Protokół RSVP – czym jest i jak działa w sieciach komputerowych?

RSVP (Resource Reservation Protocol) to protokół warstwy sieciowej, który rezerwuje zasoby dla określonych przepływów danych. Nie przesyła danych użytkownika, lecz sygnalizuje routerom, jak przygotować i utrzymać ścieżkę o wymaganych parametrach jakościowych. W sieciach MPLS jego najważniejszym zastosowaniem jest rozszerzenie RSVP-TE, używane do inżynierii ruchu.

Czym jest protokół RSVP?

RSVP działa na warstwie 3 modelu OSI i służy do żądania zasobów sieciowych, takich jak przepustowość potrzebna dla określonego przepływu. Może wspierać usługi wymagające przewidywalnych parametrów transmisji, między innymi komunikację głosową, wideo oraz inne aplikacje wrażliwe na opóźnienia i zmienność opóźnienia.

Najważniejsze rozróżnienie jest proste: RSVP nie jest protokołem transportowym w rodzaju TCP ani mechanizmem przenoszącym zawartość pakietów. Działa w płaszczyźnie sterowania. Można go porównać do systemu rezerwacji trasy, który przygotowuje „autostradę” dla ruchu, podczas gdy właściwe dane przemieszczają się innymi protokołami.

Jak działa mechanizm Path i Resv?

Podstawą działania RSVP jest wymiana komunikatów Path i Resv. W typowym scenariuszu router ingress znajduje się na początku ścieżki, a router egress na jej końcu. Routery pośrednie przetwarzają komunikaty i zapisują informacje o stanie rezerwacji.

Proces można przedstawić w kilku etapach:

1. Router ingress wysyła komunikat Path – zawiera on informacje o przepływie oraz wymaganiach dotyczących jego obsługi. Wiadomość podąża przez routery w kierunku routera egress.
2. Routery pośrednie przetwarzają Path – każde urządzenie przekazuje komunikat dalej i może utworzyć stan opisujący ścieżkę oraz parametry przepływu.
3. Router egress odsyła komunikat Resv – odpowiedź porusza się w przeciwnym kierunku, od końca do początku ścieżki. Informuje routery, że zasoby mają zostać zarezerwowane.
4. Routery pośrednie utrzymują stan rezerwacji – urządzenia sprawdzają dostępność zasobów i instalują informacje potrzebne do obsługi danego przepływu.

Jeżeli któryś z routerów nie może spełnić żądanych warunków, rezerwacja może się nie powieść albo zostać utworzona z innymi parametrami. Stan RSVP jest odświeżany, dlatego urządzenia muszą otrzymywać kolejne komunikaty potwierdzające istnienie ścieżki i rezerwacji.

RSVP a RSVP-TE – czym się różnią?

Klasyczny RSVP powstał jako mechanizm rezerwacji zasobów dla przepływów wymagających określonego poziomu usług. RSVP-TE rozszerza ten model o funkcje potrzebne do inżynierii ruchu w sieciach MPLS. Jego specyfikację opisuje RFC 3209.

RSVP-TE zestawia w sieci MPLS ścieżkę przełączaną etykietami, czyli LSP (Label Switched Path). Tunel jest inicjowany przez router ingress, który wysyła komunikaty RSVP-TE do routera egress. Rozszerzenie może uwzględniać między innymi wymagane pasmo, priorytet oraz jawnie określoną trasę.

Dlaczego RSVP jest używane w sieciach?

Znaczenie protokołu wynika z tego, że sama znajomość topologii sieci nie zawsze wystarcza do zapewnienia odpowiedniej jakości transmisji. RSVP i RSVP-TE pozwalają płaszczyźnie sterowania uwzględniać zasoby oraz wymagania konkretnych usług:

• Zarządzanie przepustowością – rezerwacja ogranicza ryzyko zestawienia kolejnej ścieżki bez wystarczających zasobów na jej odcinkach.
• Quality of Service – krytyczne przepływy mogą otrzymać parametry obsługi dostosowane do wymagań głosu, wideo lub aplikacji czasu rzeczywistego.
• Inżynieria ruchu – operator może rozłożyć ruch na różne trasy zamiast kierować wszystkie przepływy najkrótszą ścieżką obliczoną przez protokół routingu.
• Jawne wyznaczanie trasy – RSVP-TE może korzystać z mechanizmu Explicit Route Object, który opisuje wymagane lub preferowane routery na trasie.

Rezerwowane pasmo jest wartością zarządzaną przez konfigurację i stan tuneli, a nie prostym pomiarem fizycznie niewykorzystanej przepustowości łącza. Dlatego administrator musi poprawnie ustawić parametry interfejsów oraz tuneli. RSVP-TE może współpracować z LDP, a ścieżka zestawiona przez TE jest zwykle preferowana wtedy, gdy spełnia określone wymagania inżynierii ruchu.

Podstawowe pojęcia związane z RSVP

• Path – komunikat wysyłany od routera ingress w stronę routera egress, opisujący przepływ i parametry ścieżki.
• Resv – komunikat wracający od routera egress, który uruchamia rezerwację zasobów w kierunku przeciwnym.
• Ingress – router początkowy, inicjujący ścieżkę lub tunel RSVP-TE.
• Egress – router końcowy, do którego prowadzi ścieżka i który odpowiada na komunikat Path.
• LSP – ścieżka przełączana etykietami w sieci MPLS, zestawiana między innymi za pomocą RSVP-TE.

Współcześnie klasyczny RSVP ma mniejsze znaczenie niż jego rozszerzenie dla inżynierii ruchu. RSVP-TE nadal stanowi podstawę wielu sieci operatorskich, choć w nowych wdrożeniach coraz częściej rozważa się także rozwiązania oparte na Segment Routing. Najważniejsze pozostaje rozróżnienie funkcji: RSVP sygnalizuje wymagania i rezerwuje zasoby, natomiast dane użytkownika płyną przez przygotowaną ścieżkę.