приложений, ТО класс должен быть удален. Второй - как мы должны предлагать различные классы конечным пользователям? Если трафик класса А является более дорогим, чем трафик класса Б, но NSP не может убедительно показать, что класс А обеспечивает лучшее обслуживание, то класс А должен быть удален, потому что (в конечном счете) никто не соберется платить за него. Второй вопрос особенно важен, потому что ответ на первый вопрос может быть весьма произвольным.

Шаг третий: защита Premium трафика и инжиниринг трафика. В предлагаемом подходе многопротокольная коммутация по меткам (IViultiprotocoi Label Switching, MPLS) используется для защиты и инжиниринга трафика. MPLS является перспективной схемой пересылки трафика, которая была развернута многими NSP, включая AT&T и Global Crossing.

Защита трафика. Сначала в сети конфигурируются пути коммутации по метке (Label Switched Path, LSP). Каждый входной маршрутизатор будет иметь два LSP к выходному. Один LSP используется для Premium трафика, а второй - совместно используется для Assured и Best effort трафика. Premium LSP будет иметь разрешение на быструю перемаршрутизацию. Основная идея быстрой перемаршрутизации закпючается в наличии временного соединения LSP, пред-конфигурированного для канала, маршрутизатора или сегмента пути, состоящего из множества каналов и маршрутизаторов. Такой канал,

Область MPLS

(2Ь) Резервный LSP

(2а) Резервный LSP Защищенный сегмент

Защищенный маршрутизатор

- -- L

(1) Первичный путь

(2) Перемаршрутизированный первичный LSP

Рис. 6.11. Быстрая перемаршрутизация

,мш кпд йог

маршрутизатор или сегмент пути называется защищенным сегментом. Когда в защищенном сегменте происходит отказ, маршрутизатор непосредственно предшествующего защищенного сегмента (называемый защитным маршрутизатором) получит уведомление от второго уровня. Временное соединение LSP будет использоваться для обхода неисправности. Эта защита может вступить в силу в пределах 50... 100 мс. Во время быстрой перемаршрутизации путь, принятый за LSP может быть условно оптимальным. Для исправления этого, защитный маршрутизатор отправит сообщение входному маршрутизатору LSP, который затем вычислит новый путь для LSP и перекпючит трафик на новый LSP. Данный процесс проиллюстрирован на рис. 6.11. Быстрая перемаршрутизация необходима приложениям, не допускающим потери пакетов. Однако быстрая перемаршрутизация делает сеть значительно сложнее. В будущем, если IGP сможет сходиться быстрее, необходимость в быстрой перемаршрутизации отпадет.

В предлагаемом подходе защита трафика служит обеспечению высокой готовности Premium трафика.

Инжиниринг трафика. Поскольку топология и пропускная способность сети не могут быть изменены быстро, неравномерное распределение трафика может стать причиной перегрузок в некоторых частях сети, даже еспи общая пропускная способность сети больше общих требований.

В предлагаемом подходе каждый входной маршрутизатор имеет два LSP к выходному. Один LSP используется для Premium трафика, а второй - совместно используется для Assured и Best effort трафика. Трафик от клиентов (включая других NSP) классифицируется на входном маршрутизаторе, на входном интерфейсе и поступает в соответствующие LSP. Операторы сетей могут также предоставлять классификацию по многим полям (IP адреса источника и получателя, номера портов, идентификаторы протоколов и т.д.) как дополнительную услугу. Кроме того, возможна установка соответствующих экспериментальных (experimental, EXP) полей пакетов.

Для того чтобы избежать концентрации Premium трафика на любом канале, для каждого канала устанавливается верхний предел относительно того, сколько пропускной способности может быть задействовано для Premium трафика. Когда данная часть пропускной способности не используется, она, при желании, может быть использована трафиком других классов. Процент Premium трафика должен быть определен политикой NSP и требованиями Premium обслуживания. DiffServ инжиниринг трафика проведен для двух данных наборов LSP для избежания перегрузки на каждом канале.

Инжиниринг трафика служит двум целям: - предотвращению случаев (в максимально возможной степени) перегрузок, вызванных неравномерным распределением трафика;

- если перегрузка произошла, быстрому ее устранению.

При выполнении инжиниринга трафика на основе DiffServ появляется третья цель:

- держать процент Premium трафика для каждого канала на обоснованно низком уровне так, чтобы:

задержка и джиттер Premium трафика были низкими; если необходимо, Premium трафик может занимать ресурсы it1. . низкоприоритетного трафика (доставка которого становится не- возможной, если весь трафик является высокоприоритетным).

В сравнении со схемами управления трафиком (описанными ниже), такими как policing, shaping и буферизация данных, инжиниринг трафика позволяет управлять трафиком и работой сети в гораздо более широком масштабе. Он может быть рассмотрен как общий механизм управления.

Шаг четвертый: организация очередей и планирование на основе деления на классы. На основании поля ЕХР заголовка IVIPLS пакеты различных классов помещаются в различные очереди. Конфигурация производительности и размера очередей является трудной задачей. Рассмотрим один из возможных подходов.

Скорость входного потока каждой очереди на интерфейсе может быть найдена суммированием скоростей всех проходящих в данной очереди LSP. Скорость этих LSP может быть получена с помощью протокола SNIVIP. В зависимости от относительной важности (например, денежной ценности) каждого класса, для них могут быть введены различные веса. Например, веса для Premium, Assured, и Best effort J трафика могут быть установлены как 6, 3 и 1 соответственно.

Скорость выходного потока каждой очереди может быть вычисле- ? на следующим образом:

w{q)iiq)

o{q) = bw

6/(PQ)-i-3/(AQ)-(-1/(BQ)

(6.1)

для Premium очереди q = PQ, для Assured очереди - q = АО, для Best effort - q = ВО; bw - пропускная способность интерфейса (например, 2,5 Гбит/с для интерфейса ОС-48); o{q) - скорость выходного потока очереди q\ w{q) - вес очереди q (например, w{PQ) = 6, w{AQ) = 3, w{BQ) = 1); i(q) - входная скорость потока q, где q может быть PQ, АО или ВО.

Например, для Premium очереди формула примет вид:

o{PQ) = bw

6/(PQ)

6/(PQ)-(-3/(AQ)-(-1/(BQ)

(6.2)

Отметим еще раз, что все значения пропускной способности - это 95-процентные значения. Так же, IVIPLS упрощает вышеупомянутую схему, так как может быть получена статистика относительно LSP и ЕХР.

По причине роста трафика, значения /(PQ), /(АО) и /(ВО) изменяются через какое-то время. Поэтому выходные скорости этих очередей должны регулярно устанавливаться (например, еженедельно). Но необходимо отметить, что корректировка скоростей влияет только на производительность трафика, проходящего через определенный интерфейс. По сравнению с инжинирингом трафика, регулирование скорости очереди (и другие схемы управления трафиком) может рассматриваться как микроуправление.

\Лз трафик-контракта в SLA выходная скорость очереди и другие требования, такие как максимально допустимая задержка в очереди, размер очереди, могут быть определены следующим образом:

I,

размер очереди = выходная скорость очереди х

X макс, допустимая задержка в очереди.

(6.3)

1/1спользуя описанный выше подход, фактор выделения дополнительных ресурсов PQ, т. е. отношение выходной скорости к входной скорости, обычно намного больше единицы (это также зависит от соотношения между видами трафика Premium, Assured и Best effort). Это достаточно для гарантирования того, что очередь PQ пустая или, по большей части времени, очень короткая. Поэтому задержка и джиттер Premium трафика будут достаточно малыми. Для исследования эффекта фактора выделения дополнительных ресурсов на задержку и джиттер было проведено моделирование, подтвердившее законность рассмотренного подхода. 1\/1ониторинг работы сетей также подтверждает это.

Альтернатива заключается в использовании приоритетной очереди для Premium трафика. То есть Premium трафик будет всегда передаваться в первую очередь. Фактически, это может быть более эффективным для отличия Premium обслуживания других видов обслуживания. Однако должна проявляться осторожность для гарантии того, что Premium трафик не будет подавлять другой трафик.

В рассматриваемом подходе организация очередей и планирование являются эффективными механизмами гарантирования предпочтительной обработки высокоприоритетного трафика. Важно также предотвратить влияние перегрузок низкоприоритетного трафика, если таковые вообще имеются, на работу высокоприоритетного трафика. Это полезно, когда пропускная способность сети становится недостаточной для выдвигаемых к ней требований по причине обрыва волокна или другого отказа оборудования.

Шаг пятый: внедрение других схем управления трафиком. В данном разделе мы исследуем применимость Policing, Shaping и случайного раннего обнаружения (Random Early Detection, RED).

Policing и Shaping. Когда клиент подписывается на сетевое обслу- ивание, он заключает соглашение об уровне обслуживания (Service

Level Agreement, SLA) со своим NSP. SLA определяет величину трафика (если надо, то для каждого класса), который пользователь может отправить/принять. Часто люди думают, что это означает то, что NSP всегда будет выполнять Policing и Shaping. Так ли это, зависит от выделения дополнительных ресурсов на сети, что в свою очередь определяется применяемой биллинговой моделью.

В сети доступа, где применяется биллинговая модель фиксированных тарифов, сеть обычно перегружена. Поэтому Policing и Shaping полезны для гарантирования того, что никакой клиент не может занимать больше пропускной способности, чем оговорено. Параметры Policing/Shaping в этом случае обычно довольно статичны. Однако Policing и Shaping могут оказывать влияние на работу устройств доступа. В таком случае есть альтернатива - агреги- Щ ровать трафик от многих клиентов и следить/ограничивать его совместно. Трафик отдельного клиента подвергается .хлеже-нию/ограничению, только если он причиняет проблемы по отношению к другим.

При биллинге, основанном на полосе пропускания или на объеме переданных данных, NSP может повысить свои доходы, еспр клиенты будут принимать/посылать трафика больше, чем определено в SLA, нет необходимости в слежении или ограничении пользовательского трафика (но калькуляция все равно всегда будет производиться), если клиент не доставляет проблем другим.

Для этих двух биллинговых моделей величина трафика, указанная в SLA, используется главным образом в целях сетевого планирования.

В некоторых случаях клиент может запросить установление порога денежных средств, которые он платит за использование пропускной способности. В этом случае NSP может потребоваться выполнять слежение и ограничение.

REDIWRED. RED - это схема организации буферизации данных, разработанная для предотвращения потерь, вызванных всплесками трафика. Магистральные маршрутизаторы обычно могут буферизи-ровать трафик до 100 мс на порт. Если всплески трафика длительнее, чем это значение, буфер заполняется и, пришедшие последними, пакеты будут отбрасываться. Такие хвостовые потери являются причиной снижения, а позже - увеличения скорости многих ТОР потоков одновременно и могут стать причиной колебаний загрузки сети. Предотвращая хвостовые потери, RED, как верится, является полезным для улучшения работы сети.

Взвешенное RED (WRED) - это более перспективная схема RED. Она основана на других механизмах, таких как классификация/маркировка/слежение для маркировки пакетов с разными приоритетами потерь. WRED будет затем отбрасывать их с различными ве-

роятностями (которые также зависят от средней длины очереди).

RED/WRED полезны для предотвращения хвостовых потерь при кратковременных всплесках. Однако необходимо отметить, что довольно сложно установить научным путем параметры (W)RED (например, различные вероятности потерь при различной длине очереди). Однако рекомендации по установке таких параметров все же должны быть выработаны. Если загрузка магистрали (средняя на периоде 1...5 мин) может поддерживаться на уровне 50% или ниже, должна иметься достаточная пропускная способность для приспособления к кратковременным всплескам, чтобы избежать хвостовых потерь.

Вообще, инжиниринг трафика является более эффективным в управлении распределением трафика на сети и оказывает большее влияние на работу сети, чем такие схемы управления трафиком, как Policing, Shaping и WRED. Поэтому инжиниринг трафика должен быть внедрен ранее схем управления трафиком.

В нашем подходе Policing, Shaping и WRED являются принудительными механизмами. Они используются только тогда, когда все другие методы, такие как инжиниринг трафика, не смогли предотвратить перегрузку. В таком случае эти схемы обеспечивают предпочтительное обслуживание высокоприоритетного трафика по сравнению с низкоприоритетным.

6.3.5. Эффективность подхода

Исследуем эффективность рассмотренного подхода в отношении:

- дифференциации различных классов трафика;

- удовлетворения требованиям приложений по задержке и джиттеру. Дифференциация различных классов трафика. Когда отказывает

канал или маршрутизатор, IGP, MPLS, и BGP необходимо для пере-конфигурации от секунд до минут. В течение этого периода времени пакеты будут испытывать большую задержку или теряться. Быстрая перемаршрутизация MPLS может защитить Premium трафик на период переконфигурации. Поэтому сеть более доступна для Premium трафика, чем для Assured трафика. Кроме того, высокое значение Отношения выходной скорости к входной скорости для Premium очереди позволяет Premium трафику иметь более низкие задержки и джиттер. Поскольку Assured трафик может использовать в три (или любое другое установленное значение) раза больше ресурсов, чем трафик Best effort, условия для его доставки будут лучше, чем для трафика Best effort, особенно при возникновении отказа и большой зэфузке канала. Практически NSP, который планирует обеспечивать QoS, может начать с применения только Premium и Best effort классов. Assured класс может быть добавлен позже, когда в этом возник-