Дифференцированные услуги

Разработка технологии Differentiated Services, DiffServ стала попыткой преодолеть недостатки, присущие протоколу RSVP, прежде всего его плохую масштабируемость. В самом деле, в крупной сети число потоков огромно, и для каждого из них сетевые узлы должны хранить спецификации потока, запроса и фильтра, а также ряд дополнительных сведений. Обработка этой информации способна привести к снижению общей производительности маршрутизаторов. Кроме того, использование упомянутого механизма «мягкого» резервирования ресурсов означает, что в сети постоянно циркулирует несметное число сообщений PATH и RESV.

Технология DiffServ предлагает простой и вследствие этого довольно грубый метод приоритизации трафика в соответствии с требованиями различных приложений. Ее основы были изложены в 1998—1999 годах в документах RFC 2474, 2475, 2597 и 2598.

DiffServ подразумевает отнесение пакетов к тому или иному классу обслуживания (так называемому агрегатору поведения, BA) с помощью маркеров — кодовых слов (DiffServ Code Point, DSCP), помещаемых в заголовки каждого IP-пакета. Все операции маркировки пакетов и кондиционирования трафика (то есть его фильтрации и формирования) по-прежнему реализуются на границе между сетями клиента и провайдера, а магистральным устройствам остается лишь дифференцированно обслуживать небольшое число классов трафика.

Приоритет вкупе с методом обслуживания пакета маршрутизатором называется типом локального поведения (Per Hop Behavior, PHB). Собственно, аббревиатурой PHB обозначается набор процедур, которые должны быть использованы для отправки потока пакетов с одним и тем же DSCP на выходной интерфейс маршрутизатора. Очевидно, что различия между типами локального поведения будут существенны, когда потоки, относящиеся к разным классам обслуживания, начнут конкурировать за ограниченные ресурсы (буферное пространство маршрутизатора, пропускную способность выходного канала). Поддержка определенных типов PHB или их групп в узлах сети реализуется путем применения различных алгоритмов управления очередями и буферным пространством.

Двумя основными типами локального поведения являются Expedited Forwarding (EF) и Assured Forwarding (AF).

Первый позволяет сформировать в среде DiffServ виртуальную выделенную линию для высокоскоростной передачи трафика с минимальными значениями задержки, ее вариабельности и вероятности потерь. Чтобы гарантировать пропускную способность не ниже заданного уровня, следует добиться выполнения очевидного условия: суммарная скорость прибытия в сетевой узел потока, относящегося к данному агрегатору поведения, не должна превышать скорости отправки. На помощь приходят специальные процедуры кондиционирования трафика и настройки конфигурации сетевых узлов. Кроме того, необходимо изолировать потоки, относящиеся к разным агрегаторам поведения, предусмотреть выделение минимального объема сетевых ресурсов трафику с наименьшим приоритетом (иначе он может оказаться полностью заблокированным), обеспечить автоматическое отбрасывание пакетов, которые не соответствуют спецификации кондиционирования, дабы не допустить возрастания параметра задержки.

Тип локального поведения Assured Forwarding ориентирован на передачу IP-трафика с определенными количественными показателями качества обслуживания. Он может использоваться для организации VPN на базе сети передачи данных оператора. Если интенсивность трафика не превышает порогового значения, определенного в спецификации кондиционирования, его обработка с высокой вероятностью будет соответствовать заявленному агрегатору поведения. Однако, в отличие от EF, в данном случае трафик, чьи параметры выходят за установленные границы, не будет отброшен, а получит меньший уровень QoS (например, возрастет задержка или доля отброшенных пакетов). Принципиальным моментом является сохранение первоначального порядка следования пакетов в потоке. Очевидно, что приоритет трафика AF должен быть ниже, чем у трафика EF, но выше, чем у трафика, обслуживаемого по принципу best effort.

В рамках AF предусмотрено четыре класса сервиса и для каждого из них — три значения вероятности потерь пакетов. Получающаяся 12-уровневая схема достаточно гибка с точки зрения приоритизации трафика, особенно если учесть, что при возникновении перегрузки для сервисов AF можно задействовать ресурсы, отведенные под другие классы (если отнесенный к ним трафик отсутствует). А поскольку в спецификациях типов поведения AF параметры задержки передачи и ее флуктуаций не фигурируют, метод обслуживания AF допустимо применять к потокам с изменяющейся скоростью (например, в случае предоставления услуг «аудио/видео по запросу»).

Простота схемы приоритизации трафика средствами DiffServ иногда порождает ошибочное мнение об ограниченных возможностях данной технологии. В действительности DiffServ может применяться в сочетании с другими технологиями QoS в глобальной сети, что позволяет классифицировать различные виды трафика по значению постоянной скорости передачи (CBR) и выделять необходимую полосу пропускания для предварительно сформированных агрегированных потоков.