Метод явного контроля скорости
После рассмотрения ранних методов управления потоками трафика вернемся к методу явного контроля скорости (Explicit Rate Control). Он более эффективен с точки зрения качества обслуживания и предоставляет более продвинутые средства управления и контроля.
Управление скоростью первоначально использовалось в старых протоколах, которые передавали критически важный трафик по сложным сетям (например, SNA IBM). Контроль скорости применяется и в технологии ATM. В сетях ATM за управление скоростью IP-трафика отвечает служба ABR. Она контролирует скорость, передавая специальные служебные RM-ячейки.
По некоторым данным (результат исследований Лоуренса Г. Робертса (Lawrence G. Roberts)) ABR может достичь оптимальной устойчивой скорости за 6 мс. Протоколу TCP (например, алгоритму «Медленный старт») для этого требуется приблизительно одна секунда. При этом происходит приблизительно пять циклов согласования скоростей с потерей данных на каждом цикле.
Чтобы разместить трафик, который был послан слишком быстро, стеку протоколов TCP/IP потребуется много буферной памяти на всех сетевых узлах. Служба ABR нуждается в значительно меньшем объеме буферной памяти. Тем самым уменьшается флуктуация. Служба ABR так же эффективно использует полосу пропускания и характеризуется низким уровнем потерь.
Служба ABR используется для управления скоростью потоков TCP. При этом она «умеряет аппетиты» этого протокола и не допускает захвата всей полосы частот. Управление скоростью также применяется с трафиком UDP, хотя и не столь эффективно, как с TCP. Служба ABR предотвращает влияние низкоприоритетного трафика TCP на первоочередной трафик UDP.
Напомним, что размер окна TCP указывает принимающая станция, исходя из размера своего буфера. Размер окна включается в каждое сообщение о подтверждении протокола TCP. Если не учитывать ограничения, вызываемые алгоритмами «Медленный старт» или «Предотвращение перегрузки», то передающая сторона пошлет столько сегментов TCP, сколько требуется для того, чтобы заполнить доступное окно. Так как в этом процессе, очевидно, совершенно не учитываются ресурсы промежуточных узлов, возможна перегрузка сети или потеря пакетов при переполнении буферов в маршрутизаторах.
Если промежуточное устройство поддерживает управление скоростью потоков TCP, оно перехватывает подтверждения и указывает в них тот размер окна, который считает оптимальным. Кроме того, оно может посылать новые подтверждения или придерживать подтверждения, не посылая их некоторое время. Промежуточный сетевой узел точно измеряет время прохождения информации в оба конца и вычисляет оптимальную непрерывную скорость трафика. В настоящее время на рынке уже имеется сетевое оборудование, поддерживающее управление скоростью.
Промежуточный узел корректирует размер окна в TCP-подтверждениях и меняет интервалы времени между этими подтверждениями для того, чтобы управлять потоком трафика. Если, например, принимающая станция указала в своем окне размер буферной памяти в 8000 байтов, то промежуточный узел может разложить его в четыре 2000-байтовых окна, генерируя три дополнительных АСК и измеряя тайм-ауты отправителя потока для того, чтобы гарантировать устойчивый поток трафика (рис. 13.13). Такой механизм совместим со всеми реализациями протоколов TCP и не требует использования алгоритмов «Медленного старта» или «Предотвращения перегрузки» для своего правильного функционирования.
Алгоритм контроля скорости в протоколе TCP может значительно повысить эффективность работы сети, поскольку фактически устраняется нерациональное использование пропускной способности при повторных передачах, вызванных буферным переполнением. Кроме того, устраняются непредсказуемые задержки трафика, вызванные работой алгоритмов «Медленный старт» и «Предотвращение перегрузки». Стабилизированный поток трафика, контролируемый по всему пути следования, также уменьшает размеры очередей в маршрутизаторе и упрощает задачу управления ими.
Протокол UDP занимает достаточно важное место в современных сетях потому, что он используется многими приложениями мультимедиа в реальном времени. К сожалению, протокол UDP не способен обеспечить такое же многообразие средств непрерывного управления потоком данных, какое предоставляет протокол TCP. Метод RED, например, не может работать с протоколом UDP потому, что на его скорость передачи данных не воздействует потеря пакета (если только на этот факт протоколы более высокого уровня не реагируют тем же самым способом, как это делает алгоритм «Предотвращение перегрузки» в протоколе TCP).
Но механизм контроля скорости может помочь и в этом случае. Промежуточный узел, обеспечивающий контроль скорости протокола UDP, может корректировать скорость трафика, используя специальную реализацию стандартного алгоритма буферизации типа «дырявое ведро», который применяется в технологии ATM.
Такой алгоритм может работать следующим образом: у промежуточного узла имеется область памяти с организованной «утечкой» в основании; пакеты постоянно добавляются в область памяти по мере поступления, но уровень утечки пакетов остается неизменным. Контроль скорости для протокола UDP необходим по тем же самым причинам, что и для протокола TCP: «приглаженный» поток намного проще в управлении, очереди в маршрутизаторах короче, а буфера переполняются реже.
Преимущества использования контроля скорости особенно существенны для сетей, которые передают важный трафик при ограниченной ширине полосы пропускания, например, через сети ATM общего пользования, сети Frame Relay, IP-сети.
- Максим Кульгин Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия
- Часть I основы корпоративных сетей.
- 1. Базовые сетевые технологии
- Соединения и каналы
- Технологии b-isdn и atm
- Технология Frame Relay
- Технология isdn
- Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии
- Технология sonet
- Технология smds
- Технология Ethernet
- Дальнейшее развитие технологии Ethernet
- Технология 100vg-AnyLan
- 2. Методология построения корпоративной сети
- Сравнение современных технологий передачи данных
- Требования к сети
- Архитектура сети
- Магистраль на базе коммутации ячеек
- Маршрутизация
- Коммутация
- Выделение маршрутов
- Сетевые шаблоны
- Сетевой шаблон глобальной сети
- Сетевой шаблон городской сети
- Шаблон городской сети с технологией sonet/sdh
- Шаблон городской сети с передачей atm поверх sonet/sdh
- Шаблон городской сети, как расширенной локальной сети
- Сетевой шаблон центрального офиса
- Реализация доступа и магистрали
- Критерии выбора технологии
- 3. Качество обслуживания в современных сетях
- Характеристики трафика
- Трафик разных приложений
- Качество обслуживания «на самоокупаемости»
- Обзор технологий качества обслуживания
- Обеспечение перекрывающей пропускной способности
- Приоритетные очереди в маршрутизаторах
- Протокол резервирования ресурсов
- Установление приоритетов в виртуальных сетях
- Качество обслуживания в сетях Frame Relay
- Качество обслуживания в сетях atm
- Рекомендации
- 4. Модель и уровни osi
- Эталонная модель osi
- Протоколы и интерфейсы
- Уровни модели osi Физический уровень
- Канальный уровень
- Сетевой уровень
- Транспортный уровень
- Сеансовый уровень
- Уровень представления
- Прикладной уровень
- Назначение уровней модели osi
- 5. Основные типы сетевых устройств
- Витая пара
- Коаксиальный кабель
- Оптоволоконный кабель
- Сетевые адаптеры
- Концентраторы
- Коммутаторы
- Коммутация «на лету»
- Коммутация с буферизацией
- Бесфрагментная коммутация
- Дополнительные функции коммутаторов
- Протокол stp
- Протокол stp и виртуальные сети
- Протокол stp: заключение
- Маршрутизаторы
- Брандмауэры
- Часть II стек протоколов тср/ip
- 6. Ip и другие протоколы нижнего уровня
- Протокол ip
- Протокол arp
- Протокол 1смр
- Протокол udp
- Протокол rtp
- Адресная схема протокола ip
- 7. Протокол tcp
- Формат заголовка
- Состояние системы
- Блок управления передачей
- Установление и закрытие соединений
- Плавающее окно
- Пропускная способность
- Контроль за перегрузками
- Управление потоком данных
- Политики отправки и приема сегментов
- Таймер повторной передачи
- Адаптивный таймер повторной передачи
- Узкие места в сети
- Протокол tcp в сетях atm
- 8. Маршрутицазия протокола ip
- Автономные системы
- Подсети
- Маска подсети
- Протокол rip
- Маска подсети переменной длины
- 9. Протоколы маршрутизации Протокол ospf
- Протоколы igrp и eigrp
- Протоколы политики маршрутизации egp и bgp
- Протокол igmp
- Алгоритмы построения дерева доставки
- Магистраль mbone
- Протоколы групповой маршрутизации Протокол dvmrp
- Протокол mospf
- Протокол рiм
- Бесклассовая междоменная маршрутизация
- Часть III Технология atm
- 10. Введение в технологию атм
- Появление atm
- Форум atm
- Основные компоненты atm
- Уровни atm
- Уровень адаптации atm
- Уровень atm
- Физический уровень
- Прямая передача ячеек
- Использование транспортных кадров
- Использование plcp
- Интерфейсы atm
- Мультиплексирование в сетях atm
- Инверсное мультиплексирование
- Безопасность в сетях atm
- Сигнализация atm
- 11. Основы технологии атм Соединения atm
- Сети без установления соединения
- Сети с установлением соединения
- Виртуальные соединения в сетях atm
- Типы виртуальных соединений
- Виртуальные пути и виртуальные каналы
- Установление соединений atm
- Ячейки atm
- Сети с передачей ячеек
- Формат ячеек atm
- Ячейки формата uni
- Ячейки формата nn1
- Подготовка ячеек к передаче
- Уровень адаптации aal1
- Уровень адаптации aal3/4
- Уровень адаптации aal5
- Адресация atm
- Адрес dcc aesa
- Адреса icd и е.164 aesa
- Управление адресами
- 12. Коммутация и маршрутизация в атм Коммутаторы atm
- Архитектура коммутаторов atm
- Интеграционные функции коммутаторов
- Управляемость
- Маршрутизация в atm
- Протокол маршрутизации запросов pnni
- Протокол сигнализации pnni
- Качество обслуживания
- Протокол tcp
- Протокол udp
- Резервирование ресурсов и протоколы управления потоком данных
- Организация очередей в маршрутизаторе
- Метод явного контроля скорости
- 14. Интегрированные и дифференцированные услуги Качество обслуживания
- Интегрированные услуги
- Сервисные уровни обслуживания
- Сервисное управление нагрузкой
- Гарантируемое обслуживание
- Протокол резервирования ресурсов rsvp
- Стили резервирования
- Развитие сетей с is
- Дифференцированные услуги
- Архитектура системы с предоставлением ds
- Граничные устройства домена ds
- Внутренние устройства домена ds
- Выходные домены
- Использование протокола rsvp в сетях с ds
- 15. Управление трафиком в атм
- Трафик-контракт
- Параметры трафика
- Категории сервиса
- Связь механизмов управления трафиком
- Контроль за установлением соединения
- Контроль за использованием полосы пропускания
- Формирование трафика
- Контроль потока abr
- Контроль приоритетов
- Организация очередей в коммутаторах
- Реализация очередей для службы ubr
- Реализация очередей для службы abr
- Методы отбрасывания пакетов
- Адаптивное управление буферами в коммутаторах
- 16. Интеграция с атм
- Протокол ip поверх atm
- Передача ip-Дейтаграмм по сети atm
- Взаимодействие устройств в одной логической подсети
- Групповая доставка информации в сети atm
- Взаимодействие устройств в разных логических подсетях
- Протокол nhrp
- Оценка потерь при работе протокола ip поверх atm
- Передача ip-дейтаграмм в кадрах sonet
- Технология эмуляции локальной сети — lane
- Концепция lane
- Технология мроа
- Клиент мроа
- Сервер мроа
- Взаимодействие технологий мроа и nhrp
- Масштабируемость в глобальных сетях
- Технология Tag Switching фирмы Cisco
- Технология aris фирмы ibm
- Технология mpls комитета ietf
- Перспективные разработки. Рекомендации
- Взаимодействие технологий atm и Frame Relay
- 17. Интеграция маршрутизации и коммуникации
- Общие вопросы выбора технологий
- Коммутирующие маршрутизаторы
- Коммутация третьего уровня в atm
- Технологии фирм Ipsilon и Toshiba
- Технология FastIp фирмы 3Com
- Технология NetFlow фирмы Cisco
- Технология SecureFast фирмы Cabletron
- Технология Multiprotocol Switched Services фирмы ibm
- 18. Мультимедиа в сети
- Передача видеоинформации
- Технические требования к передаче видеоинформации в сетях atm
- Некоторые рекомендации по созданию сетей atm с видео
- Передача голоса
- Часть V Приложения
- 1. Стандарты стека протоколов tcp/ip
- 2. Порты протоколов tcp и udp
- 3. Выделение ip - подсетей
- 4. Теория очередей и расчет параметров сети
- 5. Организации по стандартизации
- 6 Список фирм - членов Форума атм
- 7. Спецификации Форума атм
- 8. Список терминов
- 9. Список литературы Основная литература
- Дополнительная литература Технология atm и протокол ip поверх atm
- Технология качества обслуживания
- Система ip-адресаиии
- Некоторые ресурсы Internet
- Алфавитный указатель
- Оглавление
- Часть I 3
- Часть II 109
- Часть III Технология atm 207
- Часть IV 269
- Часть V Приложения 402