Содержание

Глава 1 Классические и новые протоколы верхних уровней для работы с мультимедийным трафиком в сети Интернет

1.1 ВВЕДЕНИЕ 2
1.2 МУЛЬТИМЕДИЙНЫЙ ТРАФИК И ЕГО КЛАССИФИКАЦИЯ 2
1.2.1 Сохраненные потоковые аудио и видео приложения 3
1.2.2 «Живые» потоковые аудио и видео приложения 4
1.2.3 Интерактивные потоковые аудио и видео приложения 4
1.3 КЛАССИЧЕСКИЕ ПРОТОКОЛЫ ТРАНСПОРТНОГО УРОВНЯ 4
1.3.1 Протокол UDP 4
1.3.2 Протокол TCP 6
1.3.2.1 Структура сегмента TCP 7
1.3.2.2 Управление соединением ТСР 9
1.3.2.3 Обеспечение гарантированной доставки данных 13
1.3.2.3.1 Посылка и нумерация сегментов данных 14
1.3.2.3.1.1 Замечания по нумерации сегментов TCP 14
1.3.2.3.2 Посылка и нумерация сегментов подтверждения ACK 15
1.3.2.3.3 Управление таймерами 16
1.3.2.3.3.1 Оценка значения RTT 16
1.3.2.3.3.2 Установка значения таймера TCP 17
1.3.2.3.4 Протокол Go-Back-N 18
1.3.2.3.5 Протокол Selective Repeat 24
1.3.2.3.6 Обработка сегментов подтверждения ACK в ТСР 29
1.3.2.3.7 ТСР и ARQ 33
1.3.2.4 Управление потоком в протоколе TCP 36
1.3.2.5 Управление перегрузкми в протоколе TCP 39
1.3.2.5.1 Алгоритм управления перегрузкой 41
1.3.2.5.2 Алгоритм AIMD 41
1.3.2.5.2.1 Алгоритмы «медленный старт» и «предотвращение перегрузки» 43
1.3.2.5.2.2 Алгоритмы «быстрая повторная передача» и «быстрое восстановление» 44
1.3.2.5.2.3 Пропускная способность соединения TCP 47
1.3.2.5.3 Другие реализации протокола TCP 48
1.3.2.5.4 Механизм TCP ECN 49
1.4 НОВЫЕ ПРОТОКОЛЫ ВЕРХНИХ УРОВНЕЙ 51
1.4.1 Протокол RTP 51
1.4.1.1 Необходимость реализации дополнительного протокола 51
1.4.1.2 Общие сведения о протоколе RTP 53
1.4.2 Протокол RTCP 54
1.4.3 Протокол RTSP 55
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 1 58

Глава 2 Компоненты обеспечения качества обслуживания в сетевых узлах

ГЛАВА 2 КОМПОНЕНТЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ В СЕТЕВЫХ УЗЛАХ 62
2.1 ЗАДАЧА УПРАВЛЕНИЯ СЕТЕВЫМ ТРАФИКОМ 63
2.2 ПЕРЕГРУЗКИ НА СЕТИ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ 64
2.2.1 Что такое перегрузка 64
2.2.2 Общие подходы к построению механизмов управления перегрузками на сети 66
2.2.2.1 Неявная обратная связь 67
2.2.2.2 Явная обратная связь 68
2.3 ОТ BEST EFFORT К ГАРАНТИРОВАННОМУ КАЧЕСТВУ ОБСЛУЖИВАНИЯ 68
2.3.1 Составные части качества обслуживания 68
2.3.2 Принцип «справедливого распределения ресурсов» 70
2.3.2.1 TCP и принцип «справедливого распределения ресурсов» 71
2.3.2.2 Критерий max-min 75
2.3.2.3 Критерий «взвешенный max-min» 78
2.3.2.4 Критерии «пропорциональной справедливости» и «взвешенной пропорциональной справедливости» 79
2.4 КЛАССИФИКАЦИЯ, МОНИТОРИНГ, ДОПУСК И УПРАВЛЕНИЕ НАГРУЗКОЙ 80
2.4.1 Управление допуском нагрузки в сеть 81
2.4.1.1 В архитектуре IntServ 81
2.4.1.1.1 CAC и BAC 82
2.4.1.1.2 Детерминированный САС 83
2.4.1.1.3 Вероятностный САС 85
2.4.1.1.4 MBAC 86
2.4.1.1.5 Сравнение классов алгоритмов САС 88
2.4.1.1.6 САС для сетей АТМ 88
2.4.1.2 В архитектуре DiffServ 88
2.4.1.2.1 Контракт по трафику SLA 89
2.4.1.2.2 Соглашение TCA 90
2.4.2 Классификация нагрузки 90
2.4.3 Контроль нагрузки и политика управления нагрузкой 91
2.4.3.1 Мониторинг нагрузки 92
2.4.3.2 Алгоритм Leaky Bucket 94
2.4.3.3 Алгоритм Token Bucket 99
2.4.3.4 Для архитектуры DiffServ: алгоритм trTCM 103
2.4.3.5 Сглаживание профиля трафика 107
2.4.3.5.1 Сглаживание при помощи Leaky Bucket 110
2.4.3.5.2 Сглаживание при помощи Token Bucket 111
2.4.3.5.3 Совместная реализация Leaky Bucket и Token Bucket 114
2.5 ПЛАНИРОВАНИЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПАКЕТОВ 115
2.5.1 Классы планировщиков 116
2.5.2 Сглаживание профиля трафика на базе планировщика 118
2.5.3 Планировщики без приоритетов 119
2.5.3.1 Алгоритм Round Robin 119
2.5.3.2 Алгоритм Deficit Round Robin 119
2.5.4 Планировщики с приоритетами 120
2.5.4.1 Алгоритм GPS 122
2.5.4.2 Алгоритм Weighed Fair Queuing 129
2.5.4.3 Алгоритм Virtual Clock 137
2.5.4.4 Алгоритм SCFQ 141
2.5.4.5 Алгоритм WF2Q 144
2.5.4.6 Алгоритм WF2Q+ 150
2.5.4.7 Анализ PFQ для последовательности систем 151
2.5.4.8 Сравнение и анализ алгоритмов планировщиков 154
2.6 АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОЧЕРЕДЯМИ 157
2.6.1 Алгоритмы пассивного управления очередями 157
2.6.2 Алгоритмы активного управления очередями 158
2.6.2.1 Алгоритм RED 159
2.6.2.1.1 Принцип функционирования базового алгоритма RED 159
2.6.2.1.2 Принцип функционирования расширенного алгоритма RED 161
2.6.2.1.3 Настройка параметров алгоритма RED 163
2.6.2.1.4 Сравнение алгоритмов TailDrop и RED 164
2.6.2.1.5 Реализация алгоритма RED 167
2.6.2.2 Алгоритм ARED 168
2.6.2.3 Алгоритмы класса MRED 169
2.6.2.3.1 Алгоритм WRED 170
2.6.2.3.2 Алгоритм RIO 171
2.6.2.4 Алгоритм FRED 174
2.6.2.4.1 Защита "хрупких" соединений 176
2.6.2.4.2 Управление устойчивыми потоками 176
2.6.2.4.3 Управление неадаптивными потоками 177
2.6.2.4.4 Подсчет среднего размера очереди 177
2.6.2.4.5 Алгоритм 177
2.6.2.5 Другие алгоритмы 180
2.6.2.6 Алгоритм RED и механизм ECN 181
2.7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 182
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 2 183

Глава 3 Протоколы и алгоритмы маршрутизации с поддержкой качества обслуживания

3.1 ВВЕДЕНИЕ 194
3.2 МАРШРУТИЗАЦИЯ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ 195
3.2.1 КЛАССИЧЕСКАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ В ИНТЕРНЕТ 195
3.2.2 КЛАССИФИКАЦИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОТОКОЛОВ КЛАССА IRP 197
3.2.2.1 Общие сведения 199
3.2.2.2 Протокол IGRP 201
3.2.3 ПРОТОКОЛЫ КЛАССА ERP 203
3.2.3.1 Общие сведения 203
3.2.3.2 Протокол BGP4 203
3.2.3.3 Пример функционирования протокола класса ERP 209
3.2.4 ВНУТРИ- И МЕЖДОМЕННАЯ QOS-МАРШРУТИЗАЦИЯ 211
3.3 КОНЦЕПЦИЯ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ 212
3.3.1 МЕТОДЫ И МЕТРИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ 213
3.3.1.1 Замечания о метриках 215
3.3.1.2 Теоретическая модель сети на основе графа 215
3.3.1.3 Управление информацией состояния 216
3.3.1.4 Обеспечение качества обслуживания при unicast 220
3.3.1.5 Обеспечение качества обслуживания при multicast 221
3.3.2 ИНТЕГРАЦИЯ QOS-МАРШРУТИЗАЦИИ 223
3.3.2.1 QoS-маршрутизация и маршрутизация для Best Effort 223
3.3.2.2 QoS-маршрутизация и резервирование ресурсов 224
3.3.2.3 QoS-маршрутизация и функция «управления допустимостью соединения» (САС) 224
3.3.2.4 QoS-маршрутизация и динамическое управление качеством обслуживания 225
3.4 СТРАТЕГИИ МАРШРУТИЗАЦИИ И ОПТИМИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ 226
3.4.1 МАРШРУТИЗАЦИЯ ОТ ИСТОЧНИКА 226
3.4.2 РАСПРЕДЕЛЕННАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ 227
3.4.3 ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ 227
3.4.4 ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОТОКОЛА МАРШРУТИЗАЦИИ ТИПА LSP 229
3.4.4.1 Факторы влияющие на стоимость вычисления 230
3.4.4.2 Факторы влияющие на «накладные расходы» 231
3.5 СОВРЕМЕННЫЕ АЛГОРИТМЫ QOS-МАРШРУТИЗАЦИИ 232
3.6 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ QOS-МАРШРУТИЗАЦИИ 233
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 3 234

Глава 4 Методы обеспечения качества обслуживания «из-конца-в-конец»

4.1 ВВЕДЕНИЕ 239
4.2 АРХИТЕКТУРА «ИНТЕГРАЛЬНЫЕ УСЛУГИ» INTSERV 240
4.2.1 МОДЕЛЬ СЕТЕВОГО УЗЛА INTSERV 241
4.2.2 ТИПЫ УСЛУГ ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫХ В INTSERV 242
4.3 ПРОТОКОЛ РЕЗЕРВИРОВНИЯ РЕСУРСОВ RSVP 243
4.3.1 КЛАССЫ РЕЗЕРВИРОВАНИЙ 245
4.3.2 ВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ «SOFT STATE» 248
4.3.3 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ RSVP 248
4.4 ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ QOS ДЛЯ АРХИТЕКТУРЫ ИНТЕРАЛЬНЫХ УСЛУГ (INTSERV) 249
4.4.1 КАЧЕСТВО ОБСЛУЖИВАНИЯ ДЛЯ УСЛУГИ GS 251
4.4.1.1 Расчет параметров задержки и буферного пространства 252
4.4.1.2 Параметризация 254
4.4.2 КАЧЕСТВО ОБСЛУЖИВАНИЯ ДЛЯ УСЛУГИ CLS 256
4.5 АРХИТЕКТУРА «ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЕ УСЛУГИ» DIFFSERV 258
4.5.1 КОНЦЕПЦИЯ ПОШАГОВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ РНВ 262
4.5.1.1 РНВ EF «Быстрое перенаправление» 262
4.5.1.2 РНВ AF «Гарантированное перенаправление» 263
4.5.2 КОНЦЕПЦИЯ ПОШАГОВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ НА УРОВНЕ ДОМЕНА PDB 265
4.5.2.1 PDB Best Effort 265
4.5.2.2 PDB Virtual Wire 265
4.5.2.3 PDB Assured Rate 265
4.5.2.4 PDB «one-to-any»Assured Rate 266
4.5.2.5 PDB Lower Effort 266
4.5.3 СЕТЕВЫЕ БРОКЕРЫ 266
4.5.4 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ QOS В DIFFSERV 268
4.6 РЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ INTSERV ЧЕРЕЗ DIFFSERV 271
4.7 МНОГОПРОТОКОЛЬНАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ ПО МЕТКЕ MPLS 272
4.8 ПРОТОКОЛ COPS 277
4.9 ПОДДЕРЖКА MPLS В АРХИТЕКТУРЕ DIFFSERV 279
4.10 СОВМЕСТНОЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ QOS-ТЕХНОЛОГИЙ 280
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 4 281