ES2222083B1 - Procedimiento de clasificacion de tramas por prioridades. - Google Patents

Procedimiento de clasificacion de tramas por prioridades.

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Abstract

Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades. Permite clasificar tramas (paquetes de nivel 2 de OSI) individuales en distintas prioridades según su contenido. Está basado en la aplicación de un conjunto de reglas y subreglas para analizar el contenido de cada trama y asignar una prioridad a la trama en función de dicho análisis; y así con poco coste permite la construcción de sistemas que proporcionen calidad de servicio o clases de servicio en función de cualquier elemento del paquete: según origen, destino, flujo de datos de nivel tres, aplicaciones de niveles superiores, cualquier tipo de clasificación de prioridades de niveles superiores (como el ToS de IP) y, sobre todo, en función de cualquier protocolo de prioridades estándar o propietario. Además permite el diseño de distintas jerarquías de prioridades para poder asignar un conjunto de prioridades u otro según situaciones (por ejemplo, una jerarquía para los paquetes TCP y otra distinta para los paquetes UDP).

Description

Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades.
Objeto de la invención
La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere a un procedimiento de clasificación de tramas por prioridades.
El procedimiento de la invención es aplicable a sistemas de comunicaciones independientemente del medio físico que empleen para la comunicación.
La principal característica del procedimiento es que permite representar un sistema de comunicación genérico capaz de determinar la prioridad de un paquete según su contenido sin especificar el contenido, posición ni cuál es su longitud. Esta característica permite mucha flexibilidad porque se puede priorizar por protocolo, por tamaño, por cualquier campo de cualquier cabecera e incluso por un contenido de datos propietario o cualquier protocolo propietario. El número de niveles de prioridad puede ser todo lo grande que se desee. Además es un sistema sencillo que necesita pocos recursos.
Antecedentes de la invención
Hoy en día, muchas aplicaciones para sistemas de telecomunicación necesitan ciertas garantías de parte del medio físico en cuanto, por ejemplo, a latencias máximas, pérdidas máximas de paquetes, etc. La mayor parte de los sistemas de comunicación se basan en sistemas de conmutación de paquetes que hasta ahora no estaban provistos de mecanismos que permitían garantizar la calidad de un determinado servicio en función de parámetros como estos. Cada vez aparecen más mecanismos que permiten, a distintos niveles priorizar flujos de datos o realizar reservas de recursos.
No existe ningún sistema genérico estándar para clasificar paquetes de datos en diferentes prioridades para después implementar sistemas que apliquen esas prioridades en el arbitraje del acceso al medio físico. Muchos fabricantes utilizan sistemas de reglas para asignar prioridades pero son sistemas fijos sobre protocolos conocidos, y por tanto no son flexibles. Por ejemplo CISCO aplica prioridades en función del protocolo (si es ip, arp, etc), en función del puerto (en el caso de protocolo conocido), en función de la interfaz de entrada, en función del tamaño de la cola o en función de una combinación de las anteriores. Es decir, son unas reglas fijas y conocidas que apenas tienen en cuenta el contenido del paquete (sólo para mirar parámetros como el protocolo y sin posibilidad de mirar otros campos). Además el número de prioridades es limitado. Por ejemplo, en el caso de CISCO es cuatro (alta, media, baja, nula).
Otros sistemas patentados averiguan el tipo de flujo por su latencia, tamaño de paquetes y otros métodos y asignan un identificador por flujo (por ejemplo 3-COM en su patente US6363429, Method and system for automatic determination of priority data streams on computer networks).
La ventaja del procedimiento de la invención es que permite la creación de un sistema genérico capaz de determinar la prioridad de un paquete según su contenido sin especificar el contenido, posición ni cuál es su longitud. Esto permite una mayor flexibilidad porque se puede priorizar por protocolo, por tamaño, por cualquier campo de cualquier cabecera e incluso por un contenido de datos propietario o cualquier protocolo propietario. El número de niveles de prioridad puede ser todo lo grande que se desee. Además es un sistema sencillo que necesita pocos recursos.
Descripción de la invención
Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un procedimiento de clasificación de tramas por prioridades para el soporte de cualquier sistema de comunicación que realice el envío con distinción de clases de servicio, donde la trama consiste en un paquete de nivel 2 de la arquitectura OSI, incluyendo cabeceras y colas. Este procedimiento está caracterizado por la aplicación de múltiples reglas, donde cada regla está asociada a múltiples subreglas de prioridades independientes entre cada regla, para analizar el contenido de cada trama y asignar una prioridad a la trama en función de ese análisis.
Estas reglas, y las subreglas de prioridades asociadas a las mismas, se aplican según un cierto orden previamente establecido. La aplicación de una regla consiste en la búsqueda de un determinado patrón conocido de bits en la trama en una determinada posición marcada por un desplazamiento sobre dicha trama. Puede que esa comparación se satisfaga o no. En caso de satisfacerse la regla, se aplican las subreglas de prioridades asociadas a esa regla en concreto. Si la evaluación de la regla resulta negativa, se evalúa la siguiente regla en el orden preestablecido.
La aplicación de las subreglas de prioridades consiste, para cada subregla, en la comparación de un conjunto de bits de una determinada posición de la trama con un patrón de prioridad. Si la comparación se satisface, se asigna a la trama la prioridad asociada al patrón de prioridad usado en la comparación. En caso de no satisfacer la comparación con ninguno de los patrones de prioridad de las subreglas de prioridades, selectivamente se asigna a la trama una prioridad por defecto, o bien, se pasa a comprobar la siguiente regla en el orden preestablecido.
En caso de no satisfacer ninguna de las reglas del sistema, se asigna una prioridad por defecto.
La ventaja principal del uso de este procedimiento en combinación con colas ordenadas por prioridades es la gestión efectiva de los recursos internos de memoria y la diferenciación de tráfico por prioridades. Además, es un procedimiento muy sencillo basado en comparaciones, desplazamientos y máscaras que necesita pocos recursos físicos. Es también un procedimiento flexible que permite múltiples configuraciones: priorización por tipos de tráfico, priorización por tipos de tramas, por protocolos, por MAC (Control de Acceso al Medio) de origen, por puerto de destino, etc., dependiendo de las reglas y subreglas. Otra ventaja es que permite la creación de sistemas de prioridades propietarios de alto nivel puesto que la priorización puede basarse en el contenido del paquete en cualquier punto del mismo (también los datos).
A continuación, para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
Breve descripción de las figuras
Figura 1.- Representa esquemáticamente el proceso de aplicación de reglas y subreglas para un ejemplo con dos reglas y ocho subreglas por regla.
Figura 2.- Representa un ejemplo de uso de un sistema que realiza el procedimiento de la invención.
Descripción de un ejemplo de realización de la invención
Seguidamente se realiza una descripción de un ejemplo de la invención, haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras.
En este esquema de realización, el procedimiento se aplica sobre un sistema de comunicaciones que utiliza la red eléctrica como medio de transmisión.
La figura 2 es un esquema de un posible sistema de nivel 2 de OSI para la transmisión de datos sobre la línea eléctrica. En esta figura, la referencia (25) representa las entradas externas al bloque (28) de nivel 2 (provenientes, por ejemplo, de un segmento de red de área local o de un equipo destino), (26) representa la entrada interna (del procesador) del sistema, (27) es la entrada desde la red eléctrica. El bloque (28) realiza los procesos propios de nivel 2 como el encaminamiento. Estos procesos colocan los paquetes en las salidas externas no ordenadas por prioridades (29), en la salida hacia el procesador (30) del sistema o en las salidas hacia la red eléctrica (32), en cuyo caso se ordenan en colas por prioridades. Previo a estas colas ordenadas por prioridades (32) se sitúa el elemento clasificador (31) que hace uso del procedimiento de la invención. Otro bloque utiliza las prioridades obtenidas por el clasificador para ordenar los paquetes por prioridades en las colas de salida.
Es decir, cada paquete procesado por el sistema, una vez almacenado en memoria interna, es procesado por el módulo encaminador propiamente dicho (28) para decidir el puerto de salida que le corresponde. Si el destino es una salida hacia la línea eléctrica, antes de colocar definitivamente el paquete en la cola adecuada, se procesa en el clasificador (31).
El clasificador, una vez obtenida la prioridad correspondiente, manda el paquete a su cola destino. Otro bloque debe procesar la prioridad del paquete adecuadamente y decidir, siempre que la cola este configurada para tener prioridades, en qué posición de la cola con prioridades se introduce cada nuevo paquete de forma que los más prioritarios son los primeros en salir de la cola. En una situación de congestión, cuando se decide que hay que tirar un paquete por falta de recursos internos, en una cola con prioridad se tirará siempre el menos prioritario. Si un paquete nuevo tiene más prioridad que un paquete ya encolado, se saca el paquete menos prioritario de la cola para dejar espacio al nuevo más prioritario.
El clasificador decide la prioridad del paquete según unas reglas. En el ejemplo de realización se emplean dos reglas distintas para simplificar la descripción (aunque puede existir un número ilimitado de las mismas), primero se decide qué regla se aplica al paquete en concreto y después se calcula la prioridad según esa regla.
La decisión de qué regla se aplica se toma mediante un patrón, un desplazamiento y una máscara. Es decir, se busca en una determinada posición del paquete, un determinado patrón. Si se da la coincidencia para alguna de las reglas, esa es la regla a aplicar, si no, se le asigna al paquete la prioridad por defecto.
Una vez sabemos qué regla aplicamos, buscamos la prioridad. Para determinar la prioridad tenemos un nuevo desplazamiento y una nueva máscara de bits, pero ahora, según el ejemplo, hay ocho patrones distintos. El patrón que encaja define una posición en el vector de asignación de prioridad. Es decir, cada patrón va asociado a una prioridad (pero no de forma fija, dos patrones pueden tener asociada la misma prioridad). Si algún patrón de prioridad coincide, se le asigna al paquete la prioridad asociada, si ningún patrón coincide se le asigna la prioridad por defecto.
En este ejemplo, el uso de las reglas no es acumulativo, si la primera regla es aplicable pero ningún patrón coincide, no se busca en la segunda regla, directamente se aplica la prioridad por defecto. Pero otra opción es hacer que si ninguna subregla de una regla coincide se busque en la siguiente regla y así sucesivamente.
El procedimiento descrito está representado en la figura 1. Donde la referencia (0) marca el origen para todos los desplazamientos. (1), (2) y (3) son las partes del paquete: (1) es la cabecera del paquete que se transmite por la línea eléctrica, (2) es la cabecera de nivel 2 y (3) son los datos del paquete. La flecha (4) indica el desplazamiento para la primera regla, (5) es el patrón que hay que buscar en ese desplazamiento para satisfacer esa regla y (6) es la máscara de bits que se aplica tanto al paquete como al patrón en la comparación.
Si esta regla no se satisface se pasa a la siguiente, que tendrá otro desplazamiento, (7), otro patrón, (8), y otra máscara, (9).
Si la primera regla se satisface, entonces se busca en el desplazamiento de las subreglas de esa regla, indicado por (10) y, aplicando la máscara de la subregla (14), se van comparando los patrones de la subregla (11), (12) hasta la (13). Si el patrón (11) coincide, el paquete tiene la prioridad indicada por (15), si es el (12) el que coincide, entonces la prioridad es la (16), y así sucesivamente (17), (18)...
Si es la segunda regla la que se satisface, entonces hay que aplicar el desplazamiento marcado por (19), la máscara indicada en (23) y comparar con los patrones de la subregla (20), (21) hasta la (22) para asignar las prioridades (24), y así sucesivamente.
De este modo conseguimos mucha flexibilidad y se permite, por ejemplo, que para distintos tipos de tráfico se apliquen distintas tablas de prioridades. Así, por ejemplo se puede establecer que la primera regla busque dentro de la cabecera de nivel 3 el tipo de protocolo que encapsula, de modo que el tráfico TCP, que es el tráfico de nivel 4 generado según el estándar TCP/IP conocido en el estado del arte, se priorice según el contenido del campo ToS, tipo de servicio, que es uno de los campos propios de la cabecera del estándar IP; esto es, el esquema de prioridades de la primera regla busca en ese campo de la cabecera IP; mientras que el tráfico UDP, que es el tráfico de nivel 4 según el estándar TCP/IP arriba mencionado, se priorice siguiendo otro campo o algo en los datos, esto es la segunda regla busca el tipo UDP y el sistema de prioridades de la segunda regla busca la prioridad en otro campo o en los datos.

Claims (10)

1. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades para el soporte de cualquier sistema de envío con distinción de clases de servicio, donde la trama consiste en un paquete de nivel 2, incluidas cabeceras y colas, de la arquitectura OSI; caracterizado por la aplicación de múltiples reglas, donde cada regla está asociada a múltiples subreglas de prioridades independientes entre cada regla, para analizar el contenido de cada trama y asignar una prioridad a la trama en función de dicho análisis.
2. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 1, caracterizado porque las reglas, y las subreglas de prioridades asociadas a cada regla, se aplican según un orden previamente establecido.
3. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 2, caracterizado porque la aplicación de cada regla consiste en la búsqueda de un determinado patrón conocido de bits en la trama en una determinada posición marcada por un desplazamiento sobre dicha trama.
4. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 3, caracterizado porque se aplican las subreglas de prioridades adjuntas a cierta regla cuando se satisface la regla evaluada sobre la trama en ese momento.
5. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 3, caracterizado porque se evalúa la siguiente regla en el orden preestablecido cuando la regla evaluada en ese momento sobre la trama no se satisface.
6. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 4, caracterizado porque la aplicación de subreglas de prioridades consiste, para cada subregla, en la comparación de un conjunto de bits de una determinada posición de la trama con un patrón de prioridad.
7. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 6, caracterizado porque se asigna a la trama la prioridad asociada a cierto patrón de prioridad cuando se satisface la comparación con dicho patrón en una de las subreglas de prioridades.
8. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 6, caracterizado porque se asigna a la trama una prioridad por defecto en caso de no satisfacer ninguno de los patrones de prioridad de las subreglas de prioridades.
9. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 6, caracterizado porque se pasa a comprobar la siguiente regla en el orden preestablecido en caso de no satisfacer ninguno de los patrones de prioridad de las subreglas de prioridades.
10. Procedimiento de clasificación de tramas por prioridades, según reivindicación 9, caracterizado porque se asigna una prioridad por defecto en caso de no satisfacer ninguna de las reglas.
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