Сети с коммутацией пакетов на основе протокола IP не обеспечивают гарантированной пропускной способности, поскольку не обеспечивают гарантированной доставки. Для приложений, где не важен порядок и интервал прихода пакетов, время задержек между отдельными пакетами не имеет решающего значения. Для приложений чувствительных к задержкам, в сети должны быть реализованы механизмы качества обслуживания (Quality of Service, QoS).

 

Механизмы QoS, работающие непосредственно с трафиком пользователя, включают управление очередями (буферами), предотвращение перегрузки, маркировку пакетов, организацию очередей и диспетчеризацию, классификацию трафика, контроль трафика.

Наиболее распространенная модель QoS в IP-сетях — это модель DiffServ. В ее основе лежит принцип обработки пакетов на основе их класса обслуживания (class of service, CoS), указанного в IP-заголовке. 

 

Для обеспечения QoS на канальном уровне модели OSI коммутаторы поддерживают стандарт IEEE 802.1р. Стандарт IEEE 802.1р позволяет задать до 8 уровней приоритетов (от 0 до 7, где 7 — наивысший), определяющих способ обработки кадра, используя 3 бита поля приоритета тега IEEE 802.1Q.

 

Для обеспечения QoS на сетевом уровне в заголовке протокола IP предусмотрено специальное 8-битное поле. В IPv4 оно называется Type of Service (ToS), в IPv6 - Traffic Class (ТС). В модели DiffServ это поле называется полем DS (RFC 2474). Первые 6 бит поля DS называются Differentiated Services Codepoint (DSCP) и  ассоциируются с классами обслуживания. Классы определяют политику обслуживания пакета на каждом промежуточном устройстве (коммутаторе, маршрутизаторе), через которое пакет проходит. Поле DS позволяет задать до 64 (от 0 до 63) значений.

Первым шагом в реализации QoS является идентификация трафика в сети, определение важности различных типов трафика и его требований к параметрам QoS сети. Как только коммутатор получает кадр, он выполняет его классификацию с целью отнесения к одному из классов обслуживания. Кадры классифицируются на основе анализа приоритетов 802.1р. Классифицировать трафик в локальной сети можно и на основе нескольких полей пакета, например, МАС-адреса, IP-адреса, номера порта TCP/UDP, тега VLAN. Для такой классификации могут использоваться списки управления доступом (Access Control List, ACL). Результатом классификации является очередь, в которую будет помещен пакет.

 

После классификации трафика коммутатор может осуществить маркировку пакетов. Маркировка пакетов определяет способ записи или перезаписи значений битов приоритета (DSCP, 802.1p или IP Precedence) входящих пакетов. 

 

По умолчанию в коммутаторах D-Link используется следующая карта привязки пользовательских приоритетов 802.1р к аппаратным очередям:

 

 

Очереди нумеруются от 0 (низший приоритет) до 7 (наивысший приоритет).

 

Программное обеспечение коммутаторов позволяет настраивать карты привязки приоритетов 802.1р, ToS, DSCP к очередям в соответствии с требованиями пользователей.

 

По умолчанию на коммутаторе D-Link со стандартным CLI существует следующая привязка DSCP к CoS (приоритетам 802.1p):

 

 

Рассматриваемый пример настройки подходит для следующих серий коммутаторов: DGS-1250, DGS-1510, DGS-1520, DGS-3130, DGS-3630, DXS-3610.

 

 

В локальной сети нужно реализовать QoS таким образом, чтобы кадры от рабочих станций без поддержки 802.1p коммутатор помещал в менее приоритетную очередь, а кадры с установленным приоритетом от серверов — в более приоритетную.

 

Задача решается настройкой приоритетов по умолчанию портов, к которым подключены рабочие станции, и пользовательской карты привязки приоритетов 802.1p к аппаратным очередям на коммутаторе второго уровня.

 

Схема сети показана на рисунке. Рабочие станции без поддержки 802.1p подключены к портам 1/0/2 и 1/0/4. Серверы с поддержкой 802.1p подключены к портам 1/0/6 и 1/0/8. Во всех исходящих с серверов кадрах установлен приоритет 802.1p равный 5. Немаркированные кадры от рабочих станций коммутатор должен помещать в очередь 3.

 

Рис. 1 Схема подключения

 

 

 

 

Провайдер подключает компанию, у которой существует собственная политика маркировки DSCP. Провайдер не возражает сохранить ее, но распределять входящие пакеты по очередям он планирует в соответствии со своей собственной политикой.

 

Задача решается настройкой карты привязки DSCP к очередям приоритетов на коммутаторе доступа провайдера.

 

Схема сети показана на рисунке 2.

 

На коммутаторе доступа провайдера настраивается следующая карта привязки DSCP к очередям приоритетов:

 

Рис. 2 Схема сети

 

 

 

Провайдер подключает компанию, у которой существует собственная политика маркировки DSCP. Провайдер не доверяет маркировке DSCP клиента и перемаркировывает пакеты на своем граничном коммутаторе.

 

Задача выбора пакетов для перемаркировки решается при помощи списков контроля доступа (Access Control List, ACL), а затем производится замена значений в поле DSCP при помощи политик обработки пакетов.

 

Схема сети показана на рисунке 3.

 

Перемаркировка выполняется по следующим правилам:

Рис. 3 Схема сети