Класифікація та маркування пакетів

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

КЛАСИФІКАЦІЯ ТА МАРКУВАННЯ ПАКЕТІВ

1. Функції класифікації та маркування пакетів

Класифікація пакетів (packet classification) є засобом, що дозволяє визначити належність пакетів до того чи іншого рівня пріоритету або класу обслуговування в залежності від значення одного або декількох полів пакета. Шляхом маркування відповідних полів у заголовку пакета сигналізується про належність даного пакета до певного класу. Наприклад, використовуючи три біти в полі ToS (Type of Service) заголовка IP-пакета, можна організувати до шести класів трафіка (два значення зарезервовані для інших цілей). Кожний з організованих класів трафіка має свій набір вимог до параметрів обслуговування (смуги пропускання, яка виділяється, величині затримки і джитера, а також до рівня втрат), і як наслідок кожному з них призначається своя політика обробки в мережі з метою задоволення цих вимог. У результаті позначка належності пакета до певного класу під час передавання його через мережу визначатиме, як саме здійснюється це передавання.

Класифікація пакетів (або як її ще називають пріоритезація даних) в існуючих мережних технологіях завжди реалізується на прикордонних вузлах мережі оператора. Можливе здійснення класифікації пакетів в абонентській мережі або мережі провайдера, у цьому випадку на вході в мережу оператора позначка може бути як збережена, так і перезаписана в результаті процесу нової класифікації на підставі політики мережі оператора.

2. Способи пріоритезації даних

Способи пріоритезації даних можна умовно розділити на явні та неявні (рис. 1). За неявного призначення пріоритетів маршрутизатор або комутатор автоматично встановлює рівні пріоритету, виходячи з заданих адміністратором мережі критеріїв (наприклад, типу аплікації або адреси джерела). Кожен вхідний пакет аналізується (фільтрується): перевіряється відповідність цим критеріям. Механізм неявної пріоритезації підтримують практично всі маршрутизатори.

Деякі комутатори теж здатні задавати пріоритети, але мають обмежений набір функцій. Так, комутатори можуть забезпечувати пріоритезацію даних за типом віртуальної локальної мережі, за адресою джерела або адресата, але не використовують інформацію вищого рівня (протокол передачі або тип аплікації).

Під час явної пріоритезації даних користувач або аплікація запитує певний рівень служби, а комутатор або маршрутизатор намагається задовольнити запит.

Рисунок 1. Способи пріоритезації даних.

Порівняльний аналіз методів пріоритезації показує, що неявна пріоритезація має низку переваг. По-перше, вона не вимагає серйозних обчислювальних потужностей маршрутизатора. По-друге, при явному заданні пріоритетів значно ускладнюється управління мережею. Кінцеві користувачі, швидше за все, налаштовуватимуть своє програмне забезпечення на запитування найвищого з можливих рівнів послуг. Відповідно, адміністраторові мережі потрібно буде розробляти правила управління користувачами і, можливо, навіть настроювати служби з гарантованою якістю для кожного користувача окремо.

Обов'язковою умовою проведення класифікації є наявність критерію класифікації (розпізнавальної функції), в ролі якого може виступати як окремий параметр, так і їхня сукупність. Найрозповсюдженішою є класифікація пакетів на основі:

* п'яти параметрів: адреси джерела IP-пакета, адреси призначення IP-пакета, поля протоколу IP, порту джерела та порту призначення;

* поля IP-пріоритету або поля коду диференційованої послуги (DSCP);

* інших параметрів заголовка TCP/IP- пакета, таких, як довжина пакета;

* МАС-адреси джерела і МАС-адреси призначення пакета;

*номерів портів, що використовує аплікація, адрес URL (Universal Resource Locator - універсальний покажчик інформаційного ресурсу) і т.д. Дана функціональна можливість реалізована в продуктах Cisco у вигляді методу розпізнавання аплікацій на основі мережних параметрів (Network Based Application Recognition, NBAR), що дозволяє проводити класифікацію пакетів за програмними засобами, що їх згенерували.

Класифікація пакетів може ґрунтуватися також і на внутрішніх параметрах маршрутизатора. Прикладом такої класифікації є ідентифікація пакетів на підставі вхідного інтерфейсу маршрутизатора або ідентифікація пакетів на підставі значення поля QoS-групи, що належить до внутрішньої відносно маршрутизатора структури даних пакета.

Як видно із зазначених критеріїв, як останніми використовується інформація різних рівнів. В цілому класифікація може здійснюватися на рівнях 2-7, але найпоширенішою є ця процедура на другому (канальному) і третьому (мережному) рівнях.

3. Поля кадрів і пакетів, які використовуються для маркування

Результати класифікації трафіка відбиваються у відповідному маркуванні пакета шляхом установлення значення одного з таких полів (табл. 1). Найпоширенішим є використання для цих цілей полів IP-пріоритету і DSCP у заголовку IP-пакета (класифікація мережного рівня) (рис. 2, табл. 1, 2).

Рисунок 2. Структура перших 32-х біт заголовка IP-пакета.

Як видно з табл. 2, трибітове поле IP-пріоритету і шестибітове поле DSCP використовуються для виконання однакових функцій: маркування пакетів на границі мережі і реалізації певної політики обробки пакетів (наприклад, їхнього відкидання або постановки в чергу) усередині мережі. Слід зазначити, що поле DSCP зворотньо сумісне з полем IP-пріоритету. Отже, забезпечення підтримки поля DSCP не вимагає внесення будь-яких змін в існуючі функціональні можливості й архітектуру. Незабаром усі функції IP QoS підтримуватимуть поле DSCP поряд з полем IP-пріоритету.

Таблиця 1. Поля кадрів і пакетів, які використовуються для маркування.

Таблиця 2. Відповідність між бітами DSCP і бітами IP-пріоритету.

Поле QoS-групи застосовується для маркування пакетів за визначеними користувачем критеріями класифікації. Слід зазначити, що поле QoS-групи є внутрішнім відносно маршрутизатора і не належить до заголовка IP-пакета. За допомогою поля QoS-групи реалізуються внутрішнє відносно маршрутизатора «розфарбування» пакета.

4. Засоби класифікації та маркування пакетів та стратегії їх застосування

пріоритезація даних маркування

До засобів якості обслуговування Cisco, що підтримують функцію маркування пакетів, належать механізм узгодження швидкості доступу (Committed Access Rate, CAR), маршрутизація на основі політики (Policy-Based Routing, PBR) і поширення політик QoS за допомогою протоколу прикордонного шлюзу (QoS Policy Propagation using Border Gateway Protocol, QPPB). Такі механізми хоча і дозволяють провести класифікацію і маркування, однак ця задача не є для них основною. Поряд з цим існують механізми, для яких класифікація і маркування є основною і єдиною функцією. Це маркування пакетів на основі класу Class-Based marking (CB marking) і розпізнавання аплікацій на основі мережних параметрів NBAR.

Працюючи спільно, механізм NBAR забезпечує розпізнавання аплікацій, що використовують динамічний порт, а також проводить збір статистичної інформації про інформаційні потоки, які циркулють у мережі, у той час як CB marking здійснює безпосереднє маркування розпізнаних пакетів. Сам механізм CB marking здатний ідентифікувати пакети на основі аналізу MAC адреси джерела й одержувача, полів IP-пріоритету, DSCP, MPLS Experimental, QoS-групи, діапазону UDP портів, розширених списків доступу. На підставі встановленої належності пакета до певного класу трафіку CB marking залишає позначку в одному з таких полів: IP-пріоритет, DSCP, 801P CoS, ISL Priority, ATM CLP, Frame Relay DE, MPLS Experimental, QoS група.

Необхідність застосування механізмів, призначених тільки для розпізнавання трафіка і його маркування, показано на рис. 3 і 4.

На рис. 3 на маршрутизаторах R1 і R2 реалізуються формування трафіка (shaping) і постановка пакетів у чергу (queuing) для подальшої передачі. Однак і одній й іншій дії передує етап класифікації пакетів. На перший погляд класифікаційна частина здається простою задачею, однак у процесі її виконання потрібно зробити велику кількість операцій порівняння. Наприклад, пакет, що виходить з інтерфейсів S0 маршрутизаторів R1 і R2, необхідно перевірити на належність до таких потоків:

· TCP порт 80 (Server1 web traffic, від джерела з адресою 10.1.1.1);

· UDP, порти в діапазоні від 16384 до 32767 (мовний трафік); можлива також перевірка IP-адреси на належність підмережі IP-телефонії або мовному шлюзові;

· TCP порт 1720 (H.323 voice signaling);

· TCP порт у діапазоні від 11000 до 11999 (Voice signaling);

· TCP порт 1719 (Voice signaling);

· TCP порти в діапазоні від 2000 до 2002 (Skinny voice signaling);

· UDP порти 2427 і 2428 (MGCP voice signaling).

Такі механізми як CB marking і NBAR спрощують роботу інших QoS засобів, наприклад, CAR, QPPB, PBR. Засоби класифікації і маркування пакетів, виконавши свою функцію один раз, залишають позначку в заголовку пакета, що сигналізує про належність цього пакета до певного класу обслуговування. Тепер механізми QoS, які задіяні в подальшій обробці пакета, можуть пропустити етап класифікації або провести її за спрощеною схемою і, скориставшись вже існуючою позначкою, виконувати свої безпосередні функції. Наприклад, на рис.4 на вході маршрутизатора R1 (інтерфейс FA0/0) здійснюється маркування пакетів, у результаті механізми формування трафіка (на R1) і обробки черг (на R1 і R2) працюють ефективніше.

Слід зазначити, класифікація і маркування може здійснюватися в різних мережних пристроях. На рис. 5 відображені три стратегії проведення класифікації і маркування: на прикордонному маршрутизаторі мережі, на комутаторі мережі LAN і на апараті IP-телефонії.

Рисунок 3. Приклад мережі з реалізацією функцій класифікації, обслуговування черг і формування трафіка.

Рисунок 4. Приклад мережі з реалізацією функцій класифікації і маркування.

Размещено на Allbest.ru