IT202000015421A1 - Misura di prestazioni in una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Della Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:
?Misura di prestazioni in una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto?
DESCRIZIONE
Settore tecnico
La presente invenzione riguarda il settore delle reti di comunicazioni. In particolare, la presente invenzione riguarda un metodo e un sistema per eseguire una misura di prestazioni in una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto.
Stato della tecnica
In una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto, flussi di pacchetti sono trasmessi da nodi sorgente a nodi di destinazione attraverso eventuali nodi intermedi. Reti a commutazione di pacchetto esemplificative sono reti IP (Internet Protocol), reti Ethernet e reti MPLS (Multi-Protocol Label Switching). Le reti IP possono supportare il protocollo QUIC (Quick UDP Internet Connections), che ? un protocollo di rete di livello di trasporto (livello 4) progettato per supportare connessioni multiplate tra due punti terminali (client e server) tramite protocollo UDP (User Datagram Protocol). Le prestazioni di una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto sono tipicamente misurate in termini di perdita di pacchetti e/o ritardo e/o jitter. Queste misure possono essere unidirezionali o round-trip.
Sono note tecniche di misura che operano direttamente sui flussi di pacchetti che trasportano dati utente, senza richiedere la trasmissione di alcun pacchetto artificiale (quale ad esempio pacchetti di ping) dedicato alla misura. Queste tecniche tipicamente prevedono di marcare i pacchetti del flusso di pacchetti da misurare e di implementare uno o pi? punti di misura sul percorso dei pacchetti marcati. Ciascun punto di misura fornisce uno o pi? parametri di prestazioni relativi ai pacchetti marcati (tipicamente contatori e/o timestamp), che sono quindi usati per determinare le prestazioni di tale flusso di pacchetti. Alcune di queste tecniche richiedono di implementare un singolo punto di misura sul percorso dei pacchetti marcati, il punto di misura essendo in grado di determinare autonomamente una misura di prestazioni (ad esempio una misura di perdita di pacchetti o una misura di ritardo) in base al/i proprio/i parametro/i di prestazioni (ossia senza usare alcun parametro/i di prestazioni fornito/i da altri punti di misura).
B. Trammel et al.: Internet Draft "The addition of a Spin Bit to the QUIC Transport Protocol draft-trammel-quic-spin-01", 13 dicembre 2017 descrive l'aggiunta di un cosiddetto "spin bit di latenza" (o, in breve, "spin bit") nello header QUIC, che consente misure RTT (Round-Trip Time) tra client e server di una connessione QUIC da parte di un punto di misura posizionato sulla connessione.
M. Cociglio et al.: Internet Draft "New Spin bit enabled measurements with one or two more bits draft-cfb-ippm-spinbit-newmeasurements-01", 1 luglio 2019 descrive l'aggiunta di un cosiddetto ?loss bit? nell'header QUIC, che consente misure di perdita di pacchetti round-trip tra client e server di una connessione QUIC da parte di un punto di misura posizionato sulla connessione.
A. Ferrieux et al.: Internet Draft "Packet Loss Signaling for Encrypted Protocols draft-ferrieuxhamchaoui-quic-lossbits-03", 16 gennaio 2020 descrive un'estensione del protocollo QUIC che introduce due bit nell'header di pacchetto, ossia un bit Q (sQuared signal bit) e un bit L (Loss event bit), che consentono tipi diversi di misure di perdita di pacchetti unidirezionali (incluse misure end-to-end, misure upstream e misure downstream) da parte di un punto di misura posizionato sulla connessione.
Riassunto dell'invenzione
La Richiedente ha notato che fornire una misura di prestazioni (ad esempio mediante una qualsiasi delle tecniche note di cui sopra) che sia indicativa delle prestazioni complessive effettive di una rete a commutazione di pacchetto e, al contempo, fornisca risultati con la granularit? desiderata, richiede il monitoraggio individuale delle prestazioni di tutti i flussi di pacchetti trasmessi attraverso la rete, o almeno di una loro porzione significativa. Dato che un nodo di una rete di comunicazioni ? tipicamente attraversato da numerosi flussi di pacchetti (tipicamente, da decine-centinaia di flussi di pacchetti presso DSLAM ed eNodeB fino a milioni di flussi di pacchetti presso nodi centrali, nodi di peering e gateway per WAN), un punto di misura implementato presso un nodo di rete deve essere configurato per rilevare vari flussi di pacchetti e fornire misure di prestazioni correlate a ciascuno di essi. Ci? richiederebbe uno sforzo computazionale enorme da parte del punto di misura.
Alla luce di quanto sopra, la Richiedente ha percepito la necessit? di fornire un metodo e un sistema per eseguire una misura di prestazioni in una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto, che superi o attenui il suddetto inconveniente.
In particolare, la Richiedente ha affrontato il problema di fornire un metodo e un sistema per eseguire una misura di prestazioni in una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto, che consenta di ridurre lo sforzo computazionale richiesto dal/i punto/i di misura dispiegato/i all'interno della rete.
Secondo forme di realizzazione della presente invenzione, questo problema ? risolto fornendo un prodotto di programma per computer (denominato anche "applicazione di misura di prestazioni" nella seguente descrizione) atto all'installazione su un dispositivo di comunicazioni utente (quale uno smartphone, un PC, un tablet, un dispositivo IoT, ecc.). Il dispositivo di comunicazioni utente ? fornito di almeno un'applicazione utente (ad esempio un browser, una app di videoconferenza, una app di social network, una app di e-commerce, una app di e-banking, ecc.) configurata per scambiare almeno un flusso di pacchetti (tipicamente, un flusso di pacchetti bidirezionale) con la rete di comunicazione a commutazione di pacchetto. Quando l'applicazione di misura di prestazioni ? eseguita dal dispositivo di comunicazioni utente, monitora le prestazioni del flusso di pacchetti bidirezionale che l'applicazione utente eseguita dal dispositivo di comunicazioni utente scambia con la rete di comunicazioni, fornendo valori di almeno un parametro di prestazioni relativo ad esso (ad esempio valori di perdita di pacchetti, valori di ritardo, etc.). Se, in base ai valori del parametro di prestazioni forniti dall'applicazione di misura di prestazioni, viene rilevata una condizione di errore che interessa il flusso di pacchetti, viene attivato anche un ulteriore monitoraggio del flusso di pacchetti da parte di almeno un punto di misura posizionato sul suo percorso, in modo tale che l'almeno un punto di misura fornisca valori di almeno un ulteriore parametro di prestazioni relativo al flusso di pacchetti (ad esempio valori di perdita di pacchetti, valori di ritardo, etc.).
Il sistema e il metodo secondo la presente invenzione quindi consentono vantaggiosamente di ridurre lo sforzo computazionale richiesto dal/i punto/i di misura dispiegato/i in rete.
In condizioni normali infatti (ossia, in una condizione senza errori), soltanto l'applicazione di misura di prestazioni monitora le prestazioni del flusso di pacchetti, agendo in questo modo come punto di misura in grado di monitorare il flusso di pacchetti che il dispositivo di comunicazioni utente sta scambiando con la rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto e di rilevare qualsiasi condizione di errore che potrebbe interessare il flusso di pacchetti. In condizione normale, il punto di misura viene invece mantenuto inattivo, ed ? attivato soltanto quando viene rilevata una condizione di errore. Pertanto, anche se si implementano punti di misura presso nodi di rete attraversati da centinaia o persino milioni di flussi di pacchetti (ad esempio un gateway per una WAN), essi sono usati per monitorare soltanto le prestazioni di pacchetti di flussi specifici, ossia quelli per cui sono state rilevate condizioni di errore in base a valori dei parametri di prestazioni forniti dalle applicazioni di misura di prestazioni eseguite dai dispositivi di comunicazioni utente connessi alla rete. Questo richiede, da parte dei punti di misura, molte meno risorse computazionali di un monitoraggio continuo delle prestazioni di tutti i flussi di pacchetti che attraversano i punti di misura.
Dato che i punti di misura sono posizionati sul percorso dei flussi di pacchetti, gli ulteriori valori dei parametri di prestazioni forniti dai punti di misura potrebbero fornire ad esempio indicazioni sul tratto di percorso interessato dalla condizione di errore rilevata in base ai valori del parametro di prestazioni forniti dall'applicazione di misura di prestazioni.
Ad esempio, un'applicazione di misura di prestazioni potrebbe fornire valori di perdita di pacchetti round-trip fra se stessa e il nodo di rete che termina il percorso del flusso di pacchetti bidirezionale all'estremit? opposta, ad esempio secondo la tecnica descritta dall'Internet draft di M. Cociglio et al. di cui sopra. Finch? non viene rilevata alcuna condizione di errore (ad esempio, i valori di perdita di pacchetti round-trip non superano una soglia massima predefinita), il flusso di pacchetti continua a essere monitorato soltanto dall'applicazione di misura di prestazioni.
Se, a un certo punto, viene rilevata una condizione di errore in base ai valori di perdita di pacchetti round-trip forniti dall'applicazione di misura di prestazioni (ad esempio, uno o pi? valori di perdita di pacchetti round-trip consecutivi superano la soglia massima predefinita), un punto di misura situato sul percorso del flusso di pacchetti viene attivato per iniziare un ulteriore monitoraggio del flusso di pacchetti, fornendo ad esempio valori della perdita di pacchetti round-trip tra se stesso e il nodo di rete che termina il percorso del flusso di pacchetti bidirezionale all'estremit? opposta del dispositivo di comunicazioni utente. Questi ulteriori valori di perdita di pacchetti round-trip vantaggiosamente forniscono un'indicazione sul fatto che la condizione di errore rilevata dall'applicazione di misura di prestazioni si sta verificando sul tratto di percorso tra dispositivo di comunicazioni utente e punto di misura o sul tratto di percorso tra punto di misura e nodo di rete che termina il percorso del pacchetto di flussi bidirezionale all'estremit? opposta. Secondo un primo aspetto, la presente invenzione fornisce un metodo per fornire misure di prestazioni di una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto, il metodo comprendendo:
a) da parte di un'applicazione di misura di prestazioni eseguita da un dispositivo di comunicazioni utente, monitorare prestazioni di almeno un flusso di pacchetti che un'applicazione utente eseguita dal dispositivo di comunicazioni utente scambia con la rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto, il monitoraggio comprendendo fornire valori di almeno un parametro di prestazioni relativi all?almeno un flusso di pacchetti;
b) in base ai valori dell'almeno un parametro di prestazioni fornito dall'applicazione di misura di prestazioni, rilevare una condizione di errore che interessi l?almeno un flusso di pacchetti; e
c) in risposta al rilevamento della condizione di errore, attivare un ulteriore monitoraggio di prestazioni dell'almeno un flusso di pacchetti da parte di almeno un punto di misura situato nella rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto sul percorso dell'almeno un flusso di pacchetti, l'ulteriore monitoraggio comprendendo fornire valori di almeno un ulteriore parametro di prestazioni relativo all?almeno un flusso di pacchetti.
Secondo una forma di realizzazione, la fase b) comprende confrontare i valori dell'almeno un parametro di prestazioni con una soglia predefinita e rilevare la condizione di errore quando uno o pi? valori consecutivi dell'almeno un parametro di prestazioni superano la soglia predefinita.
Preferibilmente, la fase b) ? eseguita dall'applicazione di misura di prestazioni.
Preferibilmente, la fase b) comprende informare un server di gestione della misure che coopera con l'applicazione di misura di prestazioni e l'almeno un punto di misura della condizione di errore, inviando un messaggio di allarme dall'applicazione di misura di prestazioni al server di gestione delle misure.
Preferibilmente, la fase c) comprende inviare un messaggio di attivazione da parte del server di gestione delle misure all?almeno un punto di misura. In alternativa, l'almeno un punto di misura ? preconfigurato per monitorare pacchetti comprendenti un identificativo predefinito dedicato e la fase c) comprende inviare da parte del server di gestione delle misure all'applicazione di misura di prestazioni un'istruzione per inserire l?identificativo predefinito dedicato nell?almeno un flusso di pacchetti.
Opzionalmente, la fase a) comprende inoltre, finch? non viene rilevata alcuna condizione di errore, inviare dall'applicazione di misura di prestazioni al server di gestione delle misure dei messaggi di riconoscimento periodici che informano il server di gestione delle misure che il monitoraggio ? in corso e che non viene rilevata alcuna condizione di errore.
Preferibilmente, la fase a) comprende inoltre inviare dall'applicazione di misura di prestazioni al server di gestione delle misure dei messaggi di aggiornamento comprendenti aggiornamenti periodici sui valori dell'almeno un parametro di prestazioni.
Preferibilmente, la fase c) comprende inoltre inviare dall'almeno un punto di misura al server di gestione delle misure dei messaggi di aggiornamento comprendenti aggiornamenti periodici sui valori dell'almeno un ulteriore parametro di prestazioni.
Secondo una forma di realizzazione, la fase a) comprende:
- attivare una funzionalit? di marcatura sull'almeno un flusso di pacchetti, la funzionalit? di marcatura comprendendo marcare pacchetti upstream dell'almeno un flusso di pacchetti e indurre un nodo di rete della rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto che origina pacchetti downstream dell'almeno un flusso di pacchetti a marcare i pacchetti downstream; e
- rilevare i pacchetti upstream marcati come trasmessi dal dispositivo di comunicazioni utente e/o i pacchetti downstream marcati come ricevuti dal dispositivo di comunicazioni utente e fornire valori dell'almeno un parametro di prestazioni in base al rilevamento.
Preferibilmente, nella fase a) marcare i pacchetti upstream dell'almeno un flusso di pacchetti comprende impostare il valore di almeno un campo dedicato alla misura nei pacchetti upstream; e indurre un nodo di rete della rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto che origina pacchetti downstream del flusso di pacchetti a marcare i pacchetti downstream comprende indurre il nodo di rete a impostare il valore di almeno un campo dedicato alla misura nei pacchetti downstream.
Secondo un secondo aspetto, la presente invenzione fornisce un sistema per fornire misure di prestazioni di una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto, il sistema comprendendo:
- un'applicazione di misura di prestazioni configurata per, quando eseguita da un dispositivo di comunicazioni utente, monitorare prestazioni di almeno un flusso di pacchetti che un'applicazione utente eseguita dal dispositivo di comunicazioni utente scambia con la rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto, il monitoraggio comprendendo fornire valori di almeno un parametro di prestazioni relativo all?almeno un flusso di pacchetti; e
- almeno un punto di misura situato nella della rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto sul percorso dell'almeno un flusso di pacchetti, l'almeno un punto di misura essendo configurato per, in risposta al rilevamento di una condizione di errore che interessa l'almeno un flusso di pacchetti in base ai valori dell'almeno un parametro di prestazioni forniti dall'applicazione di misura di prestazioni, attivare un ulteriore monitoraggio di prestazioni dell'almeno un flusso di pacchetti, l'ulteriore monitoraggio comprendendo fornire valori di almeno un ulteriore parametro di prestazioni relativo all?almeno un flusso di pacchetti.
Breve descrizione dei disegni
La presente invenzione risulter? pi? chiara dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a titolo di esempio non di limitazione, da leggersi con riferimento ai disegni acclusi, in cui:
- la Figura 1 mostra schematicamente l'architettura di un sistema di misura di prestazioni secondo forme di realizzazione della presente invenzione; - la Figura 2 mostra schematicamente la struttura di un pacchetto trasmesso o ricevuto dal dispositivo di comunicazioni utente della Figura 1, secondo forme di realizzazione della presente invenzione; e
- la Figura 3 ? un diagramma di flusso del funzionamento del sistema di misura di prestazioni della Figura 1, secondo forme di realizzazione della presente invenzione.
Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite dell'invenzione
La Figura 1 mostra schematicamente l'architettura di un sistema 100 che fornisce misure di prestazioni di una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto 200, secondo forme di realizzazione della presente invenzione. Il sistema 100 comprende un'applicazione di misura di prestazioni 10 atta all'installazione su un dispositivo di comunicazioni utente 1, almeno un punto di misura 11 e un server di gestione delle misure 12.
L'applicazione di misura di prestazioni 10 pu? essere scaricata e installata sul dispositivo di comunicazioni utente 1, oppure pu? essere parte del sistema operativo del dispositivo di comunicazioni utente 1. Il dispositivo di comunicazioni utente 1 pu? essere un PC, uno smartphone, un tablet, un dispositivo IoT (Internet of Things) o qualsiasi altro dispositivo dotato della capacit? di connettersi alla rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto 200. La connettivit? pu? essere cablata o senza fili (ad esempio Wi-Fi o mobile). Il dispositivo di comunicazioni utente 1 pu? essere un dispositivo personale (tipicamente, il suo utilizzatore ? anche il suo proprietario) o un dispositivo aziendale (tipicamente, il suo proprietario ? una persona fisica o una persona giuridica diversa dal suo utilizzatore).
Il dispositivo di comunicazioni utente 1 ? dotato di almeno un'applicazione utente A1 configurata per fornire al dispositivo 1 un servizio di comunicazioni offerto da un fornitore di servizi, quale ad esempio un servizio di navigazione web, un servizio di videoconferenza, un servizio di streaming multimediale, un servizio di e-commerce, un servizio di e-banking e cos? via. Il dispositivo di comunicazioni utente 1 pu? comprendere varie applicazioni utente che forniscono servizi di comunicazioni diversi. L'applicazione utente A1 (nonch? le altre applicazioni utente del dispositivo 1, se presenti) supporta la fornitura del rispettivo servizio di comunicazioni scambiando un flusso di pacchetti utente con la rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto 200, in particolare con un nodo di rete 2 (tipicamente, un server di un fornitore di servizi). Il flusso di pacchetti tipicamente ? bidirezionale, ossia comprende sia pacchetti upstream Pk (ossia, pacchetti trasmessi dal dispositivo 1 alla rete 200) sia pacchetti downstream Pk' (ossia, pacchetti trasmessi dalla rete 200 al dispositivo 1). L'applicazione utente A1 origina i pacchetti upstream Pk da trasmettere al nodo di rete 2 e termina i pacchetti downstream Pk' ricevuti dal nodo di rete 2.
Il punto di misura 11 ? preferibilmente implementato presso un nodo della rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto 200, sul percorso che i pacchetti upstream Pk e/o i pacchetti downstream Pk' seguono tra il dispositivo di comunicazioni utente e 1 e il nodo di rete 2. Il punto di misura 11 in particolare ? preferibilmente implementato presso un nodo intermedio tra il dispositivo di comunicazioni utente 1 e il nodo di rete 2.
Il server di gestione delle misure 12 preferibilmente ? connesso operativamente sia all'applicazione di misura di prestazioni 10 sia al punto di misura 11. Il server di gestione delle misure 12 pu? essere implementato come una macchina singola o come un cluster di macchine, ad esempio tramite una tecnica di cloud computing all'interno della rete 200. Il server di gestione delle misure 12 pu? essere connesso operativamente all'applicazione di misura di prestazioni 10 e al punto di misura 11 tramite la rete 200 stessa o tramite un'altra rete, non illustrata nella Figura 1.
Secondo forme di realizzazione della presente invenzione, l'applicazione di misura di prestazioni 10 ? configurata per, quando ? eseguita dal dispositivo di comunicazioni utente 1, monitorare le prestazioni del flusso di pacchetti bidirezionale Pk, Pk' che l?applicazione utente A1 scambia con il nodo 2 della rete di comunicazioni 200, fornendo valori di un parametro di prestazioni relativo ad esso (ad esempio, valori di perdita di pacchetti, valori di ritardo, etc.). Quando, in base ai valori del parametro di prestazioni forniti dall'applicazione di misura di prestazioni 10, viene rilevata una condizione di errore, il server di gestione delle misure 12 preferibilmente comanda anche al punto di misura 11 di iniziare a monitorare le prestazioni del flusso di pacchetti bidirezionale Pk, Pk', fornendo valori di un ulteriore parametro di prestazioni relativo ad esso (ad esempio valori di perdita di pacchetti, valori di ritardo, etc.).
Con riferimento al diagramma di flusso della Figura 3, verr? ora descritto in ulteriore dettaglio il funzionamento del sistema 100 e dei suoi componenti. Ad una prima fase 301, l'applicazione di misura di prestazioni 10 preferibilmente inizia a monitorare le prestazioni del flusso di pacchetti bidirezionale Pk, Pk' che l?applicazione utente A1 scambia con il nodo 2 della rete di comunicazioni 200, fornendo valori PP(i) di almeno un parametro di prestazioni relativo ad esso (fase 301). I valori di parametro di prestazioni PP(i) possono essere forniti periodicamente. I valori di parametro di prestazioni PP(i) possono essere ad esempio valori di perdita di pacchetti, o valori di ritardo.
Preferibilmente, la fase 301 ? innescata dalla ricezione di una richiesta di misura di prestazioni che l'applicazione di misura di prestazioni 10 riceve ad esempio dal proprietario o dall'utilizzatore del dispositivo 1 o dal server di gestione delle misure 12. Tale richiesta pu? comprendere un identificativo del flusso di pacchetti Pk, Pk' da misurare, ad esempio il suo indirizzo di destinazione, e il tipo di misura di prestazioni da eseguire (perdita di pacchetti, ritardo, etc.).
Secondo forme di realizzazione della presente invenzione, la misura di prestazioni richiesta si basa su una marcatura dei pacchetti Pk, Pk'.
In particolare, come mostrato schematicamente in Figura 2, ciascun pacchetto Pk, Pk' scambiato dall'applicazione utente A1 comprende un payload PL comprendente dati utente e almeno un header H. In caso di molteplici header, ciascun header ? relativo a un livello di rete diverso. Ad esempio, ciascun pacchetto Pk, Pk' pu? comprendere un header di livello di rete (quale ad esempio un header IP) e un header di livello di trasporto (quale ad esempio un header QUIC o un header TCP). Uno degli header H (tipicamente, l'header di livello di rete) comprende informazioni di inoltro dei pacchetti, ossia informazioni che consentono ai pacchetti upstream Pk generati dal dispositivo di comunicazioni utente 1 di raggiungere il nodo di rete 2 e ai pacchetti downstream Pk' generati dal nodo di rete 2 di raggiungere il dispositivo di comunicazioni utente 1.
Ciascun pacchetto Pk, Pk' inoltre preferibilmente comprende almeno un campo dedicato alla misura MF (nel seguito denominato anche "campo di marcatura") che supporta almeno un tipo di misura di prestazioni sul flusso di pacchetti Pk, Pk'. Il campo/i di marcatura MF pu? essere compreso/i nello stesso header H delle informazioni di inoltro dei pacchetti (come mostrato nella Figura 2), in un header diverso (se presente) o nel payload PL. Assumendo ad esempio che i pacchetti Pk, Pk' comprendano un header di livello di rete (quale ad esempio un header IP) e un header di livello di trasporto (quale ad esempio un header QUIC), il campo/i di marcatura MF pu? essere compreso/i nell?header di livello di trasporto.
Il numero di campi di marcatura e la loro posizione all'interno dei pacchetti Pk, Pk' dipendono dal/i protocollo/i secondo cui i pacchetti sono formattati e dal/i tipo/i di misura di prestazioni supportato/i. A titolo di esempio non limitativo, se i pacchetti Pk, Pk' sono formattati secondo il protocollo QUIC, il campo/i di marcatura MF pu? essere nell'header QUIC e pu? comprendere (i) uno spin bit che supporta una misura RTT come descritto nel draft Internet di cui sopra di B. Trammel et al. e/o (ii) un loss bit che supporta una misura di perdita di pacchetti round-trip come descritto nel draft Internet di cui sopra di M. Cociglio et al. e/o (iii) un bit Q e un bit L che supportano tipi diversi di misure di perdita di pacchetti unidirezionali come descritto nel draft Internet di cui sopra di A. Ferrieux et al..
Alla fase 301, l'applicazione di misura di prestazioni 10 preferibilmente attiva una funzionalit? di marcatura sul flusso di pacchetti Pk, Pk', che prevede di marcare i pacchetti upstream Pk originati dall'applicazione utente A1 e di indurre anche il nodo di rete 2 a marcare i pacchetti downstream Pk', in modo da supportare la misura di prestazioni richiesta sul flusso di pacchetti Pk, Pk'. La marcatura consiste nell?impostare in modo opportuno i valori del/i campo/i di marcatura MF nei pacchetti Pk, Pk' che supporta la misura di prestazioni richiesta. Se, ad esempio, ? stata richiesta una misura di perdita di pacchetti round-trip come descritto dal draft Internet di M. Cociglio et al. noto di cui sopra, la marcatura consiste nell'impostare il valore del loss bit nei pacchetti Pk, Pk'. La marcatura dei pacchetti upstream Pk e la marcatura dei pacchetti downstream Pk' sono reciprocamente coerenti in quanto supportano una stessa misura di prestazioni sui pacchetti Pk, Pk'. La funzionalit? di marcatura pu? essere incorporata nell'applicazione utente A1, ossia il valore del/i campo/i di marcatura MF nei pacchetti upstream Pk pu? essere impostato esclusivamente dall'applicazione utente A1. Questo ? il caso, ad esempio, quando il campo/i di marcatura MF nei pacchetti Pk, Pk' ? compreso in un header di un protocollo client-server (quale ad esempio QUIC), il cui client ? incorporato nell'applicazione utente A1 stessa. In questo caso, alla fase 301 l'applicazione di gestione di prestazioni 10 comanda all'applicazione utente A1 di attivare la funzionalit? di marcatura.
Altrimenti (ad esempio qualora sia usato TCP come protocollo di livello di trasporto dall'applicazione utente A1), l'applicazione di gestione di prestazioni 10 pu? eseguire da sola la funzionalit? di marcatura, impostando in modo opportuno il valore del/i campo/i di marcatura MF rilevante/i.
Per indurre il nodo di rete 2 che origina i pacchetti downstream Pk' a marcarli coerentemente con la marcatura dei pacchetti upstream Pk, ? possibile usare meccanismi diversi.
Se, ad esempio, il campo/i di marcatura MF nei pacchetti Pk, Pk' ? compreso/i in un header di un protocollo client-server (quale ad esempio QUIC), il cui client ? incorporato nell'applicazione utente A1 stessa e il cui server ? nel nodo di rete 2 che origina i pacchetti downstream Pk', il client nell'applicazione utente A1 potrebbe comandare al server nel nodo di rete 2 di iniziare la marcatura dei pacchetti downstream Pk'. Tale comando pu? comprendere la trasmissione di un'istruzione di marcatura esplicita da client a server. Altrimenti, il server presso il nodo di rete 2 potrebbe essere configurato per implementare permanentemente un meccanismo di riflessione per cui esso riflette il valore del/i campo/i di marcatura MF nei pacchetti upstream Pk ricevuti nel/i campo/i di marcatura MF di pacchetti downstream Pk' corrispondenti (ad esempio, del pacchetto successivo nel flusso di pacchetti downstream corrispondente). In questo caso, quando il client nell'applicazione utente A1 inizia a marcare i pacchetti upstream Pk, il server nel nodo di rete 2 li riceve e - semplicemente continuando a implementare il suo meccanismo di riflessione - marca automaticamente i pacchetti downstream Pk' coerentemente con la marcatura dei pacchetti upstream Pk.
Secondo altre forme di realizzazione, l'applicazione di misura di prestazioni 10 pu? inviare un'istruzione di marcatura al nodo di rete 2, o negoziare la marcatura con esso.
All'attivazione della funzionalit? di marcatura da parte dell'applicazione utente A1, alla fase 301 l'applicazione di misura di prestazioni 10 preferibilmente inizia a rilevare i pacchetti upstream Pk marcati come trasmessi dal dispositivo di comunicazioni utente 1 e/o i pacchetti downstream Pk' marcati come ricevuti dal dispositivo di comunicazioni utente 1 e a fornire i valori PP(i) di un parametro di prestazioni indicativo della misura di prestazioni richiesta. I valori del parametro di prestazioni PP(i) possono essere forniti periodicamente.
Se, ad esempio, ? stata richiesta una misura di perdita di pacchetti roundtrip come descritto dal draft Internet di M. Cociglio et al. noto di cui sopra, l'applicazione di misura di prestazioni 10 pu? contare il numero di pacchetti upstream Pk trasmessi con loss bit uguale a 1 in ciascuna coppia di treni consecutivi di pacchetti upstream Pk, e fornire valori PP(i) di perdita di pacchetti round-trip in base a tali conteggi.
Durante l'esecuzione della fase 301, l'applicazione di misura di prestazioni 10 determina eventuali condizioni di errore che potrebbero interessare il flusso di pacchetti Pk, Pk' (fase 302). La determinazione di eventuali condizioni di errore ? preferibilmente basata sui valori dei parametro di prestazioni PP(i) forniti alla fase 301.
Secondo una forma di realizzazione, per determinare eventuali condizioni di errore che interessano il flusso di pacchetti Pk, Pk' alla fase 302, l'applicazione di misura di prestazioni 10 preferibilmente confronta i valori del parametro di prestazioni PP(i) forniti alla fase 301 con una soglia TH predefinita.
Finch? i valori del parametro di prestazioni PP(i) non superano la soglia TH, alla fase 302 non viene determinata alcuna condizione di errore. Se uno o pi? valori consecutivi del parametro di prestazioni PP(i) superano la soglia TH, viene invece determinata una condizione di errore. La soglia TH pu? essere decisa dal server di gestione delle misure 12 e comunicata all'applicazione di misura di prestazioni 10 prima che sia iniziata la misura. La soglia pu? essere statica o pu? essere modificata o variata dinamicamente dal server di gestione delle misure 12. Se, ad esempio, ? stata richiesta una misura di perdita di pacchetti round-trip descritta dal draft Internet di M. Cociglio et al. noto di cui sopra, la soglia TH pu? essere un valore massimo della perdita di pacchetti round-trip.
Finch? alla fase 302 non viene rilevata alcuna condizione di errore che interessa il flusso di pacchetti Pk, Pk', l'applicazione di misura di prestazioni 10 preferibilmente continua a monitorare il flusso di pacchetti Pk, Pk'. L'applicazione di misura di prestazioni 10 pu? inoltre inviare al server di gestione delle 12 messaggi di conferma periodici che informano il server di gestione delle misure 12 che il monitoraggio ? in corso e che non ? rilevata alcuna condizione di errore.
In alternativa o in aggiunta, l'applicazione di misura di prestazioni 10 pu? anche inviare al server di gestione delle misure 12 dei messaggi di aggiornamento comprendenti aggiornamenti periodici sui risultati di misura (fase 303). I messaggi di aggiornamento in particolare possono comprendere i valori di misura di prestazioni PPi(i) calcolati a partire dall'ultimo aggiornamento. In aggiunta o in alternativa, i messaggi di aggiornamento possono comprendere statistiche dei valori di misura di prestazioni PP(i) calcolati dall'ultimo aggiornamento, quali ad esempio il loro valore medio, il loro valore massimo e il loro valore minimo. I messaggi di aggiornamento possono essere trasmessi al server di gestione delle misure 12 con una periodicit? maggiore di quella del calcolo dei valori di parametro di prestazioni PP(i) (ad esempio una volta alla settimana).
Se, a un certo punto, viene rilevata una condizione di errore che interessa il flusso di pacchetti Pk, Pk', l'applicazione di misura di prestazioni 10 preferibilmente informa il server di gestione delle misure 12 di questo evento, inviandogli un messaggio di allarme (fase 304). Il messaggio di allarme preferibilmente comprende un identificativo del flusso di pacchetti Pk, Pk' (ad esempio il suo indirizzo sorgente IP e/o il suo indirizzo di destinazione IP) e, opzionalmente, anche un'indicazione del tipo di errore (ad esempio errore di perdita di pacchetti, errori di ritardo, ecc.). Il messaggio di allarme pu? anche comprendere il valore/i del/i parametro/i di prestazioni PP(i) in base a cui ? stata rilevata la condizione di errore (ad esempio quelli che superano la soglia TH predefinita).
Secondo un'altra variante, il server di gestione delle misure 12 stesso pu? determinare il verificarsi di una condizione di errore, ad esempio in base ai valori del parametro di prestazioni PP(i) compresi nei messaggi di aggiornamento ricevuti alla fase 303 dall'applicazione di misura di prestazioni 10.
Quando il server di gestione delle misure 12 ? informato dall'applicazione di gestione di prestazioni 10 della condizione di errore (o rileva la condizione di errore da solo, secondo la variante descritta sopra), il server di gestione delle misure 12 preferibilmente attiva il punto di misura 11 (fase 305), ad esempio inviandogli un messaggio di attivazione.
Tale messaggio di attivazione preferibilmente comprende un identificativo del flusso di pacchetti Pk, Pk', che consente al punto di misura 11 di identificare univocamente i pacchetti del flusso di pacchetti da monitorare. Tale identificativo pu? comprendere ad esempio l'indirizzo sorgente IP e l'indirizzo di destinazione IP dei pacchetti upstream Pk e/o dei pacchetti downstream Pk'. Il messaggio di attivazione inoltre comprende preferibilmente il tipo di misura di prestazioni da eseguire (perdita di pacchetti, ritardo, etc.).
In alternativa, il punto di misura 11 pu? essere preconfigurato per monitorare flussi di pacchetti identificati da uno o pi? identificativi dedicati (ad esempio, un insieme di indirizzi IP) normalmente non utilizzati per la trasmissione dei flussi di pacchetti all'interno della rete 200. Quando alla fase 302 l'applicazione di misura di prestazioni 10 rileva che una condizione di errore sta interessando il flusso di pacchetti Pk, Pk', preferibilmente modifica l'indirizzo IP nei pacchetti upstream Pk e/o nei pacchetti downstream Pk' in uno degli indirizzi dedicati. Pi? specificamente, alla ricezione di un messaggio di allarme che informa il server di gestione delle misure 12 del rilevamento di una condizione di errore che interessa il flusso di pacchetti Pk, Pk', il server di gestione delle misure 12 preferibilmente comanda all'applicazione di misura di prestazioni 10 di modificare l'indirizzo sorgente IP nei pacchetti upstream Pk o l'indirizzo di destinazione IP nei pacchetti downstream Pk' in uno degli indirizzi dedicati, modificando l'indirizzo IP assegnato al dispositivo di comunicazione utente 1 in uno degli indirizzi dedicati. Questo innesca automaticamente il monitoraggio delle prestazioni del flusso di pacchetti Pk, Pk' da parte del punto di misura 11, senza la necessit? di inviare un messaggio di attivazione al punto di misura 11. Tale variante ? vantaggiosa quando, ad esempio, vanno attivati diversi punti di misura 11 e/o quando determinare quale/i punto/i di misura va attivato/i ? complesso, ad esempio a causa di una topologia di rete particolarmente complessa.
In risposta alla ricezione del messaggio di attivazione dal server di gestione delle misure 12, il punto di misura 11 inizia a monitorare le prestazioni del flusso di pacchetti bidirezionale Pk, Pk', fornendo valori di almeno un ulteriore parametro di prestazioni relativo ad esso PP'(i) (ad esempio, valori di perdita di pacchetti, valori di ritardo, ecc.) (fase 306). Dato che i pacchetti Pk, Pk' sono gi? marcati (la funzionalit? di marcatura ? stata attivata dall'applicazione di misura di prestazioni 10 alla fase 301), anche il monitoraggio da parte del punto di misura 11 pu? basarsi su tale marcatura. Mentre sta fornendo gli ulteriori valori del parametro di prestazioni PP'(i), esso il punto di misura 11 pu? inviare al server di gestione delle misure 12 dei messaggi di aggiornamento periodici (fase 307) comprendenti un aggiornamento periodico dei risultati di misura. I messaggi di aggiornamento in particolare possono comprendere gli ulteriori valori di misura di prestazioni PP'(i) calcolati a partire dall'ultimo aggiornamento. In aggiunta o in alternativa, i messaggi di aggiornamento possono comprendere statistiche degli ulteriori valori di misura di prestazioni PP'(i) calcolati a partire dall'ultimo aggiornamento, quali ad esempio il loro valore medio, il loro valore massimo e il loro valore minimo. I messaggi di aggiornamento possono essere trasmessi al server di gestione delle misure 12 con una periodicit? maggiore di quella del calcolo degli ulteriori valori di parametro di prestazioni PP'(i). Poich? il punto di misura 11 ? situato sul percorso del flusso di pacchetti Pk, Pk', gli ulteriori valori del parametro di prestazioni PP'(i) forniti dal punto di misura 11 possono fornire al server di gestione delle misure 12 ad esempio un'indicazione del tratto di percorso, o della sezione di percorso, interessato dalla condizione di errore rilevata alla fase 302 in base ai valori del parametro di prestazioni PP(i).
Ad esempio, alla fase 301, l'applicazione di misura di prestazioni 10 pu? fornire valori di perdita di pacchetti round-trip tra il dispositivo di comunicazione utente 1 e il nodo di rete 2 che termina il percorso del flusso di pacchetti bidirezionale Pk, Pk' all'estremit? opposta, ad esempio secondo la tecnica descritta dal draft Internet di M. Cociglio et al. di cui sopra.
Finch? non viene rilevata alcuna condizione di errore (ad esempio, i valori di perdita di pacchetti round-trip non superano una soglia TH massima predefinita), il flusso di pacchetti Pk, Pk' continua a essere monitorato soltanto dall'applicazione di misura di prestazioni 10.
Se, a un certo punto, viene rilevata una condizione di errore in base ai valori di perdita di pacchetti round-trip PP(i) forniti dall'applicazione di misura di prestazioni 10 (ad esempio, uno o pi? valori di perdita di pacchetti roundtrip superano la soglia TH massima predefinita), il server di gestione delle misure 12 comanda al punto di misura 11 di iniziare anch?esso a monitorare il flusso di pacchetti bidirezionale Pk, Pk' (fase 305), fornendo valori PP'(i) ad esempio della perdita di pacchetti round-trip tra il punto di misura 11 stesso e il nodo di rete 2 che termina il percorso del flusso di pacchetti bidirezionale Pk, Pk' all'estremit? opposta al dispositivo di comunicazioni utente 1 (fase 306). Questi valori di perdita di pacchetti round-trip PP'(i) vantaggiosamente forniscono un'indicazione che indica se la condizione di errore rilevata dall'applicazione di misura di prestazioni 10 si sta verificando sul tratto di percorso tra il dispositivo di comunicazioni utente 1 e il punto di misura 11, o sul tratto di percorso tra il punto di misura 11 e il nodo di rete 2.
Se lungo il percorso dei pacchetti Pk, Pk' tra il dispositivo di comunicazioni utente 1 e il nodo di rete 2 sono distribuiti diversi punti di misura 11, gli ulteriori valori del parametro di prestazioni forniti da ciascuno di essi alle fasi 306 e 307 consentono al server di gestione delle misure 12 di determinare pi? precisamente la posizione dell'errore.
Il sistema 100 secondo la presente invenzione quindi consente vantaggiosamente di ridurre lo sforzo computazionale richiesto dal/i punto/i di misura 11 implementato/i nella rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto 200.
In condizioni normali infatti (ossia, quando non viene rilevata alcuna condizione di errore alla fase 302), solo l'applicazione di misura di prestazioni 10 monitora le prestazioni del flusso di pacchetti Pk, Pk', agendo in questo modo da punto di misura in grado di monitorare il flusso di pacchetti Pk, Pk' che il dispositivo di comunicazioni utente 1 sta scambiando con la rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto 200 e di rilevare qualsiasi condizione di errore che potrebbe interessare il flusso di pacchetti Pk, Pk'. In condizione normale, il punto/i di misura 11 viene invece mantenuto/i inattivo/i, ed ? attivato/i soltanto dal server di gestione delle misure 12 quando viene rilevata una condizione di errore in base ai valori del parametro di prestazioni PP(i) forniti dall'applicazione di misura di prestazioni 10.
Pertanto, anche se il punto di misura 11 ? implementato presso un nodo della rete 200 attraversato da centinaia o persino milioni di flussi di pacchetti (ad esempio un gateway per una WAN), esso ? usato soltanto per monitorare le prestazioni di flussi di pacchetti specifici, ossia quelli per cui ? stata rilevata una condizione di errore in base ai valori del parametro di prestazioni PP(i) forniti dall?una o pi? applicazione di misura di prestazioni 10. Questo richiede, da parte del punto di misura 11, molte meno risorse computazionali rispetto ad un monitoraggio continuo delle prestazioni di tutti i flussi di pacchetti che attraversano il punto di misura.
Claims (12)
1. Un metodo per fornire misure di prestazioni di una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto (200), detto metodo comprendendo: a) da parte di un'applicazione di misura di prestazioni (10) eseguita da un dispositivo di comunicazioni utente (1), monitorare prestazioni di almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk') che un'applicazione utente (A1) eseguita da detto dispositivo di comunicazioni utente (1) scambia con detta rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto (200), detto monitorare comprendendo fornire valori di almeno un parametro di prestazioni (PP(i)) relativi a detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk');
b) in base a detti valori di detto almeno un parametro di prestazioni (PP(i)) fornito da detta applicazione di misura di prestazioni (10), rilevare una condizione di errore che interessa detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk'); e
c) in risposta a detto rilevamento di detta condizione di errore, attivare un ulteriore monitoraggio di prestazioni di detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk') da parte di almeno un punto di misura (11) situato in detta rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto (200) sul percorso di detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk'), detto ulteriore monitoraggio comprendendo fornire valori di almeno un ulteriore parametro di prestazioni (PP'(i)) relativo a detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk').
2. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase b) comprende confrontare detti valori di detto almeno un parametro di prestazioni (PP(i)) con una soglia predefinita (TH) e rilevare detta condizione di errore quando uno o pi? valori consecutivi di detto almeno un parametro di prestazioni (PP(i)) superano detta soglia predefinita (TH).
3. Il metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la fase b) ? eseguita da detta applicazione di misura di prestazioni (10).
4. Il metodo secondo la rivendicazione 3, in cui la fase b) comprende informare di detta condizione di errore un server di gestione delle misure (12) che coopera con detta applicazione di misura di prestazioni (10) e detto almeno un punto di misura (11), inviando un messaggio di allarme da detta applicazione di misura di prestazioni (10) a detto server di gestione delle misure (12).
5. Il metodo secondo la rivendicazione 4, in cui la fase c) comprende inviare un messaggio di attivazione da parte di detto server di gestione delle misure (12) a detto almeno un punto di misura (11).
6. Il metodo secondo la rivendicazione 4, in cui detto almeno un punto di misura (11) ? preconfigurato per monitorare pacchetti comprendenti un identificativo predefinito dedicato e in cui la fase c) comprende inviare da parte di detto server di gestione delle misure (12) a detta applicazione di misura di prestazioni (10) un'istruzione per inserire detto identificativo predefinito dedicato in detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk').
7. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui la fase a) comprende inoltre, finch? non viene rilevata alcuna condizione di errore, inviare da detta applicazione di misura di prestazioni (10) a detto server di gestione delle misure (12) messaggi di conferma periodici che informano detto server di gestione delle misure (12) che detto monitoraggio ? in corso e che non viene rilevata alcuna condizione di errore.
8. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui la fase a) comprende inoltre inviare da detta applicazione di misura di prestazioni (10) a detto server di gestione delle misure (12) messaggi di aggiornamento comprendenti aggiornamenti periodici su detti valori di detto almeno un parametro di prestazioni (PP(i)).
9. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 8, in cui la fase c) comprende inoltre inviare da detto almeno un punto di misura (11) a detto server di gestione delle misure (12) messaggi di aggiornamento comprendenti aggiornamenti periodici su detti valori di detto almeno un ulteriore parametro di prestazioni (PP'(i)).
10. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase a) comprende:
- attivare una funzionalit? di marcatura su detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk'), detta funzionalit? di marcatura comprendendo marcare pacchetti upstream (Pk) di detto almeno un flusso di pacchetti e indurre un nodo di rete (2) di detta rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto (200) che origina pacchetti downstream (Pk') di detto almeno un flusso di pacchetti a marcare detti pacchetti downstream (Pk'); e
- rilevare detti pacchetti upstream (Pk) marcati come trasmessi da detto dispositivo di comunicazioni utente (1) e/o detti pacchetti downstream (Pk') marcati come ricevuti da detto dispositivo di comunicazioni utente (1) e fornire detti valori di detto almeno un parametro di prestazioni (PP(i)) in base a detto rilevamento.
11. Il metodo secondo la rivendicazione 10, in cui alla fase a) detto marcare detti pacchetti upstream (Pk) di detto almeno un flusso di pacchetti comprende impostare il valore di almeno un campo dedicato alla misura (MF) in detti pacchetti upstream (Pk) e detto indurre un nodo di rete (2) di detta rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto (200) che origina pacchetti downstream (Pk') di detto flusso di pacchetti a marcare detti pacchetti downstream (Pk') comprende indurre detto nodo di rete (2) a impostare il valore di almeno un campo dedicato alla misura (MF) in detti pacchetti downstream (Pk).
12. Un sistema (100) per fornire misure di prestazioni di una rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto (200), detto sistema (100) comprendendo:
- un'applicazione di misura di prestazioni (10) configurata per, quando eseguita da un dispositivo di comunicazioni utente (1), monitorare prestazioni di almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk') che un'applicazione utente (A1) eseguita da detto dispositivo di comunicazioni utente (1) scambia con detta rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto (200), detto monitorare comprendendo fornire valori di almeno un parametro di prestazioni (PP(i)) relativi a detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk'); e
- almeno un punto di misura (11) situato in detta rete di comunicazioni a commutazione di pacchetto (200) sul percorso di detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk'), detto almeno un punto di misura (11) essendo configurato per, in risposta al rilevamento di una condizione di errore che interessa detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk') in base a detti valori di detto almeno un parametro di prestazioni (PP(i)) fornito da detta applicazione di misura di prestazioni (10), attivare un ulteriore monitoraggio di prestazioni di detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk'), detto ulteriore monitoraggio comprendendo fornire valori di almeno un ulteriore parametro di prestazioni (PP'(i)) relativo a detto almeno un flusso di pacchetti (Pk, Pk').
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