Контроль качества предоставления услуг (SLA) в сетях IPMPLS. Учебное пособие

связь маршрутизатора;

сетевая связь (узловым маршрутизатором);

суммарная связь к автономной системе;

внешняя связь.

Связь маршрутизатора. Связь маршрутизатора определяет все подключения к данному маршрутизатору. Маршрутизатор использует для извещения информацию обо всех его связях и связях соседей.

Сетевая связь. Узловой маршрутизатор от имени всей транзитной сети распределяет этот тип LSA-пакетов. Пакеты извещают о состоянии всех маршрутизаторов, подключенных к сети.

Суммарная связь сети. Информация о линиях маршрутизаторов и сетевых линиях внутри зоны распространяется внутри зоны. Информация о состоянии линий вне зоны распространяется пограничным маршрутизатором. Пограничный маршрутизатор зоны действует более чем в одной зоне. Он получает извещения о линиях маршрутизатора данной зоны и линиях сети и, как мы увидим, создает таблицу маршрутов для каждой из этих зон. Например, на рис. 2.4 маршрутизатор R1 есть пограничный маршрутизатор.

Рис. 2.4 Суммарная связь сети

Он имеет две таблицы маршрутизации, одна для зоны 1 и одна для зоны 0. R1 заполняется информацией о зоне 1 и вторая

—информацией о том, как достигнуть сети, расположенной в

31

зоне 0. Тем же самым способом маршрутизатор R2 заполняется информацией о зоне 2 и о том, как достигнуть по этой же самой сети зоны 0. Суммарная связь в зоне 0 позволяет обмен между маршрутизаторами, она может быть реализована одним из уже рассмотренных четырех типов связи: "точка-точка", транзит, ответвление и виртуальная.

Суммарная связь к пограничному маршрутизатору автономной системы. Предыдущее извещение позволяло каждому маршрутизатору знать стоимость маршрута для того, чтобы выбрать маршрут внутри автономной системы. Если маршрутизатор внутри зоны хочет послать пакет внешней автономной системе, он должен сначала знать маршрут к пограничному маршрутизатору автономной системы. Суммарная линия к пограничному маршрутизатору автономной системы (АС) обеспечивает эту информацию. Зоновый пограничный маршрутизатор заполняет их зоны этой информацией (рис. 2.5).

Рис. 2.5 Суммарная связь к пограничному маршрутизатору автономной системы

Внешняя связь. Извещения внешней связи обеспечивают информацией о том, какая сеть доступна вне автономной системы. Используют таблицу маршрутизации, создаваемую внешним протоколом маршрутизатора. Каждое извещение оповещает одну отдельную сеть. Если имеется более чем одна сеть, делаются отдельные извещения.

32

Каждый маршрутизатор в зоне получает линию LSAs маршрутизатора и сетевую линию от каждого маршрутизатора и формы базы данных состояний линии.

База данных состояния связи – это таблица, представ-

ляющая топологию Интернета внутри зоны. Она показывает связь между каждым маршрутизатором и соседним к нему, включая метрику.

Алгоритм Дейкстры

Для того чтобы вычислить таблицы маршрутизации, применяется алгоритм Дейкстры для баз данных состояния линии этого маршрутизатора. Алгоритм Дейкстры вычисляет кратчайший путь между двумя точками в сети, используя граф по методу узлов и границ. Алгоритм разделяет узлы на два множества: пробные и постоянные. Он выбирает узлы, делает их пробными, анализирует их и, если они проходят по критериям, делает их постоянными.

Работа алгоритма поясняется на рис. 2.6. На рис. 2.6а приведен пример сети. Эта же сеть представлена в виде графа. На этом графе нанесена назначенная стоимость прохождения по участкам. Далее на рис. 2.6б. приводится вычисление накопленной стоимости при прохождении.

Сам алгоритм заключается в прохождении графа и вычислении накопленной стоимости. Алгоритм прохождения графа приведен во многих книгах. Ниже рассматривается порядок вычисления наикратчайшего пути. Номер следующего узла представляет накопленную стоимость от корневого узла. Заметим, что сеть достигает маршрутизатора E через два направления с накопленной стоимостью 14 и 10. При этом сохраняется направление с накопленной стоимостью 10, а второе удаляется.

Каждый маршрутизатор применяет метод наикратчайшего пути по дереву для построения своей таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации показывает стоимость достижения каждого узла в зоне, маршрутизатор использует извещения: суммарной линии сети, суммарной линии пограничного маршрутизатора и внешней линии.

33

Рис. 2.6 Вычисление стоимости наикратчайшего участка

Табл. 2.2. показывает таблицу маршрутизации для маршрутизатора A согласно результатам вычислений по рис. 2.6в.

Таблица. 2.2 Таблица состояния линий для маршрутизатора A

34

2.2.5 Протокол пограничной маршрутизации (BGP — Border Gateway Protocol)

Протокол пограничной маршрутизации (BGP — Border Gateway Protocol) – это протокол маршрутизации между автономными системами. Он основан на методах маршрутизации, называемых "маршрутизация вектором пути". Рассмотрим вначале принципы такой маршрутизации. Попробуем понять, почему два ранее показанных метода, а именно маршрутизация с помощью вектора расстояния маршрута (RIP) и маршрутизация по состоянию линии (OSF), не являются желательными для использования системой маршрутизации между автономными системами.

Маршрутизация с помощью вектора расстояния маршрута может быть нежелательной, потому что имеются случаи, в которых маршрут, вычисленный с наименьшим числом участков, не является предпочтительным. Например, существует запрет на передачу через автономную систему, которая не обеспечивает безопасности по наикратчайшему маршруту. Вектор маршрутизации с использованием вектора длины маршрута ведет к нестабильности, поскольку путь маршрутизации рассчитывается только по числу участков к пункту назначения, без анализа состояния всего пути (например, перегрузки участков), который ведет к этому пункту назначения.

Маршрутизация по состоянию линий также не является желательной для системы маршрутизации между автономными системами, потому что Интернет обычно слишком большая сеть для этого метода маршрутизации. Чтобы использовать маршрутизацию по состоянию линий для всего Интернета, каждому маршрутизатору понадобилось бы иметь огромную базу данных состояний. Это также привело к длительному времени работы каждого маршрутизатора для вычисления его таблицы маршрутов с использованием алгоритма Дейкстры.

Маршрутизация с использованием вектора путей от-

личается и от маршрутизации с использованием вектора длины маршрута, и от маршрутизации состоянием линии. Каждый вход в таблицу маршрутизации содержит сеть пункта назначения, следующий маршрутизатор и путь до пункта назначения. Путь

35

обычно определяется как упорядоченный список автономной системы, который должен пройти пакет для достижения пункта назначения. Табл. 2.3. показывает пример таблицы маршрутизации векторов пути.

Таблица. 2.3 Таблица маршрутного вектора пути

Автономный пограничный маршрутизатор, который участвует в маршрутизации с использованием вектора путей, извещает о достижимости сетей в их собственной автономной системе для соседних автономных пограничных маршрутизаторов. Концепция окружения здесь та же самая, как в уже рассмотренных протоколах RIP и OSPF. Два пограничных маршрутизатора автономных систем, подключенные к той же самой сети, – соседи.

Заметим, что пограничный маршрутизатор автономной системы получает свою информацию от внутреннего алгоритма маршрутизации, такого как RIP и OSPF.

Каждый маршрутизатор, который получает вектор пути, проверяет, что предложенный путь согласован с его политикой (набором правил, назначаемых администратором, который управляет маршрутизатором). Если политика маршрутизации соответствует записанной в программе, маршрутизатор обновляет таблицы маршрутизации и модифицирует сообщение, прежде чем послать его к следующему соседу. Модификация содержит дополнение номера своего АС для пути и замещающий номер следующего маршрутизатора, входящего со своим собственным идентификатором.

Например, рис. 2.7 показывает сеть Интернет с четырьмя автономными системами. Маршрутизатор R1 посылает сообщение вектора путей, извещающего о достижимости N1, маршру-

36

тизатор R2 получает сообщение, обновляет свою таблицу маршрутизации, после этого добавляет свою информацию об автономной системе к информации пути и вставляет самого себя как соседний маршрутизатор, посылает сообщение к маршрутизатору R3. Маршрутизатор R3 получает сообщение, обновляет свою таблицу маршрутизации и посылает сообщение после изменения к маршрутизатору R4.

Рис. 2.7 Принцип формирования вектора путей

Нестабильности маршрутизации с использованием дистанционного вектора маршрутизации и порождения петель можно избежать при маршрутизации с использованием вектора путей. Когда маршрутизатор получит сообщение, он проверяет его, чтобы посмотреть, есть ли в его автономной системе список путей к пункту назначения. Если он есть, то возможно возникновение петель и сообщение игнорируется.

Политика маршрутизации может быть просто реализована с использованием вектора путей. Когда маршрутизатор получает сообщение, он проверяет путь. Если одна из автономных систем, указанных в списке, не совпадет с его политикой, он может игнорировать этот путь и этот конечный пункт. Он не обновляет свою таблицу маршрутизации в части этого пути и не посылает сообщения своим соседям. Это означает, что таблицы маршрутизации в методе маршрутизации с использованием вектора путей не основываются на подсчете наикратчайшего пути или минимальной метрике. Они основаны на политике, навязываемой маршрутизатору администратором.

При рассматриваемом методе путь был представлен как список автономных систем, но фактически это список атрибутов. Список атрибутов помогает принимающему маршрутиза-

37

тору вырабатывать решение, когда применяется его политика. Атрибуты разделяются на две категории: закрепленные (wellknow) и опциональные. Закрепленный атрибут — единица, которую каждый BGP-маршрутизатор должен распознавать. Опциональный атрибут — единица, которую не надо распознавать каждому BGP-маршрутизатору.

Закрепленный атрибут сам разделяется на две категории: обязательный и по усмотрению. Закрепленный атрибут по усмотрению — единица, которая должна быть опознана каждым маршрутизатором, но не требует включения в каждое обновленное сообщение.

Единица обязательного закрепленного атрибута – это ORGIN. Она определяет информацию об источнике маршрутизации (RIP, OSPF и так далее). Другой хорошо известный закрепленный обязательный атрибут – это AS_PATH. Он определяет список автономных систем, через которые может быть достигнут пункт назначения. Еще один обязательный атрибут – это NEXT-HOP, он определяет следующий маршрутизатор, к которому должен быть послан пакет данных.

Опциональные атрибуты могут также быть подразделены на две категории: транзитные и не транзитные. Опциональный транзитный атрибут — единица, которая должна быть передана к следующему маршрутизатору маршрутизатором, который не выполняет этот атрибут. Опциональный не транзитный атрибут

— единица, которая должна быть удалена, если приемный маршрутизатор не может выполнить ее.

2.3Измерения

Измерения обеспечивают контроль параметров трафика – например, скорость потока данных в сравнении с согласованной в SLA скоростью. По результатам измерений могут быть реализованы определенные процедуры – такие, как сброс пакетов и применение механизмов Leaky Bucket и Token Bucket. Более подробно данные механизмы будут рассмотрены в следующей лекции.

38

2.4Заданные правила доставки

Под правилами доставки здесь понимается набор правил, используемых для контроля и административного управления доступом к сетевым ресурсам. На основе таких правил поставщики услуг могут осуществлять реализацию механизмов в плоскости управления и плоскости данных. Возможными применениями правил доставки являются маршрутизация по заданным правилам, фильтрация пакетов на основе заданных правил (маркировка или отбрасывание пакетов), регистрация заданных потоков, правила обработки, связанные с безопасностью. Более подробно данные механизмы будут рассмотрены в следующей лекции.

2.5Восстановление трафика

Под восстановлением трафика в данной рекомендации понимается реакция сети, смягчающая последствия в условиях отказа. Восстановление трафика рассматривается на различных уровнях эталонной модели процессов. На физическом уровне при использовании SDH надежность обеспечивается автоматической защитной коммутацией. На канальном уровне транспортных сетей восстановление трафика обеспечивается специальными механизмами, развитыми для кольцевых и ячеистых структур. Соответствующие процедуры предусмотрены в технологии ATM. Восстановление на сетевом уровне (протокол IP) осуществляется с помощью технологии MPLS. Более подробно технология MPLS будет рассмотрена в пятой лекции.

2.6Соглашение об уровне обслуживания

Одним из основных понятий в концепции обеспечения требуемого уровня качества обслуживания в современных сетях является соглашение об уровне обслуживания. Первые SLAконтракты были разработаны в середине 90-х годов при предоставлении услуг передачи данных с использованием технологий Frame Relay, ATM и IP. Необходимость подобных контрактов была вызвана возрастающими требованиями к операторам со стороны клиентов, чей бизнес все больше зависел

39

от надежной и своевременной передачи информации. Контракт SLA предполагает повышенную ответственность поставщика услуг, дисциплинирует его. В какой-то степени это дисциплинирует и заказчика, поскольку заключению соглашения предшествует этап анализа требований к уровню сервиса.

Соглашение SLA, называемое в ряде источников контрактом по трафику, представляет собой контракт между пользователем и провайдером услуг/сетевым провайдером. В контракте определяются основные характеристики (профиль) трафика, формируемого в оборудовании пользователя, и параметры QoS, предоставляемые провайдером. Соглашение SLA может включать в себя также и ценовые характеристики. Техническая часть SLA специфицирует набор параметров и их значения, которые вместе определяют уровень обслуживания, обеспечиваемый трафику пользователя со стороны сетевого провайдера.

Контракт SLA может быть статическим (согласовывается на длительный период – месяц, год и т. п.) или динамическим (определяется для каждого сеанса). В последнем случае для запроса требуемого уровня QoS должен использоваться сигнальный протокол (например, RSVP). Соглашения SLA, прежде всего, предполагают четко регламентированные обязательства поставщика услуг по обеспечению их качества (время предоставления услуги, например, круглосуточно или только в рабочие дни; время реакции на инцидент; время выезда персонала к заказчику; время закрытия инцидента и т. д.), а также штрафные санкции за нарушение регламента. Из опыта зарубежных сетевых провайдеров известно, что стоимость SLA добавляется к стоимости гарантийного обслуживания и в ряде случаев может быть в несколько раз выше стоимости гарантийного обслуживания.

Выводы по лекции 2

1.Механизм управления допуском контролирует новые заявки на пропуск трафика через сеть, определяя, может ли вновь поступающий трафик привести к перегрузке сети или к

40