Третья часть тут
Поскольку трафик в реальном времени начал передаваться по сетям с коммутацией пакетов, QoS стал серьезной проблемой. Передача голоса и видео полагается на то, что сеть способна быстро переносить трафик между хостами (с низкой задержкой) и с небольшими колебаниями межпакетного разнесения (jitter). Дискуссии вокруг QoS фактически начались в первые дни сети с коммутацией пакетов, но достигли высшей точки примерно в то время, когда рассматривался ATM. На самом деле, одним из главных преимуществ ATM была возможность тщательно контролировать способ, которым обрабатывались пакеты, когда они передавались по сети с коммутацией пакетов.
С провалом ATM на рынке, появились два направления идей о приложениях, которые требуют сильного контроля над jitter и delay:
- Эти приложения никогда не будут работать в сетях с коммутацией пакетов. Такого рода приложения всегда должны запускаться в отдельной сети.
- Это просто поиск правильного набора элементов управления QoS, чтобы позволить таким приложениям работать в сетях с коммутацией пакетов.
Основное, что больше всего волновало большинство провайдеров и инженеров, была голосовая связь, и основной вопрос сводился к следующему: можно ли обеспечить приличную голосовую связь по сети, также передающей большие файлы и другой "nonreal - time" трафик? Были изобретены сложные схемы, позволяющие классифицировать и маркировать пакеты (называемые QoS-маркировкой), чтобы сетевые устройства знали, как правильно их обрабатывать. Картографические системы были разработаны для переноса этих маркировок QoS из одного типа сети в другой, и много времени и усилий было вложено в исследование механизмов массового обслуживания-порядка, в котором пакеты отправляются по интерфейсу. На рис. 1 показана примерная диаграмма одной системы QoS, и сопоставления между приложениями и маркировками QoS будет достаточно, чтобы проиллюстрировать сложность этих систем.
Увеличение скорости связи оказывают двойной эффект на обсуждение QoS:
- Более быстрые каналы связи будут (это очевидно) нести больше данных. Поскольку любой отдельный голосовой и видеопоток становится сокращающейся частью общего использования полосы пропускания, необходимость строго сбалансировать использование полосы пропускания между различными приложениями стала менее важной.
- Время, необходимое для перемещения пакета из памяти в провод через микросхему, уменьшается с каждым увеличением пропускной способности.
По мере того, как доступная пропускная способность увеличивалась, потребность в сложных стратегиях массового обслуживания для противодействия jitter становилась все менее значимой. Это увеличение скорости было дополнено новыми системами массового обслуживания, которые гораздо эффективнее управляют различными видами трафика, уменьшая необходимость маркировки и обработки трафика детализированным способом.
Такое увеличение пропускной способности часто обеспечивалось переходом от медного волокна к стекловолокну. Оптоволокно не только обеспечивает большую полосу пропускания, но и более надежную передачу данных. Способ построения физических связей также эволюционировал, делая их более устойчивыми к поломкам и другим материальным проблемам. Вторым фактором, увеличивающим доступность полосы пропускания, стал рост Интернета. По мере того, как сети становились все более распространенными и более связанными, отказ одного канала оказывал меньшее влияние на объем доступной полосы пропускания и на потоки трафика по сети.
Поскольку процессоры стали быстрее, появилась возможность разрабатывать системы, в которых отброшенные и задержанные пакеты будут иметь меньшее влияние на качество потока в реальном времени. Увеличение скорости процессора также позволило использовать очень эффективные алгоритмы сжатия, уменьшая размер каждого потока. На стороне сети более быстрые процессоры означали, что control plane могла быстрее вычислять набор loop-free путей через сеть, уменьшая как прямые, так и косвенные последствия сбоев связи и устройств.
В конечном счете, хотя QoS все еще важен, его можно значительно упростить. Четырех-шести очередей часто бывает достаточно для поддержки даже самых сложных приложений. Если требуется больше, некоторые системы теперь могут либо проектировать потоки трафика через сеть, либо активно управлять очередями, чтобы сбалансировать сложность управления очередями и поддержки приложений.
Централизованный Control Plane - есть ли смысл?
В 1990-х годах, чтобы решить многие из предполагаемых проблем с сетями с коммутацией пакетов, таких как сложные плоскости управления и управление QoS, исследователи начали работать над концепцией, называемой активной сетью. Общая идея состояла в том, что плоскость управления для сети с коммутацией пакетов может и должна быть отделена от устройств пересылки, чтобы позволить сети взаимодействовать с приложениями, запущенными поверх нее.
Базовая концепция более четкого разделения плоскостей управления и данных в сетях с коммутацией пакетов была вновь рассмотрена при формировании рабочей группы по переадресации и разделению элементов управления (ForCES) в IETF. Эта рабочая группа в основном занималась созданием интерфейса, который приложения могли бы использовать для установки пересылки информации на сетевые устройства. Рабочая группа была в конечном итоге закрыта в 2015 году, и ее стандарты никогда не применялись широко.
В 2006 году исследователи начали эксперимент с плоскостями управления в сетях с коммутацией пакетов без необходимости кодирования модификаций на самих устройствах- особая проблема, поскольку большинство этих устройств продавались поставщиками как неизменяемые устройства (или black boxes). Конечным результатом стал OpenFlow, стандартный интерфейс, который позволяет приложениям устанавливать записи непосредственно в таблицу пересылки (а не в таблицу маршрутизации). Исследовательский проект был выбран в качестве основной функции несколькими поставщиками, и широкий спектр контроллеров был создан поставщиками и проектами с открытым исходным кодом. Многие инженеры считали, что технология OpenFlow позволила бы реконструировать инженерные сети за счет централизации управления.
В реальности, все будет по-иному-то, что, скорее всего, произойдет в мире сетей передачи данных: лучшие части централизованной control plane будут поглощены существующими системами, а полностью централизованная модель будет выброшена на обочину, оставив на своем пути измененные представления о том, как control plane взаимодействует с приложениями и сетью в целом.
