...
| Center |
|---|
Figure 1 - A network device traffic passing scheme |
Сетевое устройство может быть промежуточным для нескольких пар узлов, каждая из которых может передавать данные нескольких сервисов (рис. 2а). Рассмотрим схему, в которой Сетевое устройство является промежуточным для трафика пар узлов Узел-1 - Узел-4, Узел-2 - Узел-5 и Узел-3 - Узел-6. Первая пара передаёт данные трёх сервисов, вторая - двух, третья - одного. В общем случае, при отсутствии настроек QoS, данные всех сервисов попадают в общую очередь в порядке поступления их на Сетевое устройство и в этом же порядке будут из очереди переданы на исходящие интерфейсы.
При настроенном QoS можно классифицировать каждый из входящих потоков трафика, например, по его типу и сопоставить каждому классу отдельную очередь (рис. 2б). Каждой из очередей пакетов может быть назначен свой приоритет, который будет учитываться при извлечении пакетов из очередей сообщений, что позволит гарантировать показатели качества. Классификация потоков трафика может быть выполнена не на основании используемых сервисов, а по другим критериям. Например, каждой паре пользователей может быть выделена отдельная очередь сообщений (рис. 2вA network device can be intermediate for several pairs of nodes, and each can transmit data of several services (Figure 2a). Let's look at the scheme there the Network device is intermediate for the traffic of nodes pairs Node-1 - Node-4, Node-2 - Node-5 and Node-3 - Node-6. The first pair transmits data of three services, the second of two, the third of one. If there are no QoS settings, the data of all services get through the general queue in the order they are received on the Network device and in the same order they will be transferred from the queue to outgoing interfaces.
With QoS configured, each of the incoming traffic flows can be classified by its type (for example) and map a separate queue to each class (Figure 2b). КEach packet queue can be assigned a priority, which will be taken into account during packets extraction from queues, and will guarantee quality indicators. The traffic flows classification can be performed not only by the services used, but according to other criteria. For example, each pair of nodes can be assigned a separate message queue (Figure 2c).
| Center |
|---|
2а - Формирование очереди для различных сервисов без Figure 2a - Queuing for various services without QoS
2б - Формирование очередей различных сервисов с Figure 2b - Queuing for various services with QoS
Рисунок 2в - Формирование очередей различных пользователей с QoS |
...
Figure 2b - Queuing for various users with QoS |
Keep in mind that several intermediate network devices can be located on the data path between the source and the receiver, with independent packets queues on each, i.e. effective QoS policy implementation will require the configuration of all network nodes.
| Anchor | ||||
|---|---|---|---|---|
|
...
Основные выводы предыдущего раздела, которые будут использоваться нами для определения метрик качества:
- Пропускная способность каналов связи и сетевых устройств является конечной.
- Время доставки данных от источника к получателю является ненулевым.
- Канал связи представляет из себя среду с набором физических параметров, которые определяют эффекты при распространении сигнала.
- Программная и аппаратная архитектура сетевого устройства могут оказывать влияние на распространение данных.
Выделяют три основные метрики качества:
- Потери.
- Задержка.
- Джиттер.
Подробно рассмотрим метрики на примере: Узел-2 передаёт три пакета данных Узлу-5, источник и получателя данных соединяет промежуточное Сетевое устройство, пакеты передаются в рамках одного сервиса, т.е. их ключевые служебные поля совпадают.
Потери
При передаче потока данных, часть из них могут быть не приняты, либо приняты с ошибками. В этом случае можно говорить о потери данных, которые измеряются как отношение количества принятых пакетов к количеству переданных. В примере (рис. 3) Узел-2 передаёт пакеты с идентификаторами 1,2 и 3, однако Узел-5 принимает только пакеты 1 и 3, т.е. пакет с идентификатором 2 потерян. Существуют сетевые механизмы, позволяющие выполнить повторную передачу потерянных данных. Например, к таким механизмам можно отнести протоколы TCP и ARQ.
Причины потери данных можно выделить в следующие группы:
- Потери в среде: потери, связанные с распространением сигнала в физической среде. Например, кадр будет потерян, если уровень полезного сигнала ниже чувствительности приёмника. Также потери могут быть вызваны физическим повреждением интерфейсов подключения к среде или импульсные наводки, возникающие из-за некачественного заземления.
- Потери в интерфейсе: потери, связанные с обработкой очереди сообщений на входящем или исходящем интерфейсе. У каждого из интерфейсов существует буфер памяти, который может быть полностью заполнен при интенсивном потоке данных. В этом случае все последующие данные, поступающие в интерфейс, будут отброшены, т.к. не могут быть помещены в буфер.
- Потери в устройстве: данные, отброшенные в соответствии с логикой конфигурации сетевого устройства. В случае, если очереди сообщений будут переполнены, то входящие данные не смогут быть добавлены в очередь обработки, и сетевое устройство их отбросит. Также, к этим потерям можно отнести пакеты данных, отфильтрованные списками доступа и файрволом.
...
...
Quality indicators
The main conclusions from the previous section, which will be used to define quality metrics:
- The communication channel and network devices throughput is finite.
- The data delivery time from source to destination is non-zero.
- A communication channel is an environment with a set of physical parameters that define the signal propagation effects.
- The software and hardware network device architecture can affect the data distribution.
There are three main quality metrics:
- Losses.
- Delay.
- Jitter.
Let's look at the metrics on the example: Node-2 transmits three data packets to Node-5, the data source and recipient are connected to an intermediate Network device, the packets are transmitted within the same service, i.e. their key service fields are the same.
Losses
During a data stream transmission, some packets may not be received, or may be received with errors. This process is called as data loss, and is measured as the number of received packets to the number of transmit packets ratio. In the example (Figure 3), Node-2 transmits packets with identifiers 1,2 and 3, however, Node-5 receives only packets 1 and 3, i.e. packet with identifier 2 was lost. There are network mechanisms which allows retransmitting lost data. For example, such mechanisms are the TCP and ARQ protocols.
The causes of data loss can be divided into the following groups:
- Losses in medium: losses related with signal propagation in the physical environment. For example, the frame will be lost if the useful signal level is lower than the receiver sensitivity. Losses can also be caused by physical damage of the interfaces connected to the media or by impulse pickups resulting from poor grounding.
- Losses on the interface: losses during processing a queue on incoming or outgoing interface. Each interface has a memory buffer, which can be completely filled in case of intensive data stream. In this case, all subsequent data entering the interface will be discarded, because cannot be buffered.
- Losses in the device: Data discarded by the network device according with configuration logic. If the queues are full and the incoming data cannot be added to the processing queue, the network device will drop it. Also, these losses include data packets rejected by access lists and a firewall.
| Center |
|---|
Figure 3 - Data packet loss example |
Величина потерь влияет на две метрики, которые не относят к основным: пропускная способность и пакетная производительность.
...