IPv6 und Multimedia: Integrated Services Architecture. Prof. B. Plattner ETH Zürich

Transkript

1 IPv6 und Multimedia: Integrated Services Architecture Prof. B. Plattner ETH Zürich IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (1)

2 Multimedia im Internet - Beispiel CU-SeeMe The poor man's desktop conferencing system Software von Cornell University (USA) für Macintosh und PC, verwendet das Internet Live Audio und Video zwischen WorkstationsVideo mit kleiner Auflösung, typ. 160 x 120 pixels, 16 Graustufen Audio mit verschiedenen Codierungsmethoden Benötigt eine Übertragungsrate von ca kbit/s Talk Window (Text), Slide Window (JPEG) Multipoint-Multipoint-Fähigkeit mit sog. Reflektoren Heute als kommerzielles Produkt erhältlich IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (2)

3 CU-See Me IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (3)

4 Verteilte Multimedia-Anwendungen im heutigen Internet CU-See Me, Internet Phone, Mbone Audiocast, Videocast, Konferenzsysteme: Erfahrungen sind nicht überwältigend. Problem: best effort Dienstkonzept des Internet Grosse Verzögerungen, Verzögerungsschwankungen, oft auch zu kleiner Durchsatz. Keine Quality of Service (QoS) Spezifikation für Kommunikationsbeziehungen möglich Mangelhafte Unterstützung von Multicasting Schwache Mechanismen für Verkehrssteuerung IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (4)

5 Die Integrated Services Architecture für das Internet Dienstklassen Garantierte maximale Verzögerung (Guaranteed Service) Approximation eines unbelasteten Netzes (Controlled-load Service) Garantierter Durchsatz (Committed Rate Service) So gut wie möglich (Best-effort Service), entspricht dem Dienst des heutigen Internet Kein Dienst für konstante Übertragungsrate vorgesehen Lokales Verkehrsmanagement auf einem Link -> impliziert die Reservierung von Ressourcen im Netz IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (5)

6 Brauchen wir eigentlich Mechanismen für Reservation von Ressourcen? Die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität ist ja unendlich! Prioritätsmechanismen genügen! Adaptive Anwendungen (wie die Mbone-Anwendungen) passen sich beliebigen Dienstgüten flexibel an! IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (6)

7 Modell eines IPv4-Routers Routing Agent Management Agent IP-Pakete Packet Routing Output Driver IP-Pakete IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (7)

8 Modell eines Routers mit Integrated Services - Funktionen Routing Agent Reservation Agent Management Agent Zugangskontrolle IP-Pakete Packet Classifier Packet Scheduler Output Driver IP-Pakete IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (8)

9 Protokolle und Mechanismen Punkt-Punkt und Punkt-Mehrpunkt-Kommunikation, unidirektional, Empfänger-basiert, skalierbar Spezifiktion der Eigenschaften einer "Session" (flow specification) Reservierung von Ressourcen -> Resource Reservation Protocol (RSVP) Zugangskontrolle Packet Scheduling (Weighted Fair Queuing, Prioritäten), Policing Soft State IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (9)

10 Flow Label im IPv6-Paketformat Vers. Class (8) Flow Label (20) Payload Length Next Header Hop Limit Source Address Destination Address Folge von 0 bis N Extension Headern (Options, Routing, Fragmentation, Authentication, ) Nutzdaten IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (10)

11 Definition eines Flows Steve Deering: A flow is a sequence of packets sent from a particular source to a particular (unicast or multicast) destination for which the source desires special handling by intervening routers. Flow ist nicht gleich Verbindung! Beispiel für einen Flow: Audio-, Video- und synchronisierte Datenströme, die von einem Teilnehmer einer Desktop- Konferenz an die Partner geschickt werden. Pakete, die zum gleichen Flow gehören, können (aber müssen nicht!) durch einen gemeinsamen Wert des Flow Label identifiziert werden. Flow Labels können in Integrated Services Routern als Indizes in eine Tabelle mit Flow-Beschreibungen verwendet werden. IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (11)

12 QoS Guarantees Configuration Zone/Area State Information Protocol Support Differentiated Internet Services Integrated Services Architecture wurde als im Backbone nicht skalierbar erkannt Problem: Hunderttausende von individuellen Flows im Backbone können nicht effizient verwaltet werden Übersicht: Best-effort intserv diffserv no no complete network no no per flow per session (dynamic) end-to-end flow per flow signaling aggregated long-term (static) domainoriented (no) bit fields IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (12)

13 Internet Protocol version 6 4 bit version Differentiated Service byte 16 bit total payload length (in bytes) 20 bit flow label 8 bit next header 128 bit source IP address 128 bit destination IP address next headers (if any) - variable length data - variable length 8 bit hop limit The 4-bit Priority field has been extended to 8 bit on the expenses of the flow label field (former 24 bits now 20 bit) and was then called Traffic Class byte. This Traffic Class byte is re-named to Differentiated Service (DS) byte. It has the same functionality as in IPv4. Folien mit freundlicher Genehmigung von H. Einsiedler, Uni Bern IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (13)

14 Differentiated Service Byte Type of Service bits Precedence Field Differentiated Service Codepoint (DSCP) Currently unused Class Selector Codepoints Type of Service (ToS) byte: Type of Service bits were used from some applications such as TELNET, FTP, SNMP,... Precedence field was used for network control traffic [draft-ietf-diffserv-af-04.txt]. Differentiated Service (DS) byte: DSCP defines the service. Class Selector Codepoint allows the mapping to the Precedence field of the ToS byte. Codepoint space:» xxxxx0.. Standard Action» xxxx11.. Experimental or local use» xxxx01.. Experimental or local use, if necessary Standard Action allocation. IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (14)

15 Best-Effort Service and Premium Service Best-Effort service is currently used in the Internet. Codepoint is defined as Properties:» No bandwidth guarantee.» No Quality of Service Premium service is understood as a Virtual Leased Line (VLL) service. It is defined by the Expedited Forwarding Per Hop Behaviour (EF PHB) with the recommended code point Properties are:» Peak bit rate - on flows or aggregated flows.» No bursts - only within the peak bit rate.» Low queuing delay - for real-time applications. IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (15)

16 Assured Service Assured service (AS) offers a certain assurance to the user that its packets get through the network. For this, the packets are labelled with a higher priority. Properties:» Bandwidth assurance but no guarantee.» Four AS classes with one queue each.» Three dropping precedences (Low, Medium and High).» Code point: Drop Precedence Low Medium High Class 1 Class 2 Class 3 Class IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (16)

17 Modell für künftiges QoS-enabled Internet End-to-end Signalisierung mit Reservationen und Accounting Snd Snd LAN R Access Net R Core Network R Flow Aggregation diffserv intserv R Access Net R LAN Rcv Rcv Overprovisioning LAN: Local Area Network R: Router Snd: Sender, Rcv: Receiver IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (17)

18 Literaturhinweise R. Braden, D. Clark, S. Shenker, Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview, RFC 1633, June 1994 S. Shenker, J. Wroclawski, General Characterization Parameters for Integrated Service Network Elements, RFC 2215, Network Working Group, September 1997 J. Wroclawski, Specification of the Controlled-Load Network Element Service, RFC 2211, Network Working Group, September 1997 S. Shenker, C. Partridge, R. Guerin, Specification of Guaranteed Quality of Service, RFC 2212, Network Working Group, September 1997 RFC 2475: Architecture for Differentiated Services RFC 2474: Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers IP Next Generation - IPv6 und Multimedia (18)