| Περίληψη |
Το Internet, σήμερα, παρέχει μόνο την κλάση ποιότητας υπηρεσίας Best Effort σε όλες τις ροές κίνησης που εξυπηρετεί. Σύμφωνα με αυτή δεν παρέχονται εγγυήσεις όσον αφορά την ποιότητα υπηρεσίας που θα έχει η κυκλοφορία. Ολοένα, όμως, αυξάνονται οι εφαρμογές που έχουν συγκεκριμένες απαιτήσεις για παροχή ποιότητας υπηρεσίας που σε συνδυασμό με το διαρκώς αυξανόμενο πλήθος των χρηστών κάνουν επιτακτική την ανάγκη παροχής εγγυήσεων υπηρεσίας στο Internet, αλλά και τον έλεγχο εισαγωγής της κυκλοφορίας σ' αυτό. Επίσης, πρέπει να ορισθούν αλγόριθμοι διαπραγμάτευσης των συμβολαίων κίνησης, προκειμένου να εξυπηρετούνται οι πολιτικές του παροχέα του δικτύου, αλλά και τα συμφέροντα των χρηστών. Τα παραπάνω πρέπει να γίνουν με λύσεις που να αξιοποιούν την υπάρχουσα υποδομή του σημερινού Internet, να μην απαιτούν σημαντικές αλλαγές στη φύση και λειτουργία του, και να είναι υλοποιήσιμες και επεκτάσιμες χωρίς μεγάλο κόστος σε ολόκληρο το Internet. Καμιά από τις προτεινόμενες λύσεις για παροχή ποιότητας υπηρεσίας στο Internet (RSVP, DiffServ, RSVP/DiffServ, RSVP/MPLS, MPLS, Bandwidth Brokers), δεν ικανοποιεί εξ' ολοκλήρου αυτές τις προδιαγραφές. Στην παρούσα εργασία, ορίζομε υλοποιούμε και μελετάμε ένα περιβάλλον ελέγχου και διαπραγμάτευσης κατά την εισαγωγή της κίνησης σε ένα διαχειριζόμενο περιβάλλον δικτύου που παρέχει διαφοροποιημένες υπηρεσίες στους χρήστες του. Χρησιμοποιούμε για διαφοροποιημένες κλάσεις υπηρεσιών στο δίκτυο την αρχιτεκτονική DiffServ, λόγω της απλότητας υλοποίησής της και της επεκτασιμότητας που παρέχει. Η κίνηση που εισάγεται σε αυτό το δίκτυο κατηγοριοποιείται στις κλάσεις ποιότητας υπηρεσίας του μέσω ενός περιβάλλοντος ελέγχου και σύμφωνα με τα αποτελέσματα του αλγορίθμου διαπραγμάτευσης. Το περιβάλλον ελέγχου αποτελείται από έναν εξυπηρετητή πολιτικών (Policy Server, PS), από τους δρομολογητές εισόδου του δικτύου και από τις λειτουργίες του λειτουργικού συστήματος Windows 2000 για παροχή ποιότητας υπηρεσίας. Οι αιτήσεις για παροχή ποιότητας υπηρεσίας σε νέες ροές κίνησης γίνονται μέσω του πρωτοκόλλου RSVP με έναν τρόπο σαφή αλλά και αυστηρά ελεγχόμενο από το δίκτυο. Ο PS ενεργεί ως αντιπρόσωπος του δικτύου και σε αυτόν στέλνονται όλες οι αιτήσεις για παροχή ποιότητας υπηρεσίας σε νέες ροές κίνησης από τους δρομολογητές εισόδου του δικτύου μέσω του πρωτοκόλλου COPS. O PS διαπραγματεύεται με τον προσωπικό αντιπρόσωπο (User Agent, UA) του χρήστη την αποδοτική επιλογή συμβολαίου (Service Level Agreement, SLA) για μια νέα ροή κίνησης του χρήστη, δηλαδή την κατηγοριοποίηση της κυκλοφορίας μιας νέας ροής κίνησης ενός χρήστη σε μια κλάση υπηρεσίας του δικτύου με αποδοτικό τρόπο. Ο UA ενεργεί ως "ευφυής" αντιπρόσωπος του χρήστη, ο οποίος εξυπηρετεί τα συμφέροντά του στη διαδικασία επιλογής του SLA. Στη διαδικασία διαπραγμάτευσης που έχουμε ορίσει, ο UA επιλέγει το SLA για μια νέα ροή κίνησης μεγιστοποιώντας το καθαρό όφελος του χρήστη που αντιπροσωπεύει. Για το σκοπό αυτό, ορίζομε ένα κατάλληλο μοντέλο ωφελιμότητας του χρήστη που εκφράζει τις προτιμήσεις του με έναν απλό αλλά σαφή και λογικό τρόπο. Επίσης, αν και η ανωτέρω προσέγγιση είναι εφαρμόσιμη γενικότερα, θεωρούμε ότι ο PS χρεώνει τις υπηρεσίες του ανάλογα με το ισοδύναμο εύρος ζώνης κάθε ροής, προκειμένου να δώσει τα σωστά κίνητρα στο χρήστη όσον αφορά στη χρήση του δικτύου. Διατηρούμε τη δωρεάν χρήση της κλάσης ποιότητας υπηρεσίας Best Effort, όπως ισχύει στο σημερινό Internet. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της προσέγγισής μας είναι κατανομή της πληροφορίας που κάνει δυνατή την αποδοτική επιλογή SLA. Σύμφωνα με αυτή, κάθε συστατικό μέρος της αρχιτεκτονικής κατέχει μόνο την πληροφορία την οποία έχει κίνητρο να αποθηκεύει. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα είναι η απλότητα της διαδικασίας του χρήστη για την επιλογή των βέλτιστων παραμέτρων του Service Level Specification (SLS). Όσον αφορά στην πιο αποδοτική δυνατή διαχείριση των διαθεσίμων πόρων του δικτύου υιοθετούμε το πρωτόκολλο MPLS για την υλοποίηση του δικτύου. Το MPLS παρέχει δυνατότητες για διαχείριση κυκλοφορίας (traffic engineering) μέσω δρομολόγησης βάσει κινήτρων. Περιγράφουμε πώς σε αυτό το περιβάλλον ο παροχέας του δικτύου είναι δυνατόν να εφαρμόσει πολιτικές διαχείρισης του δικτύου του μέσω της κατάλληλης χρέωσης για την κατηγοριοποίηση της κυκλοφορίας μιας νέας ροής κίνησης στις κλάσεις ποιότητας υπηρεσίας. Στο περιβάλλον ελέγχου και διαπραγμάτευσης εισόδου κυκλοφορίας στο δίκτυο που έχουμε ορίσει μπορούμε να εφαρμόσουμε οποιαδήποτε διαδικασία διαπραγμάτευσης. Εφαρμόζοντας αυτή που έχουμε ορίσει πραγματοποιούμε ατομική βελτιστοποίηση, μεγιστοποιώντας το καθαρό όφελος του κάθε χρήστη, και βελτιώνουμε την οικονομική αποδοτικότητα του συστήματος. Επιπροσθέτως, πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι παρέχονται τα σωστά κίνητρα στους χρήστες κατά τη διαδικασία επιλογής SLA, δηλαδή ότι η κοινωνική ευημερία που προκύπτει είναι καλύτερη απ' ό,τι όταν οι χρήστες μοιράζονται εξίσου το ίδιο σύνολο δικτυακών πόρων. Το σύστημα αυτό υλοποιήθηκε σε ένα πραγματικό περιβάλλον δικτύου DiffServ/MPLS, καταδεικνύοντας έτσι την εφαρμοσιμότητά του, και εξετάσθηκε η απόδοσή του από πλευράς επιδόσεων. Τέλος, μελετήθηκαν οι δυνατές επεκτάσεις της προσέγγισής μας.
|
Σχεδιασμός και Υλοποίηση Αρχιτεκτονικής για την Αποδοτική Επιλογή και Παροχή SLA σε Δίκτυα DiffServ
