, и позволяет использовать эти сети для передачи аудио- и видеоданных в масштабе реального времени. Совместное применение RSVP с протоколом RTP и средствами многоадресной рассылки еще больше улучшает ситуацию с качеством обслуживания в Ethernet. Если принять во внимание, что высокоскоростные варианты Ethernet обеспечивают скорости передачи 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet), становится ясно, что эта технология еще весьма жизнеспособна и вполне может справиться с требованиями мультимедийных приложений





  
11 '1997
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Нарушитель конвенции

локальные сети

• Коннектор - "узкое" место кабельной системы

• Коммутируемый Ethernet или разделяемый Fast Ethernet

• Когда не помогает хороший пинок

• Волоконно-оптический кабель - что это и зачем он нужен

• Удаленная загрузка - ваша "палочка-выручалочка"

корпоративные сети

• IP-коммутация: сражение за сетевые высоты

• Надоедливый "писк"

• Связующее ПО: на сцене статисты

• Качество обслуживания, или Как добиться неравенства в мире равноправия

• Системы управления уровня рабочей группы

• Грядет РИФ'98...

услуги сетей связи

• Услуги цифровой связи E1

• Рефлектометры для медных кабелей

• Телефонные гарнитуры: в серьезном бизнесе нет мелочей

• Технологии доступа. Делайте ваши ставки

• Руководство покупателя модемов формата Pc Card

интернет и интрасети

• Интернет для среднего офиса

• Мультимедиа в Интернет

защита данных

• Реальные системы для виртуальных коммутируемых частных сетей

новые продукты

• Три новинки Lucent Technologies, Парад новинок от HP, Что нам стоит сеть построить..., Быстрый и многофункциональный коммутатор от 3Com

только на сервере

• Интернет от... IBM

• Фирменное ПО управления сетевыми устройствами

• Исследуем производительность JDBC - интерфейсов

• В поисках унифицированной почтовой архитектуры



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх