Izboljšanje kvalitete omrežnih storitev

Transcription

1 Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko Janez Štangelj Izboljšanje kvalitete omrežnih storitev Diplomsko delo Mentor: dr. Andrej Trost Ljubljana, Junij 2006

2

3

4

5 ZAHVALA Zahvaljujem se svojima staršema Alojziji in Ivanu Štangelj, ki sta mi omogočila študij, me pri njem podpirala in vzpodbujala. Zahvaljujem se svojemu bratu Tadeju za pomoč in vzpodbudo. Posebna zahvala gre mentorju dr. Andreju Trostu za usmerjanje pri izdelavi tega dela. Za izdatno pomoč in množico posredovanih koristnih informacij se zahvaljujem vsem bivšim sodelavcem na projektu, še posebej pa Robertu Poslu. Zahvaljujem se lektorici Tini Pirnar za mojstrsko opravljeno delo. Profesorjem in asistentom Fakultete za Elektrotehniko sem hvaležen za vsak trud, ki so ga vložili vame. Zahvaljujem se tudi Državi Sloveniji za štipendiranje v času študija.

6

7 POVZETEK Naloga je nastala v visokotehnološkem podjetju za razvoj telekomunikacijske opreme. Namen naloge je bil preučiti možnosti za zagotavljanje kvalitete storitev na že delujoči strojni arhitekturi in sestaviti načrt programskega modula upravnik kvalitete storitev. Skrajšano ime upravnika kvalitete storitev je QoS (Quality of Service) upravnik. Internetni protokolni sklad je dobro domišljen, saj je bil razvit postopoma. Od tod tudi njegova razširjenost. Kljub temu ima starejša verzija slabosti, ki so večinoma povezane z kvaliteto omrežnih storitev. Teh slabosti nima konkurenčni ATM (Asynchronous Transfer Mode) protokolni sklad, ki pa ni toliko razširjen. Predvsem zaradi svoje kompleksnosti in s tem povezane cene. ATM sklad se veliko uporablja v širokopasovnih hrbteničnih omrežjih. S prihodom Gigabit Ethernet protokola in novo verzijo internetnega protokola (Internet Protocol version 6 IPv6) so se ATM skladu začeli obetati slabši časi. Pričujoč ATMGigE most je namenjen pretvarjanju med ATM in Gigabit Ethernet prometom v hrbteničnih omrežjih. ATMGigE most je zgrajen na CMC platformi. Njegova funkcija je transparentno premoščanje med ATM in Gigabit Ethernet prometom. Most se zaveda virtualnih lokalnih omrežij (Virtual Local Area Network VLAN). Srce CMC platforme je WinPath 787 omrežni procesor, ki ponuja sprotno paketno procesiranje med različnimi vmesniki. QoS upravnik je eden izmed programskih modulov ATMGigE mostu. V mostovnem sistemu upravlja s konfiguracijskimi podatki omrežne kvalitete storitev. Njegove akcije se sprožijo ob inicializaciji sistema in ob izvedbi uporabniških CLI ukazov. Pri načrtovanju modula je bil upoštevan QoS standard IEEE P,Q. VII

8 KLJUČNE BESEDE QoS upravnik; omrežni promet; zamašitev omrežja; izhodne vrste; uvrščanje omrežnega prometa; uvrščevalnik omrežnega prometa; upravljanje z omrežnimi viri; rezervacija omrežnih virov; uveljavljanje omrežnih prometnih pravil; prioritetna kontrola; glasovni promet; video promet; podatkovni promet; slikovni promet; multimedijski promet; glasovna povezava; video povezava; podatkovna povezava; slikovna povezava; multimedijska povezava; konstantna bitna hitrost; povprečna bitna hitrost; zagotovljena bitna hitrost; nedoločena bitna hitrost; CBR; VBR; GFR; UBR; UBR+IEEE P,Q; VLAN; WinGine; WinPath 787; ATMGigE most; WDDI; CMC platforma; ATM; Gigabit Ethernet; TCP/IP. VIII

9 ABSTRACT The thesis originates from my work at hightech company specialized for development of telecommunication hardware and firmware. My assignment was to study possible implementations and then develop Quality of Service Manager software module. Internet Protocol stack was developed gradually and is well thought out which is the reason for its popularity. On the other hand it still has weaknesses, they are mostly related to quality of network services. The competitive ATM stack (Asynchronous Transfer Mode) is better on this area but it is not as popular due to its complexity and consequently expensiveness. ATM stack is mostly used in broadband backbone networks. With Gigabit Ethernet on the horizon and new version of IPv6 (Internet Protocol version 6) ATM is loosing the battle. The described ATMGigE Bridge's purpose is to convert between ATM and Gigabit Ethernet traffic in backbone networks. ATMGigE Bridge is constructed on CMC platform. The bridge is VLAN aware (Virtual Local Area Network). The hearth of CMC platform is WinPath 787 network processor, which offers packet processing between different interfaces at wire speed. QoS Manager is one of the ATMGigE Bridge software modules. It manages quality of service configuration information. Its actions take place at initialization time and during execution of user CLI commands. The design follows IEEE P,Q quality of service standards. IX

10 KEYWORDS QoS Manager; network traffic; network congestion; output queues; scheduler; scheduling; connection admission control; network resource management; network resource reservation; traffic policing; priority control; voice traffic; video traffic; data traffic; image traffic; multimedia traffic; voice stream; video stream; data stream; image stream; multimedia stream; voice connection; video connection; data connection; image connection; multimedia connection; connection; connections; Constant Bit Rate CBR; Variable Bit Rate VBR; Guaranteed Frame Rate GFR; Unspecified Bit Rate UBR; UBR+; IEEE P,Q; VLAN; WinGine; WinPath 787; ATMGigE Bridge; Wintegra Device Driver Interface WDDI; CMC platform; ATM; Gigabit Ethernet; TCP/IP. X

11 KAZALO 1 Uvod Kratka zgodovina računalniških omrežij Sedanjost Prihodnost Računalniško omrežje Internet Intranet Ekstranet Omrežne naprave Ponavljalnik (repeater) Zvezdišče (static hub) LAN stikalo (LAN switch, dynamic hub) Most (bridge) Virtualno lokalno omrežje (VLAN) Usmerjevalnik (router) Protokolarni pretvornik, prehod (gateway) Delitev na plasti Prehajanje paketov skozi plasti OSI model protokolnega sklada Fizična plast Povezavna plast Omrežna plast Transportna plast Sejna plast Predstavitvena plast Aplikacijska plast TCP/IP protokolni sklad Povezavna plast Omrežna plast Transportna plast Aplikacijska plast ATM protokolni sklad Fizična plast Povezavna plast Kvaliteta omrežnih storitev (Quality of Service QoS) Prometna problematika Glasovni promet Video promet Podatkovni promet Slikovni promet Multimedijski promet Področja kvalitete omrežnih storitev Upravljanje z omrežnimi viri Rezervacija omrežnih virov XII

12 Uveljavljanje omrežnih prometnih pravil (traffic policing) Prioritetna kontrola, ravnanje ob zamašitvah Kontrola s povratno informacijo Premostitev QoS parametrov med ATM in Ethernet stranema Premostitev razredov prometa Konstantna bitna hitrost (Constant Bit Rate CBR) Povprečna bitna hitrost (Variable Bit Rate VBR) Realnočasna povprečna bitna hitrost (RTVBR) Nerealnočasna povprečna bitna hitrost (NRTVBR) Zagotovljena bitna hitrost(guaranteed Frame Rate GFR) Nedoločena bitna hitrost (Unspecified Bit Rate UBR) Nedoločena bitna hitrost z zagotovljeno minimalno bitno hitrostjo (UBR+) Dosegljiva bitna hitrost (Available Bit Rate ABR) Premostitev naslovov Enostavna preslikava Skupinska preslikava, en VLAN na en virtualen kanal Skupinska preslikava, ena VLAN prioriteta na en virtualen kanal...54 Strojna arhitektura ATMGigE mostu (CMC platforma) Standardi fizičnih vmesnikov Kodiranje linije RS232D način NonreturntoZeroInverted (NRZI) način Manchester način Diferenčni Manchester način Prenosni standardi Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) Synchronous Optical Network (SONET) Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Ethernet WinPath 787 omrežni procesor Konfiguracija QoS parametrov EthernetATM smer pretoka podatkov ATMEthernet smer pretoka podatkov Algoritem puščajočega vedra Algoritem koledarskega kolesa Izhodne vrste fizičnega vmesnika WinPath fizični vmesniki Programska arhitektura ATMGigE mostu QoS upravnik Programske zahteve QoS profili Sestava programskega modula Inicializacija Kontrolna pot Dinamična rekonfiguracija Organizacija lokalnih podatkovnih struktur...79 XII

13 7.2.4 Organizacija WDDI QoS podatkovnih struktur Sistemski nivo Nivo fizičnih vmesnikov Nivo povezav Prometna pravila Dovoljene hitrosti za razrede prometa CBR, VBRRT, VBRNRT Dovoljene hitrosti za UBR razred prometa Dovoljene hitrosti za GFR razred prometa Uporabniški ukazi in konfiguracija qos_vlan_profile komanda qos_connection_profile komanda qos_if_statistics komanda qos_vlan_statistics komanda qos_connection_statistics komanda qos komanda qos_if komanda qos_vlan komanda Testiranje Osnovno testiranje (unit testing) Testiranje bele škatle (white box testing) Testiranje črne škatle (black box testing) Regresivno testiranje (regression testing) Testno okolje Potrebna strojna oprema Testna konfiguracija Primeri testov Enostavnejši test bele škatle Enostavnejši test črne škatle Zahtevnejši testi črne škatle Test PBR parametra ATM povezave Test rezervacije omrežnih virov ATM povezave Slovar kratic in okrajšav Seznam virov Izjava o samostojnosti dela XIII

14 KAZALO SLIK Originalna shema prvega Etherneta...16 Potovanje računalniškega prometa skozi različne plasti protokolnih skladov Imena in razdelitev vseh sedmih OSI plasti Končni in relejni sistemi...24 Primerjava TCP/IP protokolnega sklada z OSI modelom Pet razredov internetnih naslovov Primerjava ATM protokolnega sklada z OSI modelom Primer topologije ATM omrežja a) tip celice uporabnik/omrežje, b) tip celice omrežje/omrežje...34 Topologija virtualne poti, virtualne povezave in prenosne poti Usmerjanje virtualnih poti a) in usmerjanje virtualnih povezav b) Rezervacija omrežnih virov v obeh smereh, ATMETH in ETHATM smeri Enostavna preslikava Skupinska preslikava en VLAN na en virtualen kanal...53 Skupinska preslikava ena VLAN prioriteta na en virtualen kanal Blok diagram CMC platforme...55 RS232D standard kodiranja NRZI način kodiranja Manchester način kodiranja...57 Diferenčni Manchester način kodiranja...58 Pot celice na ATM izhodni strani Pot celice na Ethernet izhodni strani Algoritem puščajočega vedra Algoritem koledarskega kolesa Programska arhitektura ATMGigE mostu Osnovna naloga QoS upravnika Prikaz nekaterih QoS parametrov...71 Primer konfiguracije, kjer so povezavam prilepljeni QoS profili Blok diagram QoS upravnika Vrstni red inicializacije pomemben za pravilno delovanje QoS upravnika Povzetek vseh kontrolnih poti QoS upravnika QoS kontrolni blok Kontrolni blok, podatkovna organizacija QoS profilov Kontrolni blok, podatkovna organizacija QoS statistik...81 Kontrolni blok, podatkovna organizacija pasovnih širin VLANov in fizičnih vmesnikov Kontrolni blok, podatkovna organizacija virov VLANov in fizičnih vmesnikov...83 ATM konfiguracija koledarskega kolesa in razredov prometa v višjenivojskem načinu...84 ATM razredi prometa, definirani v visokonivojskem načinu...85 Podatkovne strukture za GigE fizični vmesnik Podatkovna strukture ATM sprejemnih in oddajnih kanalov...87 Osnovna strojna konfiguracija za testiranje QoS upravnika XIV

15 KAZALO TABEL OSI model protokolnega sklada vsebuje sedem plasti Kategorije servisov in kontrole prometa ATM foruma po viru [3]...47 Kategorije servisov in kontrole prometa ATM foruma po viru [2]...49 Najvišjo prioriteto ima izhodna vrsta z najnižjo številko CLI sintaktična pravila "qos_vlan_profile" CLI komanda...97 "qos_connection_profile" CLI komanda "qos_if_statistics" CLI komanda "qos_vlan_statistics" CLI komanda "qos_connection_statistics" CLI komanda "qos" CLI komanda "qos_if" CLI komanda "qos_vlan" CLI komanda Povzetek testiranja bele škatle Povzetek testiranja črne škatle Slovar kratic in okrajšav XV

16 1 Uvod 1.1 Kratka zgodovina računalniških omrežij Razvoj interneta se je začel že leta 1961, razvila pa ga je skupina raziskovalcev z inštitutov MIT in RAND. Septembra leta 1969 je bil zagnan prvi IMP (Interface Message Processor predhodnik današnjih usmerjevalnikov) in nanj priključen prvi gostujoči računalnik. Internet, je bil javnosti predstavljen leta 1972, hkrati s prvo aplikacijo elektronske pošte. Postopoma je zrasel iz omrežja ArpaNet. Leta 1983 je bil v ArpaNetu zagnan TCP/IP protokolni sklad. Slika 1: Originalna shema prvega Etherneta. Najbolj znan računalniški protokol Ethernet je razvil Robert Metcalf med letoma 1973 in 1976 v Xeroxovem PARC laboratoriju. V tem času je ista skupina raziskovalcev izumila tudi prvi grafični vmesnik, miško in laserski tiskalnik na svetu. Prvotno je imel Ethernet hitrost 2,9 Mbit/s. Z njim je bilo možno prek 1 km dolgega kabla v lokalno omrežje, povezati več kot 100 osebnih delovnih postaj. 1.2 Sedanjost Danes je internet že močno prisoten. K razmahu interneta sta v zadnjih letih pripomogla širjenje brezžičnih tehnologij in uvajanje novih storitev. Velika prednost interneta je splošna povezljivost, poleg tega je zaradi množične uporabe poceni. Zaradi hitrega razvoja elektronike pa se še bolj ceni in pridobiva na univerzalnosti uporabe. S svojimi prednostmi močno konkurira drugim vzporednim 16

17 tehnologijam, kot so navaden telefon in televizija. Uvaja se nova verzija internetnega protokola IPv6 (Internet Protocol version 6), ki odpravlja mnogo pomanjkljivosti starejše verzije IPv4. Največja pomanjkljivost starejše verzije je majhen naslovni prostor. Naslov v IPv4 je 32bitni, kar pomeni, da je teoretično možno nasloviti največ 4.3 milijarde različnih priključkov. Novejša verzija ima 128bitni naslov, poleg tega pa prinaša še podporo kakovosti omrežnih storitev. 1.3 Prihodnost V prihodnosti je pričakovati nadaljevanje trenutnih trendov: nove storitve, vedno cenejši dostop, izpodrivanje navadnega telefona in televizije. Brezžične internetne tehnologije obetajo tudi konkurenco mobilni telefoniji. Internet bi lahko imel pomembno vlogo pri povečevanju avtomatizacije. Na trgu je že mnogo ponudnikov inteligentnih hiš, ki omogočajo raznolike uporabe preko omrežja. Na tem področju je zanimiv avtomatiziran javni avtomobilski promet, kar zaenkrat morda še zveni futuristično. Vsekakor ima avtomobilizem potencial. Avtomobil, ki bi znal diagnosticirati poškodovanost ponesrečencev in poklicati na pomoč, bi bil zagotovo dragocenejši. Še bolj pa tisti, ki bi se prometni nesreči znal sam izogniti. Tovrstne napovedi naj bi se uresničile v naslednjih dvajsetih letih. Do takrat je namreč napovedano dovolj veliko povečanje zmogljivosti in zmanjšanje cene elektronske strojne opreme za komercialno uporabo. 17

18 2 Računalniško omrežje 2.1 Internet Internet omrežje je mednarodno organizirano sodelovanje avtonomnih omrežij. V njem med seboj komunicirajo končni računalniki. Protokoli in postopki za medsebojno komunikacijo so opredeljeni z internetnimi standardi. Internet omogoča globalno povezovanje, univerzalni dostop in množico storitev. Uporabniku interneta je na voljo množica aplikacij za iskanje in brskanje po internetnih straneh, dopisovanje z elektronsko pošto, interaktivno pisno komuniciranje, prenašanje datotek, predvajanje video in zvočnih posnetkov, telefoniranje in drugi Intranet Je avtonomno omrežje povezano v internet. Intranet je interno omrežje, ki je v lasti organizirane skupine ali posameznika. Sestavljen je iz istih omrežnih naprav kot internet. Na zunaj je povezan z usmerjevalnikom ali prehodom. Vsaka povezava navzven je ponavadi še dodatno zavarovana, največkrat vsaj s požarnim zidom, pogosto pa tudi z uporabo NAT (Network Address Translation) algoritma Ekstranet Je intranetu podobno interno omrežje. Od intraneta se loči po tem, da so lahko nekateri ekstranet uporabniki povezani preko javnega interneta. To je uporabno še posebej takrat, ko so ti uporabniki geografsko dislocirani. 2.2 Omrežne naprave Omrežja ločimo po velikosti na lokalna, velemestna in hrbtenična. Vsako omrežje je sestavljeno iz množice omrežnih elementov. V splošnem jih ločimo na vozlišča in prenosne kanale. Vozlišče je lahko končno (končen sistem) ali vmesno (relejni sistem). Vmesna vozlišča ne ustvarjajo prometa. Opravljajo naloge kot so usmerjanje paketov, ugotavljanje napak, nadzor nad kvaliteto storitev, ravnanje ob zamašitvah prometa, upravljanje z omrežnimi viri in druge. 18

19 Prenosni kanal predstavlja povezavo med dvema vozliščema. Glavne lastnosti prenosnih kanalov so smer, vzporednost, sinhronost in tehnologija prenosa. Smer prenosa: Prenos lahko poteka v obe smeri hkrati (full duplex), izmenično v obe smeri (half duplex) ali le v eno smer (simplex). Vzporednost prenosa: V zaporednem načinu se prenaša v eno smer le po en bit hkrati. V vzporednem načinu se hkrati prenaša več bitov. V telekomunikacijah je takšen način daleč najcenejši. V zadnjem času, pridobiva zaporeden prenos na pomenu tudi v strojni opremi zaradi večjih kapacitet in majhne kompleksnosti. Sinhronost prenosa: Sinhroni kanali so hitrejši, ker ne čakajo potrditve prenosa. Vendar pa potrebujejo dodatno žico za prenašanje ure, kar jih precej podraži. V veliki meri rešuje problem asinhronega prenosa ATM protokol. Tehnologija prenosa: Kanali so lahko povezani direktno ali so med prenosom mešani z drugimi kanali. V splošnem je mešanje razdeljeno na časovno mešanje (Time Division Multiplex TDM) in frekvenčno mešanje (Frequency Division Multiplex FDM). V klasičnih telefonskih in računalniških ter mobilnih omrežjih se FDM ne uporablja več Ponavljalnik (repeater) To je naprava za podaljševanje oddajnega dosega. Ne vsebuje procesnih delov, ampak le ojačevalnike in registre Zvezdišče (static hub) Je najenostavnejša naprava za povezovanje računalnikov v lokalno omrežje. Zvezdišče podobno kot ponavljalnik ne vsebuje nobenih delov za procesiranje. Povezave med njegovimi priključki so statične oziroma se jih lahko nastavlja ročno. Vsak prispel paket je v zvezdišču preusmerjen na vse ostale priključke. Zaradi pogostih trkov je učinkovitost takega omrežja manjša LAN stikalo (LAN switch, dynamic hub) LAN (Local Area Network) stikalo vsebuje več inteligence kot zvezdišče in v lokalnem omrežju povezuje računalnike učinkoviteje. Stikalo usmerja pakete glede na naslove sprejemnih naprav, ki so vsebovane v glavah paketov. 19

20 Paket je lahko poslan znotraj lokalnega omrežja samo sprejemnemu računalniku (unicast). Lahko je poslan skupini sprejemnih računalnikov znotraj omrežja (multicast) ali pa vsem ostalim računalnikom znotraj omrežja (broadcast). LAN stikala navadno uporabljajo preveži način ali shrani in prepošlji način usmerjanja. Preveži način: Takoj, ko stikalo prejme glavo paketa, jo analizira in že začne oddajati na sprejemni naslov. Čeprav paket še ni bil sprejet do konca, ga že začne pošiljati sprejemniku. Shrani in prepošlji način: V drugem načinu stikalo najprej sprejme celoten paket. Šele potem začasno shranjen paket analizira in ga prepošlje sprejemniku Most (bridge) Most povezuje dve omrežji, ki se razlikujeta po tipih paketnega prenosa. Most usmerja pakete glede na naslove sprejemnih naprav, ki so vsebovane v glavah paketov. Most deluje podobno kot LAN stikalo, le da po potrebi deluje še kot prevajalec med dvema povezavnima plastema Virtualno lokalno omrežje (VLAN) Virtualno lokalno omrežje (Virtual Local Area Network VLAN) je funkcionalnost, pogosta pri LAN stikalih. Pravzaprav je to sposobnost sestavljanja logičnih podomrežij znotraj lokalnega omrežja. Pri tem ni pomembno, kje v omrežju je posamezen računalnik fizično priključen. Virtualna lokalna omrežja so uporabna preprosto zaradi lažjega spreminjanja konfiguracije. Na ta način je možno možno ločiti lokalno omrežje na dve ali več omrežij brez fizičnega premeščanja povezav Usmerjevalnik (router) Usmerjevalnik je naprava, ki med seboj povezuje dve ali več omrežij. Promet usmerja na podlagi internetnega naslova Protokolarni pretvornik, prehod (gateway) Te naprave med seboj povezujejo različne aplikacijske protokole, ki nimajo več transportnih lastnosti, imajo pa lastnosti uporabniških programov. Na primer pretvornik med dvema tipoma elektronske pošte. 20

21 2.3 Delitev na plasti Vsako arhitekturo omrežja delimo na plasti. Plasti so med seboj hierarhično razdeljene. Vsaka plast ima svoj funkcionalni namen in natančno določene vmesnike proti nižji in višji plasti. Drugo ime za arhitekturo računalniškega omrežja je tudi protokolni sklad. Večina protokolnih skladov je kompleksen skupek navodil za komunikacijo med sodelujočimi omrežnimi elementi. Prednost delitve na plasti je praktična uporabnost. Za vsako na novo razvito vezje ali aplikacijo ni potrebno razvijati celotnega protokolnega sklada, dovolj je, da implementiramo le en protokol za določeno vezje ali aplikacijo Prehajanje paketov skozi plasti Datoteka ali tok podatkov potuje čez vse plasti le na začetnem in končnem sistemu. Relejni sistemi pa imajo implementirane le prvi dve ali tri plasti. Slika 2: Potovanje računalniškega prometa skozi različne plasti protokolnih skladov. Primer zaključene poti paketa po internetu: Stikalo potrebuje le dve plasti, saj deluje na nivoju naslovov povezav. Ethernet protokol spada v povezavno plast in usmerja pakete med priključki. Vsak priključek ima svoj strojni naslov. 21

22 Usmerjevalnik potrebuje tri plasti, saj deluje na nivoju omrežnih naslovov ali internetnih naslovov. IP (Internet Protocol) protokol spada v omrežno plast in usmerja pakete med omrežji. Šele končna sistema uporabljata vseh sedem plasti. TCP protokol (Transmission Control Protocol), ki deluje v transportni plasti, skrbi za pravilen vrstni red paketov in pošilja zahtevke za prepošiljanje izgubljenih paketov. 22

23 2.4 OSI model protokolnega sklada Splošen model za protokolni sklad OSI (Open System Interconnection) je bil predlagan s strani organizacije ISO (International Standard Organization). Namen tega modela ni standardizacija delovanja računalnikov, ampak standardizacija načinov njihovega medsebojnega sodelovanja. Model je referenca pri večini današnjih protokolov, ki se uporabljajo v praksi. Ime Plasti Primeri protokolov Time, Telnet, SMNP, POP3, FTP, HTTP Uporabljan naslov 7 Aplikacijska plast Ime gosta 6 Predstavitvena plast SNMP Ime gosta 5 Sejna plast RPC, Socket Socket naslov 4 Transportna plast TCP, UDP Številka porta 3 Omrežna plast IP, STP, ARP, RIP, OSPF, ICMP, Internetni naslov 2 Povezavna plast WAN: ISDN, BISDN, X.25 PSDN, Frame relay, ATM LAN: PPP, FDDI, Wireless LAN, Ethernet, ATM Naslov na nivoju povezave 1 Fizična plast RS232, E1/T1, E3/T3, SONET Ni uporabljana naslovna shema Tabela 1: OSI model protokolnega sklada vsebuje sedem plasti. Slika 3: Imena in razdelitev vseh sedmih OSI plasti. Prve štiri plasti podpirajo prenos podatkov, druge tri plasti pa podpirajo uporabniške aplikacije. 23

24 Slika 4: Končni in relejni sistemi. OSI model loči dva tipa sistemov: končne in relejne sisteme. Končni sistemi so izvori in ponori informacij, relejni sistemi pa posredniki informacij med končnimi sistemi [8]. Pogosto uporabljano ime za končni sistem je tudi gost (host). Zaradi osredotočenosti na delovanje omrežja je v tem dokumentu relejni sistem poimenovan tudi omrežna naprava Fizična plast V fizični plasti je definiran način prenosa bitov in oktetov med dvema sistemoma. Prenos je lahko zaporeden ali vzporeden, enosmeren, dvosmeren ali izmeničen, sinhron ali 24

25 asinhron. Način prenosa je določen predvsem s tipom prenosnega medija, strojne opreme in tipa modulacije Povezavna plast Povezavna plast vzpostavlja in razpušča kanal med dvema računalnikoma, z iste fizične povezave ter skrbi za odpravljanje strojnih napak. Prvi del funkcionalnosti se imenuje kontrola logične povezave (Logical Link Control LLC), drugi pa kontrola dostopa do medija (Media Access Control MAC). Načini odkrivanja in odpravljanja teh napak so prilagojeni izvedbi fizične plasti. Povezavna plast definira tudi omejevanje pretoka podatkov zaradi omejenih strojnih zmogljivosti. Glavna funkcionalnost povezavne plasti je razstavljanje in sestavljanje paketov. Paket namreč pomeni blok podatkov. Pri oddaji je razstavljen v zaporedje oktetov, primernih za prenos po mediju. Pri sprejemu je zaporedje oktetov sestavljeno v paket. Sprejemni in oddajni avtomati ter dodatni kontrolni zlogi implementirajo povezavno plast Omrežna plast Omrežna plast poskrbi za transparentno komunikacijsko pot med dvema končnima sistemoma preko vmesnih sistemov. Ta plast tudi skrije razlike v tehnologijah med omrežji in podomrežji, preko katerih potuje paket podatkov. Omrežna plast nudi začasne ali trajne povezave za prenos podatkov. Končni in vmesni sistemi se razlikujejo po tem, koliko plasti OSI modela podpirajo. Končni podpirajo vse, vmesni pa povečini le tri najnižje plasti Transportna plast Pri sprejemu skrbi transportna plast za pravilno sestavitev zaporedja paketov v tok podatkov ali datoteko. Pri oddaji poskrbi transportna plast za pravilno razstavitev toka podatkov ali datoteke na zaporedje paketov. V primeru izgube paketa je plast odgovorna za njegovo ponovno pošiljanje. Transportna plast uporablja storitve nižje omrežne plasti za pošiljanje paketov na končni naslov in nudi višji sejni plasti transportno storitev. Transportna plast je večinoma prisotna le na končnih sistemih. 25

26 2.4.5 Sejna plast Sejna plast omogoča aplikacijskim procesom nadzor nad virtualno zvezo. Ta plast določa vrsto dialoga ter način vzpostavitve, prekinitve in uporabe vzpostavljene virtualne zveze. Sejna plast je večinoma prisotna le na končnih sistemih Predstavitvena plast Predstavitvena plast pretvori podatke iz strojno odvisnega formata v mednarodni standardni format. Predstavitvena plast definira tudi metode varovanja podatkov. Večinoma je prisotna le na končnih sistemih Aplikacijska plast Končni odjemalci protokolnih skladov so aplikacije (uporabniški programi) vseh vrst. Aplikacijska plast nudi vmesnik med aplikacijo in omrežjem. Strežnik (server) je aplikacija, ki je prek protokolnega sklada dosegljiva iz kjerkoli v omrežju in nudi klientnim (client) aplikacijam svoje storitve. Primeri strežniških aplikacij so datotečni strežniki in strežniki elektronske pošte. 26

27 2.5 TCP/IP protokolni sklad Ker sta TCP (Transmission Control Protocol) in IP (Internet Protocol) imeni protokolov, je ime tega protokolnega sklada zavajajoče. Dejansko je TCP/IP protokolni sklad nabor protokolov. Slika 5: Primerjava TCP/IP protokolnega sklada z OSI modelom. TCP/IP ne vsebuje fizične plasti, predstavitvena plast pa zajema še sejno OSI plast Povezavna plast TCP/IP je štiriplastni sklad, kot je prikazano na zgornji sliki. Najnižja plast, povezavna plast, je implementirana znotraj omrežne kartice in njenega gonilnika. Zanj že obstaja več standardov. Standarde za splošen Ethernet tip omrežij je definirala komisija IEEE Drugi protokoli povezavnega protokola, ki so lahko uporabljeni, vključujejo SLIP (Serial Line Protocol) ali PPP (Point to Point Protocol). Protokoli iz povezavne plasti uporabljajo strojne naslove, imenovane tudi MAC naslove (Media Access Control). Kadar hoče Ethernet protokol poslati paket, mora vedeti unikatni strojni naslov sprejemnega računalnika. Pri tem mora v oddajani paket shraniti še strojni naslov oddajnega računalnika, tako je pošiljatelj obveščen, če se zgodi napaka pri prenosu Omrežna plast Najpomembnejši protokol v tej plasti je IP protokol. Njegova naloga je prenašanje paketov med 27

28 dvema točkama omrežja. Da to doseže, uporablja protokol iz povezavne plasti. Sicer se oba ukvarjata s prenašanjem paketov, vendar protokoli iz povezavne plasti to lahko storijo le znotraj enega omrežja. ARP protokol (Address Resolution Protocol) IP protokolu je pri delu s povezavno plastjo v pomoč ARP protokol, ki pretvarja med strojnimi in omrežnimi naslovi. ARP najde strojne naslove znotraj omrežja s pomočjo ARP paketa z razpršenim naslovom. Nanj se odzove vsak naslovnik posebej s svojim paketom. Oddajnik sprejme ARP pakete, ki vsebujejo naslovnikov strojni naslov. IP protokol (Internet Protocol) IP je osnovni protokol TCP/IP protokolnega sklada. IP je nezanesljiv protokol. Kakršni koli mehanizmi za zanesljiv prenos so implementirani v protokolih iz višje transportne plasti. IP je protokol brez stalne povezave. Njegova naloga je samo sortiranje paketov, ne ukvarja pa se s tem, ali je paket eden ali pa del iz kupa paketov. IP naslov Internetni naslov je enolično določen naslov računalnika priključenega na internetno omrežje. Razdeljen je na naslov omrežja in naslov gosta. Naslove omrežja dodeljuje omrežni informacijski center, medtem ko naslove gosta dodeljujejo administratorji posameznih omrežij. Slika 6: Pet razredov internetnih naslovov. 28

29 Internetni naslovi so razdeljeni v pet razredov. Dejanski internetni naslov je dvaintridesetbitno število. Običajno je zapisano kot štiridelno decimalno število, ločeno s pikami. Poznamo tri vrste internetnih naslovov: Enostaven naslov končnega računalnika pri usmerjenem oddajanju (unicasting), Naslov skupine računalnikov znotraj omrežja pri skupinskem oddajanju (multicasting), Rezerviran naslov za oddajanje vsem računalnikom znotraj omrežja pri razpršenem oddajanju (broadcasting). Ker si ljudje lažje zapomnimo besedne zveze kot števila, imajo lahko internetni naslovi svoja domenska imena. Za preslikavo med imeni in internetnimi naslovi skrbijo domenski strežniki. Preslikavo naredi IP protokol avtomatično. Naprej preveri, ali je bila uporabljena že prej. Če lokalno ne najde imena, se poveže z domenskim strežnikom. Lokalni domenski strežnik se poveže z višjim v globalni hierarhiji domenskih strežnikov, da mu pomaga najti preslikavo. Naslov lokalnega domenskega strežnika je del TCP/IP začetne konfiguracije. Delovanje IP protokola IP doda paketu polja v dolžini 20 oktetov. Ta polja so verzija IP protokola, dolžina glave, nekaj kontrolnih bitov, kontrolna vsota glave ter IP naslova oddajnika in sprejemnika. Če bi bil vsak računalnik povezan na isti Ethernet kabel, bi lahko bilo vsako sporočilo neposredno poslano sprejemnemu računalniku. Vendar takšno povezovanje zaradi večanja števila računalnikov hitro postane nepraktično. V aplikacijski plasti je sporočilo lahko poslano iz enega konca sveta na drugega, čeprav Ethernet kartici ne moreta neposredno komunicirati med seboj. Za pošiljanje poskrbi IP protokol. Ko pride paket do usmerjevalnika, je preverjen njegov sprejemni naslov. Najprej usmerjevalnik primerja celoten naslov z naslovi iz svoje tabele. Če ga najde, je paket poslan direktno naslovniku. Drugače naredi naslednje iskanje, tokrat primerja samo omrežni del naslova. Če ga najde, je paket poslan ujemajočemu omrežju. V primeru, da iskanje še vedno ni bilo uspešno, usmerjevalnik preveri ali je prisoten naslov naslednjega skoka (nexthop address). Takrat je paket poslan tja. Kadar privzet naslov ni prisoten, usmerjevalnik pošlje oddajnemu računalniku ICMP (Internet Control Message Protocol) sporočilo "host unreachable" ali "network unreachable". 29

30 Težji del usmerjevalnikovega dela ni usmerjanje paketov ampak gradnja tabele naslovov. V najenostavnejšem primeru je tabela statična, prebrana ob inicializaciji iz datoteke, kar je zadovoljivo za enostavna omrežja. Ta funkcionalnost je že vgrajena v IP protokol. Dinamična gradnja tabele je bolj komplicirana. Za to nalogo se uporabljajo usmerjevalni protokoli. Med njimi je najbolj pogosto uporabljen OSPF protokol (Open Short Path First). Njegov predhodnik je bil RIP (Routing Information Protocol) Transportna plast Povezavni in omrežni protokol se ukvarjata predvsem z prenašanjem podatkov preko omrežja, medtem ko so transportna in višje plasti namenjene za uporabo programom. UDP (User Datagram Protocol) Je kot IP protokol nezanesljiv in brez stalne povezave. Ravno zato, ker je UDP protokol nezanesljiv, je primerna izbira za mnogo aplikacij. Primeren je predvsem za realnočasne aplikacije, kot so predvajalniki slike ali zvoka. Delovanje UDP Najprej UDP po potrebi razdeli večji kos podatkov, kot je na primer datoteka, na bloke podatkov. Blok podatkov poslan z UDP protokolom se imenuje datagram. UDP doda datagramu polja v dolžini 8 oktetov. Ta polja so: dolžina datagrama, kontrolna vsota glave ter transportni naslov izvora in ponora. Koncept transportnega naslova je skupen UDPju in TCPju. Transportni naslov identificira, kateri protokol iz plasti nad transportno uporablja UDP ali TCP. Večina protokolov uporablja standardne transportne naslove. Tako ima, na primer, Telnet naslov 23, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) pa naslov 25. TCP (Transmission Control Protocol) TCP priskrbi zanesljivost. TCP je povezavno usmerjen protokol. Vsak podatek poslan s TCPjem bo ob delujoči povezavi z visoko zanesljivostjo prispel do sprejemnika kljub motnjam in napakam pri prenosu. Nekatere najbolj znane internetne aplikacije, ki ga uporabljajo, so Telnet, HTTP (Hyper Text Transmission Protocol) in FTP. 30

31 Delovanje TCP protokola Najprej TCP po potrebi razdeli večji kos podatkov na bloke. Blok podatkov poslan s TCP protokolom se imenuje segment. TCP doda segmentu polja v dolžini 20 oktetov. Ta polja so: transportni naslov sprejemnika in oddajnika, zaporedna številka segmenta in kontrolni biti. Transportni naslov skupaj z IP naslovom tvorita par imenovan vtičnica (socket). TCP uporablja za vzpostavitev povezave protokol imenovan tristransko rokovanje. TCP zna vzpostaviti povezavo, jo prekiniti ali pa zavrniti Aplikacijska plast TCP/IP aplikacijska plast vsebuje zgornje tri plasti OSI modela: sejne, predstavitvene in aplikacijske. Aplikacijam so dostopne vse storitve teh treh plasti, pa tudi storitve transportne plasti. Vsak protokol iz aplikacijske TCP/IP plasti nudi aplikacijam določeno storitev, hkrati pa uporablja UDP ali TCP storitve iz transportne plasti. Aplikacijski protokoli so že skoraj samosvoje aplikacije, manjka jim le še uporabniški vmesnik. Morda je še najbolj presenetljivo, kako so mnogi izmed protokolov enostavni. Vzrok je v razslojenosti, saj protokoli iz spodnjih plasti opravijo velik del kompleksnih nalog. Polne specifikacije omenjenih in ostalih internetnih protokolov so javno dostopne v RFC (Request For Comment) dokumentih, objavljenih na strani organizacije Network Working Group. 31

32 2.6 ATM protokolni sklad Slika 7: Primerjava ATM protokolnega sklada z OSI modelom. ATM protokolni sklad vsebuje le fizično in del povezavne plasti OSI modela, ne vsebuje pa omrežne in višjih plasti. Prilagodilna ATM podplast in ATM podplast se obe ukvarjata s kontrolo prenosa po fizičnemu mediju in spadata v povezavno plast OSI modela. Kontrola logične povezave in višje plasti so prepuščeni drugim protokolnim skladom, na primer TCP/IP, IPX/SPX (Internet Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange), ali SNA (Systems Network Architecture). 32

33 Slika 8: Primer topologije ATM omrežja. ATM omrežje je sestavljeno samo iz ATM stikal in ATM končnih elementov. Ne vsebuje mrežnih elementov z višjih plasti OSI modela. Bistvena značilnost ATM protokolnega sklada je osredotočenost na zagotavljanje kvalitete storitev za vse vrste prometa. 33

34 Slika 9: a) tip celice uporabnik/omrežje, b) tip celice omrežje/omrežje. Osnovna podatkovna enota ATM protokolnega sklada se imenuje celica. Celica je vedno dolga 53 oktetov. Glava celice je dolga 5 oktetov, za podatke pa je 48 oktetov prostora. Glede na vsebino glave ločimo dve vrsti celic. Celice, uporabljane v kanalu med ATM relejnim sistemom in ATM končnim sistemom, so UNI tipa (UserNetwork Interface). Celice, uporabljane v kanalu med dvema ATM relejnima sistemoma so NNI tipa (NetworkNetwork Interface). ATM pa ne uporablja samo celic, ki se uporabljajo samo do ATM plasti. V prilagodilni plasti se pogosto uporablja še besede datagram, paket in segment. Zaradi večje jasnosti jih je potrebno dobro poznati. Datagram: Prevod iz angleške besede "frame". Datagram je blok podatkov, ki pa še ni nujno razkosan na celice. Beseda datagram se uporablja za različne namene. Pri UDP protokolu je mišljen kot nezanesljiv prenosljiv blok podatkov. V ATM terminologiji je definiran enako, le da je lahko še razbit na celice. 34

35 Segment: Pri TCP protokolu pomeni zanesljivo prenosljiv blok podatkov. Zanesljivost prenosa namreč zagotavlja TCP protokol. ATM zanesljiv prenos prepušča višjim plastem, na primer TCP protokolu. Ime segment se uporablja s poudarkom zaradi potrebe po mehanizmih iz povezavne ali fizične plasti. Paket: Paket je blok podatkov. To je bolj splošen pojem, saj lahko enkrat pomeni datagram drugič pa segment Fizična plast Fizična plast ima dve glavni nalogi. Prva je povezana s prenosom celic, druga pa s prenosom preko fizičnega medija. Prenos celic Funkcionalnost prenosa celic obsega generacijo kontrolne vsote glave, definiranje začetka in konca celice in vstavljanje praznih celic. Vstavljanje praznih celic je bistvenega pomena, saj omogoči sinhroniziranje ur med oddajnikom in sprejemnikom. Prenos po fizični plasti Prenos po fizični plasti ima tri funkcije. Najprej je kodirana celotna celica. Kodiran je tudi prenos po fizičnem mediju. Tretja funkcija je avtomatska sinhronizacija ur. Signali z večjim številom prehodov so manj občutljivi na napake. Signali z bolj uravnoteženo razporeditvijo bitov učinkoviteje uporabljajo prenosno bitno hitrost (pasovno širino). Zato je prenosni signal kodiran še pred prenosom po fizičnemu mediju. Poleg tega takšno kodiranje odpravi zaporedje enakih bitov, ki bi lahko vplivali na sinhronizacijo. Pogosto je uporabljana metoda imenovana "scrambling". Ta metoda signal transformira s pomočjo psevdonaključnega števila. Kodiran pa je tudi sam prenos po fizičnem mediju. To kodiranje se imenuje kodiranje linije. Pogosti načini kodiranja linije so opisani v poglavju Standardi fizičnih vmesnikov. Način in hitrost prenosa bitov ter način sinhronizacije ur so standardizirani. ATM uporablja PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), SONET (Synchronous Optical Network), SDH (Synchronous Digital Hierarchy) in še nekatere druge standarde. Omenjeni trije standardi so opisani v poglavju Standardi fizičnih vmesnikov. 35

36 2.6.2 Povezavna plast ATM podplast Na ATM povezavni podplasti sta znana trajen in preklopni način povezave. Trajna povezava je administrativno kreirana in se ohrani tudi, če je celični pretok začasno ustavljen. Preklopna povezava pa se ustvari na uporabniško zahtevo iz končnega računalnika. Slika 10: Topologija virtualne poti, virtualne povezave in prenosne poti. Naslavljanje je v ATM podplasti razdeljeno hierarhično na dva dela. Najvišje je virtualna pot (Virtual Path VP). Vsaka virtualna pot pa vsebuje eno ali več virtualnih povezav (Virtual Connection VC). Prenosna pot je lahko sestavljena iz ene ali večih virtualnih poti. 36

37 Slika 11: Usmerjanje virtualnih poti a) in usmerjanje virtualnih povezav b). Celice so lahko usmerjane na več načinov: Lahko so usmerjane samo po virtualni poti. To se vidi na zgornji sliki v prvem primeru. Lahko so naslovljene po virtualni povezavi. To se vidi na zgornji sliki v drugem primeru. Dodatna zmožnost je večtočkovno naslavljanje, s katerim se lahko pošilja celice večim sprejemnikom hkrati. Večtočkovno naslavljanje je funkcionalnost, uporabna za razpršeno in skupinsko naslavljanje. ATM podplast ima nalogo nadzorovati povezave, ugotavljati napake in kontrolirati pretok celic: Nadzor povezave: Pomeni predvsem upravljanje z viri. Ko se povezava vzpostavi, je potrebno zanjo rezervirati vire. Ko se povezava prekine, je potrebno njene vire sprostiti. Iskanje napak: Za iskanje napake v celotni celici ATM podplast nima mehanizma. Možno ga je izbrati šele na naslednji plasti. Še vedno pa se preverja in odpravlja napake v celični glavi. Če je napačen en bit, zna ATM podplast napako že sam odpraviti. Napake v dveh bitih so samo zaznane. Celice z napako v glavi je mogoče spustiti naprej ali pa izvreči. Kontrola pretoka celic: Kontrola pretoka je pomemben del ATM protokolnega sklada. S pomočjo kontrole prometa je šele možno dejansko meriti in uveljavljati kvaliteto storitev. Na ta način je možno meriti in kontrolirati povprečno hitrost in maksimalno hitrost prometa. Poleg tega je možno 37

38 upravljati z zakasnitvijo prenosa. Priporočen algoritem za kontrolo prometa je algoritem puščajočega vedra. V povezavi s puščajočim vedrom je uporabljeno tudi GFC polje (Generic Flow Control), vsebovano v celični glavi. Ta tematika je podrobneje opisana v naslednjih poglavjih. Kontrola obnašanja ob zamašitvah: Ko pride do zamašitve prometa, je potrebno ukrepanje. Pri tem je uporabna celična prioriteta označena v celični glavi. Običajno se takrat začne blokiranje manj pomembnega prometa. Obstajajo različni načini izvržbe celic. Eden od vidnejših problemov je, ko je izvržena celica del večjega paketa in bi to povzročilo neuspešen prenos tega paketa. Ponovno pošiljanje večjega paketa bi nadalje povzročilo le še večjo zamašitev. Takrat je potrebno izvreči vse celice večjega paketa, to pa je povezano tudi z ATM prilagodilno podplastjo. Prilagodilna podplast (ATM Adaptation Layer AAL) Prilagodilna podplast je namenjena prilagoditvi ATM protokolnega sklada na čim več načinov uporabe. Orientira se po vrstah prometa. V ta namen prilagodilna podplast obsega štiri splošne servise, imenovane razred prometa (traffic class). A) Razred konstantnih bitnih hitrosti: Razred A je namenjen ponujanju klasičnih telefonskih storitev. Omogoča kvaliteten glasovni in video promet. Razred je povezavno orientiran, pred uporabo mora biti vzpostavljena povezava. Razred zagotavlja rezerviranost konstantne bitne hitrosti in urno sinhronizacijo med trajanjem povezave. B) Razred povprečnih bitnih hitrosti: Razred B je namenjen ponujanju manj zahtevnih telefonskih storitev. Omogoča kvaliteten glasovni in video promet, ki je kodiran in kompresiran. Kot razred A je povezavno orientiran, pred uporabo mora biti vzpostavljena povezava. Razred zagotavlja rezerviranje povprečne bitne hitrosti in urno sinhronizacijo med trajanjem povezave. C) Razred povezavno orientiranega podatkovnega prometa: Razred C je namenjen ponujanju storitev, ki so podobne tistim v hrbteničnih paketnih omrežjih. Omogoča zagotovljen prenos podatkovnega prometa. Razred je tudi povezavno orientiran, pred uporabo mora biti vzpostavljena povezava. Zagotovljena je rezervacija bitne hitrosti, vendar ni več urne sinhronizacije. Uporabnik po povezavi tega razreda pošilja pakete različnih velikosti. Ti paketi prispejo do sprejemnika s spremenljivo zakasnitvijo. 38

39 D) Razred brezpovezavnega podatkovnega prometa: Razred D je namenjen ponujanju klasičnih omrežnih storitev, ki imajo brezpovezavni stil delovanja. Tipičen primer je lokalno računalniško omrežje. Servisi razreda D so lahko uporabljeni tudi v hrbteničnih omrežjih. Uporabniku za razliko od prejšnjih razredov ni več potrebno vzpostavljati povezave. Uporabnik pošilja pakete različnih velikosti, ki prispejo do sprejemnika s spremenljivo zakasnitvijo. Vsak paket mora vsebovati poln naslov oddajnika in sprejemnika. Lahko pa je poslan s skupinskim ali razpršenim naslovom. ATM forum in ITUT (International Telecommunication Union) forum te štiri razrede še podrobneje razdelita. Na splošno so različni AAL protokoli namenjeni vsak svoji uporabniški skupini. Uporabljajo enega ali dva izmed štirih razredov prometa in posredujejo med ATM podplastjo in uporabniškim protokolom. Izmed AAL protokolov imata najzahtevnejše delo AAL3/4 in AAL5 protokola. AAL5 je alternativna, preprostejša različica AAL3/4 protokola. Oba sta namenjena podatkovnemu prometu. Enostavnejši del naloge AAL5 protokola je pretvorba med segmentnim in celičnim formatom, kompleksnejši pa zagotavljanje zanesljivega prenosa in skupinsko naslavljanje. Teh dveh funkcionalnosti namreč ni v ATM podplasti, potrebna pa je pri prenašanju računalniškega prometa. 39

40 3 Kvaliteta omrežnih storitev (Quality of Service QoS) Kvaliteta omrežnih storitev je širok pojem. Njegova še najbolj splošna je definicija iz [4] pravi: "Kakovost storitve je skupi učinek lastnosti storitev, ki določajo zadovoljstvo uporabnika." Natančneje bi jo lahko definirali z [5]: "Kakovost storitve se nanaša na niz performančnih parametrov s katerimi opišemo promet preko dane navidezne povezave." Zelo dobro je njeno bistvo zaobjeto tudi v [6]: "Z naraščanjem povpraševanja po omrežnih storitvah narašča tudi potreba po določljivosti prenosa podatkov v teh omrežjih. Določljivost pa od aplikacij in omrežne infrastrukture zahteva sposobnost zahtevati, vzpostaviti in uveljaviti izbran način prenosa podatkov. Skupaj lahko tem storitvam rečemo rezervacija pasovne širine in kakovost storitev." Kvaliteta storitev dobi konkretno vsebino pri sklenitvi sporazuma o ravni storitve med ponudnikom in uporabnikom (Service Level Agreement SLA). Enostavnejši primer takšnega sporazuma je sklenitev naročnine na internetno povezavo. Ponudnik poizkuša zadovoljiti potrebe uporabnikov s čim nižjimi stroški. Za dosego tega je nujno čim optimalnejše meriti, nadzorovati in upravljati s parametri kvalitete storitev. Uporabniške potrebe so odvisne predvsem od tega kakšne tipe prometa uporablja. Osnovne tipe prometa lahko ločimo na: glasovni promet, video promet, podatkovni promet, slikovni promet. Vsak od teh tipov prometa ima lastnosti, katere je potrebno meriti in z njimi upravljati za dosego zadovoljive kvalitete prenosa. Najpomembnejši parametri kvalitete omrežnih storitev so: bitna hitrost (pasovna širina), 40

41 možnost kontrole pretoka podatkov, prenosna zakasnitev, spremenljivost prenosne zakasnitve, pogostost pojavljanja napak, zasedenost omrežja, razpoložljivost omrežnih servisov, hitrost vzpostavitve povezave, zakasnitve med interakcijo z uporabnikom. 3.1 Prometna problematika Glasovni promet Glasovni promet je povezavno orientiran. Preden se lahko začne pogovor, mora ena od vpletenih strani poklicati drugo. Proces klicanja povzroči vzpostavitev povezave. Pri izvoru je signal vzorčen in digitaliziran, za prenos je ponavadi stisnjen. Povezava preko navadne telefonske linije zahteva 64 kbit/s pasovne širine. Prenos glasu ima svojske značilnosti. Občutljivost na razliko bitnih hitrosti: Kadar se bitni hitrosti sprejemnika in oddajnika ne ujemata lahko pride do prehitevanja ali zaostajanja oddajnega prometa za sprejemnim. Pri prehitevanju pride do izgube datagramov. Poslušalec sliši besede z manjkajočimi zlogi, v resnejših primerih tudi manjkajoče besede ali celo stavke. Pri zaostajanju sprejemni strani zmanjkuje vhodnega prometa. Poslušalec sliši pavze med zlogi v besedi ali luknje tišine med besedami. Občutljivost na prenosno zakasnitev: S prenosno zakasnitvijo je mišljen čas, potreben za pot paketa od sprejemnika do oddajnika. Če je predolga, postane za poslušalca opazna. Po izkušnjah ponudnikov telekomunikacijskih storitev začutijo tenkočutnejši uporabniki zakasnitve daljše od 50 ms. Vendar so zakasnitve od 100 do 150 ms še sprejemljive. Večina uporabnikov ni zadovoljna z daljšimi zakasnitvami. 41

42 Poleg zakasnitve je pomembna tudi njena spremenljivost (jitter). Spreminjanje zakasnitve je možno zmanjšati s pomočjo tehnik vmesnega shranjevanja (buffering). Prenosna zakasnitev je odvisna od lastnosti medijev in procesnega časa omrežnih elementov, ki tvorijo prenosno pot. Zakasnitev prenosa po mediju je nadalje sestavljena iz zakasnitve razširjanja in zakasnitve potrebne za predajo celotnega paketa na linijo. = razširjanja predaje Zakasnitev razširjanja je približno 5 us (za več informacij glej [7]). Zakasnitev predaje je linearno odvisna od razdalje in obratno sorazmerna s pasovno širino. predaje = l B Medij torej povzroča nespremenljivi del zakasnitve. Spremenljivost zakasnitve pa povzroča razpoložljiva pasovna širina. Ta je namreč odvisna od razpoložljivosti procesnih virov omrežnih elementov. Občutljivost na napake: Glasovni promet je precej občutljiv na zakasnitve ali spremenljivost zakasnitve in na sinhronizacijo. Po drugi strani pa je relativno neobčutljiv na napake. Tudi, če je kakšen bit med prenosom zgubljen ali spremenjen, to ne vpliva na človeško zaznavanje zvoka. Tu je eden od kontrastov s podatkovnim prometom, saj razni mehanizmi za zaznavanje in zanesljivo odpravljanje napak niso uporabni za prenos glasovnega prometa. Torej je, v primeru zaznane napake, omrežnemu elementu dovolj enostavno izvreči pokvarjen datagram Video promet Video informacija je sestavljena iz serije mirujočih slik imenovanih datagrami (frames). Video promet ima zvoku podobne značilnosti, čeprav zahteva dosti večjo pasovno širino. Vsaka slika je sestavljena iz večjega števila točk, imenovanih piksli. Vsaka od njih potrebuje za svojo predstavitev informacijo o barvi in intenzivnosti. Video ima svojske značilnosti. Zahteva po pasovni širini: Podobno, kot glasovni promet, je lahko video promet prenašan s konstantno bitno hitrostjo, vendar pa ima video informacija visoko stopnjo redundance. 42

43 Ponavadi je na sliki dosti področij, kjer imajo sosednje točke enako ali podobno barvo. Poleg tega se pogosto dva datagrama med seboj le malo razlikujeta. To redundanco je možno izkoristiti z različnimi kompresijskimi tehnikami. Kompresiran promet ima še vedno konstantno bitno hitrost a manjše potrebe po pasovni širini. Občutljivost na razliko bitnih hitrosti: Enako kot pri glasovnem prometu se lahko dogajajo prehitevanja ali zaostajanja oddajnega prometa za sprejemnim. Za preprečitev morata biti obe končni točki sposobni sinhroniziranja svojih internih ur. Občutljivost na prenosno zakasnitev: Pri običajnih aplikacijah, kjer je video promet prenašan le v eno smer, so zakasnitve manj kritične. Za video promet je bolj pomembno, da je spreminjanje zakasnitve dovolj majhno. Pri interaktivnih video aplikacijah, kot na primer telekonferencah pa so zahteve po zakasnitvi enake glasovnemu prometu, največ 100 do 150 ms. Občutljivost na napake: Video informacija je že po svoji naravi visoko redundantna. Izguba kakšnega bita tu in tam človeško oko niti ne opazi. Celo izguba ene ali dveh slik izmed zaporedja ne povzroči očitne motnje. Drugače pa je s kompresiranim videom, ki je občutljivejši na motnje saj kompresijski proces odstrani večino redundantne informacije. Pri video prometu mehanizmi za zaznavanje in odpravljanje napak niso učinkoviti, podobno pri glasovnem prometu, saj je med predvajanjem bolje prikazati video z napakami, kot ga prekinjati. Sinhronizacija z zvokom: Včasih potujeta video slika in glas po dveh ločenih povezavah. V tem primeru ju je pri sprejemu potrebno sinhronizirati. Neujemanje do največ 120 ms gledalcu ponavadi niso očitne Podatkovni promet Tradicionalen podatkovni promet je sestavljen iz paketov raznih velikosti. Od računalniških programov povzročen omrežni promet je ponavadi neenakomeren in plazovit. Celotni kupi paketov so naenkrat pripravljeni na takojšen prenos z najvišjo hitrostjo, ki jim sledijo periode neaktivnosti. Podatkovni promet ima svojske značilnosti. Zahteva po pasovni širini: Zahteve računalniškega podatkovnega prometa so precej bolj 43

44 spremenljive. Manj zahtevnim črkovnim aplikacijam zna zadostovati že hitrosti reda nekaj kbit/s. Slikovno orientirane aplikacije so zahtevnejše in potrebujejo par deset kbit/s. Občutljivost na razliko bitnih hitrosti: V nasprotju z glasovnim in video prometom večina računalniškega podatkovnega prometa ni časovno občutljiva. Zato ne potrebuje sinhronizacije ur med oddajnikom in sprejemnikom. Občutljivost na prenosno zakasnitev: Zakasnitev je tu še najbolj omejena pri interaktivnih aplikacijah. Kljub temu so veliko večje od realnočasnih glasovnih in video zakasnitev. Občutljivost na napake: V nasprotju s časovnimi zahtevami je računalniški promet bistveno bolj občutljiv na napake. V primeru napake morajo biti izgubljeni podatki ponovno preneseni Slikovni promet Slikovni promet je precej podoben računalniškemu prometu. Še največja razlika je potreba po večji pasovni širini. Zaradi redundance pa je, kot pri video prometu, možno uporabiti tehnike kompresiranja Multimedijski promet 3.2 Področja kvalitete omrežnih storitev Po [3] je kvaliteta storitev sistematično razdeljena na pet področij, opisanih v podpoglavjih Upravljanje z omrežnimi viri Področje upravljanja z omrežnimi viri je povezano z zagotavljanjem dovolj velikih omrežnih zmogljivosti. S tem je omogočeno upravljanje dovolj velikih omrežnih bremen in njihovo omejevanje v primeru prekoračenih uporabniških zahtev. Omejevanje je določeno s sporazumom o ravni storitve (Service Level Agreement SLA) Rezervacija omrežnih virov Rezervacija omrežnih virov je aktivirana med vzpostavitvijo povezave. Med rezervacijo omrežje ugotavlja, ali je sposobno zagotoviti uporabniku dovolj preostalih virov. Z vzpostavitvijo nove 44

45 povezave se kvaliteta storitev obstoječih povezav ne sme zmanjšati. Funkcionalnost mora biti aktivirana ne glede na to ali je povezava vzpostavljena s signaliziranjem (na uporabniško zahtevo) ali z administratorjeve strani Uveljavljanje omrežnih prometnih pravil (traffic policing) Funkcije za uveljavljanje prometnih pravil nadzorujejo in omejujejo prekoračene bitne hitrosti. Nadzorovanje ni omejeno samo na vmesnik med relejnim sistemom in uporabnikom ampak tudi na vmesnik med dvema relejnima sistemoma. Ta funkcionalnost preprečuje povezavi kršenje dogovorjenih parametrov v škodo ostalih povezav Prioritetna kontrola, ravnanje ob zamašitvah Funkcije prioritetne kontrole v času zamašitev prometa izvajajo selektivno opuščanje nižjeprioritetnih paketov. Omrežni element to stori z namenom zaščite kvalitete storitev višjeprioritetnega prometa Kontrola s povratno informacijo Povratna informacija omogoča uporabniku ugotavljanje trenutne zasedenosti omrežnih virov. V primeru manj zasedenega omrežja, lahko nižjeprioritetni promet izkorišča proste vire za povečanje svoje bitne hitrosti. 45

46 4 Premostitev QoS parametrov med ATM in Ethernet stranema 4.1 Premostitev razredov prometa Arhitektura omrežnega mikroprocesorja WinPath razdeljuje promet še podrobneje na šest osnovnih razredov. Pričujoča verzija ponuja na ATM strani uveljavljanje prometnih omejitev vsem šestim razredom. Na drugi strani je uveljavljanje omejeno na Ethernet fizične vmesnike, Gigabit Ethernet vmesniki pa ga nimajo. Manjkajočo podporo nadomešča večja kapaciteta Gigabit Ethernet vmesnika. Pri rezervaciji omrežnih virov se razredi upoštevajo na obeh straneh. Bistveni problem je, koliko in katerih virov je potrebno rezervirati za določen razred prometa. Na primer, UBR razred ne potrebuje nobene rezervacije, saj bo tovrstna povezava obravnavana po principu najboljših prizadevanj. Slika 12: Rezervacija omrežnih virov v obeh smereh, ATMETH in ETHATM smeri. 46

47 ATM forum in ITUT priporočila I.371 in I.356 različno definirata termine in kategorije parametrov kvalitete omrežnih storitev, vendar pa med njimi ni nobenih nasprotovanj, elementi pogodbe o ravni storitev so enaki pri obeh standardih. CBR VBRrt Pogostost izgube celic (Cell Loss Rate CLR) Opisni parametri Kontrola pretoka ABR Določena Celična zakasnitev (Cell Transfer Delay CTD) Sprememba celične zakasnitve (Cell Delay Variation CDV) VBRnrt UBR Nedoločena Določena Določena PCR/CDVT PCR/CDVT SCR/BT PCR/CDVT PCR/CDVT & druge Ne Ja Ne Legenda: CBR: Konstantna bitna hitrost (Constant Bit Rate) VBRrt: Realnočasna povprečna bitna hitrost (Variable Bit Rate Realtime) VBRnrt: Nerealnočasna bitna hitrost (Variable Bit Rate NonRealtime) ABR: Dosegljiva bitna hitrost (Available Bit Rate) UBR: Nedoločena bitna hitrost (Unspecified Bit Rate) PCR: Maksimalna celična hitrost (Peak Cell Rate) CDVT: Toleranca spremembe celične zakasnitve (Cell Delay Variation Tolerance) SCR: Vzdrževana celična hitrost (Sustainable Cell Rate) BT: Toleranca izbruhov (Burst Tolerance) Tabela 2: Kategorije servisov in kontrole prometa ATM foruma po viru [3]. 47

48 Kategorija servisa iz ATM podplasti Lastnost CBR VBRrt VBRnrt UBR ABR GFR Določena3 Določena4 Določena Opisni parametri1 PCR in CDVT2 SCR, MBS, CDVT5 Določena Ni dosegljiva MCR Določena Ni dosegljiva Ni dosegljiva Določena MCR, MBS, MFS, CDVT6 Ni dosegljiva Ni dosegljiva Določena Parametri kvalitete omrežnih storitev Maksimalna sprememba CDV Določena Maksimalna CTD Določena CLR Določena Nedoločena Glej opombo7 Glej opombo8 Določena Nedoločena Druge lastnosti Povratna informacija Nedoločena Legenda: CBR: Konstantna bitna hitrost (Constant Bit Rate) VBRrt: Realnočasna povprečna bitna hitrost (Variable Bit Rate Realtime) VBRnrt: Nerealnočasna bitna hitrost (Variable Bit Rate NonRealtime) ABR: Dosegljiva bitna hitrost (Available Bit Rate) 1 Ti parametri so eksplicitno ali implicitno določeni za virtualne povezave 2 CDVT pomeni toleranco spremembe celične zakasnitve (Cell Delay Variation Tolerance). CDVT ni signalizirana. Na splošno CDVT ne potrebuje unikatne vrednosti za povezavo. Vzdolž poti ima lahko povezava različne vrednosti. 3 Ni nujno del procedur za rezervacijo omrežnih virov ali procedur za uveljavljanje prometnih omejitev. 4 Predstavlja maksimalno bitno hitrost, ki morda nikoli ni dosežena. Dejanska hitrost je odvisna od povratne informacije. 5 CDVT pomeni toleranco spremembe celične zakasnitve (Cell Delay Variation Tolerance). CDVT ni signalizirana. Na splošno, CDVT ne potrebuje unikatne vrednosti za povezavo. Vzdolž poti ima lahko povezava različne vrednosti. 6 CDVT pomeni toleranco spremembe celične zakasnitve (Cell Delay Variation Tolerance). CDVT ni signalizirana. Na splošno, CDVT ne potrebuje unikatne vrednosti za povezavo. Vzdolž poti ima lahko povezava različne vrednosti. 7 CLR je nizka za vire, ki celični pretok prilagajajo z odzivanjem na povratno informacijo. Ali je količinsko določena, je odvisno od posameznega omrežja. 8 CLR je nizka za vire, ki celični pretok prilagajajo z odzivanjem na povratno informacijo. Ali je količinsko določena, je odvisno od posameznega omrežja. 48

49 Kategorija servisa iz ATM podplasti UBR: GFR: Nedoločena bitna hitrost (Unspecified Bit Rate) Zagotovljena bitna hitrost (Guaranteed Bit Rate) PCR: Maksimalna celična hitrost (Peak Cell Rate) CDVT: Toleranca spremembe celične zakasnitve (Cell Delay Variation Tolerance) SCR: Vzdrževana celična hitrost (Sustainable Cell Rate) MBS: Toleranca izbruhov (Maximum Burst Size) MCR: Minimalna celična hitrost (Minimum Cell Rate) MFS: Maksimalna velikost datagrama (Maximum Frame Size) Tabela 3: Kategorije servisov in kontrole prometa ATM foruma po viru [2]. Naloge procedur za rezervacijo bitnih hitrosti so enake v ATMETH in ETHATM smeri: 1. Poizvedba po količini prostih virov; 2. Rezerviranje želene pasovne širine; 3. Kreiranje povezave z želenimi parametri in njeno deblokiranje. Vsaka povezava ima dodatno lahko svojo prioriteto. Kadar ni določena, je uporabljena privzeta prioriteta. To zagotavlja pravično razdelitev pasovne širine med povezavami istega razreda v času zamašitev prometa. Naslednja podpoglavja razlagajo zgoraj opisane ATM razrede prometa Konstantna bitna hitrost (Constant Bit Rate CBR) To je razred z največjo prioriteto oziroma realnočasno prioriteto. Zanjo mora biti rezervirana maksimalna celična hitrost PCR (Peak Cell Rate) Povprečna bitna hitrost (Variable Bit Rate VBR) Za ta razred prometa morata biti rezervirana dva tipa pasovne širine: maksimalna celična hitrost PCR (Peak Cell Rate) in povprečna celična hitrost SCR (Sustainable Cell Rate). Tovrstne povezave lahko izbruhnejo z maksimalno celično hitrostjo PCR. Intenzivnost izbruha je omejena z maksimalno velikostjo izbruha MBS (Maximum Burst Size). Pasovna širina razreda je nadalje 49

50 omejena s povprečno bitno hitrostjo SCR Realnočasna povprečna bitna hitrost (RTVBR) Zaradi višje prioritete je zakasnitev tega razreda kolikor je mogoče zmanjšana. Dodaten parameter, ki ga je možno nastaviti, je toleranca spremembe celične zakasnitve CDVT (Cell Delay Variation Tolerance). WinPath procesor jo upošteva, kadar je mogoče. Povezave z višjimi bitnimi hitrostmi imajo praviloma manjšo spreminjanje celične hitrosti Nerealnočasna povprečna bitna hitrost (NRTVBR) Zaradi nižje prioritete je ta razred prometa manj učinkovit pri zmanjševanju spremembe celične hitrosti. Kljub temu je razredu lahko nastavljena toleranca spremembe celične zakasnitve Zagotovljena bitna hitrost(guaranteed Frame Rate GFR) Ta razred prometa je podoben VBR (Variable Bit Rate) razredu, vendar je definiran z drugačnimi parametri. Za razliko od VBR prometa, mu ni treba rezervirati povprečne celične hitrosti. Namesto nje ima razred definirano minimalno povprečno celično hitrost MCR. WinPath izvedba izvaja merjenje in nadzor nad GFR razredom s pomočjo algoritma dvojnega puščajočega vedra. Prvo puščajoče vedro uveljavlja maksimalno celično hitrost. Drugo puščajoče vedro uveljavlja minimalno povprečno celično hitrost MCR in maksimalno velikostjo izbruha MBS Nedoločena bitna hitrost (Unspecified Bit Rate UBR) To je privzet razred prometa, imenovan razred najboljših prizadevanj. Ima najnižjo prioriteto. Promet je preusmerjen v izhodno vrsto tega prometa, kadar: ne obstaja druga povezava, promet ni označen z razredom prometa, je promet usmerjen na izhodno vrsto, ki nima rezervirane nobene izhodne vrste Nedoločena bitna hitrost z zagotovljeno minimalno bitno hitrostjo (UBR+) Od UBR razreda se loči samo po dodatni zagotovljeni minimalni povprečni celični hitrosti. 50

51 4.1.6 Dosegljiva bitna hitrost (Available Bit Rate ABR) ABR razred je namenjen podatkovnemu prenosu, kjer ima izguba podatkov bistveno večji pomen kot zakasnitev in sprememba bitne hitrosti. Glavna zahteva omrežnih aplikacij je zanesljiv prenos podatkov. ABR razred ni primeren za aplikacije, ki prenašajo zvok ali video, saj nima nadzora nad spremembo celične zakasnitve CDV (Cell Delay Variation). Omejitvi razreda sta maksimalna celična hitrost in minimalna povprečna celična hitrost. Vsaki ABR povezavi je priporočeno nastaviti privzeto prioriteto. S tem se izognemo pojavu, ko ena ABR povezava prevzame pasovno širino ostalih ABR povezav ("connection beat down" ali "bandwidth hogging" fenomen). Najbolj vidno se ABR razlikuje od UBR/UBR+ razredov po pogostost celične izgube CLR (Cell Loss Ratio). Delovanje ABR razreda je bistveno drugačno od delovanja ostalih razredov. Je edini razred, ki uporablja povratno informacijo iz omrežja. ABR povezava ugotavlja svojo največjo dosegljivo bitno hitrost s pomočjo signalizacijskih celic in algoritma puščajočega vedra. 4.2 Premostitev naslovov WinPath procesor omogoča tri različne preslikave naslovov med ATM stranjo in VLAN stranjo (Virtual Local Area Network). Izbira tipa preslikave določa tudi način delovanja procedur upravljanja z viri in procedur upravljanja prometa. Pričujoča aplikacija mostu uporablja samo prvi tip preslikave. 51

52 4.2.1 Enostavna preslikava Ta tip preslikave je najbolj podroben. Posledično zahteva največ administrativnega napora, vendar tudi najbolj fino granulacijo pasovnih širin. Slika 13: Enostavna preslikava. Preslikava identificira virtualni kanal (Virtual Channel VC) na podlagi VLAN števila in VLAN prioritete. Paket, ki pripada VLANu, ima lahko eno izmed osmih različnih prioritet. Vsak par VLAN število plus VLAN prioriteta dobi svojo virtualen kanal, torej tudi svojo unikatno prioriteto. Na ta način je zagotovljena kvaliteta storitev preko ATM omrežja. 52

53 4.2.2 Skupinska preslikava, en VLAN na en virtualen kanal Ta tip preslikave je priporočljivo uporabljati pri vzpostavljanju povezav med dvema točkama. Slika 14: Skupinska preslikava en VLAN na en virtualen kanal. Vsak VLAN dobi svojo virtualno pot. Prioritete znotraj enega VLANa so še vedno lahko avtomatično razdeljene. Tovrsten način povezovanja je lažje administrirati. 53

54 4.2.3 Skupinska preslikava, ena VLAN prioriteta na en virtualen kanal To je še najbolj splošen tip preslikave. Slika 15: Skupinska preslikava ena VLAN prioriteta na en virtualen kanal. V tem primeru je možno kreirati le osem različnih povezav. Tovrsten način povezovanja je najlažje administrirati, a nudi zelo šibko granulacijo pasovne širine. 54

55 5 Strojna arhitektura ATMGigE mostu (CMC platforma) CMC je AdvancedTCA platforma, zasnovana okoli omrežnega procesorja WinPath 787 in bogata z različnimi fizičnimi vmesniki. Slika 16: Blok diagram CMC platforme. 55

56 Kadar deluje CMC platforma kot podatkovni prehod, uporablja WinPath prvi UTOPIA vmesnik za povezavo na kartico z DSP procesorji. Kadar deluje CMC platforma kot most, uporablja WinPath prvi UTOPIA vmesnik za povezavo na ATM kartico. Drugi UTOPIA vmesnik je vedno neuporabljen. WinPath TDM (Time Division Multiplex) vmesniki so lahko povezani preko TDM stikala na STM1 (Synchronous Transport Module level 1) kartico ali na E1 priključke. WinPath GigE vmesniki so povezani na priključke na zadnji strani platforme. Prvi GigE vmesnik je uporabljen v kontrolne namene (nalaganje programov, signalizacija ipd.) in na njem operacijski sistem VxWorks izvaja TCP/IP protokolni sklad. Drugi GigE vmesnik je podatkovni. CDG platforma je priključena na CMC platformo kot kartica. Platformi med seboj komunicirata preko skupnega naslovnega prostora s pomočjo TCP/IP protokolnega sklada. 5.1 Standardi fizičnih vmesnikov Kodiranje linije RS232D način Slika 17: RS232D standard kodiranja. V tem načinu negativna napetost predstavlja vrednost 1, pozitivna pa vrednost 0. 56

57 NonreturntoZeroInverted (NRZI) način Slika 18: NRZI način kodiranja. V tem načinu je pomembno prehajanje vrednosti na začetku časovnega intervala. Zamenjava vrednosti namreč pomeni vrednost 1, odsotnost zamenjave pa vrednost Manchester način Slika 19: Manchester način kodiranja. Ta način kodiranja zviša spodnjo frekvenčno mejo signala. Tukaj ima vsak bitni interval dva dela: Če je v prvem delu signal negativen in preide v drugem delu v pozitivnega, to pomeni vrednost 1. Kadar pa je v prvem delu signal pozitiven in preide v negativnega, to pomeni vrednost 0. Biti brez prehoda na sredini bitnega intervala so uporabljeni za kontrolne namene. 57

58 Diferenčni Manchester način Slika 20: Diferenčni Manchester način kodiranja. Ta način je uporabljen pri nekaterih LAN (Local Area Network) tehnologijah. Spodnja frekvenčna meja signala je še višja od navadnega Manchester načina. Delovanje je podobno je navadnemu Manchester načinu, saj se vrednost prav tako dodatno spreminja na polovici bitnega intervala. Razlika je, da je način prehoda odvisen od prejšnjega bita. Če se signal prvič spremeni na prvi polovici intervala, to pomeni vrednost 1. Kadar pa se signal spremeni na začetku intervala in še na prvi polovici, to pomeni vrednost 0. Torej informacija o bitni vrednosti je pridobljena iz prehoda na začetku bitnega intervala. Enako kot pri navadnem Manchester načinu so biti brez prehoda na sredini bitnega intervala uporabljeni za kontrolne namene Prenosni standardi Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) Ta standard je razvila telekomunikacijska industrija za prenašanje večih glasovnih kanalov po eni liniji. V ta namen je v ZDA je uporabljen "T" sistem, v Evropi pa "E" sistem. PDH pošilja datagrame vsakih 125 us. Tako je z upoštevanjem konstantne bitne hitrosti, je dosežena sinhronizacija med oddajnikom in sprejemnikom. Zaradi 125 us omejitve je velikost PDH datagrama odvisna od izbrane bitne hitrosti. 58

59 Združene Države Amerike Evropa Tip Hitrost v Mbit/s Število glasovnih kanalov Tip Hitrost v Mbit/s Število glasovnih kanalov DS0 64 kbit/s 1 E T1, DS E T2, DS E T3, DS E T4, DS E Table 1: PDH hitrosti v Združenih Državah Amerike in Evropi Synchronous Optical Network (SONET) Ta standard se uporablja pri prenosu po optičnih linijah. Sinhronizacija je narejena s pošiljanjem datagramov vsakih 125 us, enako kot pri PDH. Pri najnižji hitrosti Synchronous Transport Signal level 1 (STS1) vsebuje datagram 810 oktetov, kar ustreza hitrosti Mbit/s. Višje hitrosti so dosežene s kombinacijo večih datagramov skupaj. Na primer: STS3 datagram s hitrostjo Mbit/s tvorijo trije STS1 datagrami. Podrobnejši opis je v [1] Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Ta standard je definirala organizacija ITUT in je prilagojen ameriškim SONET hitrostim in evropskim E hitrostim linije. Najnižja hitrost je Synchronous Transport Module level 1 (STM1) in je enaka STS3 hitrosti Mbit/s. SDH uporablja NRZ način kodiranja linije. Podrobnejši opis je v [1] Ethernet Ehternet je definiran z IEEE standardi, ki vsebujejo še standarde od najstarejšega 10Base2 do najnovejših GigE in 10GigE. Zaenkrat je še vedno najbolj uporabljan Ethernet s hitrostjo 100 Mbit/s (100BaseT Ethernet). Ethernet priključek lahko pošilja in oddaja promet po istem mediju. Standardni Ethernet paket je dolg od 72 do 1518 oktetov, v novejši GigE so dopuščene še večje velikosti. Ethernet lahko pošilja podatke le v eno smer hkrati, poleg tega nima nobenih signalnih linij, ki bi 59

60 povedale trenutno stanje linije. To je razlog za neizogiben pojav trkov na Ethernet liniji. Oddajnik se delno izogne trku tako, da pred oddajo preverja ali je linija zasedena. Vendar pa lahko še vedno pride do njega, kadar začneta hkrati oddajati dva oddajnika. Zato Ethernet fizični vmesniki ponavadi vsebujejo detekcijo trkov. Ethernet je namenjen prenosu računalniških podatkov, ki potrebujejo zanesljiv prenos, zato paket vsebuje v repu dodatne bite za odkrivanje in odpravljanje napak. 5.2 WinPath 787 omrežni procesor Arhitektura Wintegrinega omrežnega procesorja WinPath 787 je opisana v [10] in [11]. WinPath je visoko zmogljivo integrirano vezje, specializirano za realnočasno obdelavo omrežnega prometa. Namenjen je uporabi v stikalih, mostovih in usmernikih. Procesor je sestavljen iz več jeder. Eno jedro je namenjeno uporabniškim procesom, imenovano gostujoči procesor (host processor). Ostala jedra, ki izvajajo realnočasno obdelavo prometa, pa so omrežni procesorji (network processor). V Wintegrini dokumentaciji so omrežni procesorji imenovani WinGine procesorji. Aplikacijska programska koda ATMGigE mostu je procesirana na gostujočem procesorju v WxWorks operacijskemu sistemu. Z ostalimi procesorji je mogoče komunicirati le preko gonilnika, imenovanega WDDI (Wintegra Device Driver Interface). Omrežni procesorji lahko sprožajo prekinitve, ki so prav tako posredovane preko WDDI vmesnika Konfiguracija QoS parametrov WinPath literatura uporablja svoje termine, katere je dobro poznati za njeno razumevanje. Tok (flow): Tok je opisan kot povezava v omrežni plasti. Na tej plasti se uporabljajo internetni naslovi. V pričujoči aplikaciji je tok identificiran z VLAN številom plus VLAN prioritetnim naslovom. Snop tokov (flow aggregation): Skupaj sestavljeni tokovi. Uveljavljanje prometnih omejitev zna WinPath procesor izvajati tudi nad snopom tokov. Izhodna vrsta: Je seznam tokov, ki vsebujejo čakajoče pakete. Arhitektura uporablja več različnih izhodnih vrst. V povezavni plasti je najpomembnejša oddajna izhodna vrsta, 60

61 imenovana tudi kanal. V fizični plasti so najpomembnejše izhodne vrste na fizičnem vmesniku. Kanal: Je predzadnja izhodna vrsta in spada v povezavno plast. Na ATM strani pomeni kanal virtualno povezavo. Na Ethernet strani pa je identificirana enako kot tok. PQ blok: To je tabela ki pomaga preslikati med tokovnimi snopi in kanali. Za zagotovitev kvalitete storitev so na voljo različni ukrepi. Izvajajo se nad več zaporednimi izhodnimi vrstami EthernetATM smer pretoka podatkov Slika 21: Pot celice na ATM izhodni strani. Tokovni snop je vrsta, sestavljena iz enega ali več tokov. Paketi izvirajo iz tokovnega snopa (flow aggregation), kjer je nad njimi možno izvajati skupinski algoritem puščajočega vedra. Potem so preslikani na ATM stran in poslani v predzadnje čakalne vrste. Od tu jih algoritem koledarskega kolesa uvrsti v zadnje izhodne vrste na fizičnemu vmesniku. Vmesnik izhodni promet še dodatno 61

62 oblikuje glede na razred prometa ATMEthernet smer pretoka podatkov Pozor: Čakalni algoritem v pričujoči verziji WinPath procesorja ne more biti uporabljen z Gigabit Ethernet vmesnikom! Slika 22: Pot celice na Ethernet izhodni strani. Na Ethernet strani je delovanje identično. V primeru, ko je uporabljen Gigabit Ethernet vmesnik, predzadnje čakalne vrste ne obstajajo. Še vedno pa je promet oblikovan na izhodnem vmesniku. 62

63 Algoritem puščajočega vedra Slika 23: Algoritem puščajočega vedra. Algoritem puščajočega vedra se uporablja za uveljavljanje bitne hitrosti nad tokom podatkov. Tipično ima tak algoritem enega ali več števcev, katerim se periodično povečuje vrednost za ena. Kadar prispe paket, ki ga je potrebno odposlati, se vrednost števca zmanjša za ena. Kadar števec doseže vrednost nič, paketi ali celice prihajajo prehitro. Takrat naprava preneha pošiljati pakete iz tega toka, vse dokler ni vrednost števca spet večja od nič. Algoritem puščajočega vedra ima lahko na različne načine ločene števce za vsako povezavo posebej, za vsak snop povezav posebej ali za vsako aktivno povezavo posebej Algoritem koledarskega kolesa Pozor: Paketno koledarsko kolo v pričujoči verziji WinPath procesorja ne more biti uporabljeno z Gigabit Ethernet fizičnim vmesnikom! 63

64 Slika 24: Algoritem koledarskega kolesa. 64

65 Koledarsko kolo je ciklična tabela aktivnih povezav (kanalov). Vsaka vrstica tabele vsebuje naslove kanalov z enim ali več čakajočimi paketi (ali celicami). Vsaka vrstica predstavlja enak časovni interval. Skozi tabelo se od vrstice do vrstice premika kazalec, ki vedno kaže na trenutno vrstico. Vsebina vrstice vsebuje seznam vseh kanalov, primernih za takojšnjo obdelavo. Vsak kanal je opisan s strukturo imenovano FTD (Flow Traffic Descriptor). Vsakič, ko kazalec napreduje v novo vrstico, znova ponovi naslednjo proceduro: seznam kanalov je pregledan po vrsti. Vsaka FTD struktura posebej je vzeta iz seznama in vpisana v ustrezno izhodno vrsto fizičnega vmesnika. Ko pride na fizični vmesnik zahteva po oddaji se ponovi naslednja procedura: FTD struktura je vzeta iz izhodne vrste. Zanjo je izračunan nov koledarski čas. Struktura je vpisana v ustrezno vrstico koledarskega kolesa, še preden je datagram oddan. Algoritem ima možnost uporabe uteži. Utež pove, koliko paketov ali celic naj fizični vmesnik odda naenkrat. Vsaka FTD struktura ima lahko določeno svojo utež. Uporaba uteži je priporočljiva za zelo hitre kanale zaradi prihranka procesnih virov WinGine procesorja Izhodne vrste fizičnega vmesnika Fizični vmesnik strogo upošteva prioritete svojih izhodnih vrst. Posamezne vrste razdeljujejo pasovno širino z algoritmom utežnega uvrščanja (Weighted Fair Queuing WFQ) ali pa to prepuščajo koledarskemu kolesu (Peak Packet Rate PPR). Način delovanje fizičnih izhodnih vrst izstopa takrat, ko postane vsota vseh trenutnih pasovnih širin kanalov na fizičnem vmesniku večja od pasovne širine vmesnika (zamašitev prometa na vmesniku). Vmesnik je prisiljen skrčiti trenutne pasovne širine kanalov. Način krčenja je odvisen od načina delovanja vmesnika. V WFQ načinu oddaja pakete glede na uteži, ki so pripisane ob kreiranju njihovih kanalov. V PPR načinu že samo koledarsko kolo omejuje pasovne širine kanalov če je presežena, kolo enostavno začne mašiti kanal. 65

66 WinPath fizični vmesniki ATM stran mostu uporablja UTOPIA (Universal Test and Operations Physical Interface for ATM) in TDM fizične vmesnike. TDM vmesniki niso strojno pospešeni, ampak ves čas jih uporabljajo WinGine procesorji, medtem ko so prvi štirje UTOPIA vmesniki PHY0PHY3 strojno pospešeni z WMM enoto (WinGine Memory Management). Pospešena sta tudi dva Ethernet fizična vmesnika. Pospeševanje je uporabno za bitne hitrosti večje od 155 Mbps. Spominski prostor za izhodne vrste WMM enote je statično rezerviran, njihovi naslovi so izpisani v spodnji tabeli. Serijski vmesnik PHY0 PHY1 PHY2 PHY3 UPI1 16,17,18,19 20,21,22,23 24,25,26,27 28,29,30,31 UPI2 32,33,34,45 36,37,38,39 40,41,42,43 44,45,46,47 Ethernet1 48,49,50,51 Ethernet2 52,53,54,55 Tabela 4: Najvišjo prioriteto ima izhodna vrsta z najnižjo številko. 66

67 6 Programska arhitektura ATMGigE mostu Slika 25: Programska arhitektura ATMGigE mostu. ATMGigE most je sestavljen iz naslednjih komponent: Upravnik uporabniškega vmesnika in konfiguracije: Servisira prošnje za priključitev uporabniške konzole in upravlja konfiguracijsko bazo uporabniških nastavitev za vse komande. Trenutno konfiguracijo mostu je možno shraniti s posebnim ukazom. Pri ponovnem zagonu se naložijo nazadnje shranjene nastavitve. 67

68 Upravnik virov: Skrbi za inicializacijo sistema in omogoča upravljanje z fizičnimi vmesniki. Pri inicializaciji je pomemben pravilen vrsten red inicializiranja komponent. Več ATMTDM fizičnih vmesnikov je možno sestaviti v eden IMA fizični vmesnik. Ko želijo ostali moduli dejansko spremeniti katerega od parametrov fizičnega vmesnika, to naredijo vedno posredno preko upravnika virov. IMA upravnik: Upravlja z IMA konfiguracijo (Inverse Multiplexing for ATM). IMA je tehnologija uporabljena za paralelen prenos ATM prometa po skupku T1 ali E1 kablov. Vstavljanje ATM celic poteka zaporedno po krožnem načinu. IMA funkcionalnost prenaša preko povezave nekaj dodatne kontrolne informacije v obliki ICP (IMA Control Protocol) celic. OAM upravnik: Upravlja z OAM konfiguracijo (Operation And Maintenance). OAM je ATM funkcionalnost povezana z zaznavanjem stanja omrežja in zaznavanjem napak v podatkovnemu prometu. OAM mehanizmi za svoje potrebe uporabljajo več vrst specialnih celic, pa tudi nekatera polja podatkovne (uporabniške) celice. S pomočjo teh celic je zaznavna trenutna dosegljiva pasovna širina, stanje zamašitve po posamezni povezavi, stanje posamezne povezave in podobno. Mostovni upravnik: Upravlja z najbolj splošnimi funkcijami ATMGigE mostu. Ko želijo ostali moduli dejansko spremeniti katerega od parametrov virtualne povezave ali virtualne poti, to naredijo vedno posredno preko mostovnega upravnika. Upravnik kvalitete storitev: Upravlja z QoS konfiguracijo (Quality of Service). QoS upravnik skrbi za upravljanje z omrežnimi viri, rezervira prometne vire, konfigurira uveljavljanje prometnih pravil in konfigurira prioritetno kontrolo. Upravnik ravnanja ob zamašitvah: Upravlja z konfiguracijo ravnanja ob zamašitvah prometa. Most med zamašitvami selektivno opušča manj pomemben promet. Upravnik omogoča izbiro načina opuščanja paketov ali celic. Ukvarja pa se tudi z velikostjo spomina rezerviranega za izhodne vrste kanalov in fizičnih vmesnikov. Upravnik filtrov: Upravlja konfiguracijo filtrov. Filtri so lahko vhodni ali izhodni. Filtri lahko blokirajo ali deblokirajo promet glede na filtrirni kriterij, po posamezni povezavi. 68

69 7 QoS upravnik To poglavje opisuje načrt programskega modula QoS upravnik (Quality of Service Manager). Načrt je narejen na novo. Pri načrtovanju je bil upoštevan QoS standard IEEE P,Q. Modul je implementiran v programskem jeziku C in teče na operacijskem sistemu WxWorks. Operacijskega sistema ne uporablja veliko. QoS funkcije se običajno zaženejo ob izvršitvi uporabniškega QoS CLI enable ukaza. Za stalno zbiranje statističnih informacij skrbi paralelno tekoč proces, ki periodično kliče statistične funkcije vseh modulov ATMGigE mostu. Vmesniki med moduli so bili dobro definirani zato je bila njihova medsebojna integracija v celoto razmeroma lahka. Velik dodaten del kode vsakega modula je implementacija SNMP funkcij (Simple Network Management Protocol), ki skrbijo za komunikacijo z CLI&Konfig modulom. SNMP funkcije predstavljajo enostaven vmesnik za raznovrstne načine uporabniškega dostopa. Poleg CLI dostopa lahko ta vmesnik uporabljajo tudi druge aplikacije. Uporabnik bi lahko upravljal most, na primer z grafičnim SNMP brskalnikom slovenskega podjetja MGSoft. Zaradi obsežnosti je SNMP del vseh modulov ATMGigE mostu naredila ločena ekipa programerjev. Med načrtovanjem in ob zaključku je QoS upravnik pregledala skupina programerjev iz ekipe. Pri pisanju kode sem kolikor le mogoče upošteval interna pravila kodiranja, čeprav na koncu koda žal ni bila pregledana kot sam načrt. Pravila kodiranja so namenjena pisanju jasnejše, zanesljivejše, bolj prenosljive kode. Obe vrsti pregledov sta zelo koristno orodje za zmanjšanje zamud in odpravljanje napak pri razvojnem delu. Dodatno je to način za širjenje znanja znotraj ekipe. 69

70 Slika 26: Osnovna naloga QoS upravnika. Poglavitna naloga modula je nastavljanje konfiguracijskih QoS parametrov na skupini omrežnih procesorjev preko WDDI gonilnika (Wintegra Device Driver Interface). QoS informacije o povezavi ali VLANu so shranjene v QoS profile. Uporabnik kreira QoS profil, z želenimi nastavitvami in ga prilepi k izbrani povezavi ali VLANu. Nastavitve povezave ali VLANa se spremenijo dinamično, v trenutku prilepitve QoS profila. 70

71 Slika 27: Prikaz nekaterih QoS parametrov. Nekaj QoS parametrov je prikazanih na zgornji sliki. Izvajanje QoS ukrepov nastavljenih s QoS upravnikom je naloga programske opreme, ki se izvaja na skupini omrežnih jeder (Data Path Software DPS) 7.1 Programske zahteve QoS upravnik je eden od programskih modulov ATMGigE mostu, ki teče na CMC platformi. Ta modul upravlja s QoS informacijami v mostovnem sistemu. Akcije QoS upravnika so aktivirane ob inicializaciji in ob izvedbi uporabnikovih ukazov. Funkcionalnost QoS upravnika je: sistemska inicializacija ATM koledarskega kolesa in razredov prometa, upravljanje z omrežnimi viri, konfiguriranje prioritetne kontrole, konfiguriranje uveljavljanih prometnih parametrov, prikazovanje trenutnih in petnajstminutnih statistik, 71

72 uporabniške (Command Line Interface CLI) komande za dostop do omenjene funkcionalnosti QoS profili QoS profili so osnovna enota upravljanja s QoS parametri. Vsebujejo unijo vseh QoS nastavitev za povezavo ali VLAN. Profili so dveh tipov: VLAN profili in povezavni profili. VLAN profil lahko pripada enemu ali večim VLANom. Povezavni profil lahko pripada eni ali večim povezavam. 72

73 7.2 Sestava programskega modula QoS modul upravlja s QoS profili, sodeluje z upravnikom mostu in upravnikom virov. ter upravnikom konfiguracij in uporabniških komand. Programski vmesnik do slednjega ustreza SNMP zahtevam (Simple Network Management Protocol). Slika 29: Blok diagram QoS upravnika. Kratka razlaga QoS upravnika: QoS kontrolni blok podatkovne strukture vsebujejo vse interne QoS nastavitve. QoS jedro vsebuje upravnikove rutine najnižjega nivoja, ki edine lahko direktno dostopajo do internih QoS podatkov. QoS dinamična rekonfiguracija edina lahko spremeni interne QoS podatke. To naredi le kadar se sistem rekonfigurira. 73

74 Prvi del vmesnika do upravnika virov sodeluje pri sistemski inicializaciji. V drugem delu vmesnika upravnik virov preskrbuje QoS upravnik s QoS statističnimi informacijami o virih. Prvi del vmesnik do upravnika mostu sodeluje pri registriranju kreiranih/deblokiranih VLANov ali povezav in uničenih/blokiranih VLANov ali povezav. QoS upravnik vodi račune pasovnih širin vseh fizičnih vmesnikov in VLANov. V drugem delu vmesnika upravnik mostu preskrbuje QoS upravnik s QoS statističnimi informacijami o virih. Tretji del do upravnika mostu je odgovoren za obveščanje o deblokiranju/blokiranju posameznega VLANa ali povezave. Za zbiranje statistik v celotnem mostovnem sistemu je zadolžen statistični proces. Na podlagi tekočih statistik QoS upravnik računa še povprečne in kumulativne QoS statistike za povezave, VLANe in fizične vmesnike. Uporabnik dostopa do QoS upravnikovih funkcij preko uporabniškega vmesnika (Command Line Interface CLI). Vse QoS upravnikove komande imajo predpono "qos". 74

75 7.2.1 Inicializacija Postopek inicializacije: 1. Naložitev konfiguracije s pomočjo CLI&konfig upravnika. a) Naložitev vseh VLAN profilov. b) Naložitev vseh profilov povezav. Slika 30: Vrstni red inicializacije pomemben za pravilno delovanje QoS upravnika. Razlaga inicializacije QoS upravnika: Mostovni upravnik potrebuje podatke iz QoS profilov, torej se mora njegova inicializacija začeti šele po QoS upravnikovi inicializaciji. QoS upravnik sodeluje pri inicializaciji koledarskih koles, vendar ta del ni časovno odvisen od inicializacije modula. 75

76 7.2.2 Kontrolna pot Slika 31: Povzetek vseh kontrolnih poti QoS upravnika. Dogodki kontrolne poti, ki so aktivirani s strani CLI&konfig upravnika, upravnika virov, upravnika mostu ali statističnega procesa so: uporabniške komande za manipulacijo QoS profilov, uporabniške komande za prikaz, dogodki za manipulacijo z VLANi ali povezavami, inicializacija ATM koledarskega kolesa, dogodek za spreminjanje statusa fizičnega vmesnika, dogodek za spreminjanje statusa zbiranja VLAN ali povezavnih statistik, 76

77 dogodek za spreminjanje statusa zbiranja statistik fizičnega vmesnika, dogodek za zbiranje QoS statistik, klican s strani statističnega procesa. Dogodki kontrolne poti, ki jih sproža QoS upravnik so: izpis teksta na uporabniški terminal, zbiranje statistik upravnika virov, zbiranje VLAN ali povezavnih statistik, spreminjanje VLAN ali povezavnega statusa Dinamična rekonfiguracija Spreminjanje QoS Profila Dinamična rekonfiguracija QoS profila je uporabljena, kadar je uporabnik spremenil QoS profil. Testiranje pred spremembo QoS profila: Spremenjen QoS profil ne sme biti prilepljen nobenemu VLANu ali povezavi. Vrednosti parametrov QoS profila morajo biti znotraj mejnih vrednosti. Zadovoljene morajo biti soodvisne omejitve QoS profila. Izvrševane akcije: deblokiranje VLANa ali povezave, blokiranje VLANa ali povezave, sprememba QoS profila. Obveščeni programski moduli: Kadar je QoS profil blokiran ali deblokiran, je obveščen mostovni upravnik. 77

78 Prikaz QoS informacije Dinamična rekonfiguracija QoS profila je uporabljena, kadar je bila uporabljena CLI "show" komanda. Testiranje pred prikazom: Izvrševane akcije: posredovanje parametrov QoS profila CLI&konfig upravniku, posredovanje VLAN ali povezavnih statistik CLI&konfig upravniku, posredovanje statistik fizičnega vmesnika upravniku virov. Obveščeni programski moduli: Mostovni upravnik je zaprošen za statistike (ob prikazu VLAN ali povezavnih QoS statistik). Upravnik virov je zaprošen za statistike fizičnega vmesnika (ob prikazu QoS statistike fizičnega vmesnika). Ob prikazu QoS internih parametrov ni potrebe po obveščanju drugih programskih modulov. 78

79 7.2.3 Organizacija lokalnih podatkovnih struktur QOS_CTRL_T podatkovna struktura je globalna korenska tabela imenovana tudi QoS kontrolni blok. QoS kontrolni blok je sestavljen iz kazalcev na: tabelo VLAN virov pvlanresource, tabelo virov fizičnih vmesnikov pifresource, tabelo povezavnih profilov pconprofile, tabelo pasovnih širin VLANov (tabelo QoS VLAN statistik) pvlanrate, tabelo pasovnih širin povezav (tabelo QoS povezavnih statistik) pconrate, tabelo pasovnih širin fizičnih vmesnikov (tabelo QoS statistik fizičnih vmesnikov) pifrate, tabelo računov pasovnih širin za fizične vmesnike pifaccount, tabelo računov pasovnih širin za VLANe pvlanaccount. 79

80 Slika 33: Kontrolni blok, podatkovna organizacija QoS profilov. 80

81 Slika 34: Kontrolni blok, podatkovna organizacija QoS statistik. 81

82 Slika 35: Kontrolni blok, podatkovna organizacija pasovnih širin VLANov in fizičnih vmesnikov. 82

83 Slika 36: Kontrolni blok, podatkovna organizacija virov VLANov in fizičnih vmesnikov. 83

84 7.2.4 Organizacija WDDI QoS podatkovnih struktur Tukaj so opisani deli WDDI podatkovnih struktur, ki jih indirektno konfigurira QoS upravnik. Prikazan je WDDI verzija wddi_1_4 [9], ki teče na Wintegrinem procesorju WinPath Sistemski nivo ATM stran Nabor WP_sched_traffic_class struktur je uporabljen v času kreacije ATM koledarskega kolesa. Slika 37: ATM konfiguracija koledarskega kolesa in razredov prometa v višjenivojskem načinu. 84

85 Ethernet stran Ethernet koledarsko kolo ne more biti uporabljeno z GigE fizičnim vmesnikom. V tem primeru ni drugih sistemskih parametrov za nastavitev na Ethernet strani Nivo fizičnih vmesnikov ATM stran WP_device_upi_atm in WP_device_tdm_atm podatkovne strukture so uporabljene v času kreiranja ATM fizičnega vmesnika. Slika 38: ATM razredi prometa, definirani v visokonivojskem načinu. 85

86 Ethernet stran Za GigE so VLAN prioritete nastavljene direktno na fizičnem vmesniku. Oddajni kanali in koledarsko kolo za ta tip fizičnega vmesnika ne morejo biti uporabljeni. Slika 39: Podatkovne strukture za GigE fizični vmesnik. 86

87 Nivo povezav ATM stran ATM sprejemne in oddajne kanale definira podatkovna struktura WP_ch_aal5. Slika 40: Podatkovna strukture ATM sprejemnih in oddajnih kanalov. 87

88 Ethernet stran V primeru GigE na Ethernet strani ni definiranih nobenih kanalov. Tokovni snopi so preslikani direktno na GigE fizični vmesnik. Vseh osem VLAN prioritet je preslikanih na izhodne vrste GigE fizičnega vmesnika v želenem prioritetnem redu. 88

89 7.3 Prometna pravila Preden je dovoljena vzpostavitev nove povezave, je potrebno izračunati koliko virov bo zavzela in preveriti, ali so na voljo. Spodaj navedene formule uporabljajo celične hitrosti, ki jih je enostavno pretvoriti v bitne hitrosti; Vsaka celica je dolga 53 oktetov Dovoljene hitrosti za razrede prometa CBR, VBRRT, VBRNRT CBR ali VBR povezavo je dovoljeno kreirati, kadar velja: C1,C2 EB C, kjer je C kapaciteta povezave in je EB ekvivalentna pasovna širina: EB= A. SCR B. SCR. PCR SCR C Njeni parametri so: SCR... povprečna celična hitrost (Sustainable Cell Rate), PCR... maksimalna celična hitrost (Peak Cell Rate), C... kapaciteta povezave (Capacity). A in B sta konstanti: A=1 log P loss L =1 p B= 6. A. L p=6. L2p 6. L p 50 P loss je želena pogostost izgube celic Dovoljene hitrosti za UBR razred prometa UBR povezavo je dovoljeno kreirati, kadar velja: PCR. C PCR SCR Cu SCBR SVBR 89

90 Parametri so: PCR... maksimalna celična hitrost (Peak Cell Rate), SCR... povprečna celična hitrost (Sustainable Cell Rate), C u... skupina UBR povezav, SCBR... skupina CBR povezav, SVBR.. skupina VBR povezav, C... kapaciteta kreirane povezave,... koeficient, ki definira, kolikšen odstotek celotne povezave je dovoljen vsemu UBR prometu (po možnosti je 1 ) Dovoljene hitrosti za GFR razred prometa GFR povezavo je dovoljeno kreirati, kadar veljata: EB= A. MCR PCR MCR. C PCR SCR Cu SCBR SVBR EB je izračunana po formuli iz zgornjega podpoglavja, ostali parametri so: PCR... maksimalna celična hitrost (Peak Cell Rate), SCR... povprečna celična hitrost (Sustainable Cell Rate), MCR... minimalna celična hitrost (Minimal Cell Rate), C u... skupina UBR povezav, SCBR... skupina CBR povezav, SVBR.. skupina VBR povezav, C... kapaciteta kreirane povezave,... koeficient, ki definira, kolikšen odstotek celotne povezave je dovoljen vsemu UBR prometu (po možnosti je 1 ). 90

91 7.4 Uporabniški ukazi in konfiguracija Tukaj so definirane uporabniške QoS uporabniške (Command Line Interface CLI) komande. Sintaktično pravilo Razlaga 'navaden tekst' Dobesedno napisane ključne besede. Črki '< >' Vrednost parametra, ki ga priskrbi uporabnik. Zaviti oklepaji '{ }' Prikazuje nujno izbiro. Pravokotni oklepaji '[ ]' Prikazuje možno izbiro. Vertikalna črta ' ' Prikazuje ločeno alternativno izbiro. Tabela 5: CLI sintaktična pravila. Standardna komandna imena so: add kreira novo vrstico v konfiguracijskemu spominu, ne deluje za tekočo konfiguracijo mostu, modify spremeni obstoječo konfiguracijsko vrstico, ne deluje za tekočo konfiguracijo mostu, show prikaže konfiguracijo ali statistike, enable uporabnik je končal s spreminjanjem trenutne konfiguracijske vrstice in želi uveljaviti spremembe k tekoči konfiguraciji mostu, disable omogoči spreminjanje trenutne konfiguracijske vrstice, kar zahteva onemogočanje dela tekoče konfiguracije mostu, povezane s trenutno konfiguracijsko vrstico, remove uniči obstoječo konfiguracijsko vrstico in odstrani del tekoče konfiguracije mostu, ki je povezana s trenutno konfiguracijsko vrstico, help prikaže pomoč za trenutno komando. 91

92 Primer, kako uporabnik uporablja QoS CLI komando: qosvlanprofile add qosvlanprofile modify profileid 2 name glasovna_linija qosvlanprofile modify profileid 2 qostype cbr qosvlanprofile enable profileid 2 Opis primera: Ko je uporabljena prva add komanda, je ustvarjen nov QoS VLAN profil. Potem je spremenjeno njegovo ime v "glasovna_linija". Razred je spremenjen v razred konstanten bitne hitrosti (Constant Bit Rate CBR). Na koncu profil "glasovna_linija" postane veljaven s komando enable. Med uveljavljanjem je profil shranjen v konfiguracijsko datoteko. Z drugimi besedami, šele po enable komandi so parametri profila testirani, spremembe vpisane v gonilniške registre in podobno. Če hoče uporabnik spremeniti določen set parametrov, mora biti najprej uporabljena disable komanda. Vsekakor mora po spremembi uporabnik spet uporabiti enable komando qos_vlan_profile komanda Osnovna razlaga CLI komande. Ime qos_vlan_profile Indeks profile_id Obseg vrednosti 0.. MAX_CONG_VLAN_PROFILE_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Opis komande Komanda prikaže ali spremeni VLAN QoS profil. Profil vsebuje QoS parametre, ki so prilepljeni VLANu ob kreiranju ali spreminjanju. 92

93 Ime qos_vlan_profile add Sintaksa qos_vlan_profile add Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Kreiraj nov VLAN QoS profil. QoS profil pripada VLANom. Ime qos_vlan_profile remove Sintaksa qos_vlan_profile remove profile_id <profile_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Odstrani VLAN QoS profil. Po odstranitvi noben VLAN ne more več uporabljati njegove vsebine. Ime qos_vlan_profile enable Sintaksa qos_vlan_profile enable profile_id <profile_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Deblokiraj VLAN QoS profil. Uporaba VLAN QoS profila je omogočena šele po njegovem deblokiranju. 93

94 Ime qos_vlan_profile disable Sintaksa qos_vlan_profile disable profile_id <profile_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Blokiraj VLAN QoS profil. Po blokiranju noben VLAN ne more več uporabljati njegove vsebine. Ime qos_vlan_profile help Sintaksa qos_vlan_profile help Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Opis komande in njene uporabe. Ime qos_vlan_profile modify name Sintaksa qos_vlan_profile modify profile_id <profile_id> name <profile_name> Ime parametra profile_name Obseg vrednosti Tekst z maksimalno dolžino MAX_NAME_LENGTH Privzeta vrednost»default_name«odvisnosti _ Opis parametra Spremeni ime VLAN QoS profila. Ime je asociacija k indeksu profila, tako so liste VLAN profilov lažje berljive. 94

95 Ime qos_vlan_profile modify bdvt Sintaksa qos_vlan_profile modify profile_id<profile_id> bdvt <bdvt> Ime parametra BDVT Obseg vrednosti low, high Privzeta vrednost High Odvisnosti Opis parametra Spremeni spremembo zakasnitve (Bit Delay Variation Tolerance BDVT). Manjša vrednost zahteva manj virov v kontekstu prioritete in pasovne širine. Ta parameter pripada vsem razredom prometa razen ABR razredu. Ime qos_vlan_profile modify pbr Sintaksa qos_vlan_profile modify profile_id <profile_id> pbr <pbr> Ime parametra PBR Obseg vrednosti [bit/s] Privzeta vrednost [bit/s] Odvisnosti Opis parametra Spremeni maksimalno bitno hitrost (Peak Bit Rate PBR). Parameter definira maksimalno bitno hitrost, ki je vsota vseh osmih VLAN prioritet. Kadar hitrost presega PBR most začne izpuščati pakete. Ta parameter pripada vsem razredom prometa. Ime qos_vlan_profile modify sbr Sintaksa qos_vlan_profile modify profile_id <profile_id> sbr <sbr> Ime parametra SBR Obseg vrednosti [bit/s] Privzeta [bit/s] vrednost Odvisnosti sbr < = pbr Opis parametra Spremeni povprečno bitno hitrost (Sustainable Bit Rate SBR). Parameter 95

96 definira največjo možno povprečno hitrost, ki je vsota vseh osmih VLAN prioritet. Kadar hitrost presega SBR most začne izpuščati pakete. Ta parameter pripada VBR razredom prometa. Ime qos_vlan_profile modify mbr Sintaksa qos_vlan_profile modify profile_id <profile_id> mbr <mb> Ime parametra MBR Obseg vrednosti [bit/s] Privzeta vrednost [bit/s] Odvisnosti mbr < = pcr Opis parametra Spremeni minimalno bitno hitrost (Minimum Bit Rate MBR). Parameter definira garantirano hitrost, ki je vsota vseh osmih VLAN prioritet. Ta parameter pripada UBR+ in ABR razredu prometa. Ime qos_vlan_profile modify mbs Sintaksa qos_vlan_profile modify profile_id <profile_id> mbs <mbs> Ime parametra MBS Obseg vrednosti [bit/s] Privzeta vrednost [bit/s] Odvisnosti mbs < = (pcr sbr) Opis parametra Spremeni maksimalno velikost izbruha (Maximum Burst Rate MBR). Parameter definira največjo dovoljeno vrednost razlike med povprečno in trenutno hitrostjo, ki je vsota vseh osmih VLAN prioritet. Kadar trenutna hitrost prekorači MBR most začne izpuščati ali označevati pakete. Ta parameter pripada VBR razredu prometa. 96

97 Ime qos_vlan_profile show Sintaksa qos_vlan_profile show profile_id <profile_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Komanda prikaže vsebino določenega VLAN QoS profila. Prikaz na zaslonu QoS VLAN Profile Name: Value: Profile ID 4 Profile Name videostream3 Traffic Class CBR BDVT high PBR [bit/s] SBR MBR MBS status enabled Tabela 6: "qos_vlan_profile" CLI komanda. 97

98 7.4.2 qos_connection_profile komanda Osnovna razlaga CLI komande. Ime qos_connection_profile Indeks profile_id Obseg vrednosti 0.. MAX_CONG_CON_PROFILE_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Opis komande Komanda prikaže ali spremeni povezavni QoS profil. Profil vsebuje QoS parametre, ki so prilepljeni povezavi ob kreiranju ali spreminjanju. Ime qos_connection_profile add Sintaksa qos_connection_profile add Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Kreiraj nov povezavni QoS profil. QoS profil pripada povezavam. Ime qos_connection_profile remove Sintaksa qos_connection_profile remove profile_id <profile_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Odstrani povezavni QoS profil. Po odstranitvi nobena povezava ne more več uporabljati njegove vsebine. 98

99 Ime qos_connection_profile enable Sintaksa qos_connection_profile enable profile_id <profile_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Deblokiraj povezavni QoS profil. Uporaba povezavnega QoS profila je omogočena šele po njegovem deblokiranju. Ime qos_connection_profile disable Sintaksa qos_connection_profile disable profile_id <profile_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Blokiraj povezavni QoS profil. Po blokiranju nobena povezava ne more več uporabljati njegove vsebine. Ime qos_connection_profile help Sintaksa qos_connection_profile help Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Opis komande in njene uporabe. 99

100 Ime qos_connection_profile modify name Sintaksa qos_connection_profile modify <profile_id> name <profile_name> Ime parametra profile_name Obseg vrednosti Text of maximum length MAX_NAME_LENGTH Privzeta vrednost»default_name«odvisnosti Opis parametra Spremeni ime povezavnega QoS profila. Ime je asociacija k indeksu profila, tako so liste povezavnih profilov lažje berljive. Ime qos_connection_profile modify bdvt Sintaksa qos_connection_profile modify profile_id <profile_id> bdvt <bdvt> Ime parametra bdvt Obseg vrednosti low, high Privzeta vrednost high Odvisnosti Opis parametra Spremeni spremembo zakasnitve (Bit Delay Variation Tolerance BDVT). Manjša vrednost zahteva manj virov v kontekstu prioritete in pasovne širine. Ta parameter pripada vsem razredom prometa razen ABR razredu. 100

101 Ime qos_connection_profile modify pbr Sintaksa qos_connection_profile modify profile_id <profile_id> pbr <pbr> Ime parametra pbr Obseg vrednosti [bit/s] Privzeta vrednost [bit/s] Odvisnosti Opis parametra Spremeni maksimalno bitno hitrost (Peak Bit Rate PBR). Parameter definira maksimalno bitno hitrost povezave. Kadar hitrost presega PBR, most začne izpuščati pakete. Ta parameter pripada vsem razredom prometa. Ime qos_connection_profile modify sbr Sintaksa qos_connection_profile modify profile_id <profile_id> sbr <sbr> Ime parametra sbr Obseg vrednosti [bit/s] Privzeta vrednost [bit /s] Odvisnosti sbr < = pbr Opis parametra Spremeni povprečno bitno hitrost (Sustainable Bit Rate SBR). Parameter definira največjo možno povprečno hitrost povezave. Kadar hitrost presega SBR, most začne izpuščati pakete. Ta parameter pripada VBR razredom prometa. Ime qos_connection_profile modify mbr Sintaksa qos_connection_profile modify profile_id <profile_id> mbr <mbr> Ime parametra mbr Obseg vrednosti [bit/s] Privzeta [bit/s] vrednost Odvisnosti mbr < = pbr Opis parametra Spremeni minimalno bitno hitrost (Minimum Bit Rate MBR). Parameter 101

102 definira garantirano hitrost povezave. Ta parameter pripada UBR+ in ABR razredu prometa. Ime qos_connection_profile modify mbs Sintaksa qos_connection_profile modify profile_id <profile_id> mbs <mbs> Ime parametra Mbs Obseg vrednosti [bit/s] Privzeta vrednost [bit/s] Odvisnosti mbs < = (pbr sbr) Opis parametra Spremeni maksimalno velikost izbruha (Maximum Burst Rate MBR). Parameter definira največjo dovoljeno vrednost razlike med povprečno in trenutno hitrostjo povezave. Kadar trenutna hitrost prekorači MBR most začne izpuščati ali označevati pakete. Ta parameter pripada VBR razredu prometa. 102

103 Ime qos_connection_profile show Sintaksa qos_connection_profile show profile_id <profile_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Komanda prikaže vsebino določenega povezavnega QoS profila. Prikaz na zaslonu QoS Connection Profile Name: Value: Profile ID 9 Profile Name videostream22 Traffic Class CBR BDVT high PBR [bit/s] SBR MBR MBS status enabled Tabela 7: "qos_connection_profile" CLI komanda qos_if_statistics komanda Osnovna razlaga CLI komande. Ime qos_if_statistics Indeks if_id 103

104 Obseg vrednosti 0.. MAX_IF_ID Privzeta 0 vrednost Odvisnosti Opis komande Komanda prikaže statistično informacijo povezano z kvaliteto omrežnih storitev za določen fizični vmesnik (interface). Ne glede ali je ATM ali Ethernet tipa. Te statistike so vsota vseh VLAN statistik prometa, ki teče na določenem fizičnem vmesniku. 104

105 Ime qos_if_statistics help Sintaksa qos_if_statistics help Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Prikaz na zaslonu Description of QoS If Rate Parameters: Rx IW Frames Rate ETH If: Receiving IW frame rate. Tx Frames Rate ETH If: Transmitting frame rate. Rx Cells Rate ATM If: Receiving cell rate. Tx Cells Rate ATM If: Transmitting cell rate. Rx CLP0 Cells Rate ATM If: Receiving CLP0 cell rate. Tx CLP0 Cells Rate ATM If: Tranmsitting CLP0 cell rate. Rx CLP1 Cells Rate ATM If: Receiving CLP1 cell rate. Tx CLP1 Cells Rate ATM If: Tranmsitting CLP1 cell rate. Rx EFCI Cells Rate ATM If: Receiving EFCI cell rate. Tx EFCI Cells Rate ATM If: Transmitting EFCI 105

106 Ime qos_if_statistics help cell rate. 106

107 Ime qos_if_statistics show Sintaksa qos_if_statistics show if_id <if_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Komanda prikaže statistike povezane z kvaliteto storitev za določen fizični vmesnik. Prikazane so trenutne in povprečne statistike. Trenutne statistike so zbirane vsakih petnajst sekund, medtem ko so povprečne statistike računane na obdobje petnajstih minut. Prikaz na zaslonu QoS If Rates If ID: 4 Name: Current Average Rate: Rate: Rx IW Frames Rate Rx Cells Rate Tx Cells Rate Rx CLP0 Cells Rate Tx CLP0 Cells Rate Rx CLP1 Cells Rate Tx CLP1 Cells Rate Rx EFCI Cells Rate 0 0 Tx EFCI Cells Rate 0 0 Tx Frames Rate 107

108 Tabela 8: "qos_if_statistics" CLI komanda qos_vlan_statistics komanda Osnovna razlaga CLI komande. Ime qos_vlan_statistics Indeks if_id Obseg vrednosti 0.. MAX_IF_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Indeks vlan_id Obseg vrednosti 0.. MAX_VLAN_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Opis komande Komanda prikaže statistike povezane z kvaliteto storitev posameznega VLANa razdeljeno po posameznik VLAN prioritetah. 108

109 Ime qos_vlan_statistics help Sintaksa qos_vlan_statistics help Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Prikaz na zaslonu Description of QoS VLAN Rate Parameters: Forwarded Packet Rate Forwarding packet rate. Forwarded Bit Rate Forwarding bit rate. Tagged Frames DE Rate Received DE bit tagged frames rate. Tagged Bits DE Rate Received DE bit tagged bit rate. Discarded Frames by Policer Rate Policer discarding frame rate. Discarded Bits By Policer Rate Policer discarding bit rate. Tagged BECN Frames Rate Receiving BECN tagged frames rate. 109

110 Ime qos_vlan_statistics show Sintaksa qos_vlan_statistics show if_id <intefrace_id> vlan_id <vlan_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Komanda prikaže statistike povezane z kvaliteto storitev za določen VLAN. Te statistike so vsota vseh statistik VLAN prioritet. Prikazane so trenutne in povprečne statistike. Trenutne statistike so zbirane vsakih petnajst sekund, medtem ko so povprečne statistike računane na obdobje petnajstih minut. Prikaz na zaslonu QoS VLAN Rates If ID: 4 VLAN ID: 7 Name: Current Average Rate: Rate: Forwarded Packet Rate Forwarded Bits Rate Tagged Frames DE Rate Tagged Bits DE Rate Discarded Frames by Policer Rate Discarded Bits By Policer Rate Tagged BECN Frames Rate Tabela 9: "qos_vlan_statistics" CLI komanda. 110

111 7.4.5 qos_connection_statistics komanda Osnovna razlaga CLI komande. Ime qos_connection_statistics Indeks if_id Obseg vrednosti 0.. MAX_IF_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Indeks vlan_id Obseg vrednosti 0.. MAX_ VLAN_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Indeks priority_level Obseg vrednosti 0.. MAX_VLAN_PRI Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Opis komande Komanda prikaže statistike povezane z kvaliteto storitev. Te statistike so bolj podrobne kot tiste prikazane za qos_vlan_statistics komando. 111

112 Ime qos_connection_statistics help Sintaksa qos_connection_statistics help Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Prikaz na zaslonu Description of QoS Connection Rate Parameters: Rx Frames Rate Rx CLP Frames Rate Rx frame rate Rx frames passed to interworking rate Rx CLP0 Cells Rate Rx CLP frame rate Rx CLP1 Cells Rate Rx CLP0 cell rate L3 IW Frames Rate Rx CLP1 cell rate Tx Frames Rate Tx frame rate 112

113 Ime qos_connection_statistics show Sintaksa qos_connection_statistics show if_id <if_id> vlan_id <vlan_id> priority_level <priority_level> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Komanda prikaže statistike povezane z kvaliteto storitev za določeno povezavo. Prikazane so trenutne in povprečne statistike. Trenutne statistike so zbirane vsakih petnajst sekund, medtem ko so povprečne statistike računane na obdobje petnajstih minut. Prikaz na zaslonu QoS Connection Rates If ID: 4 VLAN ID: 17 VLAN PRI: 3 Name: Current Average Rate: Rate: Rx Frames Rate Rx CLP Frames Rate Rx CLP0 Cells Rate Rx CLP1 Cells Rate L3 IW Frames Rate Tx Frames Rate Tabela 10: "qos_connection_statistics" CLI komanda. 113

114 7.4.6 qos komanda Osnovna razlaga CLI komande. Ime qos Opis komande Komanda prikaže informacijo o QoS pasovni širini razdeljeno po fizičnih vmesnikih. 114

115 Ime qos show Sintaksa qos show Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Komanda prikaže informacijo o QoS pasovni širini določenega fizičnega vmesnika. Prikaz na zaslonu QoS System Information ID: Type: Status: Total Bandwidth[bit/s]: 0 ATM unavailable 1 ATM present ATM unavailable 3 ATM unavailable 4 ATM present ATM unavailable 6 ATM unavailable 7 ATM unavailable 8 ETH present Tabela 11: "qos" CLI komanda. 115

116 7.4.7 qos_if komanda Osnovna razlaga CLI komande. Ime qos_if Indeks if_id Obseg vrednosti 0.. MAX_IF_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Opis komande Komanda prikaže tipe pasovne širine veljavne na določenem fizičnem vmesniku. Nabor je odvisen od razreda prometa. Vsi razredi vsebujejo maksimalno pasovno širino. 116

117 Ime qos_if show Sintaksa qos_if show if_id <if_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Komanda prikaže informacijo o pasovnih širinah na določenem fizičnem vmesniku. Prikaz na zaslonu QoS If Information If ID: 4 If Type: ATM Name: If Status: present Value [bit/s]: Total Bit Rate Available Bit Rate Reserved Bit Rate Peak Bit Rate Maximum Burst Size Sustainable Bit Rate Minimum Bit Rate Tabela 12: "qos_if" CLI komanda. 117

118 7.4.8 qos_vlan komanda Osnovna razlaga CLI komande. Ime qos_vlan Indeks if_id Obseg vrednosti 0.. MAX_IF_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Indeks vlan_id Obseg vrednosti 0.. MAX_ VLAN_ID Privzeta vrednost 0 Odvisnosti Opis komande Komanda prikaže tipe pasovnih širin na določenemu VLANu. Nabor je odvisen od razreda prometa. Vsi razredi vsebujejo maksimalno pasovno širino. 118

119 Ime qos_vlan show Sintaksa qos_vlan show if_id <if_id> vlan_id <vlan_id> Ime parametra Obseg vrednosti Privzeta vrednost Odvisnosti Opis parametra Komanda prikaže informacijo o pasovnih širinah na določenem VLANu. Prikaz na zaslonu QoS VLAN Information If ID: 4 VLAN ID: 17 Name: If Type: ATM If Status: present Value [bit/s]: Total Bit Rate Available Bit Rate Reserved Bit Rate Peak Bit Rate Maximum Burst Size Sustainable Bit Rate Minimum Bit Rate Tabela 13: "qos_vlan" CLI komanda. 119

120 8 Testiranje Obstaja več vrst programskega testiranja, glavne tri vrste so: testiranje črne škatle, testiranje bele škatle in regresivno testiranje. V času mojega sodelovanja, pri projektu, so bila opravljena nad QoS upravnikom testiranja bele in črne škatle. Glede na funkcionalnost so testiranja QoS upravnika razdeljena na testiranje uporabniškega vmesnika, VLAN testiranje, povezavno testiranje in testiranje statistik. 8.1 Osnovno testiranje (unit testing) Pri implementiranju programov je delo močno olajšano kadar je vsaka funkcija tudi zadovoljivo testirana. Eden boljših načinov implementacije je s pomočjo testnih funkcij kjer vsaki funkciji pripada njen tesni par. Testna funkcija preizkusi delovanje in sporoči ali je test uspel ali ne. Morda se na prvi pogled to zdi napornejši način, vendar se trud poplača pri integriranju funkcij v delujoč programski modul. Takrat je možno ves nabor testnih funkcij ponovno uporabiti. Testne funkcije so nadalje uporabljene tudi za testiranje bele škatle. 8.2 Testiranje bele škatle (white box testing) Definicija, povzeta po [13]: Testiranje bele škatle je programska tehnika testiranja, kjer je poznavanje notranjega delovanja testnih predmetov uporabljeno za določitev vhodnih podatkov. Testi so smiselno razdeljeni na funkcionalna področja in na začetku je njihovo število najlažje razdeljeno po funkcionalnih delih. 120

121 Razlaga funkcionalnosti Število potrebnih testov QoS VLAN profil v CLI&konfig podatkovni bazi 44 QoS povezavni profil v CLI&konfig podatkovni bazi 47 CLI QoS sistemske statistike 3 CLI QoS statistike fizičnih vmesnikov 8 CLI QoS VLAN statistike 8 CLI QoS povezavne statistike 8 CLI QoS sistemska komanda 3 CLI QoS komanda za fizične vmesnike 8 CLI QoS ATM VLAN komanda 8 CLI QoS ATM povezavna CBR komanda 2 CLI QoS ATM povezavna VBR komanda 3 CLI QoS ATM povezavna UBR komanda 4 CLI QoS ATM povezavna GFR komanda 7 Rezerviranje omrežnih virov na ATM strani 11 CLI QoS GigE VLAN komanda 2 Rezerviranje omrežnih virov na GigE strani 11 Tabela 14: Povzetek testiranja bele škatle. 8.3 Testiranje črne škatle (black box testing) Definicija, povzeta po [13]: Testiranje črne škatle je programska tehnika testiranja, kjer notranje delovanje testnih predmetov testerju ni poznano. Testi so smiselno razdeljeni na funkcionalna področja in na začetku je njihovo število približno določeno. Razdeljeni so na isti način kot testi bele škatle, zato je njihovo število približno enako. Testiranje vsake funkcije vsebuje teste črne in teste bele škatle. Pri tem pa je testiranje črne škatle osredotočeno na izhodne rezultate v odvisnosti od vhodnih podatkov, testiranje bele škatle pa je osredotočeno na pravilno notranje delovanje programa. 121

122 Razlaga testne funkcionalnosti Število potrebnih testov QoS VLAN profil v CLI&konfig podatkovni bazi 18 QoS povezavni profil v CLI&konfig podatkovni bazi 18 CLI QoS statistike fizičnih vmesnikov 2 CLI QoS VLAN statistike 2 CLI QoS povezavne statistike 2 CLI QoS sistemska komanda 1 CLI QoS komanda za fizične vmesnike 1 CLI QoS ATM VLAN komanda 1 Tabela 15: Povzetek testiranja črne škatle. 8.4 Regresivno testiranje (regression testing) Definicija, povzeta po [13]: Je selektivno ponovno testiranje programskega sistema z namenom vzdrževanja sistema. Pri popravljanju ali dodajanju novih zmožnosti lahko vedno pride do vnosa napak, ki lahko pokvarijo že obstoječe delovanje sistema. Regresivno testiranje omogoči odkrivanje tovrstnih napak. Ponavadi je regresivno testiranje avtomatizirano. Pri fazi vzdrževanja ATMGigE mostu nisem bil navzoč, zato regresivno testiranje tu ni konkretneje opisano. 8.5 Testno okolje Potrebna strojna oprema Konfiguracija vsebuje CMC platformo, dva PC računalnika, Ethernet stikalo, RS232 kabel in tri Ethernet kable. Prvi PC potrebuje program za komunikacijo po serijski konzoli in FTP (File Transfer Protocol) strežnik. PC, povezan na Ethernet stikalo, potrebuje program za proizvajanje omrežnega prometa. Omenjene potrebe zadovoljujejo nekateri javno dostopni programi, kot so FileZilla, Hyper Terminal, ucon in podobni. 122

123 8.5.2 Testna konfiguracija Pred testiranjem je potrebno primerno nastaviti uporabljeno strojno in programsko opremo. K temu sodi nastavitev inicializacijske konfiguracije CMC platforme, nastavitve serijskega terminala, FTP strežnika in programa za proizvajanje omrežnega prometa. Slika 41: Osnovna strojna konfiguracija za testiranje QoS upravnika. 8.6 Primeri testov Enostavnejši test bele škatle Naloga Preveri, da je QoS upravnik dinamično rekonfiguriran in so vsi podatki pravilno shranjeni v njegove interne strukture, potem ko je bila izvedena "qos_vlan_profile enable <profile_id>" komanda. Opis izvedbe Tester kreira VLAN profil in poljubno nastavi njegove parametre. Potem izvede "enable" komando in preveri, ali so se parametri pravilno shranili v interne podatkovne strukture. Za preverjanje so testerju na voljo testne "show" komande, ki drugače niso na voljo uporabniku. V 123