кашњење

Дефиниција

У мрежи, кашњење (латенција), синоним за кашњење, је време које је потребно да се пакет добије са одређене тачке. У неким случајевима, време кашњења је време кашњења, које је време између слања пакета и враћања пошиљаоцу за један циклус. Разлози за време кашњења мрежног преноса укључују: пренос, време које је потребно пакету да путује брзином светлости између два места. Пренос: Сам медиј (било да је оптички, бежични или други медиј) узрокује одређено кашњење. Кашњење узроковано великим пакетима је често дуже од времена узрокованог малим пакетима. Рутери и друга обрада, сваки мрежни пролаз, чвор (чвор) који троше време на откривање, могу променити заглавље пакета (на пример, променити број скокова у домену времена до живота). Остали рачунари и кашњења у складиштењу. На сваком крају мрежног преноса, мали пакети могу бити ускладиштени и потребно је приступити чврстом диску. Кашњење се јавља у средњим уређајима као што су прекидачи и мостови.

За кориснике, време кашњења, такође познато као мрежно кашњење, односи се на временски период од када корисник пошаље захтев до тренутка када удаљени систем одговори на захтев и пошаље га назад кориснику. За Интернет заснован на ТЦП/ИП протоколу, сваки захтев мора бити обрађен на следећи начин: обрада рутирања, АДУ (Усер Дата Унит) пренос на мрежи и сервер који обрађује захтев, ови процеси ће изазвати кашњење.

Кашњење рутирања

Прво погледајте кашњење рутирања, које укључује кашњење захтева за име домена, кашњење успостављања ТЦП везе, кашњење ослобађања ТЦП везе и кашњење ИП рутирања на сваком мрежном пролазу. Ако корисничка апликација користи име домена хоста друге стране уместо ИП адресе, кашњење изазвано процесом решавања имена домена ИП адресе друге стране треба да се реши пре него што апликацијски програм комуницира назива се одлагање захтева за име домена. Апликациони програм преноси име домена у локални софтвер за решавање проблема. Софтвер прво претражује локалну кеш меморију за одговарајуће везивање име-адреса домена; ако није пронађен, локални разрешивач конструише поруку упита и шаље је почетном серверу имена домена (локални сервер). Сервер имена домена одговара на поруку одговора у складу са ситуацијом анализе. Резолуција сервера имена домена усваја метод у два корака: када почетни сервер не може да пронађе име домена, он шаље поруку упита основном серверу за претрагу одозго надоле (сервери имена домена су организовани у хијерархијски стабло сличан структура). Кашњење одговора локалне кеш меморије на захтев за име домена одређено је брзином ЦПУ-а, меморије и спољне меморије, а кашњење је релативно мало. Одговор сервера имена домена је повезан са оптерећењем мреже, брзином и оптерећењем сервера. Када име домена треба да се претражи са основног сервера, кашњење преноса постаје кашњење на ЛАН-у, које је релативно велико. Кашњење успостављања ТЦП везе односи се на време од тренутка када корисник услуге преноса захтева успостављање везе до пријема потврде везе. Укључује кашњење обраде удаљеног транспортног слоја. Кашњење ослобађања везе се односи на временско кашњење од када корисник транспортног слоја на једном крају иницира захтев за ослобађање везе до стварног ослобађања на другом крају. Кашњење успостављања и ослобађања везе је повезано са оптерећењем мреже и оптерећењем сервера. У ТЦП/ИП протоколу, сваки ИП пакет података се независно рутира. Кашњење у проналажењу ИП путање се односи на кашњење у проналажењу путање на сваком мрежном пролазу ИП пакета података од краја извора до краја одредишта, укључујући кашњење обраде табеле за проналажење путање мрежног пролаза и кашњење резолуције адресе. Резолуција адресе мрежног пролаза се постиже помоћу АРП (Аддресс Ресолутион Протоцол, Аддресс Ресолутион Протоцол) који обезбеђује ТЦП/ИП. Пошто је проналажење путање мрежног пролаза завршено на локалној машини, а решавање адресе се такође врши у локалној мрежи, кашњење у проналажењу ИП путање је релативно мало.

Кашњење преноса

Јединица корисничких података (АДУ) која се налази у слоју апликације формира јединицу података протокола (ПДУ) након што протокол слоја апликације позове услугу коју пружа протокол нижег слоја, а ПДУ се користи као независни подаци. Јединица се преноси на мрежу . Кашњење преноса ПДУ-а на мрежи састоји се од следећих делова: кашњење паковања, кашњење преноса, кашњење пропагације, кашњење у реду чекања и кашњење обраде. Кашњење паковања је кашњење јединствено за апликације за стримовање у реалном времену. Апликације за стримовање у реалном времену односе се на апликације које преносе информације засноване на времену (као што су видео, аудио, и анимација, итд.) у реалном времену. Проток информација у реалном времену је осетљив на време и редовно се генерише хронолошким редом. Неопходно је сачекати да ток информација достигне одређену количину да би задовољио носивост јединице података протокола (ПДУ) пре него што се спакује у ПДУ. Ово време чекања се назива кашњење паковања. Кашњење паковања Сп/К, где је Сп дужина ПДУ корисног оптерећења, а К је брзина кодирања апликације. Због тога је за енкодере мале брзине кашњење релативно велико. Кашњење преноса се односи на временско кашњење за све ПДУ податке који ће се пренети на линији, или временски интервал од када се први бит ПДУ преноси од крајње тачке до линије до последњег бита који напусти крајњу тачку. Кашњење преноса је повезано са величином ПДУ-а и брзином преноса на локалној линији. За везе мале брзине, кашњење у преносу је значајно.

Кашњење ширења је време које је потребно ПДУ-у да се пропагира у медијуму и зависи од брзине којом сигнал пролази кроз медијум. Другим речима, ово кашњење је одређено физичким карактеристикама везе и нема никакве везе са обимом саобраћаја на линку. Кашњење пропагације расте линеарно са растојањем. Кашњење пропагације у ЛАН и МАН је само 50-200 ус, што није битна компонента кашњења. А кашњење ширења у ВАН-у постаје важније, јер пренос на велике удаљености чини да кашњење ширења може да достигне десетине милисекунди. Кашњење чекања је главно кашњење у мрежи за комутацију пакета. Односи се на скуп кашњења бафера узрокованих сваком разменом ПДУ-ова на путу преноса. Ако је комутација пакета привремено преоптерећена, може бити много пакета у реду на одредишном излазном порту сваког ПДУ-а. Сваки пакет у реду чекања пре ПДУ-а имаће додатно кашњење једнако кашњењу преноса. У механизму реда за размену „први ушао-први-изшао” (ФИФО), кашњење чекања у реду новопристиглих пакета је једнако збиру кашњења у преносу свих пакета који су стављени у ред на излазном порту. Дакле, кашњење у реду чекања није повезано само са бројем пакета испред реда, већ и са брзином преноса излазног порта. На кашњење чекања, које је главно кашњење, утиче тренутно оптерећење мреже, а такође је главни фактор у варијацији кашњења у мрежи за комутацију пакета. Пошто сваки рутер на Интернет окосној мрежи има велики број пакета података у чекању, кашњење чекања је такође постало главно кашњење на Интернету. Ако пролази кроз 10 рутера, сваки рутер има у просеку 10 ИП пакета података у реду, а кашњење чекања на овој путањи може да достигне стотине милисекунди. Кашњење обраде је збир времена утрошеног на сваку размену на путањи и обраду пакета података од стране извора и одредишта. То не укључује кашњење у реду чекања. У процесу комутације пакета, кашњење обраде је занемарљиво у поређењу са кашњењем чекања, али је и даље значајно на крајњој тачки, посебно за апликације као што је видео декомпресија.

Метода мерења

Метода мерења перформанси мреже се према методи мерења дели на активно мерење и пасивно мерење. Активно мерење је убризгавање пробних пакета у мрежу која се тестира. Пакети сонде бележе пренос у мрежи, а терминал добија податке о перформансама мреже рашчлањивањем пробних пакета. Пасивне методе мерења користе опрему за праћење или алате за анализу карактеристика мреже хватањем пакета података који се преносе у мрежи која се тестира. Обе методе имају своје предности и мане. Активни метод мерења је флексибилан и подложан контроли и може подесити параметре према сопственим намерама мерача, као што су тип и величина паковања. Међутим, ток мерних података који се убацује у мрежу ће повећати оптерећење мреже, чиме ће утицати на перформансе мреже, а измерени подаци не могу заиста да одражавају стварне перформансе мреже. Предност пасивног мерења је у томе што не повећава саобраћај на мрежи током мерења, а измерени подаци могу заиста да одражавају перформансе мреже. Недостатак је што је контрола слаба, а поверљивост и сигурност прикупљених података ће бити угрожена. Због тога се понекад ове две методе често комбинују за мерење мреже. Према дефиницији метрике мрежног кашњења, кашњење било ког слоја се може приписати једносмерном кашњењу или кашњењу повратног пута, али је протокол другачији. Због тога се следеће методе испитивања могу применити за мерење кашњења изнад слоја мреже.

Метода мерења једносмерног кашњења

Прво изаберите протокол који се користи за мерење, као што су ТЦП, УДП, ИЦМП (Интернет Цонтрол Мессаге Протоцол, Интернет Цонтрол Мессаге Протоцол), ОВДП (ОнеВаиДелаиПротоцол, једносмерни протокол кашњења), ИПМП (ИнтернетПротоцолМеасурементПротоцол, ИП слој мерног протокола), итд. , одредите детаљније проблеме изабраног протокола, као што су ТЦП, број УДП порта, време чекања и величина мерног пакета. Након одређивања ових параметара, поступите на следећи начин:

(1) Преговарајте о синхронизацији између извора и одредишта: то јест, сатови извора и одредишта морају бити тачно синхронизовани.

(2) На крају извора одредите ИП адресу одредишног краја и попуните тест пакет према структури изабраног протокола мерења. Празан део треба попунити насумичним битовима како би се избегло да измерено кашњење буде мање од кашњења након што се технологија компресије користи у путањи. Подесите временску ознаку у тест пакету, а затим пошаљите попуњени тест пакет на одредишни хост.

(3) На одредишту се припремите за пријем пакета (користећи пасивну методу мерења, односно помоћу алата за праћење да бисте ухватили пакет). Ако пакет стигне у разумном року, одмах одузмите време пријема од времена слања у пакету да бисте израчунали процењено једносмерно кашњење. Ова вредност је важећа само када су изворни и одредишни сат синхронизовани. Ако пакет не може да стигне у разумном року, вредност једносмерног кашњења биће подешена на недефинисану. Постоје два главна начина да се реши проблем синхронизације сата: софтверска синхронизација и хардверска синхронизација. Синхронизација заснована на ГПС-у (Глобал Поситион Систем, Глобал Поситионинг Сателлите Систем) спада у хардверску синхронизацију; синхронизација заснована на мрежном временском протоколу (Нетворк Тиме Протоцол) и синхронизација заснована на процени алгоритма спадају у софтверску синхронизацију. Временску синхронизацију на Интернету углавном реализује НТП сервер. НТП сервер користи ГПС пријемник да обезбеди референтни сат, а хост добија време НТП сервера преко мрежног временског протокола НТП. Алгоритми за елиминисање синхронизације сата укључују алгоритам линеарне регресије, алгоритам прилагођавања средње линије, алгоритам минималног по комаду, алгоритам ЦонвекХулл приступа, алгоритам линеарног програмирања и тако даље.

Метода мерења кашњења повратног пута

Припремни рад је исти као и метода једносмерног мерења кашњења. Мерење се врши према следећим корацима:

(1) На изворном крају се одређује ИП адреса одредишног краја, а тестни пакет се попуњава у складу са структуром изабраног мерног протокола. Да би се спречило да измерено кашњење буде ниже од очекиваног резултата због технологије компресије на путањи, упражњени део треба попунити случајним битовима; а ИД број тестног пакета мора бити подешен тако да изворни хост може да утврди да је тест сам послат након пријема пакета одговора Одговор пакета.

(2) На крају извора поставите временску ознаку слања у тест пакету, а затим пошаљите попуњени тестни пакет одредишном хосту. Временска ознака се може ставити у пакет или ван пакета, све док је укључен одговарајући идентификатор тако да се примљена временска ознака може упоредити са послатом временском ознаком.

(3) На крају одредишта, припремите се за пријем пробних пакета. Ако тестни пакет стигне до одредишног хоста, пакет одговора мора бити брзо генерисан и послан извору.

(4) На крају извора, припремите се да примите одговарајући пакет одговора. По ИД броју се оцењује да ли је то одговор тест пакета. Ако пакет одговора стигне у оквиру времена чекања, одмах одузмите време пријема од времена слања у пакету одговора да бисте израчунали вредност кашњења повратног пута. Ако пакет одговора не може да стигне унутар времена чекања, вредност кашњења повратног пута је подешена на недефинисану.