Компьютерные сети. 6-е изд.

Более того, результат не зависит от количества маршрутизаторов в узлах пути и от топологии сети. Каждому потоку предоставляется минимальная пропускная способность благодаря тому, что она зарезервирована на каждом маршрутизаторе. Причина, по которой каждый поток получает максимальную задержку, менее явная. В наихудшем случае, если крупный объем трафика поступит на первый маршрутизатор и будет соревноваться с трафиком других потоков, максимальная задержка будет равна D. Однако после этого трафик станет более равномерным, и поэтому на следующих маршрутизаторах такой задержки уже не будет. В результате общая задержка в очереди не будет превышать D.

5.4.4. Комплексное обслуживание

В 1995–1997 годах IETF приложила множество усилий по продвижению архитектуры потокового мультимедиа. В результате появилось две дюжины документов RFC: от RFC 2205 до RFC 2212. Общее название этих трудов — комплексное обслуживание (integrated services). Эта технология предназначена как для одноадресных, так и для многоадресных приложений. В первом случае это может быть просмотр потокового видео на новостном сайте одним пользователем; во втором — набор станций цифрового телевидения, транслирующих свои программы в виде потоков IP-пакетов. Данной услугой может пользоваться большое число абонентов в разных географических точках. Далее мы подробнее рассмотрим многоадресную рассылку, поскольку одноадресная передача — это лишь частный случай многоадресной.

Во многих приложениях с многоадресной маршрутизацией группы пользователей могут динамически меняться. Например, люди участвуют в видеоконференции, потом им становится скучно, и они переключаются на мыльную оперу или спортивный канал. В данном случае стратегия предварительного резервирования пропускной способности не совсем подходит, потому что каждому источнику пришлось бы запоминать все изменения в составе аудитории. В системах, предназначенных для передачи телевизионного сигнала миллионам абонентов, этот метод вообще не сработает.

RSVP — протокол резервирования ресурсов

Главный компонент архитектуры комплексного обслуживания, открытый для пользователей сети, — протокол резервирования ресурсов (Resource reSerVation Protocol, RSVP). Он описывается в стандартах RFC 2205–RFC 2210. Как следует из названия, протокол предназначен для резервирования ресурсов; другие протоколы применяются для описания передачи данных. RSVP позволяет нескольким отправителям отправлять данные нескольким группам абонентов, разрешает отдельным получателям переключать каналы и оптимизирует использование пропускной способности, в то же время устраняя перегрузки.

Самый простой вариант этого протокола использует упомянутую ранее многоадресную маршрутизацию с применением связующих деревьев. Каждая группа получает адрес. Чтобы передать ей данные, отправитель помещает этот адрес в заголовки пакетов. Затем стандартный алгоритм многоадресной маршрутизации строит связующее дерево, охватывающее всех членов группы. Этот алгоритм не является частью протокола RSVP. Единственное отличие от обычной многоадресной маршрутизации состоит в том, что группе периодически рассылается дополнительная информация, с помощью которой маршрутизаторы обновляют в памяти определенные структуры данных.

Рассмотрим сеть на илл. 5.32 (а). Хосты 1 и 2 — многоадресные отправители, а хосты 3, 4 и 5 — многоадресные получатели. В данном примере они разделены, однако в большинстве случаев эти два множества могут перекрываться. Деревья многоадресной рассылки для хостов 1 и 2 показаны на илл. 5.32 (б) и (в) соответственно.

Илл. 5.32. Протокол резервирования ресурсов (а) Сеть. (б) Связующее дерево многоадресной рассылки для хоста 1. (в) Связующее дерево многоадресной рассылки для хоста 2

Для улучшения качества приема и устранения перегрузки каждый получатель в группе может отправить источнику (вверх по дереву) запрос на резервирование. Это сообщение продвигается с использованием переадресации в обратном направлении, которую мы обсуждали ранее. На каждом транзитном участке маршрутизатор замечает запрос и резервирует необходимую пропускную способность. В предыдущем разделе мы видели, как это делает планировщик WFQ. Если пропускной способности недостаточно, маршрутизатор информирует об ошибке. К тому моменту, как запрос приходит обратно к источнику, пропускная способность зарезервирована на пути от отправителя к получателю по связующему дереву.

Пример резервирования показан на илл. 5.33 (а). Здесь хост 3 запросил канал к хосту 1. После создания канала поток пакетов от хоста 1 к хосту 3 может идти без перегрузок. Рассмотрим, что произойдет, если теперь хост 3 зарезервирует канал к другому отправителю, хосту 2, чтобы пользователь мог одновременно смотреть две телевизионные программы. Резервирование второго канала показано на илл. 5.33 (б). Обратите внимание: между хостом 3 и маршрутизатором E должно быть два отдельных канала, так как передаются два независимых потока.