qos na mpls (diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/golasowski-zolty...qos na mpls (diffserv)...

29
QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi nastavení a konfigurace kvality služby v IPv4 s využitím MPLS na základě smluvních podmínek mezi zákazníkem a poskytova- telem služeb. Oproti tomu projekt M.Malysze z roku 2008/2009 „Použití RSVP-TE pro sestavování Label Switch Path u technologi Multiprotocol Label Switching (MPLS)“ se zabýval plánováním efektivního využití všech dostupných linek, nešlo tedy o priorizaci provozu podle typu služby. V teoretickém úvodu je popsána technologie MPLS, diffserv a možnosti řízení kvality služby. V praktické části je pak ověřena funkčnost řízení kvali- ty služby pomocí diffserv na MPLS. Klíčová slova: QoS, MPLS, Diffserv, DSCP, PHB 1 QoS (quality of service)..................................................................................................2 2 MPLS (Multi Protocol Label Switching).......................................................................3 3 Diffserv...........................................................................................................................3 4 Diffserv over MPLS.......................................................................................................3 4.1 Mapování DSCP na EXP .......................................................................................3 4.2 Default behavior......................................................................................................4 4.3 Uniform mode.........................................................................................................4 4.4 Pipe mode................................................................................................................5 4.5 Short-pipe mode......................................................................................................5 5 Praktické ověření Diffserv over MPLS..........................................................................6 5.1 Ukázka konfigurace routerů a stanic (výchozí chování).........................................6 5.2 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Uniform mode).........................................10 5.3 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Pipe mode)................................................11 5.4 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Short-pipe mode)......................................12 5.5 Monitorování provozu a kontrola kvality služby..................................................13 5.5.1 Výchozí chování............................................................................................13 5.5.2 Uniform mode...............................................................................................16 5.5.3 Pipe mode......................................................................................................20 6 Závěr.............................................................................................................................24 7 Použitá literatura...........................................................................................................25 červenec 2010 1/29

Upload: others

Post on 11-Mar-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

QoS na MPLS (Diffserv)

Rostislav Žólty, ZOL005Jan Golasowski, GOL091

Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi nastavení a konfigurace kvality služby v IPv4 s využitím MPLS na základě smluvních podmínek mezi zákazníkem a poskytova-telem služeb. Oproti tomu projekt M.Malysze z roku 2008/2009 „Použití RSVP-TE pro sestavování Label Switch Path u technologi Multiprotocol Label Switching (MPLS)“ se zabýval plánováním efektivního využití všech dostupných linek, nešlo tedy o priorizaci provozu podle typu služby. V teoretickém úvodu je popsána technologie MPLS, diffserv a možnosti řízení kvality služby. V praktické části je pak ověřena funkčnost řízení kvali-ty služby pomocí diffserv na MPLS.

Klíčová slova: QoS, MPLS, Diffserv, DSCP, PHB

1 QoS (quality of service)..................................................................................................22 MPLS (Multi Protocol Label Switching).......................................................................33 Diffserv...........................................................................................................................34 Diffserv over MPLS.......................................................................................................3

4.1 Mapování DSCP na EXP .......................................................................................34.2 Default behavior......................................................................................................44.3 Uniform mode.........................................................................................................44.4 Pipe mode................................................................................................................54.5 Short-pipe mode......................................................................................................5

5 Praktické ověření Diffserv over MPLS..........................................................................65.1 Ukázka konfigurace routerů a stanic (výchozí chování).........................................65.2 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Uniform mode).........................................105.3 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Pipe mode)................................................115.4 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Short-pipe mode)......................................125.5 Monitorování provozu a kontrola kvality služby..................................................13

5.5.1 Výchozí chování............................................................................................135.5.2 Uniform mode...............................................................................................165.5.3 Pipe mode......................................................................................................20

6 Závěr.............................................................................................................................247 Použitá literatura...........................................................................................................25

červenec 2010 1/29

Page 2: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

1 QoS (quality of service)QoS slouží k zajištění požadovaných vlastností přenosové služby. Rozděluje provoz do několika tříd, kdy

všechny pakety z dané třídy jsou zpracovávány podle stejných pravidel. Díky QoS mechanizmům můžeme měnit prioritu požadované služby, např. upřednostnění IP telefonie (VoIP) před běžným datovým provozem. Kvalitu služeb je možné vylepšovat na různých síťových vrstvách – ať už na nižších vrstvách (ATM, Frame Relay, ISDN) nebo vrstvách nad protokolem IP, případně na vyšších vrstvách.

Mezi hlavní parametry pro definování kvality služby v IP jsou:• zpoždění přenosu paketů – čas od odeslání paketu ze zdroje po přijetí na cílové stanici

• poměr chybových paketů – poměr počtu chybně přenesených paketů k celkovému počtu přenesených paketů

• poměr ztracených paketů – poměr počtu ztracených a přenášených paketů

• poměr nežádoucích paketů – poměr počtu nevyžádaných paketů přijatých během časového úseku a doby časového úseku

• propustnost paketů – počet úspěšně přenesených paketů během časového úseku dělený dobou časového úseku

Mezi základní techniky pro zajištění kvality služeb patří:• předimenzování spoje (v prostředí LAN jde o nejpoužívanější metodu, ale v sítích WAN jde o velmi

neefektivní metodu)

• rezervace síťových zdrojů (založeno na rezervaci síťových prvků pro dané spojení – např. Intserv)

• prioritní mechanismy (definice kritérií, podle kterých bude zacházeno s jednotlivými pakety – např. MPLS Diffserv). Kritéria jsou definovány v tzv. třídách provozu. Tabulka základních tříd provozu je na Obrázku 1.

červenec 2010 2/29

Obrázek 1: Třídy provozu

Page 3: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

1 MPLS (Multi Protocol Label Switching)MPLS je technologie, která pro směrování na spojové vrstvě využívá tzv. značky (labely). Směrováním

na spojové vrstvě dochází ke zrychlení směrovacího procesu. Výhodou MPLS je nezávislost na použitém ko-munikačním protokolu.

MPLS síť je složena z MPLS směrovačů, které označujeme jako LSR (label switched router). Na krajích MPLS sítě jsou směrovače LER (label edge router). Při vstupu paketu do LER směrovače dojde k přidělení značky, LSR směrovače pak tento paket směrují na základě této značky. Na výstupním směrovači je přidě-lená značka odebrána (v případě uplatnění Penultimate Hop Bahavior je značka odebrána již na předpo-sledním směrovači MPLS sítě). O propagaci značek v síti se stará protokol LDP (label distribution protocol). Pomocí značek je rovněž možné definovat kvalitu služeb, a to ve spojení s Intserv nebo Diffserv.

2 DiffservDefinuje různé třídy provozu, pomocí kterých umožňuje zaručení požadované kvality služeb. Každému

poslanému paketu se připojí hodnota DSCP určující danou třídu provozu. Po přijetí takto označeného paketu síťovým prvkem dojde ke zpracování paketu podle definice dané třídy provozu. Jednotlivé síťové prvky ne-musejí informace o parametrech spojení uchovávat, udržuje si pouze informace o jednotlivých třídách provo-zu.

Upravený datový tok je zpracován podle tzv. chování uzlu PHB (per-hop behavior) – předem defi-novaných kritérií síťové politiky, která souvisí s klasifikací paketu a zpracováním paketu jednotlivými smě-rovači nezávisle na ostatních směrovačích. Třídy jsou uvedeny v IP hlavičce v poli Type of Service kódem DSCP (Differentiated Service Code Point) – viz Obrázek 2. Pakety označené DSCP kódem pak v síťových prvcích spouští vybrané PHB a podle něj s pakety zacházejí. Na výstupním bodě sítě je DSCP odstraněno. Diffserv se používá zejména v páteřních sítích kvůli své jednoduchosti.

3 Diffserv over MPLS

3.1 Mapování DSCP na EXP Existují dva způsoby mapování DSCP na EXP, a to automatické a manuální. V případě automatického

mapování se kopírují první tři (nejvýznamnější) bity z DSCP (viz bity DS5-DS3 na Obrázku 4) nebo IP Pre-cedence do EXP. Například pro třídu AF32, která má hodnotu DSCP rovnu 0x1C hexadecimálně (což se rovná 28 dekadicky) převedením této hodnoty do binární soustavy získáme číslo 011100 (viz Obrázek 1). První tři bity jsou tedy 011, což je v dekadické soustavě rovno 3. Tudíž hodnota EXP je 3. Zbývající 3 bity nejsou do mapování zahrnuty (u Diffservu jsou bity DS2-DS1 využity k určení pravděpodobnosti zahození paketu, což však některé směrovače nepodporují).

Manuálně můžeme nastavit hodnotu EXP dvěma způsoby. Prvním z nich je příkaz set mpls ex-perimental a druhým je příkaz police.

červenec 2010 3/29

Obrázek 2: Hlavička IPv4 paketu

Page 4: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

3.2 Default behaviorVe výchozím režimu nedochází ke změně DSCP (případně IP precedence) během cesty sítí. Po vstupu pa-

ketu do směrovače PE1 (hraniční směrovač – LER), viz Obrázek 6, přidělí tento směrovač paketu MPLS značku (label). První 3 bity DSCP se zkopírují do bitů pole EXP v MPLS hlavičce. Tato technika je známá jako ToS reflection. Zbývající bity jsou použity k jemnějšímu rozdělení provozu, ale v MPLS sítích se nijak neprojeví. V MPLS síti se paket směruje pomocí MPLS značky a EXP bity jsou kopírovány do nových MPLS značek. Na konci MPLS sítě je MPLS hlavička odebrána, EXP bity nejsou kopírovány do DSCP pole (ToS pole v IPv4 hlavičce) – DSCP se tedy během průchodu MPLS sítí nezmění. Na Obrázku 3 je vidět struktura ToS pole – v případě použití IP precedence jsou pro tuto hodnotu použity bity P2 – P0. V případě, že použijeme hodnotu DSCP, využijí se z ToS pole bity DS5 – DS0. Názorně je možno rozložení bitů v ToS hlavičce pro DSCP vidět na Obrázku 4.

3.3 Uniform modeTento tunelovací mód pracuje pouze s jednou vrstvou QoS, která sahá od vstupního směrovače až po ten

výstupní. Vstupní směrovač kopíruje hodnotu DSCP vstupujícího paketu do pole EXP pro vytvářenou MPLS značku. Když takto označený paket putuje MPLS sítí, je možné s hodnotou v EXP poli manipulovat podle předem definovaných pravidel. Manipulace se provádí s MPLS značkou, která je vždy na vrcholu MPLS zá-sobníku. Pouze v případě, že se značkou zachází předposlední směrovač v MPLS sítí, dochází ke zkopí-rování hodnoty EXP pole do značky, která se na nachází těsně pod vrcholem zásobníku. V tomto případě totiž dochází k aplikaci chování známého jako PHB(Penultimate-hop-Behavior), což znamená odstranění značky na vrcholu zásobníku. Poslední směrovač MPLS sítě, tedy směrovač hraniční, odstraní poslední MPLS značku a hodnotu z pole EXP nastaví pro zpracovávaný paket jako hodnotu DSCP. O odstranění po-slední MPLS značky se stará opravdu až poslední směrovač v MPLS sítí, jak to dokládá následující výpis. V něm jsme aplikovali příkaz debug mpls packet na rozhraní serial 0/1/0, což je vstupní rozhraní hraničního směrovače PE2 z vnitřní částí MPLS sítě.

PE2#debug mpls packet serial 0/1/0Packet debugging is on on idb Serial0/1/0PE2#*Dec 21 12:25:32.391: MPLS les: Se0/1/0: rx: Len 92 Stack {18 1 60} - ipv4 data*Dec 21 12:25:33.395: MPLS les: Se0/1/0: rx: Len 92 Stack {18 1 60} - ipv4 data*Dec 21 12:25:34.399: MPLS les: Se0/1/0: rx: Len 92 Stack {18 1 60} - ipv4 dataPE2#un all All possible debugging has been turned off

červenec 2010 4/29

Obrázek 3: Bity v ToS poli

Obrázek 4: DSCP v ToS poli

Page 5: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

Ve výpisu je vidět, že skutečně i na tento hraniční směrovač dorazí MPLS značka zaslaná jeho předchůdcem, tedy směrovačem P2. Následující výpis dokládá skutečnost, že směrovač P2 posílá rozhraním serial 0/1/0 směrovači PE2 MPLS značku s hodnotou 18.

P2#debug mpls packet fastEthernet 0/0Packet debugging is on on idb FastEthernet0/0P2#*Dec 21 10:25:03.255: MPLS les: Fa0/0: rx: Len 102 Stack {19 1 61} - ipv4 data*Dec 21 10:25:03.255: MPLS les: Se0/1/0: tx: Len 92 Stack {18 1 60} - ipv4 data*Dec 21 10:25:04.259: MPLS les: Fa0/0: rx: Len 102 Stack {19 1 61} - ipv4 data*Dec 21 10:25:04.259: MPLS les: Se0/1/0: tx: Len 92 Stack {18 1 60} - ipv4 dataP2#un allAll possible debugging has been turned off

3.4 Pipe modeV tomto módu se pracuje se dvěmi vrstvami QoS. 1.Jedná se o tzv. spodní vrstvu pro data zákazníků, která zůstává neměnná během průchodu paketu MPLS

sítí. 2.Druhá vrstva pak slouží pro nastavování QoS pro vnitřní směrovače MPLS sítě a je pro koncové zákaz-

níky transparentní. Když paket dorazí na koncovou hranici MPLS sítě, tak hraniční směrovač zachází s tímto paketem v zá-

vislosti na hodnotě pole EXP MPLS značky, kterou právě odebral.

3.1 Short-pipe modeTento mód pracuje stejně jako Pipe mode, ale rozdíl spočívá v poslední fází průchodu paketem MPLS sítí.

Zde totiž hraniční směrovač nezachází s paketem podle hodnoty v poli EXP odebrané MPLS značky, ale podle hodnoty DSCP procházejícího IP paketu.

červenec 2010 5/29

Page 6: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

4 Praktické ověření Diffserv over MPLSPro praktické ověření činnosti Diffserv over MPLS jsme použili 6 routerů Cisco 2800 a 4 pracovní stani-

ce. Routery měly IOS verze 12.4. Na stanicích byl nainstalován OS Ubuntu 8.10 kernel 2.6.27-11 generic. Topologie i s nastavenými adresami a jednotlivými rozhraními je na Obrázku 6. Pro směrování v této síti jsme použili protokol OSPF. Pro kontrolu správné konfigurace kvality služby jsme použili program ping společně s protokolovým analyzátorem Wireshark. V této konfiguraci jsme posílali data ze dvou sítí, na které byly aplikovány různé ACL a následně nastaveny hodnoty DSCP, které provoz z těchto sítí přiřazuje do od-povídající třídy provozu. Pro zprovoznění MPLS je nutné na jednotlivých rozhraním v MPLS síti zadat příkaz mpls ip.

červenec 2010 6/29

Obrázek 5: Tunelovací módy pro DiffServ na MPLS

Page 7: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

4.1 Ukázka konfigurace routerů a stanic (výchozí chování)Na směrovači CE1 nastavujeme DSCP hodnoty pro jednotlivé třídy provozu. Ty jsou přiřazeny k jednot-

livým ACL. Třída AF22 je použita pro provoz ze sítě 172.16.0.0, třída AF23 pro provoz ze sítě 172.16.2.0.

Router CE1 (P)enable

configure terminalhostname CE1

class-map match-all AF22 match access-group 101

exitclass-map match-all AF32

match access-group 102exit

access-list 101 permit ip 172.16.0.0 0.0.0.3 anyaccess-list 102 permit ip 172.16.2.0 0.0.0.3 any

policy-map setDSCPclass AF22

set ip dscp 20exit

class AF32set ip dscp 28exit

červenec 2010 7/29

Obrázek 6: Topologie sítě

Page 8: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

policy-map outputclass AF22bandwidth percent 20exit

class AF32bandwidth percent 60exit

interface FastEthernet0/0

ip address 172.16.0.2 255.255.255.252service-policy input setDSCPno shutdownexit

interface FastEthernet0/1

ip address 172.16.2.2 255.255.255.252service-policy input setDSCPno shutdownexit

interface Serial0/1/0

ip address 10.0.0.1 255.255.255.252service-policy output outputclock rate 128000no shutdownexit

router ospf 1

network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 0network 172.16.0.0 0.0.0.3 area 0network 172.16.2.0 0.0.0.3 area 0exit

exitexit

Router PE1 (A)enable

configure terminalhostname PE1

interface Serial0/1/0ip address 192.168.0.1 255.255.255.252clock rate 128000mpls ipexit

interface Serial0/1/1ip address 10.0.0.2 255.255.255.252clock rate 128000exit

červenec 2010 8/29

Page 9: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

router ospf 1network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 0network 192.168.0.0 0.0.0.3 area 0exit

exitexit

Router P1 (B)enable

configure terminalhostname P1

interface FastEthernet0/0ip address 192.168.1.1 255.255.255.252mpls ip exit

interface Serial0/1/0ip address 192.168.0.2 255.255.255.252clock rate 128000mpls ipexit

router ospf 1network 192.168.0.0 0.0.0.3 area 0network 192.168.1.0 0.0.0.3 area 0exit

exitexit

Router P2 (C)enable

configure terminalhostname P2

interface FastEthernet0/0ip address 192.168.1.2 255.255.255.252mpls ip exit

interface Serial0/1/0

ip address 192.168.2.1 255.255.255.252clock rate 128000mpls ipexit

router ospf 1

network 192.168.1.0 0.0.0.3 area 0network 192.168.2.0 0.0.0.3 area 0

červenec 2010 9/29

Page 10: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

exitexit

exit

Router PE2 (G)enable

configure terminalhostname PE2

interface Serial0/1/0ip address 192.168.2.2 255.255.255.252mpls ipexit

interface Serial0/1/1

ip address 10.0.1.1 255.255.255.252clock rate 128000exit

router ospf 1network 10.0.1.0 0.0.0.3 area 0network 192.168.2.0 0.0.0.3 area 0exit

Router CE2 (J)enable

configure terminalhostname CE2

interface FastEthernet0/0

ip address 172.16.1.2 255.255.255.252 exit

interface Serial0/1/0ip address 10.0.1.2 255.255.255.252exit

router ospf 1network 10.0.1.0 0.0.0.3 area 0network 172.16.1.0 0.0.0.3 area 0exit

exitexit

Nastavení adresy a výchozí brány na PC 1-1ifconfig eth1 172.16.2.1 netmask 255.255.255.252route add default gw 172.16.2.2

Nastavení adresy a výchozí brány na PC 1-2ifconfig eth0 172.16.0.1 netmask 255.255.255.252route add default gw 172.16.0.2

červenec 2010 10/29

Page 11: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

Nastavení adresy a výchozí brány na PC 1-3ifconfig eth0 172.16.1.1 netmask 255.255.255.252route add default gw 172.16.1.2

4.2 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Uniform mode)Uvedeme pouze konfigurace, které doplňují výše uvedené. Pro zjednodušení a větší přehlednost nedo-

chází uvnitř MPLS sítě k manipulaci s DSCP ani EXP. V reálném světě mohou poskytovatelé tyto hodnoty upravovat.

Router PE1 (A)class-map match-all IP-AF22

match ip dscp af22class-map match-all IP-AF32

match ip dscp af32

policy-map set-MPLS-PHB class IP-AF22 set mpls experimental 1 class IP-AF32

set mpls experimental 4

interface serial 0/1/1service-policy input set-MPLS-PHB

Router PE2 (G)class-map match-all qos-group-AF42 match qos-group 4 class-map match-all qos-group-AF12 match qos-group 1

class-map match-all MPLS-AF12 match mpls experimental topmost 1 class-map match-all MPLS-AF42 match mpls experimental topmost 4

policy-map qos-group-in class MPLS-AF12 set qos-group mpls experimental topmost class MPLS-AF42 set qos-group mpls experimental topmost

policy-map qos-group-out class qos-group-AF12 set precedence qos-group class qos-group-AF42 set precedence qos-group

interface serial 0/1/0service-policy input qos-group-in

interface serial 0/1/1service-policy output qos-group-out

červenec 2010 11/29

Page 12: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

4.3 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Pipe mode)Uvedeme pouze konfigurace, které doplňují výše uvedené. Pro zjednodušení a větší přehlednost nedo-

chází uvnitř MPLS sítě k manipulaci s DSCP ani EXP. V reálném světě mohou poskytovatelé tyto hodnoty upravovat.

Router PE1 (A)class-map match-all IP-AF32 match ip dscp af32 class-map match-all IP-AF22 match ip dscp af22

class-map match-all silver match mpls experimental topmost 1class-map match-all gold match mpls experimental topmost 4

policy-map set-MPLS-PHB class IP-AF22 set mpls experimental 1 class IP-AF32 set mpls experimental 4

policy-map output-qos class gold bandwidth percent 60 class silver bandwidth percent 20

interface serial 0/1/1 service-policy input set-MPLS-PHB

interface serial 0/1/0 service-policy output output-qos

Router PE2 (G)class-map match-all qos-group-AF42 match qos-group 4 class-map match-all qos-group-AF12 match qos-group 1

class-map match-all gold match qos-group 4 class-map match-all silver match qos-group 1

class-map match-all MPLS-AF12 match mpls experimental topmost 1 class-map match-all MPLS-AF42 match mpls experimental topmost 4

červenec 2010 12/29

Page 13: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

policy-map qos-group-in class MPLS-AF12 set qos-group mpls experimental topmost class MPLS-AF42 set qos-group mpls experimental topmost

policy-map qos-group-out class gold bandwidth percent 60 class silver bandwidth percent 20

interface serial 0/1/0service-policy input qos-group-in

interface serial 0/1/1service-policy output qos-group-out

4.4 Ukázka konfigurace routerů a stanic (Short-pipe mode)Uvedeme pouze konfigurace, které doplňují výše uvedené. Pro zjednodušení a větší přehlednost nedo-

chází uvnitř MPLS sítě k manipulaci s DSCP ani EXP. V reálném světě mohou poskytovatelé tyto hodnoty upravovat.

Router PE1 (A)class-map match-all gold match mpls experimental topmost 4 class-map match-all silver match mpls experimental topmost 1

class-map match-all IP-AF32 match ip dscp af32 class-map match-all IP-AF22 match ip dscp af22

policy-map set-MPLS-PHB class IP-AF22 set mpls experimental 1 class IP-AF32 set mpls experimental 4

policy-map output-qos class gold bandwidth percent 60 class silver bandwidth percent 20

interface serial 0/1/1 service-policy input set-MPLS-PHB

interface serial 0/1/0service-policy output output-qos

červenec 2010 13/29

Page 14: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

Router PE2 (G)class-map match-all gold match ip dscp af42 class-map match-all silver match ip dscp af12

policy-map qos-group-out class gold bandwidth percent 60 class silver bandwidth percent 20

interface serial 0/1/1service-policy output qos-group-out

4.5 Monitorování provozu a kontrola kvality službyV programu Wireshark jsme sledovali zprávy ICMP (echo request a echo reply) na hubu mezi směrovači

P1 a P2 (počítač PC 1-4). Ve výpisu jednotlivých paketů jsme sledovali MPLS hlavičku, konkrétně pole EXP. Dále je vidět v poli ToS IP hlavičky hodnota DSCP, která určuje prioritu provozu. Funkčnost řízení kvality služeb jsme testovali pomocí programu ping posíláním 10kB paketů z obou počítačů.

4.5.1 Výchozí chováníNa Obrázku 7 vidíme, že hodnota pole DSCP paketu, který byl odeslán z PC 1-2 na PC 1-3, je rovna 20

(0x14), která odpovídá třídě provozu AF22.Na Obrázku 8 byl paket odeslán z PC 1-1 na PC 1-3 a hodnota DSCP pole je 28 (0x1C), která odpovídá

třídě provozu AF32. Příslušnost k dané třídě provozu je určena ACL pro jednotlivé sítě.V následujícím výpisu je zřejmé, že řízení kvality služeb pomocí tříd provozu funguje. Posílali jsme para-

lelně z počítačů PC 1-1 a PC 1-2 na PC 1-3 pakety o velikosti 10 kB. První výpis patří počítači PC 1-1, který má pro třídu provozu AF32 nastavenu hodnotu bandwidth na 60%, kdežto druhý výpis patří počítači PC 1-2, kde je třída provozu AF22 a bandwidth na 20%, proto je u PC 1-2 větší procento zahozených paketů.

Z PC 1-1PING 172.16.1.1 (172.16.1.1) 10000(10028) bytes of data. 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=1 ttl=58 time=1924 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=2 ttl=58 time=1928 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=3 ttl=58 time=2490 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=4 ttl=58 time=2538 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=5 ttl=58 time=2215 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=6 ttl=58 time=1924 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=7 ttl=58 time=2390 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=8 ttl=58 time=2535 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=9 ttl=58 time=2217 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=10 ttl=58 time=2028 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=11 ttl=58 time=2523 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=12 ttl=58 time=2568 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=13 ttl=58 time=2248 ms 10008 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=14 ttl=58 time=1924 ms --- 172.16.1.1 ping statistics --- 16 packets transmitted, 14 received, 12% packet loss, time 15047ms rtt min/avg/max/mdev = 1924.348/2246.982/2568.141/252.221 ms, pipe 3

červenec 2010 14/29

Page 15: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

Z PC 1-2Příkaz PING na 172.16.1.1 - 10000 bajtů dat:Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=2990ms TTL=58Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=2996ms TTL=58Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=2988ms TTL=58Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=2985ms TTL=58Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=3193ms TTL=58Vypršel časový limit žádosti.Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=3192ms TTL=58Vypršel časový limit žádosti.Vypršel časový limit žádosti.Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=3585ms TTL=58Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=1901ms TTL=58Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=1899ms TTL=58Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=1894ms TTL=58Vypršel časový limit žádosti.Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=3189ms TTL=58Vypršel časový limit žádosti.Vypršel časový limit žádosti.Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=1894ms TTL=58Odpověď od 172.16.1.1: bajty=10000 čas=1895ms TTL=58Statistika ping pro 172.16.1.1:Pakety: Odeslané = 23, Přijaté = 17, Ztracené = 6 (ztráta 26%),Přibližná doba do přijetí odezvy v milisekundách: Minimum = 1894ms, Maximum = 3585ms, Průměr = 2481ms

červenec 2010 15/29

Page 16: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 16/29

Obrázek 7: Ping z PC 1-2 na PC 1-3

Page 17: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

4.5.2 Uniform modeNa Obrázku 9 vidíme, že paket byl odeslán z PC 1-1 na PC 1-3 s hodnotou DSCP 28 (třída AF32).

Hodnota EXP je nastavena manuálně na 4. Na konci MPLS sítě byla hodnota se hodnota EXP zkopírovala do pole DSCP na hodnotu 36, která odpovídá třídě AF42 (viz Obrázek 10).

Na Obrázku 11 vidíme, že paket byl odeslán z PC 1-2 na PC 1-3 s hodnotou DSCP 20 (třída AF22). Hodnota EXP je nastavena manuálně na 1. Na konci MPLS sítě byla hodnota se hodnota EXP zkopírovala do pole DSCP na hodnotu 12, která odpovídá třídě AF12 (viz Obrázek 12).

červenec 2010 17/29

Obrázek 8: Ping z PC 1-1 na PC 1-3

Page 18: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 18/29

Page 19: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 19/29

Page 20: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 20/29

Obrázek 9: Ping z PC 1-1 na PC 1-3 (uniform mode) - zachyceno na hubu

Page 21: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 21/29

Page 22: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 22/29

Obrázek 10: Ping z PC 1-1 na PC 1-3 (uniform mode)

Page 23: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 23/29

Obrázek 11: Ping z PC 1-1 na PC 1-3 (uniform mode) - zachyceno na hubu

Page 24: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

4.5.3 Pipe modeNa Obrázku 13 vidíme, že paket byl odeslán z PC 1-1 na PC 1-3 s hodnotou DSCP 28 (třída AF32).

Hodnota EXP je nastavena manuálně na 4. Původní hodnota DSCP je zachována (viz Obrázek 14).Na Obrázku 15 vidíme, že paket byl odeslán z PC 1-2 na PC 1-3 s hodnotou DSCP 20 (třída AF22).

Hodnota EXP je nastavena manuálně na 1. Původní hodnota DSCP je zachována (viz Obrázek 16).Short-pipe mode také zachovává původní hodnotu DSCP, rozdíl je jen ve zpracování na hraničním smě-

rovači (viz Obrázek 5 na straně 6).

červenec 2010 24/29

Obrázek 12: Ping z PC 1-2 na PC 1-3 (uniform mode)

Page 25: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 25/29

Obrázek 13: Ping z PC 1-1 na PC 1-3 (pipe mode) – zachyceno na hubu

Page 26: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 26/29

Obrázek 14: Ping z PC 1-1 na PC 1-3 (pipe mode)

Page 27: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

červenec 2010 27/29

Obrázek 15: Ping z PC 1-2 na 1-3 (pipe mode) - zachyceno na hubu

Page 28: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

5 ZávěrV dnešní době je kvalita služeb velmi důležitá, protože sítě jsou čím dál více využívány pro

přenos hlasu, videí a dalších multimediálních dat v reálném čase. Proto je důležité, aby provoz v síti byl řízen podle určitých mechanizmů, které zajistí prioritu jednotlivých služeb.

V této práci jsme ověřili výchozí chování metody řízení kvality služeb pomocí prioritního me-chanismu Diffserv na MPLS. Abychom mohli řadit provoz do jednotlivých tříd, museli jsme na-konfigurovat hodnoty DSCP pro jednotlivé třídy ručně na směrovači CE1. V našem případě jsme třídy provozu dělili podle sítě, ze které provoz přichází. V praxi se provoz řadí do tříd spíše podle použitého protokolu a portu, které jsou, např. v případě přenosu hlasu, všeobecně známy a standar-dizovány.

My jsme sice museli hodnoty DSCP přidělit manuálně na směrovači CE1, ale v praxi bude situa-ce většinou jiná. Provoz bude do MPLS sítě vstupovat s již přiřazenými hodnotami DSCP, se který-mi můžou poskytovatelé internetových služeb v rámci MPLS sítě manipulovat. K této manipulaci můžeme využít jeden ze tří tunelovacích módů, které jsou v MPLS sítích definovány – viz Obrázek 5 na straně 6.

červenec 2010 28/29

Obrázek 16: Ping z PC 1-2 na PC 1-3 (pipe mode)

Page 29: QoS na MPLS (Diffserv)wh.cs.vsb.cz/sps/images/1/12/Golasowski-Zolty...QoS na MPLS (Diffserv) Rostislav Žólty, ZOL005 Jan Golasowski, GOL091 Abstrakt: Tato práce se zabývá možnostmi

6 Použitá literatura[1] BEZPALEC, Kvalita služeb datových sítí z hlediska VoIP, Listopad 2006, Available from www:

<http://www.ip-telefon.cz/archiv/dok_osta/ipt-2006_Kvalita_sluzeb_VoIP.pdf>[2] CISCO SYSTEMS, INC, DiffServ Tunneling Modes for MPLS Networks. [online]. , 15. únor 2008

Available from www: <http://www.cisco.com/en/US/tech/tk436/tk428/technologies_tech_note09186a-008022ad7e.shtml#modes>

[3] CISCO SYSTEMS, INC, Implementing Quality of Service Policies with DSCP. [online]. , 15. únor 2008 Available from www:<http://www.cisco.com/en/US/tech/tk543/tk757/technologies_tech_note09186a-00800949f2.shtml#dscpandassuredforwardingclasses>

[4] CISCO SYSTEMS, INC, MPLS DiffServ Tunneling Modes. [online]. , 15. únor 2008 Available from www:<http://www.cisco.com/en/US/docs/ios/mpls/configuration/guide/mp_diffserv_tun_mode_ps6350_TSD_Products_Configuration_Guide_Chapter.html#wp1137731>

červenec 2010 29/29