10. přednáška
1
Kvalita služby v IP telefonii
?
2
Co byste měli být schopni
3
 Vysvětlit, proč je QoS pro sítě VoIP zásadní
 Rozlišit řízení zabezpečení od předcházení zahlcení
 Popsat, jak omezit šířku pásma používanou určitými
typy provozu
 Určit strategii pro maximalizaci dostupné šířky pásma sítě
WAN pro provoz VoIP
Obsah
4
1. Diferencované a integrované
služby
2. Klasifikace a značkování
3. Metody řazení do fronty
5
1. Diferencované a
integrované služby
K čemu vede nedostatek šířky
pásma
6
 Zpoždění
 Časová nestabilita, kolísání velikosti zpoždění paketů
při průchodu sítí (angl. jitter) způsobující zrychlování
a zpožďování v hovoru, případně mezery v hovoru
 Zahazování paketů v důsledku zahlcení
vyrovnávacích pamětí
Tři základní kroky
7
Krok 1. Stanovení požadavků na výkonnost sítě pro různé typy provozu
Příklad: Hlas zpoždění do 150 ms, jiter do 30 ms, ztrátovost do 1%
Video zpoždění do 150 ms, jiter do 30 ms, ztrátovost do 1%
Krok 2: Roztřídění do tříd provozu
Příklad: Nízké zpoždění, nízká priorita…
Krok 3: Zdokumentování politiky QoS
Klasifikaci QoS dle doporučení ITU Y.1541
8
Třída
QoS Charakteristika IPTD IPDV IPLR IPER
0
Přenos v reálném čase, citlivé na rozptyl zpoždění, vysoká
interaktivita 100 ms 50 ms 1x10–3 1x10–4
1 Přenos v reálném čase, citlivé na rozptyl zpoždění, interaktivita 400 ms 50 ms 1x10–3 1x10–4
2 Transakční data, vysoká interaktivita 100 ms bez limitu 1x10–3 1x10–4
3 Transakční data, interaktivita 400 ms bez limitu 1x10–3 1x10–4
4
Citlivé na ztrátu paketů (krátké transakce, videořetězce, důležitá
data) 1 s bez limitu 1x10–3 1x10–4
5 Ostatní aplikace v IP sítích se základním nastavením bez limitu bez limitu bez limitu bez limitu
IPTD – IP Packet Transfer Delay
IPDV – IP Packet Delay Variation
IPLR – IP Packet Loss Ratio
IPER – IP Packet Error Ratio
Přístup ke QoS
9
 Best-Efford
 Integrované služby (hard QoS)
provádí rezervaci
 Diferencované služby (Soft QoS)
značkování paketů
IntServ
10
Rozlišuje dvě třídy služeb:
 GS (Guaranteed Service) [RFC 2212]
GS zajistí, že IP pakety budou doručeny v limitu, který nepřesáhne
maximální hranici nadefinovaného času pro doručení, a že nebudou
zahozeny z důvodu přetečení zásobníků na rozhraní směrovačů.
 CLS (Controlled–Load Service) [RFC 2211]
CLS je obdoba služby „Best–Effort“ v lehce namáhaných sítích.
K zajištění využívá nástroje pro kontrolu a alokaci šíře pásma
při přetížení sítě. Lehce namáhaná síť je taková síť, která garantuje
vysokou pravděpodobnost doručení přenášených paketů a naměřené
zpoždění při přenosu mezi koncovými uzly pro vysoké procento paketů
nepřekročí jejích minimální hranici zpoždění skládající se ze součtu
přenosového zpoždění a procesního zpoždění způsobené
na přenosových zařízeních v síti.
Pro hlas je důležitý traffic engineering,
zde RSVP-TE
11
Ukázka odchyceného paketu, který specifikuje požadavek na provoz.
Hodnota požadavku (TSPEC - traffic specification) je zde 625 kb/s.
Použit byl protokolový analyzátor Etheral (www.etheral.com).
Příklad MPLS
1212
Pakety v okrajovém uzlu dostávají návěští v závislosti na poli PHB;
čím vyšší priorita, tím je přidělena efektivnější cesta.Další směrovače
hodnotu PHB však již nezkoumají.
tok s vyšší prioritou
tok s nižší prioritou
společný tok
Problém dodržení QoS v MPLS síti
13
Pro jednotlivé cesty v MPLS sítích lze definovat potřebnou kvalitu služby (QoS
– Quality of Service). Problémem je, jak tuto kvalitu dodržet v případě, kdy jsou
na cestu posílány přesměrované pakety.
Na obrázku na následujícím slajdu jsou zobrazeny tři různé cesty sítí WAN:
 cesta A je nastavena na 90 % šířky pásma v hodinách špičkové zátěže,
 cesta B je v hodinách špičkové zátěže nastavena na 100 % a nakonec
 cesta C je obdobně nastavena na 125 %.
Pakety, které budou přenášeny po cestě A se nikdy nesetkají se zahlcením,
cesta poskytuje pro případ výpadků dostatečnou rezervu zátěže.
V případě zahlcení na cestě C mohou být pakety přesměrovány na cestu A
a pak na cestě A není možné dodržet parametry kvality služby.
Možná řešení problému přesměrování (pracovní skupiny IETF): Především
platí, že pro zajištění plnohodnotné QoS musí být systém schopen označovat,
klasifikovat a dohlížet na provoz. Označování a klasifikace provozu je zajišťována
návěštími MPLS, ale není zde zajištěn dohled nad stanoveným provozem.
Problém dodržení QoS v MPLS síti
14
A 90%
B 100%
*C porucha
Přesměrování provozu
z cesty C na cestu A
Nevýhody IntServ
15
 není dostatečně škálovatelná
- několik požadavků je schopno zabrat dostupné pásmo
- pásmo je rezervováno i v okamžiku, kdy není příslušným procesem
plně využito
 není plně podporována aplikacemi a operačními systémy
- rezervaci pásma si zajišťuje aplikace
 nezajišťuje správu priorit
 zavádí do paketově orientovaného modelu okruhově orientovaný model
 poměrně náročná signalizace mezi sousedními uzly zvyšující režii
DiffServ
16
DiffServ [RFC 2475] nezajišťuje přímou rezervaci pásma, ale zajišťuje dynamické
rozlišení úrovně služeb požadované datovým tokem na základě informace v záhlaví
paketu.
Je proto podstatně vhodnější pro implementaci, neboť staticky nezabírá pásmo po dobu,
kdy jej proces nevyužívá. K rozlišení úrovně služeb se používá ToS pole v záhlaví IP
paketu.
To je v tomto případě rozděleno na dvě části:
 DSCP (Differentiated Services Code Point) bit 0–5 def. Index PHB (Per Hop Behavior)
 CU (Currently Unused); bit 6 a 7 (rezervovány pro budoucí použití);
Na základě hodnoty indexu PHB rozhoduje směrovač v příslušné doméně, jak se bude
nakládat s konkrétním paketem. Stejná hodnota indexu RHB může mít odlišný význam
pro různé domény. IETF definuje tři typy PHB:
 EF (Expedited Forwarding); nejvyšší typ služby, zajistí služby virtuální pronajaté linky;
 AF (Assured Forwarding); zajišťuje rozlišení úrovně služeb pro uživatele a procesy;
 DF (Default): standardní služba typu „Best Effort“, nezajišťuje žádnou úroveň kvality
služeb ani garanci výkonu
Implementace PHB u DiffServ
17
vstupní IP výstupní IP ochrana před
plánování plánování zahlcením
BE nic nejnižší priorita pakety se prioritně
vyhazují
AF hlídání průměrné vyšší priorita co je v souladu s kontraktem
hodnoty dávky, nemůže být vyhozeno,
pakety dávky a je-li třeba, vyhazují
mimo kontrakt se pakety mimo kontrakt
se značkují
EF hlídání průměrné nejvyšší priorita žádné prioritní pakety
hodnoty, pakety (odstraňování nelze vyhodit
mimo kontrakt provozních špiček)
jsou vyhazovány
Příklad DiffServ
18
Vstupující paket je v rámci Diffserv provozu v okrajovém směrovači sítě
označen prioritní informací, podle které ho pak další směrovače směrují.
tok s vyšší prioritou
tok s nižší prioritou
společný tok
Použití DiffServ v MPLS
19
Pokud je datový tok přenášen po stejné trase, je v MPLS nazývána jako Label Switched
Patch (LPS). Ty pakety, které požadují stejné Diffserv chování, se nazývají Behaviour
Aggregate (BA). Toto řešení umožňuje síťovému MPLS administrátorovi pružně definovat,
jak jsou BA mapovány do LPS. Například toto řešení umožňuje síťovému administrátorovi,
zda různé sady BA mapovat na stejnou nebo odlišné LPS.
Ve vstupním bodě do Diffserv domény jsou pakety klasifikovány a značeny v Diffserv Code
Point (DSCP), který odpovídá jejich BA. V každém tranzitním uzlu je DSCP použito k výběru
hodnoty PHB, které určuje způsob plánování a (v některých případech) pravděpodobnost
vyřazení paketu.
Pro uložení hodnoty PHB bylo vybráno 5 bitů z 8 bitů pole ToS (Type of Service) záhlaví IP.
Význam prvních tří bitů zůstal pro kompatibilitu zachován (zpoždění, spolehlivost,
průchodnost). Doplněn byl např. expedited forwarding (EF). Šestý bit označuje tzv. in or
out profile (IN), tj. zda paket respektuje daný profil (například tak lze označit pakety s
vyššími požadavky na spolehlivost doručení). Poslední dva bity v současnosti nejsou
využity. Předpokládá se jejich budoucí použití pro uložení hodnot o zahlcení sítě (ECN explicit
congestion notification). Problémy přináší kombinace bitu IN a hodnoty EF, protože bit
IN je pro pakety EF nevhodné používat.
Bity ToS A pole DiffServ
20
 IP precedence – 3 bity (P2 až P0)
 Zpoždění průchodnost, spolehlivost – 3 bity (T2 až T0)
 CU (Currently Unused) – 2 bity(CU1-CU0)
 DSCP – 6 bitů (DS5-DS0)
 ECN (Explicit Congestion Notification) – 2 bity
Default: 000000
DSCP
21
 V IP sítích uplatňujících technologii DiffServ je kvalita služby určena
významem hodnot tvořících DSCP.
 Hodnota DSCP identifikuje specifickou třídu datového provozu a udává, jak
by se mělo s pakety zacházet. Důležitý je způsob implementace pravidel.
 DSCP je tvořeno šesti bity umožňujících vytvořit 64 kombinací, viz RFC
2474:
• 1–32 jsou určeny pro standardní akce (tzv. Pool 1);
• 33–48 jsou určeny pro experimentální a lokální užití (tzv. Pool 2);
• 49–64 jsou určeny pro standardní aplikace (tzv. Pool 3), používaný pokud
nevystačuje Pool 1.
 Hodnota DSCP se dále dělí na dvě tříbitové hodnoty.
 První tři bity určují třídu CS (Class Selector), další trojice bitů pak
označují prioritu P (Precedence).
 V RFC 4594 jsou uvedena doporučení pro značení DSCP hodnot pro různé
druhy datových přenosů.
Urychlené předávání (Expedited Forwarding),
selektor třídy (Class Selector)
22
DSCP 46 = 101110 – PHB EF dostane hlas, zatímco provoz pro inicializaci telefonního
hovoru používá hodnotu CS3, Interaktivní video hodnotu AF41.
Kategorie CS chování PHB zajišťují kompletní zpětnou kompatibilitu s hodnotami IP precedence,
protože stejně jako IP precedence mají CS nuly ve 4., 5., a 6. bytu v bajtu ToS.
Např. směrovač používá značení DSCP, ale posílá pakety na směrovač, který rozumí pouze
značení IP precedence. Odeslaný paket s DSCP 40 (101000) je na druhém směrovači
DSCP chápán jako IP precedence 5 (berou se v úvahu pouze první tři bity zleva).
Příklad
23Hodnota DSCP je 36, Precedence je 4, ToS je 144, AF je 42
Příklad
24
Hodnota DSCP je 18, Precedence je 2, ToS je 72, AF je 21
Zajištěné předávání (Assured Forwarding)
25
Nejširší kategorie
Zařízení, které podporuje IP precedenci, prověřuje jen tři bit nalevo
Každá třída obsahuje tři priority vyřazení paketu.
Např. paket AF13 bude pravděpodobněji zahozen, než paket AF11.
AF41 je zde nejlepší číslo a AF13 nejhorší.
Značení DSCP hodnot dle RFC 4594
26
Služba
Typ
třídy
Hodnota
DSCP
Hodnoty
CS–P–DSCP
Použité
značení pro
PHB Příklady aplikací
Administrative CS7 111000 7–0–56 RFC 2474
Informace pro směrování a
kontrolu
Network Control CS6 110000 6–0–48 RFC 2474
Informace pro směrování a
kontrolu
Telephony EF 101110 5–6–46 RFC 3246 IP Telefonie – přenos
Signaling CS5 101000 5–0–40 RCF 2474 IP Telefonie – signály
Multimedia
Conferencing
AF41
AF42
AF43
100010
100100
100110
2–4–34 4–
4–36 4–6–
38 RFC 2597 H.323/V2 video konference
Real–Time
Interactive CS4 100000 4–0–32 RFC 2474
Video konference a interaktivní
hry
Miltimedia
Streaming
AF31
AF32
AF33
011010
011100
011110
3–2–26 3–
4–28 3–6–
30 RFC 2597 Přenos video a audio signálu
Broadcast Video CS3 011000 3–0–24 RFC 2474 TV a živé přenosy
Low–Latency Data
AF21
AF22
AF23
010010
010100
010110
2–2–18 2–
4–20 2–6–
22 RFC 2597 Webové klient/servet transakce
Operation and
Management CS2 010000 2–0–16 RFC 2474 OAM
High–Throughput
Data
AF11
AF12
AF13
001010
001100
001110
1–2–10 1–
4–12 1–6–
14 RFC 2597
Ukládání a odesílání dat pro
aplikace
Standard
DF
(CS0) 000000 0–0–0 RFC 2474 Pro nespecifikované aplikace
Low–Priority Data CS1 001000 1–0–8 RFC 3662 Ostatní operace ("Best–Effort")
Obecné hodnoty metrik tříd
27
Služba Typ třídy
Hodnota
DSCP IPTD IPDV IPLR
Administrative CS7 111000 0,05–1s 0 s 0 – 10ˉ³
Network Control CS6 110000 1–10 s 0 s 10ˉ² – 10ˉ³
Telephony EF 101110 100–400 ms 30–50 ms 10ˉ² – 10ˉ³
Signaling CS5 101000 100–400 ms 30–50 ms 10ˉ² – 10ˉ³
Multimedia Conferencing
AF41 AF42
AF43
100010
100100
100110 100–400 ms 30–50 ms 10ˉ² – 10ˉ³
Real–Time Interactive CS4 100000 100–400 ms 30–50 ms 10ˉ² – 10ˉ³
Miltimedia Streaming
AF31 AF32
AF33
011010
011100
011110 5–10 ms 0 s 10ˉ² – 10ˉ³
Broadcast Video CS3 011000 nespecifikováno nespecifikováno nespecifikováno
Low–Latency Data
AF21 AF22
AF23
010010
010100
010110 20–100 ms 1–50 ms 0
Operation and Management CS2 010000 nespecifikováno nespecifikováno nespecifikováno
High–Throughput Data
AF11 AF12
AF13
001010
001100
001110 1–50 ms 0 ms 0 – 10ˉ³
Standard DF (CS0) 000000 nespecifikováno nespecifikováno nespecifikováno
Low–Priority Data CS1 001000 nespecifikováno nespecifikováno nespecifikováno
Doporučená volba priorit
28
Zadání
Rozhodněte o CoS IP precedenci a DSCP pro Cisco Call Manager
Řešení
Je možný postup v souladu s doporučením obsaženým v [Garcia]
a) Řízení hlasuVoIP
H.323 = TCP 1720, 11xxx (RAS = TCP 1719)
Skinny = TCP 2000–2002
ICCP = TCP 8001-8002
MGCP = UDP 2427, TCP 2428
CoS = 3, IP Prec = 3, DSCP = AF31 (26)
b) Vlastní přenos hlasu VoIP
UDP 16384–32767
CoS = 5, IP Prec = 5, DSCP = EF (46)
c) Řízení videa
Video Control Channels
H.323 = TCP 1720, 11xxx (RAS = TCP 1719)
CoS = 3, IP Prec = 3, DSCP = AF31 (26)
d) Přenos videa
UDP 16384-32767
CoS = 4, IP Prec = 4, DSCP = AF41 (42)
e) Přenos dat
Zde je to dost individuální
CoS = 0-2, IP Prec = 0–2, DSCP = 0–23
Jak nastavujeme DSCP ?
29
Podle preference lze i vybírat pakety
30
Router1(config)# access-list 101 permit ip any any ?
dscp Match packets with given dscp value
fragments Check non-initial fragments
log Log matches against this entry
log-input Log matches against this entry, including input interface
precedence Match packets with given precedence value
time-range Specify a time-range
tos Match packets with given TOS value
QoS v sítích IPv6
31
V záhlaví paketu protokolu IPv6 jsou vyčleněny dvě pole sloužící k úpravě kvality služby:
 pole pro identifikaci datového toku, tzv. značka toku (Flow Lable) o velikosti 20 bitů – novinka;
- identifikuje pakety určitého datového toku;
-označení provedené zdrojem dat se během přenosu nemění
-fragmentace ani šifrování nepředstavuje problém jako v IPv4
Dává možnosti (zatím nevyužité) řízení toku jako ATM mechanismem VC/VP
Do RFC 3697 se nevědělo, co s tím
 pole tzv. třída provozu (Traffic Class) o velikosti 8 bitů;
- funkčně ekvivalentní poli ToS v IPv4;
RFC 3697 – IPv6 Flow Label Specification
32
Toky jsou rozlišovány podle trojice údajů: IP adresa odesílatele, IP adresa příjemce a značka toku
Shodují-li se všechny tři, patří datagramy ke stejnému toku.
Pole Flow Label pomáhá identifikovat pakety téhož datového toku, s nimiž mohou směrovače
na cestě zacházet jistým jednotným způsobem. Konkrétní mechanismy jsou však dosud pouze
ve stádiu návrhů.
Díky údaji v poli Flow Label směrovač provádí vyhledání ve směrovací tabulce pouze jedenkrát
a výsledek vloží pro další použití do paměti cache. Záznamy v cache paměti tak budou mít tvar
n-tic
<zdrojová adresa, flow label, next_hop_IP, výstupní_rozhraní, záhlaví_2.vrstvy>
Předpřipravení záhlaví 2. vrstvy pro výstupní rozhraní má za úkol urychlit přepnutí, protože
odpadá potřeba opakovaného prohledávání ARP tabulky výstupního rozhraní.
Dokument nenařizuje žádný specifický způsob, jak značky toků přiřazovat.
Značná pozornost je v dokumentu věnována otázkám bezpečnosti, řeší se především otázky
možného zcizení provozu změnou značky toku. Tato problematika a její dopady se dost
podobají falšování IP adres, ovšem s určitými rozdíly: značka toku není chráněna mechanismy
IPsec. S toky prostě ještě neumíme ani pracovat, ani je chránit.
RFC 6437 – IPv6 Flow Label Specification
33
K čemu IPv6 Flow Label Specification slouží
34
 statistiky provozu
 diagnostika sítě
 QoS
 politika provozu
RFC7058 – příklady
35
Složení flow labelu
36
FLMT a FLFT
37https://pdfs.semanticscholar.org/fce4/f80ec5df71ba525737f4172f77ea45b1dc7a.pdf?_ga=2.215706463.91853226.1525638803-1135306968.1524918553
Dotaz
38
Odpověď
39
Závěr k zajištění QoS v sítích IPv6
40
Architektura s implementaci IPv6 může uplatňovat zabezpečení kvality služeb dvěma hlavními
způsoby:
 První způsob je orientován na poskytovanou třídu služeb v síti, obdobně jako u DiffServ
technologie. Ale na rozdíl od DiffServ technologie, která má limitované množství tříd služeb
definované v poli ToS, má IPv6 mnohem větší rozsah pro tvorbu tříd. Neprobíhá zde žádná
identifikace jednotlivého uživatelského datového toku a vzniklý provoz je přepínán na základě
DSCP hodnoty. Tento způsob je znám jako tzv. „Class of Service Full IPv6 Network“.
 Druhý způsob je orientován na podporu služeb jednotlivým uživatelům, obdobně jako
u ATM technologie nebo MPLS, kde každý tok může mít nadefinovány specifické kvalitativní
požadavky pro přenos. Na základě hodnoty v poli Flow Label jsou IPv6 pakety v IPv6 směrovači,
tzv. „IPv6 Label Switch Router“, přepínány a směrovány k cíli. Tento způsob je znám jako
tzv. „Full IPv6 Switched Network“.
Priority ve VLAN
41
DA SA typ FCS
VLAN
tag
VLAN
typ
3 1 12 bity
2 2 oktety
priorita CFI VLAN ID
data
CFI – Canonical FormatIndentifier – identifikátor formátu
VLAN typ pro Ethernet má hodnotu 8100.
Standardy 802.1p, 802.1Q
42
VLAN tag má tři části: prioritu (3 bity), identifikátor formátu (1 bit) a identifikátor VLAN sítě (12
bitů).
Pole priority není definováno pomocí VLAN standardu, nýbrž pomocí vlastního standardu
IEEE 802.1p. Protokol 802.1p je zde jistý vedlejší produkt protokolu 802.1Q a byl zahrnut
jako doplněk do protokolu 802.1D.
Bylo stanoveno osm prioritních úrovní:
0 … „best effort“ (defaultní hodnota);
1 … pozadí;
2 … standard;
3 ... pro kritické obchodní aplikace;
4 …pro multimédia;
5 …video se zpožděním < 100 ms;
6 …hlas se zpožděním < 10 ms;
7 …řízení sítě.
Problém je zde s prodloužením rámce (1522 oktetů místo 1518), to řeší standard 802.3ac.
Pokud není rámec typu VLAN, má v poli VLAN typ standardní hodnotu.
Příklad
43
Ve Frame relay máme bit DE (Dicard Eligilibity – značkování zahoditelných rámců při
přetížení), v ATM máme obdobný bit CLP (Cell Lost Priority).
Před průchodem směrovačem musí být značka CoS přeznačena na DSCP nebo ToS,
neboli značka 2. vrstvy na značku 3. vrstvy, jinak by provoz ze směrovače odcházel
s hodnotou CoS 0:
I když se doporučuje značkovat provoz co neblíže u zdroje, nechceme, aby si priority
nastavovali koncoví uživatelé. Proto se na přepínačích vytváří tzv. trust boundary
(hranice důvěry), kdy nedůvěřujeme příchozím značkám od koncových uživatelů.
Výjimkou jsou IP telefony, které značkují pakety a lze rozšířit hranici důvěry až k nim.
Převody CoS na DSCP
44
Nedefaultní mapování
Příklad
45
Různé modely
46https://www.slideshare.net/slide_site/campus-qo-s-design-simplified-2014-san-francisco
Příklad: Cisco TelePresence
47
Rozdělení mezi
VVLAN a DVLAN
48
Značení Cisco
49
PDB … Per Domain Behaviour, LBE … Less than Best Efford
Doporučení Cisco
50
AFD … Approximate Fair Drop
https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/enterprise/design-zone-medianet/design-guide-listing.html
2P6Q3T (Catalyst 3650/3860)
51
2P2Q (Catalyst 4500)
52
1P7Q1T
53
8Q4T/1P7Q4T
(Catalyst 6500/6800)
54
Rozdíl mezi službami IntServ a DiffServ
55
Porovnávací kritéria/Technologie IntServ DiffServ
Zajištění kvality přenosu na jednotlivý tok na všechny toky
Rozsah zajištění kvality přenosu na úrovni aplikace na úrovni domény
Zdroj rezervace provádí aplikace provádí hraniční směrovač na základě SLA
Správa řízení distribuovaná centrálně v doméně
Signalizace RSVP DSCP
Škálovatelnost limitována počtem datových toků limitována počtem tříd
Typ kvality služby GS, CLS, "Best–effort" EF, AF, "Best–effort"
Složitost uplatnění vysoká nízká
Dá se říci, že architektura Intserv je komplementární k architektuře Diffserv.
Tyto architektury lze kombinovat tak, že se budou mapovat požadavky Intserv do požadavků
Diffserv. Diffserv v porovnání s Intserv eliminuje práci s datovými toky a tím přispívá
ke škálovatelnosti velkých sítí. Na druhé straně ovšem negarantuje koncovou kvalitu služby.
Kombinované systémy
56
Problém je předmětem výzkumu, např. na Carnegie Mellon University v Pittsburgu (USA), viz
obrázek z http://www.ncne.nlanr.net/news/workshop/vbns-techs2/Talks/huiqos/sld013.htm,
kde okrajové sítě podporují RSVP/Intserv a páteřní Diffserv.
GS EF
CLS AF
BE
Mapování z Intserv do Diffserv lze provést nejlépe takto:
57
2. Klasifikace a značkování
Kategorie mechanismů QoS
58
 Klasifikace
 Značkování
 Řízení zahlcení
 Předcházení zahlcení
 Omezení rychlosti (policing a sharping)
 Výkonnostní linky
Způsob implementace politiky na
směrovači
59
Mechanismy pro klasifikaci na směrovačích
60
 ACL (Access Control List)
 NBAR (Network Based Application Recognition)
NBAR
61
Pepa(config)#interface fastethernet 0/0
Pepa(config-if)#ip nbar protocol-discovery
Pepa#show ip nbar protocol-discovery
FastEthernet0/0
Input Output
----- ------
Protocol Packet Count Packet Count
Byte Count Byte Count
5min Bit Rate (bps) 5min Bit Rate (bps)
5min Max Bit Rate (bps) 5min Max Bit Rate (bps)
------------------------ ------------------------ ------------------------
ftp 4317 10757
279012 14127498
0 62000
15000 363000
dhcp 134 0
82812 0
1000 0
1000 0
pop3 70 59
4356 7487
0 0
0 1000
smtp 65 67
6298 5142
0 0
0 0
Kde všude lze použít priority?
62
config)#priority-list 1 ?
default Set priority queue for unspecified datagrams
interface Set priorities for packets from a named interface
protocol priority queueing by protocol
queue-limit Set queue limits for
Výběr podle protokolu
63
F(config)#priority-list 1 protocol ?
arp IP ARP
bridge Bridging
cdp Cisco Discovery Protocol
http HTTP
ip IP
llc2 llc2
pad PAD links
pppoe PPP over Ethernet
snapshot Snapshot routing support
…………………… ……………………………………………………………
Výběr z protokolu IP
64
FC-CPE-1(config)#priority-list 1 protocol ip ?
high
medium
normal
low
Jak zpřesnit IP pakety vysoké priority
65
FC-CPE-1(config)#priority-list 1 protocol ip high ?
fragments Prioritize fragmented IP packets
gt Prioritize packets greater than a specified size
list To specify an access list
lt Prioritize packets less than a specified size
tcp Prioritize TCP packets 'to' or 'from' the specified port
udp Prioritize UDP packets 'to' or 'from' the specified port
Jak zpřesnit segmenty TCP?
66
FC-CPE-1(config)#priority-list 1 protocol ip high tcp ?
<0-65535> Port number
domain Domain Name Service (53)
echo Echo (7)
ftp File Transfer Protocol (21)
ftp-data FTP data connections (20)
irc Internet Relay Chat (194)
nntp Network News Transport Protocol (119)
pop3 Post Office Protocol v3 (110)
smtp Simple Mail Transport Protocol (25)
telnet Telnet (23)
www World Wide Web (HTTP, 80)
…………………………………………………………………………………………………
Konfigurace prioritních front
67
F (config)#priority-list 1 protocol http high
F (config)#priority-list 1 protocol ip normal tcp ftp
F (config)#priority-list 1 protocol ip medium tcp telnet
!
F(config)#int s0/1/0
F(config-if)#priority-group 1
!
FC-CPE-1#show queueing priority
Current DLCI priority queue configuration:
Current priority queue configuration:
List Queue Args
1 high protocol http
1 normal protocol ip tcp port ftp
1 medium protocol ip tcp port telnet
Kontrola toků na vstupu a výstupu
68
F(config)#interface fastethernet 0/0
F(config-if)#ip flow egress
F(config-if)#ip flow ingress
F(config-if)#interface fastethernet 0/1
F(config-if)#ip flow ingress
F(config-if)#ip flow egress
!
F#show ip flow interface
FastEthernet0/0
ip flow ingress
ip flow egress
FastEthernet0/1
ip flow ingress
ip flow egress
!
F#clear ip flow stats
Výstup statistik
69
F#show ip cache flow
IP packet size distribution (3969 total packets):
1-32 64 96 128 160 192 224 256 288 320 352 384 416 448 480
.000 .351 .395 .004 .011 .001 .005 .009 .001 .002 .005 .001 .000 .000 .000
512 544 576 1024 1536 2048 2560 3072 3584 4096 4608
.000 .000 .013 .000 .195 .000 .000 .000 .000 .000 .000
IP Flow Switching Cache, 278544 bytes
2 active, 4094 inactive, 1368 added
22316 ager polls, 0 flow alloc failures
Active flows timeout in 30 minutes
Inactive flows timeout in 15 seconds
IP Sub Flow Cache, 17416 bytes
0 active, 1024 inactive, 0 added, 0 added to flow
0 alloc failures, 0 force free
1 chunk, 0 chunks added
last clearing of statistics 02:50:15
Protocol Total Flows Packets Bytes Packets Active(Sec) Idle(Sec)
-------- Flows /Sec /Flow /Pkt /Sec /Flow /Flow
TCP-Telnet 9 0.0 13 47 0.0 5.2 10.8
TCP-FTP 28 0.0 7 62 0.0 0.8 10.4
TCP-WWW 64 0.0 7 138 0.0 0.3 2.1
TCP-other 16 0.0 75 840 0.1 0.0 4.1
UDP-DNS 878 0.0 1 72 0.0 0.0 15.4
UDP-other 347 0.0 3 88 0.1 4.5 15.5
ICMP 26 0.0 1 70 0.0 0.8 15.4
Total: 1368 0.1 2 318 0.3 1.2 14.6
Jiná varianta výstupu
70
F#show ip cache verbose flow
IP packet size distribution (5223 total packets):
1-32 64 96 128 160 192 224 256 288 320 352 384 416 448 480
.000 .303 .030 .142 .031 .034 .001 .002 .001 .000 .000 .004 .000 .075 .000
………………………
IP Flow Switching Cache, 278544 bytes
9 active, 4087 inactive, 62 added
………………………
Protocol Total Flows Packets Bytes Packets Active(Sec) Idle(Sec)
-------- Flows /Sec /Flow /Pkt /Sec /Flow /Flow
TCP-Telnet 18 0.0 3 45 0.2 3.6 10.9
………………………
SrcIf SrcIPaddress DstIf DstIPaddress Pr TOS Flgs Pkts
Port Msk AS Port Msk AS NextHop B/Pk Active
Fa0/1 0.0.0.0 Null 255.255.255.255 11 00 10 222
0044 /0 0 0043 /0 0 0.0.0.0 604 1356.9
Fa0/1 10.0.0.200 Se0/1/0 10.20.0.200 06 00 18 1368
01BD /0 0 06AA /0 0 0.0.0.0 970 184.9
Fa0/1 10.0.0.200 Se0/1/0* 10.20.0.200 06 00 18 1368
01BD /0 0 06AA /0 0 0.0.0.0 970 184.9
FFlags: 01
Se0/1/0 10.20.0.200 Fa0/0 172.17.1.1 11 00 10 5
0404 /0 0 0035 /0 0 0.0.0.0 62 4.3
Se0/1/0 10.20.0.200 Fa0/0* 172.17.1.1 11 00 10 5
0404 /0 0 0035 /0 0 0.0.0.0 62 4.3
FFlags: 01
Fa0/0 172.17.1.1 Se0/1/0* 10.20.0.200 11 00 10 5
0035 /0 0 0404 /0 0 0.0.0.0 62 4.3
FFlags: 01
Fa0/0 172.17.1.1 Se0/1/0 10.20.0.200 11 00 10 5
0035 /0 0 0404 /0 0 0.0.0.0 62 4.3
Se0/1/0 10.20.0.200 Fa0/1 10.0.0.200 06 00 18 1152
Dílčí závěr
71
Klasifikace a značkování slouží jako prvotní kroky k zajištění
kvality hlasu, samy o sobě však nemění chování provozu.
72
3. Metody řazení do fronty
Necítíte se přetížení?
73
Neobsloužené požadavky ukládáme do vyrovnávací paměti.
Směrovače obsahují hardwarové i softwarové fronty.
Hardwarové fronty pracují metodou FIFO.
Při zaplnění její kapacity se pakety ukládají do softwarových front,
u kterých lze použít různé mechanismy řazení do fronty
Metoda řazení FIFO
74
Hlasové pakety mohou být trhány velkými např. FTP pakety,
což může vést k vyhladovění provozu a k značným pauzám ve hlasu.
Řazení PQ (priority Queuing)
75
Režim dokáže vyhladovět provoz s nízkou prioritou.
Metoda WFQ (Weighted Fair Queuing)
76
Určena pro rozhraní s nízkými přenosovými rychlostmi (do 2 Mb/s).
IP precedence slouží jako váha, ukazatel se posunuje byte po byte.
Příklad: precedence: 1, 2, 3, 4, 5
Součet precedencí:1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15
Šířky pásma budou 1/15, 2/15, 3/15, 4/15, 5/15
Realizace WFQ u Cisco
77
váha = 32768 / (IP Prec. + 1)
Řazení CB-WFQ
(Class-Based Weighted Fair Queuing)
78
Mechanismus WFO na rozdíl od PQ zajišťuje, že žádný provoz nevyhladoví,
čili není opomíjen. Ani jeden však nezajistí dostupnost pásma pro definované typy
provozu. Pomocí mechanismu CB-WFQ lze naopak určit minimální šířku pásma
a to pro 64 tříd provozu.
Nevyhladoví ani provoz s nižší prioritou, jako ´je tomu u PQ.
Jediná nevýhoda: nedostatek mechanismů pro prioritní řízení, to řeší drobná úprava
řazení CB-WFO, která se nazývá LLQ.
LLQ může jedné nebo více třídám provozu nařídit provoz směrovat do prioritní fronty.
Je si ale třeba uvědomit, že umístěním paketu do prioritní fronty nepřidělujeme tomuto
provozu pouze šířku pásma, ale také policing (omezení dostupné šířky pásma), aby
provoz s nižší prioritou nevyhladověl.
LLQ je typ řazení preferovaný pro provoz, citlivý na zpoždění.
Od řazení CB-WFQ k LLQ
(Low Latency Queuing)
79
Řazení WRR (Weighted Roud Robin)
používané u přepínačů Catalyst
80
Priority a cyklická obsluha
Mechanismus RED
(Random Early Detection)
81
Rozsahy zahazování RED
82
Pravděpodobnost zahození: 1/5 = 0,2 = 20 %
WRED (Weighted RED)
83
Na rozdíl od RED WRED vytváří profil pro každé značení priority.
Příklad:
Paket s precedencí 0 má minimální limit 20 paketů (začnou se zahazovat
v případě přetížení dříve).
Paket s precedencí 1 má minimální limit 25 paketů.
Ukázka použití mechanismu
WRED
84
profil vyřazení je různý pro různé třídy provozu
WRED (Weighted RED) a oznámení
ECN (Explicit Congestion Notification)
85
ECN (Explicit Congestion Notification) je používáno směrovači jako nástavba WRED:
signalizuje, že je třeba snížit rychlost.
Usměrňovače provozu
86
Jsou to mechanismy QoS, které limitují šířku pásma:
Policing: zahazuje – mechanismus lze uplatnit v příchozím i odchozím směru
Sharping: ukládá do vyrovnávací paměti
- může vést ke zpoždění, proto je určeno pro rozhraní s nižšími
přenosovými rychlostmi
Rozdíl sharping – policing
87
Příklad metody sharping
(přenos 64kb/s přes linku 128 kb/s)
88
Token Bucket
89
Dvojitá nádoba s pověřeními
90
Lze-li paket přesměrovat pomocí bajtů z první nádoby, je vyhovující.
Pokud je nutná i druhá nádoba, jde o nadměrný provoz.
Pokud ani to, jde o porušující (vioalating) provoz
Dvě nádoby pro dvourychlostní policing
91
PIR (Peak Information Rate) se naplňuje vyšší rychlostí
S nadměrnými pakety se dělá akce překročení (např. se paket přenese
s DSCP AF11)
Mechanismus policing
92
Omezení pro zajištění přenosu hlasu.
Sharping na sítích Frame Relay
Oznámení BECN
93
Výchozí směrovač musí být nakonfigurován tak, aby reagoval na BECN.
Sharping na sítích Frame Relay
Oznámení BECN
94
Cílový směrovač musí být nakonfigurován tak, aby reagoval na FECN:
Pošle bezvýznamný rámec (testovací rámec Q.922).
Zvýšení rychlosti je už opatrné: (Be + Bc)/16 bitů za časový interval.
Komprimace záhlaví
95
Fragmentace a prokládání
(LFI - Link Frgmentation and Interleaving)
96
Tři mechanismy LFI:
 MLPP (také označení MP, MPL, MPPP či Multilink)
 FRF.12 - VoIPoFR
 FRF.11 Annex C – u linek VoFR
Při konfiguraci mechanismu LFI musí být zpoždění serializace v rozsahu
od 10 do 35 ms
Příklad: Rámec 512 B na lince o 128 kb/s má zpoždění serializace
(512 *8)/128 = 32 ms, neboli nevyhovuje požadavku
Příklad: Navrhované řešení pro firmu XYZ
97
Doporučení: Ústředí společnosti XYZ – vzdálená pobočka 1: LLQ nebo WRED
Ústředí společnosti XYZ – vzdálená pobočka 2: LLQ, WRED, c RTP, MLP
Příklad: Implentace QoS pro domácí
ADSL připojení do Internetu
98
Vytvoříme si třídu protokolů typu P2P a do ní zařadíme protokoly BitTorrent, FastTrack,
Gnutella, Kazaa, and Napster. Pojmenujeme třídu jako p2p.
pepa (config)# class-map match-any p2p
pepa (config-cmap)# match protocol bittorrent
pepa (config-cmap)# match protocol fasttrack
pepa (config-cmap)# match protocol gnutella
pepa (config-cmap)# match protocol kazaa2
pepa (config-cmap)# match protocol napster
Konfigurujeme ostatní třídy
99
pepa (config)# class-map match-any voip
pepa (config-cmap)# match protocol sip
pepa (config-cmap)# exit
pepa (config)# class-map match-any important
pepa (config-cmap)# match protocol icmp
pepa (config-cmap)# exit
pepa (config)# class-map match-any high-priority
pepa (config-cmap)# match protocol secure-http
pepa (config-cmap)# match protocol ssh
pepa (config-cmap)# match protocol dns
pepa (config-cmap)# match protocol ntp
pepa (config-cmap)# exit
pepa (config)# class-map match-any normal
pepa (config-cmap)# match protocol http
pepa (config-cmap)# match protocol ftp
pepa (config-cmap)# match protocol pop3
pepa (config-cmap)# match protocol smtp
pepa (config-cmap)# exit
Definujeme politiku s využitím
IP precedencí
100
pepa (config)# policy-map ma_politika
pepa (config-pmap)# class voip
pepa (config-pmap-c)# set ip precedence 6
pepa (config-pmap-c)# exit
pepa (config-pmap)# class important
pepa (config-pmap-c)# set ip precedence 6
pepa (config-pmap-c)# exit
pepa (config-pmap)# class high-priority
pepa (config-pmap-c)# set ip precedence 5
pepa (config-pmap-c)# exit
pepa (config-pmap)# class normal
pepa (config-pmap-c)# set ip precedence 3
pepa (config-pmap-c)# exit
pepa (config-pmap)# class p2p
pepa (config-pmap-c)# police 10000 5000 5000 conform-action set-prectransmit
2 exceed-action set-prec-transmit 1
U P2P přenosů je do 10 kb/s přidělována priorita 2, při překročení je
snížena na 1.
Přiřadíme politiky na rozhraní
101
pepa (config)# interface FastEthernet0
pepa (config-if)# service-policy input ma_politika
pepa# wr mem
Ověříme správnost nastavení pomocí stahování většího souboru
pomocí BitTorrent a sledování použitého pásma, pak dáme ping
anebo zavoláme a měla by rychlost stahování souboru poklesnout.
Doporučená literatura
102
Doporučená literatura
103
Doporučený zdroj
104
Doporučený zdroj
105
Doporučený zdroj
106
Doporučený zdroj
107
Doporučený český zdroj
108