Transport Layer
Yüklə 344,36 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Masurarea,extrapolarea performantei prin metoda „corse-gain”
- Calitatea serviciilor la nivelul transport
Figura: Starea de transmitere a unui megabit de la San Diego la Boston. (a) la t = 0. (b) După 500 μsec. (c) După data de 20 msec. (d) După 40 de msec. 
După 20 de milisecunde, TPDU este in Boston, după cum se arată în Fig. 6-41 (c) şi este recunoscut. În cele din urmă, 40 msec după pornire, prima recunoastere ajunge înapoi la expeditor şi se face spargerea. Având în vedere că linia de transmisie a fost folosita de 40 msec, eficienţa este de aproximativ 1,25 procente. Această situaţie este tipică unor protocoale mai mari care rulează peste liniile de gigabit. Un parametru util de a fi păstrat în minte atunci când analizam performanţa reţelei este produsul de lăţime de bandă de întârziere. Acesta se obţine prin înmulţirea lăţimii de bandă (în biţi / sec) cu timpul de întârziere dus-întors (în sec). Produsul reprezinta capacitatea conductei de la expeditor la destinatar şi înapoi (în biţi). De exemplu, din fig. produs lăţime de bandă-întârziere este de 40 de milioane biţi. Cu alte cuvinte, expeditorul ar trebui să transmită o transa de 40 de milioane biţi pentru a putea să continue până la viteza maximă pana la intoarcerea primei recunoasteri. Este nevoie pentru aceasta de multi biti pentru a umple conducta (în ambele direcţii). Acesta este motivul pentru care o transa de o jumătate de milion de biţi atinge un randament de doar 1,25 la suta: acesta fiind doar 1,25 la suta din capacitatea conductei. Concluzia care poate fi trasă este aceea că aici pentru o buna performanta, fereastră receptorul trebuie să fie cel puţin la fel de mare ca produsul lăţimii de bandă-întârziere, de preferat ceva mai mare, deoarece receptorul nu poate răspunde instantaneu. Pentru o linie Gigabit, de cel puţin 5 megaocteţi este necesar. În cazul în care eficienţa este proasta pentru a trimite un megabit, trebuie imaginat cum este pentru o cerere scurta, de câteva sute de biti. Daca alta intrebuinta nu poate fi gasita pentru linie cat timp primul client aştepta răspunsul său, o linie gigabit nu este mai bună decât o linie de megabit, doar mai scumpa. O altă problemă de performanţă care apare cu timpul este ca aplicaţiile critice cum ar fi audio si video. Avand o perioadă scurtă de timp de transport mediu nu este suficient. O deviaţie standard mica este de asemenea necesară. Realizarea unui timp scurt de transmisie medie, împreună cu o deviaţie standard mica cere un efort serios de inginerie.
2. Înţelegerea a ce se întâmplă. 3. Modificarea unui parametru.
Măsurătorile se pot face în multe feluri şi la mai multe locaţii (atât fizic, cât şi în stiva de protocol).Tipul cel mai de bază de măsurare este pornirea unui cronometru atunci când începe o activitate şi a se vedea cât de mult timp această activitate dureaza. De exemplu, cunoasterea a cât de mult timp este necesar pentru un TPDU care urmează să fie recunoscut. Alte măsurători sunt efectuate cu contoare care înregistreaza cât de des un eveniment se întâmpla (de exemplu, numărul de TPDU-uri pierdute). Performanţa reţelei de măsurare şi a parametrilor are multe capcane. Mai jos am lista câteva dintre ele. Orice încercare sistematică de a măsura performanţa de reţea trebuie să fie facuta cu atentie pentur a se evita diferite situatii.
A nu se măsură timpul pentru a trimite un TPDU, dar se repetă măsurarea, să zicem, de un milion de ori şi se face media. Avand o probă mare se va reduce incertitudinea în abaterea medie. Această incertitudine poate fi calculata cu ajutorul formulelor statistice standard. Ceasurile calculatoarelor locreaza prin incrementarea unui contor, la intervale regulate. De exemplu, un timer de milisecunde adaugă un contor la fiecare msec 1. Folosind astfel de un timer pentru a măsura un eveniment care durează mai puţin de 1 ms este posibilă, dar necesită oarecare prudenţă. (Unele computere au ceasuri mai exacte.) Pentru măsurarea timpului pentru a trimite un TPDU, de exemplu, ceasul de sistem (să zicem, în milisecunde) ar trebui să fie citit în cazul în care codul de pe nivelul de transport este înscris din nou. În cazul în care adevăratul TPDU are timpul de trimitere de 300 μsec, diferenţa dintre cele două citiri va fi 0 sau 1, ambele greşite. Cu toate acestea, în cazul în care măsurarea se repetă de un milion de ori şi totalul a tuturor măsurătorilor adăugate vor fi împărţite la un milion, timpul mediu va fi corect pana la o 1 μsec.[18] Efectuarea de măsurători pe un sistem universitar în ziua unele proiecte majore de laborator trebuie să fie transformat în pot da rezultate diferite decât dacă sunt făcute în ziua următoare. De asemenea, în cazul în care unele cercetător a decis pentru a rula o conferinta video în reţea în timpul încercărilor dumneavoastră, puteţi obţine un rezultat părtinitoare. Cel mai bine este pentru a rula teste de pe un sistem inactiv şi de a crea volumul de muncă întregul tine. Chiar şi această abordare, deşi are capcane. În timp ce s-ar putea crede nimeni nu va fi prin intermediul reţelei de la 3 AM, care ar putea fi exact atunci când programul de backup automat începe copierea toate discurile pe bandă. În plus, ar putea fi cu trafic intens pentru dvs. pagini minunate World Wide Web de la zone de timp indepartate. Să presupunem că se vor efectua masuratori de ceva cu incarcatura de reţea simulata de la 0 (inactiv) la 0,4 (40 la suta din capacitate), aşa cum se arată de către punctele de date şi linia ce trece prin ele în Fig. 6-42. Acesta poate fi tentant pentru a fi extrapolata liniar, după cum arată linia punctată. Cu toate acestea, multe rezultate de aşteptare implică un factor de 1 / (1 - ρ), în cazul în care ρ este sarcina, astfel încât adevăratele valori pot arata mai mult ca o linia punctată, care se ridica mult mai rapid decât liniar (exponential). Figura: Raspunsul ca o funcţie de sarcină. 
Măsurarea şi bricolajul pot îmbunătăţi performanţa de multe ori considerabil, dar acestea nu pot substitui un design bun. O reţea prost proiectata nu poate fi îmbunătăţita cu mult. Dincolo de asta, trebuie să fie reproiectat de la zero. Normele se referă la proiectarea sistemului, nu doar de designul de reţea, deoarece sistemul de operare şi software-ul sunt adesea mai importante decât routere si placi de interfaţă. Cele mai multe dintre aceste idei au fost de cunoştinţe comune pentru designeri de reţea de ani de zile şi au fost transmise din generaţie în generaţie.
Unele probleme de performanţă, cum ar fi congestionarea, sunt cauzate de suprasarcini temporare a resurselor. Dacă mai mult trafic brusc ajunge la un router decat router-ul poate suporta, congestia se va construi şi performanţa va avea de suferit. Performanţa se degradeaza, de asemenea atunci când există un dezechilibru structural al unei resurse. În teorie, protocoalele de transport ar trebui să fie independente de tehnologia care sta la baza nivelului de reţea. În special, TCP nu ar trebui să intervina dacă IP-ul se transmite prin fibră optică sau prin radio. În practică, nu contează, deoarece cele mai multe implementari TCP au fost atent optimizate si sunt bazate pe ipoteze care sunt adevărate pentru reţelele cu fir. Ignorarea proprietăţilor de transmisie wireless poate duce la o implementare TCP, care este logic corecta, dar are performante oribile. Calitatea serviciilor la nivelul transport – Ştefănescu Yasmin Calitatea serviciilor (Quality of Service, QoS) defineşte performanţele în cazurile cele mai grave pentru câteva măsurători. O listă posibilă de parametri QoS:
Deseori, calitatea serviciilor asigurată de nivelul de reţea nu se află sub controlul nostru, deoarece implică nivelul de reţea pe atâtea rute dea lungul Internetului la care nu avem acces deoarece sunt deţinute de alte persoane. Acestea au erori, pierd pachete, cad etc. Pentru a putea face faţă serviciului slab, nu putem schimba nivelul de reţea. Singura opţiune este de a adăuga un nivel deasupra niveului de reţea pentru a încerca să îmbunătăţim calitatea serviciilor. Nivelul transport încearcă să asigure servicii de încredere nivelului aplicaţie. Serviciul de transport poate fi mai de încredere decât serviciul de reţea. Neîncrederea serviciului de reţea este ascunsă de nivelul mai ridicat. Nivelul de transport trebuie să se ocupe cu timerele, retransmisiunile, lipsa de acknowledgement-uri şi să ascundă aceste lucruri de nivelele superioare. Nivelul transport este al patrulea nivel în modelul de referinţă OSI. El asigură transfer transparent de date între sisteme terminale utilizând serviciile nivelului reţea (de exemplu IP) pentru a mişca PDU-uri de date între două sisteme ce comunică.[7] Serviciul de transport asigură comunicaţie peer-to-peer, cu entitatea de transport la distanţă (peer). Datele comunicate de către nivelul transport sunt încapsulate într-un PDU de nivel transport şi trimise într-un SDU de nivel de reţea. Nodurile de nivel de reţea (sisteme intermediare) transferă transportul de PDU intact, fără să decodeze sau să modifice conţinutul PDU-urilor. Astfel, numai entităţoşe de transport de la distanţă comunică de fapt utilizând PDU-urile protocolului de transport.
Nivelul transport eliberează nivelele superioare de orice grijă prin asigurarea transferului de date de încredere şi eficient din punct de vedere al preţului. Asigură controlul end-to-end şi transferul informaţiilor cu QoS-ul necesar cerut de programul de aplicaţie. Este primul nivel end-to-end adevărat, implementat în toate sistemele terminale (End Systems, ES). Stiva IP asigură un set de protocoale de nivel transport:
Nivelul transport este “inima” întregii ierarhii de protocoale. Sarcina sa este de a transporta date de la maşina sursă la maşina destinaţie, independent de reţeaua fizică. Ar trebui să fie de încredere şi eficient din punct de vedere al costului. Ţelul acestui nivel este de a asigura serviciu eficient, de încredere şi eficient din punct de vedere al preţului către utilizatprii săi, procese normale în nivelul aplicaţie. Pentru a atinge acest scop, nivelul transport utilizează serviciile asigurate de către nivelul reţea. Entitatea transport: hardware-ul sau software-ul din nivelul transport ce funcţionează este numit entitate de transport. Acesta poate fi localizat în OS Kernel. Există două tipuri de servicii de transport: serviciul de transport orientat pe conexiuni şi serviciul de tranport fără conexiune. Conexiunile au trei etape: stabilire, transfer de date, eliberare. Serviciul de transport orientat pe conexiune este similar cu serviciul de reţea orientat pe conexiune. Adresarea şi controlul fluxului sunt de asemenea similare în ambele nivele. Codul de transport rulează integral pe maşina utilizatorilor, dar nivelul de reţea rulează în mare parte pe rutere operate de purtaătare. Măsurătorile în traficul LAN şi WAN arată că traficul pe reţea prezinză variaţii la diferite scale. Într-o reţea realistă client/server, gradul de afectare gravă a dimensiunilor fişierelor poate determina gradul de auto-similaritate a traficului la nivelul de reţea. Această relaţie este robustă relativ la schimbările în resursele reţelei, topologia reţelei, influenţa traficului invers şi distribuţia timpilor de interrecepţionare. Proprietăţile nivelului transport joacă un rol important în prezervarea şi modularea acestei relaţii. Transmisiunea de ăncredere şi mecanismul de control al fluxului a TCP-ului au rolul de a menţine o structură de dependenţă joasă indusă de distribuţiile dimensiunilor fişierelor foarte afectate. În opoziţie, dacă se utilizează un transport fără control al fluxului şi fără a fi de încredere (pe bază de UDP), traficul rezultat arată puţină similaritate: are o dependenţă mică de gamă largă. [23] Utilizatorii nu au un control real asupra nivelului de reţea, astfel că nu pot rezolva problema. Singura posibilitate este de a pune deasupra nivelului de reţea un alt nivel ce îmbunătăţeşte calitatea serviciilor. Nivelul transport face posibil ca serviciul de transport să fie mai de încredere decât serviciul de reţea. dacă există pachete pierdute, el le poate detecta şi va compensa prin nivelul transport. Fiecare serviciu de transport are propria interfaţă. Diferenţa dintre serviciul de reţea şi serviciul de transport:
QoS-ul la nivel transport stabileşte:
Viitoarele reţele wireless bazate pe IP, în timp ce vor oferii promisiunea de realizare a aplicaţiilor de bandă largă, sunt aşteptate să constea din tehnologii de acces wireless diferite, posibil incompatibile, ce vor fi oferite de un număr de service provider-i competitori. Odată ce se trece stadiul de acces, Internetul se aşteaptă să fie în continuare coloana vertebrală principală pentru trafic. Diversitatea tehnologiilor de acces, însă, poate afecta QoS-ul. Aceste probleme devin chiar mai importante atunci când utilizatorul poate dori să treacă de la o tehnologie de acces la alta ce poate fi fie de un alt preţ, fie să asigure servicii mai bune sau este disponibilă într-ul loc în care alta nu este. Probleme suplimentare pot să apară atunci când se iau în considerare tipurile de servicii complet diferite pe care utilizatorul le-ar folosi, cum ar fi media streaming, comunicaţii în timp real, comunicaţii interactive, VoIP şi comerţ multimedia. Fiecare dintre aceste servicii îşi impune necesităţile QoS diferite. Aceste cerinţe QoS din partae traficului multimedia sunt agravate în cazul unei reţele wireless, unde apar noi probleme datorită mobilităţii implementate a utilizatorilor, precum şi datorită naturii protocoalelor IP curente ce suportă mobilitatea bazată pe IP, combinată cu o tendinţă spre a se întrerupe canalul de comunicaţie. Cerinţele QoS pot fi atinse prin tehnici variate ce vizează multiple nivele ale ierarhiei de reţea OSI. Însă, se consideră că nivelul de transport este o zonă deseori trecută cu vederea în ceea ce priveşte promisiunea că oferă o îmbunătăţire a gestionării mobilităţii, QoS-ului, securităţii şi rezultatului. În plus, o abordare bazată pe nivelul transport trebuie să fie capabilă să interopereze cu reţele viitoare cu baza ce ţine cont de QoS ce vor fi în primul rând bazate pe tehnologiile MPLS şi DiffServ. În particular, transmisiunea multimedia pe legăturile wireless prezintă o mare provocare pentru comunitatea de ingineri de internet din zilele noastre, în special prin modul în care conţinutul de încredere poate fi livrat utilizând metodele variate de livrare: streaming, interactivitate (timp real) sau pur şi simplu timp non real. Cu streaming multimedia, ratele constante de transfer sunt o importanţă primară. Aceasta include aplicaţiile ce sunt legate de şiruri audio şi video. Astfel, întreruperi scurte în rata de transfer devin observabile de către utilizator, rezultând în imagini mişcate sau bâlbâieli în timpul redării sunetului. Însă, este acceptabilă o întârziere iniţială. O altă categorie este multimedia interactivă. În acest caz, grija este cu transferurile de date în timp real şi fluctuaţiile temporale. Astfel, în timp ce se pot tolera erori minore în timpul transferului conţinutului, întârzierile îndelungate şi jitter-ul sunt de obicei inacceptabile din punctul de vedere al QoS-ului. Voice over IP şi telefonia video sunt reprezentative pentru aplicaţiile ce aparţin acestei categorii. Aplicaţii noi, cum ar fi M-comerţul ar trebui de asemenea să se potrivească în această categorie. Traficul multimedia în timp non real cum ar fi Video on Demand (VoD, video la cerere) sunt interesate în primul rând de rezultatul final şi nu de întârzieri sau jitter. Un număr de abordări au fost propuse pentru a îmbunătăţi QoS-ul la nivelele reţea, transport şi aplicaţie, legate în primul rând de QoS-ul în reţelele de acces. Din multe propuneri, majoritatea cad în diferite categorii largi, ce se ocupă cu problema QoS-ului la nivelele aplicaţie, transport, reţea şi legătură de date/fizic.[16] La nivelul aplicaţie, există în mod curent mai multe abordări ce asigură gestionarea mobilităţii pentru datele media pe legături wireless, majoritatea din care se bazează fie pe SIP (Session Initiation Protocol) şi/sau standarde IP Mobil. Mobilitatea bazată pe SIP, astfel, oferă beneficii atractive atunci când este utilizată în aplicaţiile mobile multimedia. Totuşi, există anumite probleme inerente cu această abordare ce fac ca adoptarea acestei scheme să fie dificilă. De exemplu, nu se poate ocupa de schimbările de subreţea în mijlocul apelului, din moment ce este o soluţie de nivel aplicaţie. Acesta este locul unde necesită suportul unui protocol mobil de nivel mai jos, cum ar fi Mobile IP. Altă problemă importantă este aceea a interoperabilităţii cu Mobile IP. Înregistrările Home Agent şi Foreign Agent în IP mobil servesc acelaşi scop ca mesajele SIP REGISTER şi dezvoltarea lor împreună devine problematică. Nivelul transport este o zonă neglijată privind cercetările legate de QoS. Totuşi, există câteva excepţii notabile, dar, ca şi în nivelele aplicaţie şi reţea, soluţiile nu vin fără alte probleme. Dar există soluţii la aceste neajunsuri, sub forma unor îmbunătăţiri la protocolul de nivel transport: Stream Control. În timp ce protocoalele de nivel transport mai vechi, cum ar fi TCP şi UDP, nu par să fie capabile să îndeplinească necesităţile stricte QoS pentru serviciile de multimedia interactiv, în special în mediile wireless, mobile, există un nou protocol de nivel transport IETF; numit Stream Control Transport Protocol (SCTP), ce a fost creat pentru a transfera mesaje de semnalizare SS7 în mod sigur în reţele bazate pe IP. Totuşi, după puţin timp a dovedit că este nu numai un protocol specific aplicaţiei, dar şi că ar putea răsturna TCP. SCTP introduce ideea de multi-homing, unde o gazdă are multiple interfeţe şi adrese IP prin care este disponibil. O asociere între două puncte terminale poate exista între oricare dintre aceste adrese. Dacă una dintre aceste căi ce cprespunde unei adrese cade, atunci o alternativă poate fi utilizată fără întreruperea conexiunii între două puncte terminale. Cele două puncte terminale pot monitoriza statutul căilor prin trimiterea unui mesaj SCTP special numit Heartbeat. Scopul principal a protocolului este scăparea de erori. În plus, SCTP asigură abilitatea de a menţine şiruri multiple de mesaje în interiorul unei singure asocier. Acesta face posibilă menţinerea unei secvenţe de mesaje numai pe bază de stream (livrare parţială în secvenţă), reducând astfel blocarea nenecesară cap de linie între şiruri de mesaje ce sunt independente. O altă trăsătură caracteristică este distincţia dintre mecanismul de livrare şi transfer de datagrame de încredere. Acesta asigură o utilizare mai flexibilă a protocolului, astfel că este adaptat la nevoile specifice ale aplicaţiei ce le utilizează. Este, de exemplu, posibil un scenariu în care o aplicaţie necesită ordonare parţială a datagramelor livrate, în timp ce alta ar putea fi satisfăcută cu transfer de încredere ce nu implică niciun fel de secvenţiere.[29] O implementare SCTP, complet compatibilă cu RFC, pare să fie capabilă să aibă performanţe mai bune decât TCP chiar şi în cazul unul sistem wireless. Chiar dacă SCTP nu incorporează nicio caracteristică nouă în mod special potrivite pentru sistemele wireless, este o nouă tehnologie de transport puternică ce are un număr de avantaje peste TCP în această manieră. Multi-homing poate îmbunătăţi mult performanţa: chiar şi o stivă SCTP standard ce operează în computere mobile cu mai mult de un card de interfaţă de reţea poate creşte semnificativ âncrederea transferului de adte. În plus, SCTP suportă IPv6 şi poate opera în acelaşi timp utiliznd adrese IPv4-IPv6. această caracteristică este importantă din moment ce IPv6 este aşteptat să înlocuiască în curând mai vechea versiune de IP. S-a propus o îmbunătăţire a protocolului de bază SCTP, numită Voice over Mobile IP (VoMo), ce îl face practic într-un mediu wireless. VoMo este de fapt o colecţie de tehnologii ce include: un mecanism Intelligent Address Distribution (IAD, Distribuire Inteligentă a Adreselor), un mecanism Neighborhood Based Mobility (NBM, Mobilitate bazată pe vecinătăţi) şi un nivel de transport conştient de QoS ce are un număr de capacităţi ce se leagă de multimedia peste conexiuni mobile wireless, inclusiv monitorizarea calităţii căii, estimarea statusului reţelei, stream eficient şi gestionarea căii fizice, mecanisme de control al ratei şi de adaptare a conţinutului, şi mecanismele de echilibrarea sarcinii (load-balancing) şi de agregare a lărgimii de bandă. Platforma VoMo constă din două faze distincte ce sunt legate de gestionarea mobilităţii. Una este faza procesului de iniţializare ce este realizat la fiecare subreţea, chiar şi atunci cînd nu există noduri mobile în celulă. Cealaltă este faza procesului de conexiune ce se ocupă de paşii necesari prin care un nod mobil (MN, mobile node) trebuie să treacă pentru a se putea conecta la reţeaua wireless. În platforma wireless VoMo, seturi de date multimedia se disting la nivelul transport în funcţie de clasele în care aceste seturi de date sunt asignate de către nivelul aplicaţie, creând o oportunitate de a asigura QoS-ul.Clasele de seturi de date se presupune că se potrivesc cu propunerea UMTS (Universal Mobile Telephone System): clasă conversaţională, clasă de streaming, clasă iterativă şi clasă de background. Adoptarea claselor de aplicaţie ca mai sus nu este restrictivă pentru niciun fel de protocol de nivel de aplicaţie şi ar putea oferi abstracţia corectă pentru manipularea datelor la nivelul SCTP modificat. Caracteristicile QoS rutează în mod inteligent datele la interfeţele potrivite de ieşire pe baza informaţiilor statutului reţelei, resurselor de reţele disponibile, cerinţele nivelului aplicaţie şi cerinţele BER (Bit Error Rate, rata de eroare pe bit). Datorită problemelor wireless şi de mobilitate, lărgimea de bandă a reţelei şi caracteristicile de zgomot a căilor între puncte terminale diferite de comunicaţii sunt aşteptate să varieze în timp. VoMo oferă abilitatea de a adapta calitatea conţinutului ce este transmis pe canal sau capabilităţile comunicaţiilor dispobilile serviciului.[15] Platforma VoMo implementează balansarea conţinutului la nivelul transport. În timp ce fundamentele se bazează pe tehnologiile multi-homing ale SCTP, mai multe caracteristici noi sunt asigurate. Utilizatorul poate utiliza un nou serviciu SO (Stream Ordering, ordonarea şirului), unde se poate specifica o ordonare în şirul de date trimis. Acest lucru poate fi util în cazul în care utilizatorul doreşte să transfere un singur fişier şi doreşte să-l împartă în şiruri pentru transmisiile de-a lungul variatelor interfeţe disponibile. VoMo manevrează cazul acesta prin utilizarea serviciului SO pentru a împărţi datele în şiruri, şi să croiască transmisia prin trimiterea de şiruri în funcţie de lărgimea de bandă disponibilă pentru fiecare interfaţă. Mecanismul VoMo de balansare a conţinutului operează cooperând strâns cu caracteristicile QoS. Modului QoS realizează deciziile ce satisfac cerinţele de aplicaţie şi mecanismul de balansare a conţinutului este invocat atunci când este necesară utilizarea a mai mult de o interfaţă. Yüklə 344,36 Kb. Dostları ilə paylaş:
|
