Meccanismi QoS nelle reti a pacchetti
Esistono tre tipi di meccanismi QoS nelle reti a pacchetti.
- Meccanismi del piano di controllo
- Meccanismi del piano dati
- I suoi compromessi
Meccanismi del piano di controllo
Tali meccanismi includono la gestione delle politiche QoS, la segnalazione e il controllo dell’ammissione. La gestione delle policy QoS riguarda la definizione e il provisioning dei vari livelli e tipi di servizi QoS, nonché la gestione di quale utente e applicazione ottiene quale QoS. La figura mostra un sistema di gestione delle policy generalizzato come descritto da IETF che può essere utilizzato per gestire le policy QoS.
I componenti del sistema includono
(1) un repository di policy, che in genere è una directory contenente i dati di policy, come nome utente, applicazioni e risorse di rete a cui hanno diritto.
(2) punti decisionali politici (PDP), che traducono i dati politici di livello superiore in informazioni di configurazione specifiche per i singoli nodi di rete.
(3) punti di applicazione delle politiche (PEP), che sono i nodi del percorso dati che agiscono in base alle decisioni prese dal PDP.
(4) protocolli per la comunicazione tra archivio dati, PDP e PEP. Esempi di questi protocolli includono LDAP (protocollo di accesso leggero alla directory) [30] per la comunicazione tra origine dati e PDP e COPS (servizi comuni di protocollo aperto) per la comunicazione tra PDP e PEP. La segnalazione riguarda il modo in cui un utente comunica i requisiti di QoS a una rete. I meccanismi di segnalazione possono essere statici o dinamici. Nel caso statico, il PDP prende le informazioni sulla politica di alto livello nei dati della politica e crea informazioni di configurazione che vengono inviate a ciascun PEP che applica le politiche. I dati delle policy vengono solitamente creati in base agli accordi sul livello di servizio (SLA) tra l’utente e il fornitore di rete. Nel caso dinamico, i requisiti QoS vengono segnalati dall’utente o dall’applicazione in base alle necessità appena prima del flusso di dati. RSVP (protocollo di prenotazione delle risorse) è un protocollo utilizzato per tale segnalazione.
Quando una richiesta per una determinata QoS arriva al PEP, verifica con il PDP l’approvazione e, se accettata, alloca le risorse necessarie per fornire la QoS richiesta. Il controllo dell’ammissione, l’altra importante funzione del piano di controllo, è la capacità di una rete di controllare l’ammissione al nuovo traffico,
in base alla disponibilità delle risorse. Il controllo dell’ammissione è necessario per garantire che nuovo traffico venga ammesso nella rete solo se tale ammissione non compromette le prestazioni del traffico esistente. Il controllo dell’ammissione può essere effettuato su ciascun nodo su base per-hop, solo sul nodo di ingresso o da un sistema centralizzato che conosce le condizioni della rete end-to-end.
Meccanismi del piano dati
Questi metodi applicano la QoS concordata classificando i pacchetti in entrata in più code e assegnando risorse adeguate a ciascuna coda. La classificazione viene effettuata controllando le intestazioni dei pacchetti in entrata; l’allocazione delle risorse viene effettuata utilizzando algoritmi di pianificazione appropriati e tecniche di gestione del buffer per archiviare e inoltrare i pacchetti in ciascuna coda. Esistono fondamentalmente due approcci diversi alla definizione di queste code. Il primo approccio chiamato gestione per flusso consiste nell’avere una coda separata per ogni singola sessione o flusso. In questo caso, i pacchetti appartenenti ad una determinata sessione o flusso devono essere identificati in modo univoco.
Per il traffico IP, si tratta in genere dei cinque campi nell’intestazione IP: indirizzi IP di origine e destinazione, indirizzi delle porte di origine e destinazione e campi del protocollo del livello di trasporto. I metodi IntServ definiti dall’IETF utilizzano la gestione per flusso dei pacchetti IP. Dal punto di vista dell’utente finale, la gestione per flusso tende a migliorare la qualità dell’esperienza, poiché a una determinata sessione vengono concesse risorse indipendenti dalle altre sessioni. La gestione dei flussi, tuttavia, richiede che ciascun nodo della rete mantenga lo stato delle singole sessioni e applichi un’elaborazione indipendente, il che diventa molto difficile o poco pratico quando il numero di flussi diventa molto elevato, in particolare nel nucleo della rete.
Il secondo approccio consiste nel classificare i pacchetti in alcune classi generiche diverse e inserire ciascuna classe in una coda diversa. Questo approccio è chiamato gestione aggregata, poiché le code qui saranno costituite da pacchetti provenienti da più sessioni o flussi. Anche in questo caso viene utilizzata una qualche forma di identificazione nell’intestazione del pacchetto per determinare a quale classe aggregata appartiene il pacchetto. DiffServ e 802.1p sono esempi di meccanismi di gestione del traffico aggregato rispettivamente per pacchetti IP ed Ethernet. La gestione aggregata riduce il carico di manutenzione e elaborazione dello stato sui nodi di rete ed è molto più scalabile rispetto ai metodi per flusso. La qualità dell’esperienza dell’utente, tuttavia, potrebbe essere in qualche modo compromessa, poiché è influenzata dal traffico proveniente da altri.
Compromessi
Sia i meccanismi del piano di controllo che quelli del piano dati comportano dei compromessi. Una maggiore complessità in entrambi i casi può fornire migliori garanzie di QoS. Nel piano di controllo, ad esempio, le decisioni di controllo dell’ammissione e l’efficienza nell’allocazione delle risorse possono essere migliorate se l’utente segnala i requisiti in maggiore dettaglio alla rete. Ciò, tuttavia, aumenta il carico di segnalazione. L’applicazione di requisiti QoS dettagliati aumenta la complessità dei meccanismi del piano dati, come la pianificazione e la gestione del buffer. I progettisti di rete devono sforzarsi di ridurre la complessità non necessaria fornendo allo stesso tempo una QoS significativa.