Network Working Group                                    P. Eardley, Ed.
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Category: Informational                                        June 2009
             Pre-Congestion Notification (PCN) Architecture

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This document describes a general architecture for flow admission and termination based on pre-congestion information in order to protect the quality of service of established, inelastic flows within a single Diffserv domain.


Table of Contents


   1. Introduction ....................................................3
      1.1. Overview of PCN ............................................3
      1.2. Example Use Case for PCN ...................................4
      1.3. Applicability of PCN .......................................7
      1.4. Documents about PCN ........................................8
   2. Terminology .....................................................9
   3. High-Level Functional Architecture .............................11
      3.1. Flow Admission ............................................13
      3.2. Flow Termination ..........................................14
      3.3. Flow Admission and/or Flow Termination When There Are Only
           Two PCN Encoding States ...................................15
      3.4. Information Transport .....................................16
      3.5. PCN-Traffic ...............................................16
      3.6. Backwards Compatibility ...................................17
   4. Detailed Functional Architecture ...............................18
      4.1. PCN-Interior-Node Functions ...............................19
      4.2. PCN-Ingress-Node Functions ................................19
      4.3. PCN-Egress-Node Functions .................................20
      4.4. Admission Control Functions ...............................21
      4.5. Flow Termination Functions ................................22
      4.6. Addressing ................................................22
      4.7. Tunnelling ................................................23
      4.8. Fault Handling ............................................25
   5. Operations and Management ......................................25
      5.1. Fault Operations and Management ...........................25
      5.2. Configuration Operations and Management ...................26
           5.2.1. System Options .....................................27
           5.2.2. Parameters .........................................28
      5.3. Accounting Operations and Management ......................30
      5.4. Performance and Provisioning Operations and Management ....30
      5.5. Security Operations and Management ........................31
   6. Applicability of PCN ...........................................32
      6.1. Benefits ..................................................32
      6.2. Deployment Scenarios ......................................33
      6.3. Assumptions and Constraints on Scope ......................35
           6.3.1. Assumption 1: Trust and Support of PCN -
                  Controlled Environment .............................36
           6.3.2. Assumption 2: Real-Time Applications ...............36
           6.3.3. Assumption 3: Many Flows and Additional Load .......37
           6.3.4. Assumption 4: Emergency Use Out of Scope ...........37
      6.4. Challenges ................................................37
   7. Security Considerations ........................................40
   8. Conclusions ....................................................41
   9. Acknowledgements ...............................................41
   10. References ....................................................42
      10.1. Normative References .....................................42
      10.2. Informative References ...................................42
   Appendix A.  Possible Future Work Items ...........................48
       A.1.  Probing .................................................50
             A.1.1.  Introduction ....................................50
             A.1.2.  Probing Functions ...............................50
             A.1.3.  Discussion of Rationale for Probing, Its
                     Downsides and Open Issues .......................51
1. Introduction
1. はじめに
1.1. Overview of PCN
1.1. PCNの概要

The objective of Pre-Congestion Notification (PCN) is to protect the quality of service (QoS) of inelastic flows within a Diffserv domain in a simple, scalable, and robust fashion. Two mechanisms are used: admission control, to decide whether to admit or block a new flow request, and (in abnormal circumstances) flow termination, to decide whether to terminate some of the existing flows. To achieve this, the overall rate of PCN-traffic is metered on every link in the domain, and PCN packets are appropriately marked when certain configured rates are exceeded. These configured rates are below the rate of the link, thus providing notification to boundary nodes about overloads before any congestion occurs (hence, "Pre-Congestion Notification"). The level of marking allows boundary nodes to make decisions about whether to admit or terminate.


Within a PCN-domain, PCN-traffic is forwarded in a prioritised Diffserv traffic class. Every link in the PCN-domain is configured with two rates (PCN-threshold-rate and PCN-excess-rate). If the overall rate of PCN-traffic on a link exceeds a configured rate, then a PCN-interior-node marks PCN-packets appropriately. The PCN-egress-nodes use this information to make admission control and flow termination decisions. Flow admission control determines whether a new flow can be admitted without any impact, in normal circumstances, on the QoS of existing PCN-flows. However, in abnormal circumstances (for instance, a disaster affecting multiple nodes and causing traffic re-routes), the QoS on existing PCN-flows may degrade even though care was exercised when admitting those flows. The flow termination mechanism removes sufficient traffic in order to protect the QoS of the remaining PCN-flows. All PCN-boundary-nodes and PCN-interior-nodes are PCN-enabled and are trusted for correct PCN operation. PCN-ingress-nodes police arriving packets to check that they are part of an admitted PCN-flow that keeps within its agreed flowspec, and hence they maintain per-flow state. PCN-interior-nodes meter all PCN-traffic, and hence do not need to maintain any per-flow state. Decisions about flow admission and termination are made for a particular pair of PCN-boundary-nodes, and hence PCN-egress-nodes must be able to identify which PCN-ingress-node sent each PCN-packet.

PCN-ドメイン内では、PCN-トラフィックは、優先順位を付けたDiffservトラフィッククラスに転送されます。 PCN-ドメイン内のすべてのリンクは、2つのレート(PCN-しきい値レートとPCN-過剰率)で構成されています。リンク上PCN-トラフィックの全体的な速度が設定速度を超えた場合、その後、PCN-内部ノードは、適切PCN-パケットをマークします。 PCN-出口-ノードは、アドミッション制御を行い、終了の決定を流れるように、この情報を使用します。フローアドミッション制御新しいフローが既存のPCN-フローのQoSに、通常の状況では、影響を与えることなく認められることができるか否かを判断します。しかし、異常な状況(例えば、災害が複数のノードに影響を与えるとトラフィックの再ルートを引き起こす)で、既存のPCN-フローのQoSは、これらの流れを導入するときには注意が払われていても分解し得ます。フロー終了機構は、残りのPCN-フローのQoSを保護するために十分なトラフィックを除去します。すべてのPCN-境界ノードとPCN-インテリア・ノードは、PCNに対応しており、正しいPCN操作のために信頼されています。彼らは合意されたフロースペックの範囲内に保つ入院PCN-フローの一部であることを確認し、そのため彼らは、フローごとの状態を維持するために、パケット到着PCN入ノード警察。 PCN-インテリア・ノードメーターすべてのPCN-トラフィック、ひいては任意のフローごとの状態を維持する必要はありません。フローアドミッション及び終了に関する決定はPCN-境界ノードの特定の組のために作られ、したがってPCN-出口・ノードは、各PCNパケットを送信したPCN-入口ノードを識別することができなければなりません。

1.2. Example Use Case for PCN
1.2. PCNのための例ユースケース

This section outlines an end-to-end QoS scenario that uses the PCN mechanisms within one domain. The parts outside the PCN-domain are out of scope for PCN, but are included to help clarify how PCN could be used. Note that this section is only an example -- in particular, there are other possibilities (see Section 3) for how the PCN-boundary-nodes perform admission control and flow termination.

このセクションでは、一つのドメイン内PCNメカニズムを使用して、エンドツーエンドのQoSシナリオの概要を示します。 PCN-ドメイン外の部品は、PCNの範囲外ですが、PCNを使用することができる方法を明確化を助けるために含まれています。このセクションでは、一例に過ぎないことに注意してください - 特に、PCN-境界ノードは許可制御を実行し、終了を流す方法について他の可能性(セクション3を参照)があります。

As a fundamental building block, each link of the PCN-domain operates the following. Please refer to [Eardley09] and Figure 1.

基本的なビルディングブロックとして、PCN-ドメインの各リンクには次のように動作します。 [Eardley09]図1を参照してください。

o A threshold meter and marker, which marks all PCN-packets if the rate of PCN-traffic is greater than a first configured rate, the PCN-threshold-rate. The admission control mechanism limits the PCN-traffic on each link to *roughly* its PCN-threshold-rate.


o An excess-traffic meter and marker, which marks a proportion of PCN-packets such that the amount marked equals the traffic rate in excess of a second configured rate, the PCN-excess-rate. The flow termination mechanism limits the PCN-traffic on each link to *roughly* its PCN-excess-rate.


Overall, the aim is to give an "early warning" of potential congestion before there is any significant build-up of PCN-packets in the queue on the link; we term this "Pre-Congestion Notification" by analogy with ECN (Explicit Congestion Notification, [RFC3168]). Note that the link only meters the bulk PCN-traffic (and not per flow).


                          ==   Metering &    ==
                          ==Marking behaviour==       ==PCN mechanisms==
           Rate of     ^
      PCN-traffic on   |
     bottleneck link   |
                       |       Some pkts                  Terminate some
                       |  excess-traffic-marked           admitted flows
                       |           &                            &
                       |     Rest of pkts                Block new flows
                       |   threshold-marked
     PCN-excess-rate  -|------------------------------------------------
                       |       All pkts                  Block new flows
                       |   threshold-marked
   PCN-threshold-rate -|------------------------------------------------
                       |        No pkts                  Admit new flows
                       |      PCN-marked

Figure 1: Example of how the PCN admission control and flow termination mechanisms operate as the rate of PCN-traffic increases.


The two forms of PCN-marking are indicated by setting the ECN and DSCP (Differentiated Services Codepoint [RFC2474]) fields to known values, which are configured for the domain. Thus, the PCN-egress-nodes can monitor the PCN-markings in order to measure the severity of pre-congestion. In addition, the PCN-ingress-nodes need to set the ECN and DSCP fields to that configured for an unmarked PCN-packet, and the PCN-egress-nodes need to revert to values appropriate outside the PCN-domain.


For admission control, we assume end-to-end RSVP (Resource Reservation Protocol) [RFC2205]) signalling in this example. The PCN-domain is a single RSVP hop. The PCN-domain operates Diffserv, and we assume that PCN-traffic is scheduled with the expedited forwarding (EF) per-hop behaviour [RFC3246]. Hence, the overall solution is in line with the "IntServ over Diffserv" framework defined in [RFC2998], as shown in Figure 2.

アドミッション制御のために、我々は、この例では、シグナリングエンドツーエンドRSVP(リソース予約プロトコル)[RFC2205])を仮定する。 PCN-ドメインは、単一のRSVPホップです。 PCN-ドメインは、Diffservのを操作し、我々はPCN-トラフィックが優先転送(EF)ホップ単位動作[RFC3246]で予定されていることを前提としています。図2に示すように、したがって、全体的な解決策は、[RFC2998]で定義された「IntServのDiffservの上に」フレームワークに沿ったものです。

   ___    ___    _______________________________________    ____    ___
  |   |  |   |  | PCN-             PCN-            PCN- |  |    |  |   |
  |   |  |   |  |ingress         interior         egress|  |    |  |   |
  |   |  |   |  | -node           -nodes          -node |  |    |  |   |
  |   |  |   |  |-------+  +-------+  +-------+  +------|  |    |  |   |
  |   |  |   |  |       |  | PCN   |  | PCN   |  |      |  |    |  |   |
  |   |..|   |..|Ingress|..|meter &|..|meter &|..|Egress|..|    |..|   |
  |   |..|   |..|Policer|..|marker |..|marker |..|Meter |..|    |..|   |
  |   |  |   |  |-------+  +-------+  +-------+  +------|  |    |  |   |
  |   |  |   |  |  \                                 /  |  |    |  |   |
  |   |  |   |  |   \                               /   |  |    |  |   |
  |   |  |   |  |    \  PCN-feedback-information   /    |  |    |  |   |
  |   |  |   |  |     \  (for admission control)  /     |  |    |  |   |
  |   |  |   |  |      --<-----<----<----<-----<--      |  |    |  |   |
  |   |  |   |  |       PCN-feedback-information        |  |    |  |   |
  |   |  |   |  |        (for flow termination)         |  |    |  |   |
  |___|  |___|  |_______________________________________|  |____|  |___|
  Sx     Access               PCN-domain                   Access    Rx
  End    Network                                          Network   End
  Host                                                              Host
                  <---- signalling across PCN-domain--->
                (for admission control & flow termination)
  <-------------------end-to-end QoS signalling protocol--------------->

Figure 2: Example of possible overall QoS architecture.


A source wanting to start a new QoS flow sends an RSVP PATH message. Normal hop-by-hop IntServ [RFC1633] is used outside the PCN-domain (we assume successfully). The PATH message travels across the PCN-domain; the PCN-egress-node reads the PHOP (previous RSVP hop) object to discover the specific PCN-ingress-node for this flow. The RESV message travels back from the receiver, and triggers the PCN-egress-node to check what fraction of the PCN-traffic from the relevant PCN-ingress-node is currently being threshold-marked. It adds an object with this information onto the RESV message, and hence the PCN-ingress-node learns about the level of pre-congestion on the path. If this level is below some threshold, then the PCN-ingress-node admits the new flow into the PCN-domain. The RSVP message triggers the PCN-ingress-node to install two normal IntServ items: five-tuple information, so that it can subsequently identify data packets that are part of a previously admitted PCN-flow, and a traffic profile, so that it can police the flow to within its reservation. Similarly, the RSVP message triggers the PCN-egress-node to install five-tuple and PHOP information so that it can identify packets as part of a flow from a specific PCN-ingress-node.

新しいQoSフローを開始したいソースは、RSVP PATHメッセージを送信します。通常のホップバイホップイントサーブ[RFC1633](我々が正常に仮定)PCN-ドメイン外に使用されています。 PATHメッセージはPCNドメインを横切って移動します。 PCN-出口ノードは、このフローのための特定のPCN-入口ノードを発見するPHOP(前のRSVPホップ)オブジェクトを読み出します。 RESVメッセージは、バック受信機からの移動、及び関連するPCN-入口ノードからPCN-トラフィックの割合を確認するPCN-出口ノードが現在しきい値マークされるトリガー。これは、RESVメッセージにこの情報を使用してオブジェクトを追加し、ひいてはPCN-入口ノードは、経路上のプレ輻輳のレベルについて学習します。このレベルがある閾値を下回っている場合には、PCN入ノードは、PCN-ドメインに新しい流れを認めています。それができるように、それは続いて以前に認めPCNフローの一部であるデータパケット、およびトラフィックプロファイルを識別できるように5タプル情報:RSVPメッセージは、2つの通常のIntServ項目をインストールするPCN-入口ノードをトリガその予約内への流れを取り締まります。同様に、RSVPメッセージは、特定のPCN-入口ノードからのフローの一部としてパケットを識別できるように、5タプルとPHOP情報をインストールするPCN-出口ノードをトリガします。

The flow termination mechanism may happen when some abnormal circumstance causes a link to become so pre-congested that it excess-traffic-marks (and perhaps also drops) PCN-packets. In this example, when a PCN-egress-node observes such a packet, it then, with some probability, terminates this PCN-flow; the probability is configured low enough to avoid over termination and high enough to ensure rapid termination of enough flows. It also informs the relevant PCN-ingress-node so that it can block any further traffic on the terminated flow.

いくつかの異常な状況がそうなるようにリンクさせる場合のフロー終了機構が起こり得る前輻輳それ過剰トラフィックマーク(そしておそらくも低下)PCN-パケットという。 PCN-出口ノードがそのようなパケットを観察する場合、この例では、それは、次に、いくつかの確率で、このPCNフローを終了します。確率は十分な流れの迅速な終了を確実にするために、終了し、十分に高い上避けるために十分に低く設定されています。それが終了し、フロー上の任意のさらなるトラフィックをブロックすることができるようにそれはまた、関連するPCN入ノードに通知します。

1.3. Applicability of PCN
1.3. PCNの適用

Compared with alternative QoS mechanisms, PCN has certain advantages and disadvantages that will make it appropriate in particular scenarios. For example, compared with hop-by-hop IntServ [RFC1633], PCN only requires per-flow state at the PCN-ingress-nodes. Compared with the Diffserv architecture [RFC2475], an operator needs to be less accurate and/or conservative in its prediction of the traffic matrix. The Diffserv architecture's traffic-conditioning agreements are static and coarse; they are defined at subscription time and are used (for instance) to limit the total traffic at each ingress of the domain, regardless of the egress for the traffic. On the other hand, PCN firstly uses admission control based on measurements of the current conditions between the specific pair of PCN-boundary-nodes, and secondly, in case of a disaster, PCN protects the QoS of most flows by terminating a few selected ones.

代替QoSメカニズムと比較すると、PCNは、特定のシナリオでは、それが適切なようになりますいくつかの利点と欠点があります。例えば、ホップバイホップのIntServ [RFC1633]と比較して、PCNのみPCN入ノードにおけるフローごとの状態を必要とします。 DiffServアーキテクチャ[RFC2475]と比較して、オペレータは、トラフィック行列のその予測にそれほど正確で及び/又は保守的である必要があります。 DiffServアーキテクチャのトラフィックコンディショニング協定は、静的および粗いです。彼らは、加入時に定義されているにかかわらず、トラフィックのための出力の、ドメインの各入口での合計トラフィックを制限するために(例えば、)が使用されます。一方、PCNは、まず、PCN-境界ノードの固有の対の間の現在の状態の測定値に基づいてアドミッション制御を使用し、そして第二に、災害時に、PCNは、いくつかの選択されたものを終了する最もフローのQoSを保護します。

PCN's admission control is a measurement-based mechanism. Hence, it assumes that the present is a reasonable prediction of the future: the network conditions are measured at the time of a new flow request, but the actual network performance must be acceptable during the call some time later. Hence, PCN is unsuitable in several circumstances:


o If the source adapts its bit rate dependent on the level of pre-congestion, because then the aggregate traffic might become unstable. The assumption in this document is that PCN-packets come from real-time applications generating inelastic traffic, such as the Controlled Load Service [RFC2211].


o If a potential bottleneck link has capacity for only a few flows, because then a new flow can move a link directly from no pre-congestion to being so overloaded that it has to drop packets. The assumption in this document is that this isn't a problem.


o If there is the danger of a "flash crowd", in which many admission requests arrive within the reaction time of PCN's admission mechanism, because then they all might get admitted and so overload the network. The assumption in this document is that, if it is necessary, then flash crowds are limited in some fashion beyond the scope of this document, for instance by rate-limiting QoS requests.


The applicability of PCN is discussed further in Section 6.


1.4. Documents about PCN
1.4. PCNに関する文書

The purpose of this document is to describe a general architecture for flow admission and termination based on (pre-)congestion information in order to protect the quality of service of flows within a Diffserv domain. This document describes the PCN architecture at a high level (Section 3) and in more detail (Section 4). It also defines some terminology, and provides considerations about operations, management, and security. Section 6 considers the applicability of PCN in more detail, covering its benefits, deployment scenarios, assumptions, and potential challenges. The Appendix covers some potential future work items.


Aspects of PCN are also documented elsewhere:


o Metering and marking: [Eardley09] standardises threshold metering and marking and excess-traffic metering and marking. A PCN-packet may be marked, depending on the metering results.

Oメータリングとマーキング:[Eardley09】閾値計量及びマーキング及び過剰トラフィック計量及びマーキングを標準化します。 PCN-パケットは、計量結果に応じて、マークされ得ます。

o Encoding: the "baseline" encoding is described in [Moncaster09-1], which standardises two PCN encoding states (PCN-marked and not PCN-marked), whilst (experimental) extensions to the baseline encoding can provide three encoding states (threshold-marked, excess-traffic-marked, or not PCN-marked), for instance, see [Moncaster09-2]. (There may be further encoding states as suggested in [Westberg08].) Section 3.6 considers the backwards compatibility of PCN encoding with ECN.

Oエンコード:「ベースライン」符号化は[Moncaster09-1]に記載され、ベースライン符号化に(実験的)拡張三個の符号化状態を提供することができる一方、2つのPCN符号化状態(PCN-マークされていないPCN-マークされた)を標準化し(閾値)過剰トラフィック・マーク、またはPCN-マークされていない、-marked、例えば、[Moncaster09-2]を参照してください。 ([Westberg08]で提案されているように、さらに符号化状態が存在してもよい。)セクション3.6 ECNとPCN符号化の下位互換性を考慮しています。

o PCN-boundary-node behaviour: how the PCN-boundary-nodes convert the PCN-markings into decisions about flow admission and flow termination, as described in Informational documents such as [Taylor09] and [Charny07-2]. The concept is that the standardised metering and marking by PCN-nodes allows several possible PCN-boundary-node behaviours. A number of possibilities are outlined in this document; detailed descriptions and comparisons are in [Charny07-1] and [Menth09-2].

O PCN境界ノードの動作:PCN-境界ノードはフローアドミッションの決定にPCN-マーキングを変換して、このような[Charny07-2] [Taylor09]となどの情報の文書に記載されているように、終端を流れ方法。概念は、PCN-ノードによって標準化された計量及びマーキングは、いくつかの可能PCN境界ノードの動作を可能にすることです。可能性の数は、この文書に概説されています。詳細な説明との比較は[Menth09-2] [Charny07-1]にしています。

o Signalling between PCN-boundary-nodes: signalling is needed to transport PCN-feedback-information between the PCN-boundary-nodes (in the example above, this is the fraction of traffic, between the pair of PCN-boundary-nodes, that is PCN-marked). The exact details vary for different PCN-boundary-node behaviours, and so should be described in those documents. It may require an extension to the signalling protocol -- standardisation is out of scope of the PCN WG.

シグナリングは、PCN-境界ノードの対の間に、上記の例では、これは、トラフィックの割合である(PCN-境界ノード間のPCN-フィードバック情報を転送するために必要とされる、こと:PCN-境界ノード間シグナリングO PCN-マーク)があります。正確な詳細は異なるPCN境界ノードの動作のために変化し、したがってこれらの文書に記載されなければなりません。標準化は、PCN WGの範囲外である - それはシグナリングプロトコルへの拡張を必要とするかもしれません。

o The interface by which the PCN-boundary-nodes learn identification information about the admitted flows: the exact requirements vary for different PCN-boundary-node behaviours and for different signalling protocols, and so should be described in those documents. They will be similar to those described in the example above -- a PCN-ingress-node needs to be able to identify that a packet is part of a previously admitted flow (typically from its five-tuple) and each PCN-boundary-node needs to be able to identify the other PCN-boundary-node for the flow.

正確な要件が異なるPCN境界ノードの動作のために、異なるシグナリングプロトコルのために変化し、したがってこれらの文献に記載されるべきである:PCN-境界ノードは許可されたフロー識別情報を知るそれによってインターフェースO。それらは、上記の例で説明したものと同様であろう - PCN-入口ノードは、パケットが(典型的には、その5タプルから)以前に認めフローの一部と各PCN境界ノードであることを識別できる必要がありますフローに対する他のPCN境界ノードを識別することができる必要があります。

2. Terminology

o PCN-domain: a PCN-capable domain; a contiguous set of PCN-enabled nodes that perform Diffserv scheduling [RFC2474]; the complete set of PCN-nodes that in principle can, through PCN-marking packets, influence decisions about flow admission and termination for the PCN-domain; includes the PCN-egress-nodes, which measure these PCN-marks, and the PCN-ingress-nodes.

PCN-ドメインO:PCN可能なドメイン; Diffservのスケジューリング[RFC2474]を実行PCN対応ノードの隣接セット。原則的に、PCN-マーキングパケットを通じて、PCN-ドメインのためのフローアドミッションおよび終了に関する意思決定に影響を与えることができるPCN-ノードの完全なセット。これらPCNマークを測定PCN-出口・ノード、およびPCN入ノードを含みます。

o PCN-boundary-node: a PCN-node that connects one PCN-domain to a node either in another PCN-domain or in a non-PCN-domain.


o PCN-interior-node: a node in a PCN-domain that is not a PCN-boundary-node.

O PCN-内部ノード:PCN-境界ノードではありませんPCN-ドメイン内のノード。

o PCN-node: a PCN-boundary-node or a PCN-interior-node.

O PCNノード:PCN境界ノード又はPCN-内部ノード。

o PCN-egress-node: a PCN-boundary-node in its role in handling traffic as it leaves a PCN-domain.


o PCN-ingress-node: a PCN-boundary-node in its role in handling traffic as it enters a PCN-domain.


o PCN-traffic, PCN-packets, PCN-BA: a PCN-domain carries traffic of different Diffserv behaviour aggregates (BAs) [RFC2474]. The PCN-BA uses the PCN mechanisms to carry PCN-traffic, and the corresponding packets are PCN-packets. The same network will carry traffic of other Diffserv BAs. The PCN-BA is distinguished by a combination of the Diffserv codepoint (DSCP) and ECN fields.

O PCNトラフィック、PCN-パケット、PCN-BA:PCN-ドメインは別のDiffserv挙動凝集(BAS)[RFC2474]のトラフィックを運びます。 PCN-BAはPCNトラフィックを運ぶためにPCNメカニズムを使用し、対応するパケットは、PCN-パケットです。同じネットワークは、他のDiffservのBAのトラフィックを伝送します。 PCN-BAはDiffservのコードポイント(DSCP)とECNフィールドの組み合わせによって区別されます。

o PCN-flow: the unit of PCN-traffic that the PCN-boundary-node admits (or terminates); the unit could be a single microflow (as defined in [RFC2474]) or some identifiable collection of microflows.

O PCNフロー:PCN境界ノードは認める(または終了)PCNトラフィックのユニット。ユニットは、単一のマイクロフロー([RFC2474]で定義されるように)またはマイクロフローのいくつかの識別可能なコレクションとすることができます。

o Pre-congestion: a condition of a link within a PCN-domain such that the PCN-node performs PCN-marking, in order to provide an "early warning" of potential congestion before there is any significant build-up of PCN-packets in the real queue. (Hence, by analogy with ECN, we call our mechanism Pre-Congestion Notification.)


o PCN-marking: the process of setting the header in a PCN-packet based on defined rules, in reaction to pre-congestion; either threshold-marking or excess-traffic-marking. Such a packet is then called PCN-marked.

O PCNマーキング:プレ輻輳に反応して、定義されたルールに基づいて、PCN-パケットのヘッダを設定する処理と、しきい値マーキングまたはいずれかの過剰トラフィックマーキング。このようなパケットは、PCN-マークと呼ばれています。

o Threshold-metering: a metering behaviour that, if the PCN-traffic exceeds the PCN-threshold-rate, indicates that all PCN-traffic is to be threshold-marked.

しきい値 - 計量O:PCN-トラフィックがPCN-しきい値レートを超えた場合、計量行動、すべてのPCN-トラフィックがしきい値にマークされることを示します。

o PCN-threshold-rate: the reference rate of a threshold-meter, which is configured for each link in the PCN-domain and which is lower than the PCN-excess-rate.

O PCN-閾値速度:PCNドメイン内の各リンクのために構成されており、PCN過剰率よりも低い閾値メートルの基準速度。

o Threshold-marking: the setting of the header in a PCN-packet to a specific encoding, based on indications from the threshold-meter. Such a packet is then called threshold-marked.


o Excess-traffic-metering: a metering behaviour that, if the PCN-traffic exceeds the PCN-excess-rate, indicates that the amount of PCN-traffic to be excess-traffic-marked is equal to the amount in excess of the PCN-excess-rate.

O過剰トラフィック計量:PCNトラフィックがPCN過剰率を超えた場合、PCNトラフィックの量が過剰トラフィックマークされることを示す、計量動作はPCNを超える量に等しいです。 -excessレート。

o PCN-excess-rate: the reference rate of an excess-traffic-meter, which is a configured for each link in the PCN-domain and which is higher than the PCN-threshold-rate.

O PCN過剰率:過剰トラフィックメートルの基準速度、PCN-閾値速度以上であるPCNドメインとの各リンク用に構成されています。

o Excess-traffic-marking: the setting of the header in a PCN-packet to a specific encoding, based on indications from the excess-traffic-meter. Such a packet is then called excess-traffic-marked.


o PCN-colouring: the process of setting the header in a PCN-packet by a PCN-boundary-node; performed by a PCN-ingress-node so that PCN-nodes can easily identify PCN-packets; performed by a PCN-egress-node so that the header is appropriate for nodes beyond the PCN-domain.

O PCN-着色:PCN境界ノードによってPCNパケットのヘッダを設定する方法。 PCN-ノードは容易PCN-パケットを識別できるように、PCN-入口ノードによって実行されます。ヘッダはPCNドメインを越えたノードに対して適切であるように、PCN-出口ノードによって行わ。

o Ingress-egress-aggregate: The collection of PCN-packets from all PCN-flows that travel in one direction between a specific pair of PCN-boundary-nodes.


o PCN-feedback-information: information signalled by a PCN-egress-node to a PCN-ingress-node (or a central control node), which is needed for the flow admission and flow termination mechanisms.

O PCN-フィードバック情報:フローアドミッションのために必要と終了メカニズムをフローでPCN-入口ノード(または中央制御ノード)にPCN-出口ノードによって通知情報。

o PCN-admissible-rate: the rate of PCN-traffic on a link up to which PCN admission control should accept new PCN-flows.


o PCN-supportable-rate: the rate of PCN-traffic on a link down to which PCN flow termination should, if necessary, terminate already admitted PCN-flows.


3. High-Level Functional Architecture

The high-level approach is to split functionality between:


o PCN-interior-nodes "inside" the PCN-domain, which monitor their own state of pre-congestion and mark PCN-packets as appropriate. They are not flow-aware, nor are they aware of ingress-egress-aggregates. The functionality is also done by PCN-ingress-nodes for their outgoing interfaces (ie, those "inside" the PCN-domain).


o PCN-boundary-nodes at the edge of the PCN-domain, which control admission of new PCN-flows and termination of existing PCN-flows, based on information from PCN-interior-nodes. This information is in the form of the PCN-marked data packets (which are intercepted by the PCN-egress-nodes) and is not in signalling messages. Generally, PCN-ingress-nodes are flow-aware.


The aim of this split is to keep the bulk of the network simple, scalable, and robust, whilst confining policy, application-level, and security interactions to the edge of the PCN-domain. For example, the lack of flow awareness means that the PCN-interior-nodes don't care about the flow information associated with PCN-packets, nor do the PCN-boundary-nodes care about which PCN-interior-nodes its ingress-egress-aggregates traverse.


In order to generate information about the current state of the PCN-domain, each PCN-node PCN-marks packets if it is "pre-congested". Exactly when a PCN-node decides if it is "pre-congested" (the algorithm) and exactly how packets are "PCN-marked" (the encoding) will be defined in separate Standards Track documents, but at a high level it is as follows: o the algorithms: a PCN-node meters the amount of PCN-traffic on each one of its outgoing (or incoming) links. The measurement is made as an aggregate of all PCN-packets, not per flow. There are two algorithms: one for threshold-metering and one for excess-traffic-metering. The meters trigger PCN-marking as necessary.


o the encoding(s): a PCN-node PCN-marks a PCN-packet by modifying a combination of the DSCP and ECN fields. In the "baseline" encoding [Moncaster09-1], the ECN field is set to 11 and the DSCP is not altered. Extension encodings may be defined that, at most, use a second DSCP (eg, as in [Moncaster09-2]) and/or set the ECN field to values other than 11 (eg, as in [Menth08-2]).

PCNノードPCNマークPCNパケットDSCPおよびECNフィールドの組み合わせを変更して:符号化(S)O。 【Moncaster09-1】コード「ベースライン」において、ECNフィールドが11に設定され、DSCPは変更されません。拡張エンコーディングは、最大で、(例えば、[Menth08-2]におけるような)([Moncaster09-2]のように、例えば、)および/または11以外の値にECNフィールドを設定された第2のDSCPを使用する、ことを定義することができます。

In a PCN-domain, the operator may have two or three encoding states available. The baseline encoding provides two encoding states (not PCN-marked and PCN-marked), whilst extended encodings can provide three encoding states (not PCN-marked, threshold-marked, and excess-traffic-marked).


An operator may choose to deploy either admission control or flow termination or both. Although designed to work together, they are independent mechanisms, and the use of one does not require or prevent the use of the other. Three encoding states naturally allows both flow admission and flow termination. If there are only two encoding states, then there are several options -- see Section 3.3.

オペレータは、アドミッション制御やフロー終了のいずれか、または両方を展開することもできます。一緒に動作するように設計されていますが、彼らは独立した機構であり、1つの使用は、他の使用を必要とするか、または防ぐことはできません。三つのエンコード状態は当然の流れ入学と終了を流れの両方を可能にします。 2つだけのエンコーディング状態がある場合は、その後、いくつかのオプションがあります - セクション3.3を参照してください。

The PCN-boundary-nodes monitor the PCN-marked packets in order to extract information about the current state of the PCN-domain. Based on this monitoring, a distributed decision is made about whether to admit a prospective new flow or terminate existing flow(s). Sections 4.4 and 4.5 mention various possibilities for how the functionality could be distributed.


PCN-metering and PCN-marking need to be configured on all (potentially pre-congested) links in the PCN-domain to ensure that the PCN mechanisms protect all links. The actual functionality can be configured on the outgoing or incoming interfaces of PCN-nodes -- or one algorithm could be configured on the outgoing interface and the other on the incoming interface. The important point is that a consistent choice is made across the PCN-domain to ensure that the PCN mechanisms protect all links. See [Eardley09] for further discussion.

PCN計量及びPCNメカニズムはすべてのリンクを保護することを保証するために、PCNドメイン内のすべての(潜在的にプレ輻輳)リンク上で設定されるPCNマーキング必要。実際の機能は、PCN-ノードの発信または着信インターフェイス上で設定することができる - または1つのアルゴリズムは、入力インターフェイス上の発信インターフェイスおよび他の上に構成することができます。重要な点は、一貫性のある選択肢がPCNメカニズムがすべてのリンクを保護することを保証するために、PCN-ドメイン全体で行われていることです。さらなる議論のために[Eardley09]を参照してください。

The objective of threshold-marking, as triggered by the threshold-metering algorithm, is to threshold-mark all PCN-packets whenever the bit rate of PCN-packets is greater than some configured rate, the PCN-threshold-rate. The objective of excess-traffic-metering, as triggered by the excess-traffic-marking algorithm, is to excess- traffic-mark PCN-packets at a rate equal to the difference between the bit rate of PCN-packets and some configured rate, the PCN-excess-rate. Note that this description reflects the overall intent of the algorithms rather than their instantaneous behaviour, since the rate measured at a particular moment depends on the detailed algorithm, its implementation, and the traffic's variance as well as its rate (eg, marking may well continue after a recent overload, even after the instantaneous rate has dropped). The algorithms are specified in [Eardley09].

PCN-パケットのビットレートは、いくつかの構成割合、PCN-閾値速度よりも大きいときはいつでも閾値マーキング、閾値計量アルゴリズムによってトリガとしての目的は、閾値マークに全てPCN-パケットです。過剰トラフィック計量の目的は、過剰なトラフィックマーキングアルゴリズムを契機に、PCN-パケットおよびいくつかの設定されたレートのビットレートとの間の差に等しい速度でトラフィックマークPCN-パケットをexcess-します、 PCN-過剰率。特定の瞬間に測定率が良く続けることがマーキング、例えばそのレート(だけでなく、詳細なアルゴリズム、その実装、およびトラフィックの分散に依存するので、この説明は、むしろその瞬間の行動よりもアルゴリズムの全体的な意図を反映していることに注意してください最近のオーバーロードした後、瞬時率)が低下した後でさえも。アルゴリズムは[Eardley09]で指定されています。

Admission and termination approaches are detailed and compared in [Charny07-1] and [Menth09-2]. The discussion below is just a brief summary. Sections 3.1 and 3.2 assume there are three encoding states available, whilst Section 3.3 assumes there are two encoding states available.

入院時および終了のアプローチが詳細かつ[Menth09-2] [Charny07-1]で、比較されます。以下の議論は、単なる要約です。 3.3節は、利用可能な2つのエンコード状態があると仮定しながら、セクション3.1および3.2には、可能な3つのエンコード状態があると仮定します。

From the perspective of the outside world, a PCN-domain essentially looks like a Diffserv domain, but without the Diffserv architecture's traffic-conditioning agreements. PCN-traffic is either transported across it transparently or policed at the PCN-ingress-node (ie, dropped or carried at a lower QoS). One difference is that PCN-traffic has better QoS guarantees than normal Diffserv traffic because the PCN mechanisms better protect the QoS of admitted flows. Another difference may occur in the rare circumstance when there is a failure: on the one hand, some PCN-flows may get terminated but, on the other hand, other flows will get their QoS restored. Non-PCN-traffic is treated transparently, ie, the PCN-domain is a normal Diffserv domain.

外の世界の観点から、PCN-ドメインは、基本的にはDiffservドメインのように見えますが、DiffServアーキテクチャのトラフィック・コンディショニング契約なし。 PCNトラフィック(すなわち、削除またはより低いQoSで搬送)透過それを横切って輸送又はPCN-入口ノードでポリシングされますか。一つの違いは、PCNのメカニズムがより良い許可されたフローのQoSを保護するため、PCN-トラフィックが通常のDiffservトラフィックよりも優れたQoS保証を持っていることです。障害が発生したとき、もう1つの違いはまれな状況で発生する可能性があります。一方で、いくつかのPCN-フローが終了しますかもしれないが、一方で、他のフローは、そのQoSが復元されます。非PCN-トラフィックを透過的に処理され、すなわち、PCN-ドメインは、通常のDiffservドメインです。

3.1. Flow Admission
3.1. フローアドミッション

The objective of PCN's flow admission control mechanism is to limit the PCN-traffic on each link in the PCN-domain to *roughly* its PCN-admissible-rate by admitting or blocking prospective new flows, in order to protect the QoS of existing PCN-flows. With three encoding states available, the PCN-threshold-rate is configured by the operator as equal to the PCN-admissible-rate on each link. It is set lower than the traffic rate at which the link becomes congested and the node drops packets.

PCNのフローアドミッション制御メカニズムの目的は、既存のPCNのQoSを保護するために、将来の新しいフローを認めるか、遮断することにより、そのPCN-許容レート* *おおよそにPCN-ドメイン内の各リンクにPCN-トラフィックを制限することがあります-流れ。 3つのコードの状態が利用可能で、PCN-閾値レートは、各リンク上のPCN-許容レートに等しいとしてオペレータによって構成されています。これは、リンクが輻輳になり、ノードはパケットを廃棄れるトラフィックレートよりも低く設定されています。

Exactly how the admission control decision is made will be defined separately in Informational documents. This document describes two approaches (others might be possible):


o The PCN-egress-node measures (possibly as a moving average) the fraction of the PCN-traffic that is threshold-marked. The fraction is measured for a specific ingress-egress-aggregate. If the fraction is below a threshold value, then the new flow is admitted; if the fraction is above the threshold value, then it is blocked. The fraction could be measured as an EWMA (exponentially weighted moving average), which has sometimes been called the "congestion level estimate".


o The PCN-egress-node monitors PCN-traffic and if it receives one (or several) threshold-marked packets, then the new flow is blocked; otherwise, it is admitted. One possibility may be to react to the marking state of an initial flow-setup packet (eg, RSVP PATH). Another is that after one (or several) threshold-marks, all flows are blocked until after a specific period of no congestion.

O PCN-出口ノードは、PCNトラフィックを監視し、1つ(またはいくつかの)閾値マーキングされたパケットを受信した場合、その後、新たな流れが遮断されます。そうでない場合は、それが認められています。一つの可能​​性は、初期フローセットアップパケット(例えば、RSVPのPATH)のマーキング状態に反応することであってもよいです。別の1つ(またはいくつかの)閾値マークした後、すべてのフローがない混雑の特定期間の後までブロックされることです。

Note that the admission control decision is made for a particular pair of PCN-boundary-nodes. So it is quite possible for a new flow to be admitted between one pair of PCN-boundary-nodes, whilst at the same time another admission request is blocked between a different pair of PCN-boundary-nodes.


3.2. Flow Termination
3.2. フロー終了

The objective of PCN's flow termination mechanism is to limit the PCN-traffic on each link to *roughly* its PCN-supportable-rate, by terminating some existing PCN-flows, in order to protect the QoS of the remaining PCN-flows. With three encoding states available, the PCN-excess-rate is configured by the operator as equal to the PCN-supportable-rate on each link. It may be set lower than the traffic rate at which the link becomes congested and at which the node drops packets.

PCNの流れ終了機構の目的は、残りのPCN-フローのQoSを保護するために、いくつかの既存のPCN-フローを終了させることによって、* *大まかに各リンク上でそのPCN-サポート可能なレートをPCN-トラフィックを制限することです。 3つのコードの状態が利用可能で、PCN過剰率は、各リンク上のPCN-サポート可能なレートに等しいとしてオペレータによって構成されています。これは、リンクが混雑とするノードがパケットを廃棄れるトラフィックレートよりも低く設定してもよいです。

Exactly how the flow termination decision is made will be defined separately in Informational documents. This document describes several approaches (others might be possible):


o In one approach, the PCN-egress-node measures the rate of PCN-traffic that is not excess-traffic-marked, which is the amount of PCN-traffic that can actually be supported, and communicates this to the PCN-ingress-node. Also, the PCN-ingress-node measures the rate of PCN-traffic that is destined for this specific PCN-egress-node. The difference represents the excess amount that should be terminated.

O 1つのアプローチでは、PCN-出口ノードは、実際に支持することができるPCNトラフィックの量が過剰トラフィックマークされていないPCNトラフィックの速度を測定し、PCN-ingress-にこれを通信しますノード。また、PCN入ノードは、この特定のPCN-出口ノード宛のPCN-トラフィックのレートを測定します。違いが終了しなければならない過剰量を表しています。

o Another approach instead measures the rate of excess-traffic-marked traffic and terminates this amount of traffic. This terminates less traffic than the previous approach, if some nodes are dropping PCN-traffic.


o Another approach monitors PCN-packets and terminates some of the PCN-flows that have an excess-traffic-marked packet. (If all such flows were terminated, far too much traffic would be terminated, so a random selection needs to be made from those with an excess-traffic-marked packet [Menth08-1].)

O別のアプローチは、PCN-パケットを監視し、過剰トラフィック-マークパケットを持ってPCN-フローの一部を終了します。 (このようなすべてのフローが終了した場合は、あまりにも多くのトラフィックが終了されますので、ランダムな選択は、過剰なトラフィック・マークパケット[Menth08-1]のものから作られる必要があります。)

Since flow termination is designed for "abnormal" circumstances, it is quite likely that some PCN-nodes are congested and, hence, that packets are being dropped and/or significantly queued. The flow termination mechanism must accommodate this.


Note also that the termination control decision is made for a particular pair of PCN-boundary-nodes. So it is quite possible for PCN-flows to be terminated between one pair of PCN-boundary-nodes, whilst at the same time none are terminated between a different pair of PCN-boundary-nodes.


3.3. Flow Admission and/or Flow Termination When There Are Only Two PCN Encoding States

3.3. わずか2つのPCNエンコーディング状態がある場合は入場料および/またはフロー終了フロー

If a PCN-domain has only two encoding states available (PCN-marked and not PCN-marked), ie, it is using the baseline encoding [Moncaster09-1], then an operator has three options (others might be possible):


o admission control only: PCN-marking means threshold-marking, ie, only the threshold-metering algorithm triggers PCN-marking. Only PCN admission control is available.


o flow termination only: PCN-marking means excess-traffic-marking, ie, only the excess-traffic-metering algorithm triggers PCN-marking. Only PCN termination control is available.


o both admission control and flow termination: only the excess-traffic-metering algorithm triggers PCN-marking; however, the configured rate (PCN-excess-rate) is set equal to the PCN-admissible-rate, as shown in Figure 3. [Charny07-2] describes how both admission control and flow termination can be triggered in this case and also gives some pros and cons of this approach. The main downside is that admission control is less accurate.


                          ==   Metering &    ==
                          ==Marking behaviour==       ==PCN mechanisms==
           Rate of     ^
      PCN-traffic on   |
     bottleneck link   |                                  Terminate some
                       |                                  admitted flows
                       |                                         &
                       |                                 Block new flows
                       |       Some pkts
   U*PCN-excess-rate  -|  excess-traffic-marked        -----------------
                       |                                 Block new flows
     PCN-excess-rate  -|------------------------------------------------
                       |         No pkts                 Admit new flows
                       |       PCN-marked

Figure 3: Schematic of how the PCN admission control and flow termination mechanisms operate as the rate of PCN-traffic increases, for a PCN-domain with two encoding states and using the approach of [Charny07-2]. Note: U is a global parameter for all links in the PCN-domain.


3.4. Information Transport
3.4. 情報トランスポート

The transport of pre-congestion information from a PCN-node to a PCN-egress-node is through PCN-markings in data packet headers, ie, "in-band"; no signalling protocol messaging is needed. Signalling is needed to transport PCN-feedback-information -- for example, to convey the fraction of PCN-marked traffic from a PCN-egress-node to the relevant PCN-ingress-node. Exactly what information needs to be transported will be described in future documents about possible boundary mechanisms. The signalling could be done by an extension of RSVP or NSIS (Next Steps in Signalling), for instance; [Lefaucheur06] describes the extensions needed for RSVP.

PCN-出口ノードへPCNノードからプリ渋滞情報の転送は、データパケットヘッダでPCN-マーキングを介して行われ、すなわち、「インバンド」。何のシグナリングプロトコルメッセージは必要ありません。シグナリングは、PCN-フィードバック情報を転送するために必要とされている - 例えば、関連するPCN入ノードにPCN-出口ノードからPCN-マークされたトラフィックの割合を伝えるために。正確にどのような情報はでき境界メカニズムについての将来の文書に記載される輸送する必要があります。シグナリングは、例えば、RSVPまたはNSIS(シグナリングにおける次のステップ)の拡張によって行うことができます。 [Lefaucheur06] RSVPのために必要な拡張機能について説明します。

3.5. PCN-Traffic
3.5. PCN-トラフィック

The following are some high-level points about how PCN works:


o There needs to be a way for a PCN-node to distinguish PCN-traffic from other traffic. This is through a combination of the DSCP field and/or ECN field.

O PCN-ノードは、他のトラフィックからPCN-トラフィックを区別するための方法が必要。これは、DSCPフィールドおよび/またはECNフィールドを組み合わせています。

o It is not advised to have competing-non-PCN-traffic but, if there is such traffic, there needs to be a mechanism to limit it. "Competing-non-PCN-traffic" means traffic that shares a link with PCN-traffic and competes for its forwarding bandwidth. Hence, more competing-non-PCN-traffic results in poorer QoS for PCN. Further, the unpredictable amount of competing-non-PCN-traffic makes the PCN mechanisms less accurate and so reduces PCN's ability to protect the QoS of admitted PCN-flows.

Oこのようなトラフィックがある場合、それを制限する仕組みが必要である、競合する非PCN-トラフィックを持っていることをお勧めしますがされていません。 「非PCN-トラフィックを競合することは、」PCN-トラフィックとのリンクを共有し、その転送帯域幅に対して競合するトラフィックを意味します。 PCNのための貧しいQoSの中したがって、より多くの競合する非PCNトラフィックの結果。さらに、競合する非PCN-トラフィックの予測不可能な量は、PCNメカニズムはそれほど正確になり、そう認めPCN-フローのQoSを保護するPCNの能力を減少させます。

o Two examples of such competing-non-PCN-traffic are:

Oなどの競合 - 非PCN-トラフィックの2つの例は以下のとおりです。

1. traffic that is priority scheduled over PCN (perhaps a particular application or an operator's control messages);


2. traffic that is scheduled at the same priority as PCN (for example, if the Voice-Admit codepoint is used for PCN-traffic [Moncaster09-1] and there is non-PCN, voice-admit traffic in the PCN-domain).

PCNと同じ優先順位でスケジューリングされる2トラフィック(ボイス-認めるコードポイントがPCNトラフィック[Moncaster09-1]に使用された場合、例えば、非PCN、PCNドメインにおける音声認めるトラフィックがあります) 。

o If there is such competing-non-PCN-traffic, then PCN's mechanisms should take account of it, in order to improve the accuracy of the decision about whether to admit (or terminate) a PCN-flow. For example, one mechanism is that such competing-non-PCN-traffic contributes to the PCN-meters (ie, is metered by the threshold-marking and excess-traffic-marking algorithms).


o There will be other non-PCN-traffic that doesn't compete for the same forwarding bandwidth as PCN-traffic, because it is forwarded at lower priority. Hence, it shouldn't contribute to the PCN-meters. Examples are best-effort and assured-forwarding traffic. However, a PCN-node should dedicate some capacity to lower-priority traffic so that it isn't starved.


o This document assumes that the PCN mechanisms are applied to a single behaviour aggregate in the PCN-domain. However, it would also be possible to apply them independently to more than one behaviour aggregate, which are distinguished by DSCP.


3.6. Backwards Compatibility
3.6. 後方互換性

PCN specifies semantics for the ECN field that differ from the default semantics of [RFC3168]. A particular PCN encoding scheme needs to describe how it meets the guidelines of BCP 124 [RFC4774] for specifying alternative semantics for the ECN field. In summary, the approach is to:

PCNは、[RFC3168]のデフォルトのセマンティクス異なるECNフィールドのセマンティクスを指定します。特定のPCN符号化方式は、ECNフィールドの別のセマンティクスを指定するためのBCP 124 [RFC4774]のガイドラインに適合している方法を説明する必要があります。要約すると、このアプローチは、以下のとおりです。

o use a DSCP to allow PCN-nodes to distinguish PCN-traffic that uses the alternative ECN semantics;

O PCN-ノードは、代替のECN意味論を使用するPCNトラフィックを区別できるようにDSCPを使用します。

o define these semantics for use within a controlled region, the PCN-domain;


o take appropriate action if ECN-capable, non-PCN-traffic arrives at a PCN-ingress-node with the DSCP used by PCN.


For the baseline encoding [Moncaster09-1], the "appropriate action" is to block ECN-capable traffic that uses the same DSCP as PCN from entering the PCN-domain directly. "Blocking" means it is dropped or downgraded to a lower-priority behaviour aggregate, or alternatively such traffic may be tunnelled through the PCN-domain. The reason that "appropriate action" is needed is that the PCN-egress-node clears the ECN field to 00.

ベースラインエンコーディング[Moncaster09-1]のために、「適切なアクションが」直接PCNドメインに入るのPCNと同じDSCPを使用ECN-可能なトラフィックをブロックすることです。 「ブロッキング」が削除またはPCN-ドメインを介してトンネルすることができる優先度の低い動作集合体、あるいはそのようなトラフィックにダウングレードされています。 「適切な措置」が必要であることの理由は、PCN-出口ノード00にECNフィールドをクリアしていることです。

Extended encoding schemes may need to take different "appropriate action".


4. Detailed Functional Architecture

This section is intended to provide a systematic summary of the new functional architecture in the PCN-domain. First, it describes functions needed at the three specific types of PCN-node; these are data plane functions and are in addition to the normal router functions for PCN-nodes. Then, it describes the further functionality needed for both flow admission control and flow termination; these are signalling and decision-making functions, and there are various possibilities for where the functions are physically located. The section is split into:


1. functions needed at PCN-interior-nodes
2. functions needed at PCN-ingress-nodes
3. functions needed at PCN-egress-nodes
4. other functions needed for flow admission control
5. other functions needed for flow termination control

Note: Probing is covered in the Appendix.


The section then discusses some other detailed topics:


1. addressing
2. tunnelling
3. fault handling
4.1. PCN-Interior-Node Functions
4.1. PCN-インテリアノードの機能

Each link of the PCN-domain is configured with the following functionality:


o Behaviour aggregate classification - determine whether or not an incoming packet is a PCN-packet.

O動作集合分類 - 着信パケットがPCN-パケットであるか否かを判定する。

o PCN-meter - measure the "amount of PCN-traffic". The measurement is made on the overall PCN-traffic, not per flow. Algorithms determine whether to indicate to the PCN-marking functionality that packets should be PCN-marked.

PCNメートルO - "PCN-トラフィック量" を測定。測定は、全体的なPCNトラフィックではなく、フローごとに行われます。アルゴリズムは、パケットがPCN-マークする必要がありますPCN-マーキング機能に指示するかどうかを判断します。

o PCN-mark - as triggered by indications from the PCN-meter functionality; if necessary, PCN-mark packets with the appropriate encoding.

PCNマークO - PCNメートルの機能からの指示を契機に、必要に応じて、適切な符号化とPCNマークパケット。

o Drop - if the queue overflows, then naturally packets are dropped. In addition, the link may be configured with a maximum rate for PCN-traffic (below the physical link rate), above which PCN-packets are dropped.

Oドロップ - キューがオーバーフローした場合、その後、自然にパケットはドロップされます。また、リンクは、PCN、パケットがドロップされる、上記(物理リンク速度以下)PCN-トラフィックの最大レートで構成されてもよいです。

The functions are defined in [Eardley09] and the baseline encoding in [Moncaster09-1] (extended encodings are to be defined in other documents).


                                       +---------+   Result
                                    |  |  Meter  |       |
                                    |  +---------+       V
         +----------+   +- - - - -+  |                +------+
         |   BA     |   |         |  |                |      |    Marked
Packet =>|Classifier|==>| Dropper |==?===============>|Marker|==> Packet
Stream   |          |   |         |  |                |      |    Stream
         +----------+   +- - - - -+  |                +------+
                                    |  +---------+       ^
                                    |  | Excess  |       |
                                    +->| Traffic |-------+
                                       |  Meter  |   Result

Figure 4: Schematic of PCN-interior-node functionality.


4.2. PCN-Ingress-Node Functions
4.2. PCN-進入ノードの機能

Each ingress link of the PCN-domain is configured with the following functionality: o Packet classification - determine whether an incoming packet is part of a previously admitted flow by using a filter spec (eg, DSCP, source and destination addresses, port numbers, and protocol).

PCNドメインの各入力リンクは、以下の機能で構成されている:パケット分類○ - 着信パケットがフィルタ仕様を使用して、以前に認めフローの一部であるかどうかを決定する(例えば、DSCP、送信元および宛先アドレス、ポート番号、及びプロトコル)。

o Police - police, by dropping any packets received with a DSCP indicating PCN transport that do not belong to an admitted flow. (A prospective PCN-flow that is rejected could be blocked or admitted into a lower-priority behaviour aggregate.) Similarly, police packets that are part of a previously admitted flow, to check that the flow keeps to the agreed rate or flowspec (eg, see [RFC1633] for a microflow and its NSIS equivalent).

O警察は - 警察は、すべてのパケットをドロップすることで、入院の流れに属していないPCN輸送を示すDSCPを受けました。 (拒否された将来のPCN-フローは、優先順位の低い行動の集計にブロックされるか、または入院することができます。)同様に、以前に入院流れの一部である警察のパケットは、フローが合意されたレートまたはフロースペック(例えばに維持していることを確認するには、マイクロそのNSIS相当)については[RFC1633]を参照。

o PCN-colour - set the DSCP and ECN fields appropriately for the PCN-domain, for example, as in [Moncaster09-1].

O PCN色 - [Moncaster09-1]のように、例えば、PCN-ドメインの適切DSCPとECNフィールドを設定します。

o Meter - some approaches to flow termination require the PCN-ingress-node to measure the (aggregate) rate of PCN-traffic towards a particular PCN-egress-node.

Oメーター - 終了を流すためにいくつかのアプローチは、特定のPCN-出口ノードに向かってPCNトラフィックの(集約)速度を測定するために、PCN-入口ノードを必要とします。

The first two are policing functions, needed to make sure that PCN-packets admitted into the PCN-domain belong to a flow that has been admitted and to ensure that the flow keeps to the flowspec agreed (eg, doesn't exceed an agreed maximum rate and is inelastic traffic). Installing the filter spec will typically be done by the signalling protocol, as will re-installing the filter, for example, after a re-route that changes the PCN-ingress-node (see [Briscoe06] for an example using RSVP). PCN-colouring allows the rest of the PCN-domain to recognise PCN-packets.

最初の二つはPCN-ドメインに入院PCN-パケットが入院されていて、フローはフロースペックが合意に保つことを保証するために、流れに属していることを確認するために必要なポリシング機能、(例えば、合意された最大値を超えていません率と非弾性トラフィックです)。フィルタを再インストールされますように、フィルタ仕様をインストールは、典型的には、例えば、PCN-入口ノードを変更し、再ルート後(RSVPを使用して、例えば[Briscoe06]参照)、シグナリングプロトコルによって行われます。 PCN-着色がPCN-ドメインの残りの部分はPCN-パケットを認識することができます。

4.3. PCN-Egress-Node Functions
4.3. PCN-出口ノードの機能

Each egress link of the PCN-domain is configured with the following functionality:


o Packet classify - determine which PCN-ingress-node a PCN-packet has come from.

Oパケットが分類 - PCNパケットから来たPCN-入口ノード決定します。

o Meter - "measure PCN-traffic" or "monitor PCN-marks".

メーターO - "PCN-トラフィックを測定" または "PCN-マークを監視します"。

o PCN-colour - for PCN-packets, set the DSCP and ECN fields to the appropriate values for use outside the PCN-domain.

O PCN-色 - PCN-パケットに対して、PCNドメイン外の使用のために適切な値にDSCPとECNフィールドを設定します。

The metering functionality, of course, depends on whether it is targeted at admission control or flow termination. Alternatives involve the PCN-egress-node "measuring", as an aggregate (ie, not per flow), all PCN-packets from a particular PCN-ingress-node, or "monitoring" the PCN-traffic and reacting to one (or several) PCN- marked packets. For PCN-colouring, [Moncaster09-1] specifies that the PCN-egress-node resets the ECN field to 00; other encodings may define different behaviour.

計量機能は、もちろん、それはアドミッション制御やフローの終了時に目標とされているかどうかに依存します。代替案は、すべてのPCN-パケットが特定のPCN-入口ノードから、(すなわち、しないフローごと)骨材として、「測定」PCN-出口ノードを含む、またはPCNトラフィックを「監視」と一つに反応する(またはいくつかの)PCN-は、パケットをマーク。 PCN-着色のために、[Moncaster09-1] PCN-出口ノード00にECNフィールドをリセットすることを指定します。他のエンコーディングは異なる動作を定義することがあります。

4.4. Admission Control Functions
4.4. アドミッション制御機能

As well as the functions covered above, other specific admission control functions need to be performed (others might be possible):


o Make decision about admission - based on the output of the PCN-egress-node's meter function. In the case where it "measures PCN-traffic", the measured traffic on the ingress-egress-aggregate is compared with some reference level. In the case where it "monitors PCN-marks", the decision is based on whether or not one (or several) packets are PCN-marked (eg, the RSVP PATH message). In either case, the admission decision also takes account of policy and application-layer requirements [RFC2753].

PCN-出口ノードのメーター機能の出力に基づいて - O入場についての決定を行います。この「測定PCNトラフィック」、乗降用凝集で測定トラフィックがある基準レベルと比較した場合には。それは、「PCN-マークを監視」の場合には、決定か否かが1つ(または複数の)に基づいてパケットが(例えば、RSVP PATHメッセージ)PCN-マークされています。いずれの場合も、入場料の決定は、ポリシーとアプリケーション層の要件[RFC2753]のアカウントを取ります。

o Communicate decision about admission - signal the decision to the node making the admission control request (which may be outside the PCN-domain) and to the policer (PCN-ingress-node function) for enforcement of the decision.

O入院について決定を伝え - 、決定の執行のためのポリサー(PCN-入口ノード機能)に(PCN-ドメイン外であってもよい)アドミッション制御要求を行うノードの決定を知らせます。

There are various possibilities for how the functionality could be distributed (we assume the operator will configure which is used):


o The decision is made at the PCN-egress-node and the decision (admit or block) is signalled to the PCN-ingress-node.


o The decision is recommended by the PCN-egress-node (admit or block), but the decision is definitively made by the PCN-ingress-node. The rationale is that the PCN-egress-node naturally has the necessary information about the amount of PCN-marks on the ingress-egress-aggregate, whereas the PCN-ingress-node is the policy enforcement point [RFC2753] that polices incoming traffic to ensure it is part of an admitted PCN-flow.

O決定はPCN-出口ノード(認めるまたはブロック)によって推奨されるが、決定は決定的PCN-入口ノードによって行われます。理論的根拠は、PCN-入口ノードは、着信トラフィックをポリシングポリシー施行ポイント[RFC2753]であるのに対し、PCN-出口ノードは、天然、入口 - 出口凝集にPCNマークの量に関する必要な情報を有することですそれは認めPCN-フローの一部であることを確認してください。

o The decision is made at the PCN-ingress-node, which requires that the PCN-egress-node signals PCN-feedback-information to the PCN-ingress-node. For example, it could signal the current fraction of PCN-traffic that is PCN-marked.


o The decision is made at a centralised node (see Appendix).


Note: Admission control functionality is not performed by normal PCN-interior-nodes.


4.5. Flow Termination Functions
4.5. 終了関数フロー

As well as the functions covered above, other specific termination control functions need to be performed (others might be possible):


o PCN-meter at PCN-egress-node - similarly to flow admission, there are two types of possibilities: to "measure PCN-traffic" on the ingress-egress-aggregate, or to "monitor PCN-marks" and react to one (or several) PCN-marks.

O PCN-出口ノードにおけるPCNメートル - 同様に入場を流れるように、可能性の2種類がある:乗降凝集体の「PCN-トラフィックを測定する」、又は「PCNマークをモニタ」と一つに反応します(または複数)PCNマーク。

o (if required) PCN-meter at PCN-ingress-node - make "measurements of PCN-traffic" being sent towards a particular PCN-egress-node; again, this is done for the ingress-egress-aggregate and not per flow.

PCN-入口ノードにおけるPCNメートルを(必要な場合)O - 特にPCN-出口ノードに向けて送信される「PCN-トラフィックの測定」を行います。再び、これは、入口・出口・集計のためではなく、フローごとに行われます。

o (if required) Communicate PCN-feedback-information to the node that makes the flow termination decision - for example, as in [Briscoe06], communicate the PCN-egress-node's measurements to the PCN-ingress-node.

例えば、[Briscoe06]のように、PCN-入口ノードにPCN-出口ノードの測定値を伝える - O(必要な場合)、フロー終了判定を行うノードにPCN-フィードバック情報を通信します。

o Make decision about flow termination - use the information from the PCN-meter(s) to decide which PCN-flow or PCN-flows to terminate. The decision takes account of policy and application-layer requirements [RFC2753].

Oフロー終了に関する意思決定を行います - PCN-フローまたはPCN-フローが終了するかを決定するためにPCNメートル(S)からの情報を使用します。決定は、ポリシーとアプリケーション層の要件[RFC2753]のアカウントを取ります。

o Communicate decision about flow termination - signal the decision to the node that is able to terminate the flow (which may be outside the PCN-domain) and to the policer (PCN-ingress-node function) for enforcement of the decision.

Oフロー終了についての決定を伝え - 、決定の執行のためのポリサー(PCN-入口ノード機能)に(PCN-ドメイン外であってもよい)、フローを終了することができるノードの決定を知らせます。

There are various possibilities for how the functionality could be distributed, similar to those discussed above in Section 4.4.


Note: Flow termination functionality is not performed by normal PCN-interior-nodes.


4.6. Addressing
4.6. アドレッシング

PCN-nodes may need to know the address of other PCN-nodes. Note that PCN-interior-nodes don't need to know the address of other PCN-nodes (except their next-hop neighbours for routing purposes).

PCN-ノードは、他のPCN-のノードのアドレスを知っている必要があります。 PCN-インテリア・ノードは(ルーティング目的のためにそのネクストホップネイバーを除く)他のPCN-のノードのアドレスを知っている必要はないことに注意してください。

At a minimum, the PCN-egress-node needs to know the address of the PCN-ingress-node associated with a flow so that the PCN-ingress-node can be informed of the admission decision (and any flow termination decision) and enforce it through policing. There are various possibilities for how the PCN-egress-node can do this, ie, associate the received packet to the correct ingress-egress-aggregate. It is not the intention of this document to mandate a particular mechanism.

最低でも、PCN-出口ノードは、PCN-入口ノードは、アドミッション決定(及び任意のフロー終了判定)を通知することができるように、フローに関連付けられたPCN-入口ノードのアドレスを知っていて、強制する必要がありますそれポリシングによる。 PCN-出口ノードが正しい乗降用骨材に受信したパケットを関連付ける、すなわち、これを行うことができる方法のための様々な可能性があります。特定のメカニズムを強制するには、このドキュメントの意図ではありません。

o The addressing information can be gathered from signalling -- for example, through the regular processing of an RSVP PATH message, as the PCN-ingress-node is the previous RSVP hop (PHOP) ([Lefaucheur06]). Another option is that the PCN-ingress-node could signal its address to the PCN-egress-node.

PCN-入口ノードは、前のRSVPホップ(PHOP)([Lefaucheur06])であるように、例えば、RSVP PATHメッセージの定期的な処理を介して - ○アドレッシング情報は、シグナリングから収集することができます。別のオプションは、PCN入ノードがPCN-出口ノードにそのアドレスを知らせることができることです。

o Always tunnel PCN-traffic across the PCN-domain. Then the PCN-ingress-node's address is simply the source address of the outer packet header. The PCN-ingress-node needs to learn the address of the PCN-egress-node, either by manual configuration or by one of the automated tunnel endpoint discovery mechanisms (such as signalling or probing over the data route, interrogating routing, or using a centralised broker).

PCN-ドメイン全体でO、必ずトンネルPCNトラフィック。次いで、PCN-入口ノードのアドレスは単に外側のパケットヘッダの送信元アドレスです。 PCN-入口ノードは、手動設定によって、または自動トンネルエンドポイントディスカバリメカニズムの一つ(例えばシグナリングまたはデータ経路上プロービング、ルーティングに問い合わせ、または使用するなどのいずれかによって、PCN-出口ノードのアドレスを学習する必要があります集中型のブローカー)。

4.7. Tunnelling
4.7. トンネリング

Tunnels may originate and/or terminate within a PCN-domain (eg, IP over IP, IP over MPLS). It is important that the PCN-marking of any packet can potentially influence PCN's flow admission control and termination -- it shouldn't matter whether the packet happens to be tunnelled at the PCN-node that PCN-marks the packet, or indeed whether it's decapsulated or encapsulated by a subsequent PCN-node. This suggests that the "uniform conceptual model" described in [RFC2983] should be re-applied in the PCN context. In line with both this and the approach of [RFC4303] and [Briscoe09], the following rule is applied if encapsulation is done within the PCN-domain:

トンネルは発信および/またはPCN-ドメイン内終了させることができる(例えば、IPオーバーIP、IP上のMPLS)。 PCNはマーキング潜在的にPCNのフローアドミッション制御と終了に影響を与えることができる任意のパケットであることが重要である - パケットがPCN-ノードでトンネル化することを起こるかどうかは関係ないはずそのPCN-マークパケット、または実際にそれはですかデカプセル化または後続PCNノードによってカプセル化。これは、[RFC2983]に記載された「均一な概念モデルは、」PCNコンテキストに再適用されるべきであることを示唆しています。カプセル化はPCNドメイン内で行われた場合、これと[RFC4303]と[Briscoe09]のアプローチの両方に沿って、以下のルールが適用されます。

o Any PCN-marking is copied into the outer header.


Note: A tunnel will not provide this behaviour if it complies with [RFC3168] tunnelling in either mode, but it will if it complies with [RFC4301] IPsec tunnelling.


Similarly, in line with the "uniform conceptual model" of [RFC2983], with the "full-functionality option" of [RFC3168], and with [RFC4301], the following rule is applied if decapsulation is done within the PCN-domain:


o If the outer header's marking state is more severe, then it is copied onto the inner header.


Note that the order of increasing severity is: not PCN-marked, threshold-marked, and excess-traffic-marked.


An operator may wish to tunnel PCN-traffic from PCN-ingress-nodes to PCN-egress-nodes. The PCN-marks shouldn't be visible outside the PCN-domain, which can be achieved by the PCN-egress-node doing the PCN-colouring function (Section 4.3) after all the other (PCN and tunnelling) functions. The potential reasons for doing such tunnelling are: the PCN-egress-node then automatically knows the address of the relevant PCN-ingress-node for a flow, and, even if ECMP (Equal Cost Multi-Path) is running, all PCN-packets on a particular ingress-egress-aggregate follow the same path (for more on ECMP, see Section 6.4). But such tunnelling also has drawbacks, for example, the additional overhead in terms of bandwidth and processing as well as the cost of setting up a mesh of tunnels between PCN-boundary-nodes (there is an N^2 scaling issue).

オペレータは、PCN-出口・ノードにPCN入ノードからトンネルPCN-トラフィックを望むかもしれません。 PCN-マークは、他のすべての(PCNとトンネリング)関数後PCN-出口ノードPCN-着色機能を行う(第4.3節)によって達成することができるPCNドメイン、外部表示されてはなりません。そのようなトンネリングを行うための潜在的な理由は以下のとおりです。ECMP(イコールコストマルチパス)が実行されている場合でも、PCN-出口ノードは自動的に、フローに関連するPCN入ノードのアドレスを知っている、そして、すべてのPCN-特定の乗降集約上のパケットは、(ECMPの詳細については、セクション6.4を参照)は、同じ経路を辿ります。しかし、このようなトンネルはまた欠点を有し、例えば、帯域幅と処理の点で追加のオーバーヘッドならびにPCN-境界ノードの間のトンネルのメッシュを設定するコスト(N ^ 2スケーリングの問題があります)。

Potential issues arise for a "partially PCN-capable tunnel", ie, where only one tunnel endpoint is in the PCN-domain:


1. The tunnel originates outside a PCN-domain and ends inside it. If the packet arrives at the tunnel ingress with the same encoding as used within the PCN-domain to indicate PCN-marking, then this could lead the PCN-egress-node to falsely measure pre-congestion.


2. The tunnel originates inside a PCN-domain and ends outside it. If the packet arrives at the tunnel ingress already PCN-marked, then it will still have the same encoding when it's decapsulated, which could potentially confuse nodes beyond the tunnel egress.


In line with the solution for partially capable Diffserv tunnels in [RFC2983], the following rules are applied:


o For case (1), the tunnel egress node clears any PCN-marking on the inner header. This rule is applied before the "copy on decapsulation" rule above.


o For case (2), the tunnel ingress node clears any PCN-marking on the inner header. This rule is applied after the "copy on encapsulation" rule above.


Note that the above implies that one has to know, or determine, the characteristics of the other end of the tunnel as part of establishing it.


Tunnelling constraints were a major factor in the choice of the baseline encoding. As explained in [Moncaster09-1], with current tunnelling endpoints, only the 11 codepoint of the ECN field survives decapsulation, and hence the baseline encoding only uses the 11 codepoint to indicate PCN-marking. Extended encoding schemes need to explain their interactions with (or assumptions about) tunnelling. A lengthy discussion of all the issues associated with layered encapsulation of congestion notification (for ECN as well as PCN) is in [Briscoe09].

トンネルの制約は、ベースラインのエンコードの選択における主要な要因でした。 【Moncaster09-1]で説明したように、現在のトンネルエンドポイントと、ECNフィールドのわずか11コードポイントは、デカプセル化を存続し、従ってベースライン符号化は、PCNマーキングを示すために11のコードポイントを使用します。拡張符号化方式は、トンネリング(約または仮定)との相互作用を説明する必要があります。 (ECNならびにPCN用)輻輳通知の層状カプセル化に関連するすべての問題の長い議論は[Briscoe09]です。

4.8. Fault Handling
4.8. 障害処理

If a PCN-interior-node (or one of its links) fails, then lower-layer protection mechanisms or the regular IP routing protocol will eventually re-route around it. If the new route can carry all the admitted traffic, flows will gracefully continue. If instead this causes early warning of pre-congestion on the new route, then admission control based on Pre-Congestion Notification will ensure that new flows will not be admitted until enough existing flows have departed. Re-routing may result in heavy (pre-)congestion, which will cause the flow termination mechanism to kick in.


If a PCN-boundary-node fails, then we would like the regular QoS signalling protocol to be responsible for taking appropriate action. As an example, [Briscoe09] considers what happens if RSVP is the QoS signalling protocol.

PCN-境界ノードに障害が発生した場合、我々はシグナリングプロトコル通常のQoSが適切な行動を取るための責任を負うようにしたいと思います。一例として、[Briscoe09] RSVPは、QoSシグナリングプロトコルである場合に何が起こるかを考えます。

5. Operations and Management

This section considers operations and management issues, under the FCAPS headings: Faults, Configuration, Accounting, Performance, and Security. Provisioning is discussed with performance.


5.1. Fault Operations and Management
5.1. 運用と管理フォールト

Fault Operations and Management is about preventing faults, telling the management system (or manual operator) that the system has recovered (or not) from a failure, and about maintaining information to aid fault diagnosis.


Admission blocking and, particularly, flow termination mechanisms should rarely be needed in practice. It would be unfortunate if they didn't work after an option had been accidentally disabled. Therefore, it will be necessary to regularly test that the live system works as intended (devising a meaningful test is left as an exercise for the operator).


Section 4 describes how the PCN architecture has been designed to ensure admitted flows continue gracefully after recovering automatically from link or node failures. The need to record and monitor re-routing events affecting signalling is unchanged by the addition of PCN to a Diffserv domain. Similarly, re-routing events within the PCN-domain will be recorded and monitored just as they would be without PCN.


PCN-marking does make it possible to record "near-misses". For instance, at the PCN-egress-node a "reporting threshold" could be set to monitor how often -- and for how long -- the system comes close to triggering flow blocking without actually doing so. Similarly, bursts of flow termination marking could be recorded even if they are not sufficiently sustained to trigger flow termination. Such statistics could be correlated with per-queue counts of marking volume (Section 5.2) to upgrade resources in danger of causing service degradation or to trigger manual tracing of intermittent incipient errors that would otherwise have gone unnoticed.

PCN-マーキング「ニアミス」を記録することを可能にしません。例えば、PCN-出口ノードで、「報告しきい値は、」どのくらいの頻度を監視するように設定することができ - とどのくらいのために - システムは、実際にはそうせずに流れブロッキングをトリガーに近づきます。同様に、マーキングフロー終了のバーストは、それらが十分に流れ終了をトリガするために持続されていない場合でも記録することができます。このような統計は、サービス低下を引き起こす危険にリソースをアップグレードするか、そうでなければ見過ごされていた断続的な初期エラーのマニュアルトレースをトリガするために、ボリューム(5.2節)をマーキングのキューごとのカウント数と相関することができます。

Finally, of course, many faults are caused by failings in the management process ("human error"): a wrongly configured address in a node, a wrong address given in a signalling protocol, a wrongly configured parameter in a queueing algorithm, a node set into a different mode from other nodes, and so on. Generally, a clean design with few configurable options ensures this class of faults can be traced more easily and prevented more often. Sound management practice at run-time also helps. For instance, a management system should be used that constrains configuration changes within system rules (eg, preventing an option setting inconsistent with other nodes), configuration options should be recorded in an offline database, and regular automatic consistency checks between live systems and the database should be performed. PCN adds nothing specific to this class of problems.

ノードに誤って設定されたアドレス、シグナリングプロトコルで指定された間違ったアドレス、キューイングアルゴリズムにおける誤って設定されたパラメータ、ノード:最後に、もちろん、多くの障害は、管理プロセス(「ヒューマンエラー」)における欠点によって引き起こされますように、他のノードから別のモードに設定され、。一般的に、いくつかの設定可能なオプションを備えたクリーンなデザインは、障害のこのクラスは、より簡単にトレースし、より頻繁に防止することができる保証されます。実行時に健全な経営の実践にも役立ちます。例えば、管理システムは、(例えば、他のノードと一致しないオプション設定を防止する)、コンフィギュレーションオプションは、オフラインデータベースに記録され、ライブシステムとデータベースとの間の定期的な自動整合性チェックされるべきシステムのルール内の構成変更を制約することに使用されるべきです実行する必要があります。 PCNは、問題のこのクラスに固有のものが追加されません。

5.2. Configuration Operations and Management
5.2. 構成操作と管理

Threshold-metering and -marking and excess-traffic-metering and -marking are standardised in [Eardley09]. However, more diversity in PCN-boundary-node behaviours is expected, in order to interface with diverse industry architectures. It may be possible to have different PCN-boundary-node behaviours for different ingress-egress-aggregates within the same PCN-domain.


PCN-metering behaviour is enabled on either the egress or the ingress interfaces of PCN-nodes. A consistent choice must be made across the PCN-domain to ensure that the PCN mechanisms protect all links.


PCN configuration control variables fall into the following categories:


o system options (enabling or disabling behaviours)


o parameters (setting levels, addresses, etc.)


One possibility is that all configurable variables sit within an SNMP (Simple Network Management Protocol) management framework [RFC3411], being structured within a defined management information base (MIB) on each node, and being remotely readable and settable via a suitably secure management protocol (such as SNMPv3).


Some configuration options and parameters have to be set once to "globally" control the whole PCN-domain. Where possible, these are identified below. This may affect operational complexity and the chances of interoperability problems between equipment from different vendors.


It may be possible for an operator to configure some PCN-interior-nodes so that they don't run the PCN mechanisms, if it knows that these links will never become (pre-)congested.


5.2.1. System Options
5.2.1. システムオプション

On PCN-interior-nodes there will be very few system options:


o Whether two PCN-markings (threshold-marked and excess-traffic-marked) are enabled or only one. Typically, all nodes throughout a PCN-domain will be configured the same in this respect. However, exceptions could be made. For example, if most PCN-nodes used both markings but some legacy hardware was incapable of running two algorithms, an operator might be willing to configure these legacy nodes solely for excess-traffic-marking to enable flow termination as a back-stop. It would be sensible to place such nodes where they could be provisioned with a greater leeway over expected traffic levels.

Oかどうか2 PCN-マーキング(しきい値-マークされ、過剰トラフィック-マーク)が有効になっているか、一つだけ。典型的には、PCN-ドメイン全体のすべてのノードは、この点で同様に構成されます。ただし、例外は作ることができます。最もPCN-ノードは両方のマーキングを使用したが、いくつかの従来のハードウェアは、2つのアルゴリズムを実行することができなかった場合など、オペレータは、これらのレガシーが過剰トラフィックマーキングバックストップとしてフロー終端を有効にするためだけにノード設定する意思があるかもしれません。彼らが予想されるトラフィックレベルをより余裕をプロビジョニングすることができ、このようなノードを配置することが賢明でしょう。

o In the case where only one PCN-marking is enabled, all nodes must be configured to generate PCN-marks from the same meter (ie, either the threshold meter or the excess-traffic meter).


PCN-boundary-nodes (ingress and egress) will have more system options:


o Which of admission and flow termination are enabled. If any PCN-interior-node is configured to generate a marking, all PCN-boundary-nodes must be able to interpret that marking (which includes understanding, in a PCN-domain that uses only one type of PCN-marking, whether they are generated by PCN-interior-nodes' threshold meters or their excess-traffic meters). Therefore, all PCN-boundary-nodes must be configured the same in this respect.


o Where flow admission and termination decisions are made: at PCN-ingress-nodes or at PCN-egress-nodes (or at a centralised node, see Appendix). Theoretically, this configuration choice could be negotiated for each pair of PCN-boundary-nodes, but we cannot imagine why such complexity would be required, except perhaps in future inter-domain scenarios.


o How PCN-markings are translated into admission control and flow termination decisions (see Sections 3.1 and 3.2).

O PCN-マーキングがアドミッション制御およびフロー終了の決定に翻訳されている方法(セクション3.1と3.2を参照してください)。

PCN-egress-nodes will have further system options:


o How the mapping should be established between each packet and its aggregate (eg, by MPLS label and by IP packet filter spec) and how to take account of ECMP.


o If an equipment vendor provides a choice, there may be options for selecting which smoothing algorithm to use for measurements.


5.2.2. Parameters
5.2.2. パラメーター

Like any Diffserv domain, every node within a PCN-domain will need to be configured with the DSCP(s) used to identify PCN-packets. On each interior link, the main configuration parameters are the PCN-threshold-rate and PCN-excess-rate. A larger PCN-threshold-rate enables more PCN-traffic to be admitted on a link, hence improving capacity utilisation. A PCN-excess-rate set further above the PCN-threshold-rate allows greater increases in traffic (whether due to natural fluctuations or some unexpected event) before any flows are terminated, ie, minimises the chances of unnecessarily triggering the termination mechanism. For instance, an operator may want to design their network so that it can cope with a failure of any single PCN-node without terminating any flows.


Setting these rates on the first deployment of PCN will be very similar to the traditional process for sizing an admission-controlled network, depending on: the operator's requirements for minimising flow blocking (grade of service), the expected PCN-traffic load on each link and its statistical characteristics (the traffic matrix), contingency for re-routing the PCN-traffic matrix in the event of single or multiple failures, and the expected load from other classes relative to link capacities [Menth09-1]. But, once a domain is in operation, a PCN design goal is to be able to determine growth in these configured rates much more simply, by monitoring PCN-marking rates from actual rather than expected traffic (see Section 5.4 on Performance and Provisioning).


Operators may also wish to configure a rate greater than the PCN-excess-rate that is the absolute maximum rate that a link allows for PCN-traffic. This may simply be the physical link rate, but some operators may wish to configure a logical limit to prevent starvation of other traffic classes during any brief period after PCN-traffic exceeds the PCN-excess-rate but before flow termination brings it back below this rate.


Threshold-metering requires a threshold token bucket depth to be configured, excess-traffic-metering requires a value for the MTU (maximum size of a PCN-packet on the link), and both require setting a maximum size of their token buckets. It is preferable to have rules that set defaults for these parameters but to then allow operators to change them -- for instance, if average traffic characteristics change over time.

閾値計量が設定される閾値トークンバケット深さを必要とする、過剰トラフィック計量は、MTU(リンク上PCNパケットの最大サイズ)の値を必要とし、両方がそれらのトークンバケットの最大サイズを設定する必要があります。例えば、平均トラフィック特性が時間とともに変化する場合 - これらのパラメータのデフォルト値を設定するが、その後に事業者がそれらを変更できるようにするルールを持っていることが好ましいです。

The PCN-egress-node may allow configuration of:


o how it smooths metering of PCN-markings (eg, EWMA parameters)


Whichever node makes admission and flow termination decisions will contain algorithms for converting PCN-marking levels into admission or flow termination decisions. These will also require configurable parameters, for instance:


o An admission control algorithm that is based on the fraction of marked packets will at least require a marking threshold setting above which it denies admission to new flows.


o Flow termination algorithms will probably require a parameter to delay termination of any flows until it is more certain that an anomalous event is not transient.


o A parameter to control the trade-off between how quickly excess flows are terminated and over-termination.


One particular approach [Charny07-2] would require a global parameter to be defined on all PCN-nodes, but would only need one PCN-marking rate to be configured on each link. The global parameter is a scaling factor between admission and termination (the rate of PCN-traffic on a link up to which flows are admitted vs. the rate above which flows are terminated). [Charny07-2] discusses in full the impact of this particular approach on the operation of PCN.

一つの特定のアプローチは、[Charny07-2]全てPCN-ノード上で定義されるグローバルパラメータを必要とするが、唯一の各リンク上で設定される1 PCNマーキング速度を必要とします。グローバルパラメータは、(終端さ流れる上方率対入院さ流れるまでのリンク上PCNトラフィックのレート)入院と終端との間のスケーリング係数です。 【Charny07-2】完全にPCNの動作上のこの特定のアプローチの影響を論じています。

5.3. Accounting Operations and Management
5.3. 経理業務と管理

Accounting is only done at trust boundaries so it is out of scope of this document, which is confined to intra-domain issues. Use of PCN internal to a domain makes no difference to the flow signalling events crossing trust boundaries outside the PCN-domain, which are typically used for accounting.


5.4. Performance and Provisioning Operations and Management
5.4. パフォーマンスとプロビジョニング運用と管理

Monitoring of performance factors measurable from *outside* the PCN-domain will be no different with PCN than with any other packet-based, flow admission control system, both at the flow level (blocking probability, etc.) and the packet level (jitter [RFC3393], [Y.1541], loss rate [RFC4656], mean opinion score [P.800], etc.). The difference is that PCN is intentionally designed to indicate *internally* which exact resource(s) are the cause of performance problems and by how much.

PCNドメインは、他のパケットベースのアドミッション制御システムを流れ、フローレベルで両方(ブロッキング確率、等)よりもPCNとは異なる全くないであろう*外部から測定可能な性能要因のモニタリングおよびパケットレベル(ジッター[RFC3393]、[Y. 1541]、損失率[RFC4656]、オピニオンスコア[P.800]、等を意味します)。違いは、PCNが意図的にその正確なリソース(複数可)*内部*示すように設計されていることであるパフォーマンスの問題の原因であるとどのくらいのことで。

Even better, PCN indicates which resources will probably cause problems if they are not upgraded soon. This can be achieved by the management system monitoring the total amount (in bytes) of PCN-marking generated by each queue over a period. Given possible long provisioning lead times, pre-congestion volume is the best metric to reveal whether sufficient persistent demand has occurred to warrant an upgrade because, even before utilisation becomes problematic, the statistical variability of traffic will cause occasional bursts of pre-congestion. This "early warning system" decouples the process of adding customers from the provisioning process. This should cut the time to add a customer when compared against admission control that is provided over native Diffserv [RFC2998] because it saves having to verify the capacity-planning process before adding each customer.

さらに良いことに、PCNは、彼らはすぐにアップグレードされない場合は、おそらく問題が発生しますどのリソースを示しています。これは、PCNマーキングにわたって各キューによって生成さ(バイト単位)の合計量を監視する管理システムによって達成することができます。可能なロングプロビジョニングリードタイムを考えると、事前に渋滞ボリュームは使用率が問題となる前であっても、トラフィックの統計的なばらつきが事前渋滞の時折のバーストを引き起こします、ので、十分な持続的な需要がアップグレードを保証するために発生しているかどうかを明らかにする最良のメトリックです。この「早期警告システムは、」プロビジョニングプロセスから顧客を追加するプロセスを分離します。これは、各顧客を追加する前に、容量計画プロセスを検証する必要が保存されるため、ネイティブのDiffserv [RFC2998]の上に設けられるアドミッションコントロールと比較したときに顧客を追加するための時間を削減すべきです。

Alternatively, before triggering an upgrade, the long-term pre-congestion volume on each link can be used to balance traffic load across the PCN-domain by adjusting the link weights of the routing system. When an upgrade to a link's configured PCN-rates is required, it may also be necessary to upgrade the physical capacity available to other classes. However, there will usually be sufficient physical capacity for the upgrade to go ahead as a simple configuration change. Alternatively, [Songhurst06] describes an adaptive rather than preconfigured system, where the configured PCN-threshold-rate is replaced with a high and low water mark and the marking algorithm automatically optimises how physical capacity is shared, using the relative loads from PCN and other traffic classes.


All the above processes require just three extra counters associated with each PCN queue: threshold-markings, excess-traffic-markings, and drops. Every time a PCN-packet is marked or dropped, its size in bytes should be added to the appropriate counter. Then the management system can read the counters at any time and subtract a previous reading to establish the incremental volume of each type of (pre-)congestion. Readings should be taken frequently so that anomalous events (eg, re-routes) can be distinguished from regular fluctuating demand, if required.

しきい値マーキング、過剰トラフィックマーキング、およびドロップ:上記のすべてのプロセスは、各PCNキューに関連付けられたわずか3余分なカウンターが必要です。 PCN-パケットをマークまたは削除されるたびに、バイト単位のサイズは、適切なカウンタを追加する必要があります。次に、管理システムは、任意の時点でカウンタを読み取り、(プレ)輻輳の各タイプの増分量を確立するために、以前の読み取りを引くことができます。必要に応じて、異常なイベント(例えば、再ルーティング)は、定期的に変動する需要と区別できるように、測定値は頻繁に取られるべきです。

5.5. Security Operations and Management
5.5. セキュリティの運用と管理

Security Operations and Management is about using secure operational practices as well as being able to track security breaches or near-misses at run-time. PCN adds few specifics to the general good practice required in this field [RFC4778]. The correct functions of the system should be monitored (Section 5.4) in multiple independent ways and correlated to detect possible security breaches. Persistent (pre-)congestion marking should raise an alarm (both on the node doing the marking and on the PCN-egress-node metering it). Similarly, persistently poor external QoS metrics (such as jitter or mean opinion score) should raise an alarm. The following are examples of symptoms that may be the result of innocent faults, rather than attacks; however, until diagnosed, they should be logged and should trigger a security alarm:

セキュリティの運用・管理は、安全な運用方法を使用してだけでなく、実行時にセキュリティ侵害やニアミスを追跡することができることについてです。 PCNは、このフィールド[RFC4778]で必要な一般的な良い練習にいくつかの詳細を追加します。システムの正確な機能は、複数の独立した方法で、(5.4)監視及び潜在的なセキュリティ侵害を検出するために相関されるべきです。永続(前)渋滞が(マーキングし、それを計量PCN-出口ノードにやっノードの両方)アラームを発生させる必要がありますマーキング。同様に、永続的に貧しい外部QoSメトリック(ジッタなどや平均オピニオン評点)は、アラームを発生させる必要があります。以下無実の障害ではなく、攻撃の結果であり得る症状の例です。診断されるまで、しかし、彼らはログに記録されなければならないとセキュリティアラームをトリガーする必要があります。

o Anomalous patterns of non-conforming incoming signals and packets rejected at the PCN-ingress-nodes (eg, packets already marked PCN-capable or traffic persistently starving token bucket policers).


o PCN-capable packets arriving at a PCN-egress-node with no associated state for mapping them to a valid ingress-egress-aggregate.


o A PCN-ingress-node receiving feedback signals that are about the pre-congestion level on a non-existent aggregate or that are inconsistent with other signals (eg, unexpected sequence numbers, inconsistent addressing, conflicting reports of the pre-congestion level, etc.).


o Pre-congestion marking arriving at a PCN-egress-node with (pre-)congestion markings focused on particular flows, rather than randomly distributed throughout the aggregate.


6. Applicability of PCN
6.1. Benefits
6.1. 利点

The key benefits of the PCN mechanisms are that they are simple, scalable, and robust, because:


o Per-flow state is only required at the PCN-ingress-nodes ("stateless core"). This is required for policing purposes (to prevent non-admitted PCN-traffic from entering the PCN-domain) and so on. It is not generally required that other network entities are aware of individual flows (although they may be in particular deployment scenarios).

Oフローごとの状態のみPCN入ノード(「ステートレスコア」)に必要とされます。これは、ように(PCN-ドメインに入るの非を認めPCN-トラフィックを防ぐために)とポリシングのために必要とされます。 (これらは、特定の展開シナリオであってもよいが)、一般に、他のネットワークエンティティは、個々のフローを認識していることが必要とされません。

o Admission control is resilient: with PCN, QoS is decoupled from the routing system. Hence, in general, admitted flows can survive capacity, routing, or topology changes without additional signalling. The PCN-admissible-rate on each link can be chosen to be small enough that admitted traffic can still be carried after a re-routing in most failure cases [Menth09-1]. This is an important feature, as QoS violations in core networks due to link failures are more likely than QoS violations due to increased traffic volume [Iyer03].


o The PCN-metering behaviours only operate on the overall PCN-traffic on the link, not per flow.

O PCN-計量行動はだけでなく、フローごとに、リンク上の全体的なPCN-トラフィック上で動作します。

o The information of these measurements is signalled to the PCN-egress-nodes by the PCN-marks in the packet headers, ie, "in-band". No additional signalling protocol is required for transporting the PCN-marks. Therefore, no secure binding is required between data packets and separate congestion messages.


o The PCN-egress-nodes make separate measurements, operating on the aggregate PCN-traffic from each PCN-ingress-node, ie, not per flow. Similarly, signalling by the PCN-egress-node of PCN-feedback-information (which is used for flow admission and termination decisions) is at the granularity of the ingress-egress-aggregate. An alternative approach is that the PCN-egress-nodes monitor the PCN-traffic and signal PCN-feedback-information (which is used for flow admission and termination decisions) at the granularity of one (or a few) PCN-marks.

O PCN-出口・ノードは、すなわちないフローごとに、各PCN-入口ノードから集約PCNトラフィック上で動作する、別個の測定を行います。同様に、(フローアドミッション及び終了の決定のために使用される)PCN-フィードバック情報のPCN-出口ノードによってシグナリング乗降凝集体の粒度です。別のアプローチは、1つ(または少数)の粒度でPCN-マーク(フローアドミッション及び終了の決定のために使用される)PCN-出口-ノードはPCN-フィードバック情報をPCN-トラフィックを監視し、信号ということです。

o The admitted PCN-load is controlled dynamically. Therefore, it adapts as the traffic matrix changes. It also adapts if the network topology changes (eg, after a link failure). Hence, an operator can be less conservative when deploying network capacity and less accurate in their prediction of the PCN-traffic matrix.


o The termination mechanism complements admission control. It allows the network to recover from sudden unexpected surges of PCN-traffic on some links, thus restoring QoS to the remaining flows. Such scenarios are expected to be rare but not impossible. They can be caused by large network failures that redirect lots of admitted PCN-traffic to other links or by the malfunction of measurement-based admission control in the presence of admitted flows that send for a while with an atypically low rate and then increase their rates in a correlated way.


o Flow termination can also enable an operator to be less conservative when deploying network capacity. It is an alternative to running links at low utilisation in order to protect against link or node failures. This is especially the case with SRLGs (shared risk link groups), which are links that share a resource, such as a fibre, whose failure affects all links in that group [RFC4216]). Fully protecting traffic against a single SRLG failure requires low utilisation (~10%) of the link bandwidth on some links before failure [Charny08].


o The PCN-supportable-rate may be set below the maximum rate that PCN-traffic can be transmitted on a link in order to trigger the termination of some PCN-flows before loss (or excessive delay) of PCN-packets occurs, or to keep the maximum PCN-load on a link below a level configured by the operator.


o Provisioning of the network is decoupled from the process of adding new customers. By contrast, with the Diffserv architecture [RFC2475], operators rely on subscription-time Service Level Agreements, which statically define the parameters of the traffic that will be accepted from a customer. This way, the operator has to verify that provision is sufficient each time a new customer is added to check that the Service Level Agreement can be fulfilled. A PCN-domain doesn't need such traffic conditioning.

Oネットワークのプロビジョニングは、新規顧客を追加するプロセスから分離されます。これとは対照的に、DiffServアーキテクチャ[RFC2475]で、オペレータは、静的に、顧客から受け入れられるトラフィックのパラメータを定義し、サブスクリプション・タイムサービスレベル契約に依存しています。このように、オペレータは、その条項は、新しい顧客がサービスレベル契約を満たすことができることを確認するために追加されるたびに十分であることを確認する必要があります。 PCN-ドメインは、トラフィック調整を必要としません。

6.2. Deployment Scenarios
6.2. 導入シナリオ

Operators of networks will want to use the PCN mechanisms in various arrangements depending, for instance, on how they are performing admission control outside the PCN-domain (users after all are concerned about QoS end-to-end), what their particular goals and assumptions are, how many PCN encoding states are available, and so on.


A PCN-domain may have three encoding states (or pedantically, an operator may choose to use up three encoding states for PCN): not PCN-marked, threshold-marked, and excess-traffic-marked. This way, both PCN admission control and flow termination can be supported. As illustrated in Figure 1, admission control accepts new flows until the PCN-traffic rate on the bottleneck link rises above the PCN-threshold-rate, whilst, if necessary, the flow termination mechanism terminates flows down to the PCN-excess-rate on the bottleneck link.


On the other hand, a PCN-domain may have two encoding states (as in [Moncaster09-1]) (or pedantically, an operator may choose to use up two encoding states for PCN): not PCN-marked and PCN-marked. This way, there are three possibilities, as discussed in the following paragraphs (see also Section 3.3).


First, an operator could just use PCN's admission control, solving heavy congestion (caused by re-routing) by "just waiting" -- as sessions end, PCN-traffic naturally reduces; meanwhile, the admission control mechanism will prevent admission of new flows that use the affected links. So, the PCN-domain will naturally return to normal operation, but with reduced capacity. The drawback of this approach would be that, until sufficient sessions have ended to relieve the congestion, all PCN-flows as well as lower-priority services will be adversely affected.

まず、オペレータは、単に「ただ待っている」ことで(再ルーティングによって引き起こされる)渋滞を解決する、PCNのアドミッション制御を使用することができます - セッションの終わりとして、PCN-トラフィックが自然に減少し;一方、アドミッション制御メカニズムは、影響を受けたリンクを使用し、新たなフローの入場を防ぐことができます。だから、PCN-ドメインは自然が、減少した容量で、通常の動作に戻ります。このアプローチの欠点は、十分なセッションが混雑を緩和するために終了するまで、すべてのPCN-フローだけでなく、優先順位の低いサービスが悪影響を受けることになる、ということでしょう。

Second, an operator could just rely on statically provisioned capacity per PCN-ingress-node (regardless of the PCN-egress-node of a flow) for admission control, as is typical in the hose model of the Diffserv architecture [Kumar01]. Such traffic-conditioning agreements can lead to focused overload: many flows happen to focus on a particular link and then all flows through the congested link fail catastrophically. PCN's flow termination mechanism could then be used to counteract such a problem.

【Kumar01] DiffServアーキテクチャのホースモデルにおいて典型的であるように、第2、オペレータは単にアドミッション制御のためPCN-入口ノード(かかわらず、流れのPCN-出口ノードの)当たりの静的プロビジョニング能力に頼ることができます。このようなトラフィック・コンディショニング協定は、集束過負荷につながることができます:多くのフローが特定のリンクに焦点を当ててしまった後、混雑リンクを介してすべてのフローが破滅的に失敗します。 PCNの流れ終了メカニズムは、このような問題に対抗するために使用することができます。

Third, both admission control and flow termination can be triggered from the single type of PCN-marking; the main downside here is that admission control is less accurate [Charny07-2]. This possibility is illustrated in Figure 3.


Within the PCN-domain, there is some flexibility about how the decision-making functionality is distributed. These possibilities are outlined in Section 4.4 and are also discussed elsewhere, such as in [Menth09-2].


The flow admission and termination decisions need to be enforced through per-flow policing by the PCN-ingress-nodes. If there are several PCN-domains on the end-to-end path, then each needs to police at its PCN-ingress-nodes. One exception is if the operator runs both the access network (not a PCN-domain) and the core network (a PCN-domain); per-flow policing could be devolved to the access network and not be done at the PCN-ingress-node. Note that, to aid readability, the rest of this document assumes that policing is done by the PCN-ingress-nodes.


PCN admission control has to fit with the overall approach to admission control. For instance, [Briscoe06] describes the case where RSVP signalling runs end-to-end. The PCN-domain is a single RSVP hop, ie, only the PCN-boundary-nodes process RSVP messages, with RSVP messages processed on each hop outside the PCN-domain, as in IntServ over Diffserv [RFC2998]. It would also be possible for the RSVP signalling to be originated and/or terminated by proxies, with application-layer signalling between the end user and the proxy (eg, SIP signalling with a home hub). A similar example would use NSIS (Next Steps in Signalling) [RFC3726] instead of RSVP.

PCNアドミッション制御は、アドミッション制御への全体的なアプローチに適合しなければなりません。例えば、[Briscoe06] RSVPシグナリングは、エンドツーエンドを実行する場合について説明します。 PCNドメインはDiffservの上のIntServ [RFC2998]のように、PCN-ドメイン外の各ホップで処理RSVPメッセージで単一RSVPホップ、すなわち、唯一PCN-境界ノード処理RSVPメッセージです。それはまた、発信および/またはエンドユーザとプロキシ(例えば、ホーム・ハブとSIPシグナリング)の間のアプリケーション層シグナリングを用いて、プロキシによって終了するRSVPシグナリングのために可能であろう。同様の例は、NSIS(シグナリングにおける次のステップ)の代わりにRSVPの[RFC3726]を使用します。

It is possible that a user wants its inelastic traffic to use the PCN mechanisms but also react to ECN markings outside the PCN-domain [Sarker08]. Two possible ways to do this are to tunnel all PCN-packets across the PCN-domain, so that the ECN marks are carried transparently across the PCN-domain, or to use an encoding like [Moncaster09-2]. Tunnelling is discussed further in Section 4.7.

ユーザーがその非弾性トラフィックがPCNメカニズムを使用するだけでなく、PCN-ドメイン[Sarker08]外ECNマーキングに反応したいということも可能です。 ECNマークがPCNドメインを横切って透過的に実行される、または[Moncaster09-2]のような符号化を使用するようにこれを行うには2つの可能な方法は、トンネルにPCNドメイン全体のすべてのPCN-パケットです。トンネリングは、4.7節で詳しく説明されています。

Some further possible deployment models are outlined in the Appendix.


6.3. Assumptions and Constraints on Scope
6.3. 前提条件と適用範囲の制約

The scope of this document is restricted by the following assumptions:


1. These components are deployed in a single Diffserv domain, within which all PCN-nodes are PCN-enabled and are trusted for truthful PCN-marking and transport.


2. All flows handled by these mechanisms are inelastic and constrained to a known peak rate through policing or shaping.


3. The number of PCN-flows across any potential bottleneck link is sufficiently large that stateless, statistical mechanisms can be effective. To put it another way, the aggregate bit rate of PCN-traffic across any potential bottleneck link needs to be sufficiently large, relative to the maximum additional bit rate added by one flow. This is the basic assumption of measurement-based admission control.


4. PCN-flows may have different precedence, but the applicability of the PCN mechanisms for emergency use (911, GETS (Government Telecommunications Service), WPS (Wireless Priority Service), MLPP (Multilevel Precedence and Premption), etc.) is out of scope.

4. PCN-フローが異なる優先順位を持つかもしれないが、非常用PCNメカニズムの適用外れる(911は、(政府の電気通信サービス)、WPS(無線優先サービス)、MLPP(マルチレベル優先順位とPremption)などを取得します。)スコープの。

6.3.1. Assumption 1: Trust and Support of PCN - Controlled Environment
6.3.1. 仮定1:PCNの信頼と支持 - 制御された環境

It is assumed that the PCN-domain is a controlled environment, ie, all the nodes in a PCN-domain run PCN and are trusted. There are several reasons for this assumption:


o The PCN-domain has to be encircled by a ring of PCN-boundary-nodes; otherwise, traffic could enter a PCN-BA without being subject to admission control, which would potentially degrade the QoS of existing PCN-flows.

O PCNドメインはPCN-境界ノードのリングに囲まれなければなりません。そうでない場合、トラフィックは潜在的に既存のPCN-フローのQoSを劣化させるアドミッション制御、を受けることなくPCN-BAを入力することができます。

o Similarly, a PCN-boundary-node has to trust that all the PCN-nodes mark PCN-traffic consistently. A node not performing PCN-marking wouldn't be able to send an alert when it suffered pre-congestion, which potentially would lead to too many PCN-flows being admitted (or too few being terminated). Worse, a rogue node could perform various attacks, as discussed in Section 7.


One way of assuring the above two points are in effect is to have the entire PCN-domain run by a single operator. Another way is to have several operators that trust each other in their handling of PCN-traffic.


Note: All PCN-nodes need to be trustworthy. However, if it is known that an interface cannot become pre-congested, then it is not strictly necessary for it to be capable of PCN-marking, but this must be known even in unusual circumstances, eg, after the failure of some links.


6.3.2. Assumption 2: Real-Time Applications
6.3.2. 仮定2:リアルタイムアプリケーション

It is assumed that any variation of source bit rate is independent of the level of pre-congestion. We assume that PCN-packets come from real-time applications generating inelastic traffic, ie, sending packets at the rate the codec produces them, regardless of the availability of capacity [RFC4594]. Examples of such real-time applications include voice and video requiring low delay, jitter, and packet loss, the Controlled Load Service [RFC2211], and the Telephony service class [RFC4594]. This assumption is to help focus the effort where it looks like PCN would be most useful, ie, the sorts of applications where per-flow QoS is a known requirement. In other words, we focus on PCN providing a benefit to inelastic traffic (PCN may or may not provide a benefit to other types of traffic).


As a consequence, it is assumed that PCN-metering and PCN-marking is being applied to traffic scheduled with an expedited forwarding per-hop behaviour [RFC3246] or with a per-hop behaviour with similar characteristics.


6.3.3. Assumption 3: Many Flows and Additional Load
6.3.3. 仮定3:多くのフローおよび追加の負荷

It is assumed that there are many PCN-flows on any bottleneck link in the PCN-domain (or, to put it another way, the aggregate bit rate of PCN-traffic across any potential bottleneck link is sufficiently large, relative to the maximum additional bit rate added by one PCN-flow). Measurement-based admission control assumes that the present is a reasonable prediction of the future: the network conditions are measured at the time of a new flow request, but the actual network performance must be acceptable during the call some time later. One issue is that if there are only a few variable rate flows, then the aggregate traffic level may vary a lot, perhaps enough to cause some packets to get dropped. If there are many flows, then the aggregate traffic level should be statistically smoothed. How many flows is enough depends on a number of factors, such as the variation in each flow's rate, the total rate of PCN-traffic, and the size of the "safety margin" between the traffic level at which we start admission-marking and at which packets are dropped or significantly delayed.

任意の潜在的なボトルネックリンクを介しPCN-トラフィックの総ビットレートが最大の追加に比べて、十分に大きい、別の言い方をする多くのPCN-ドメイン内の任意のボトルネックリンク上のPCN-フロー(またはが存在すると仮定されます1 PCN-流によって付加ビットレート)。測定ベースのアドミッション制御は、現在、将来の妥当な予測であることを前提としていますネットワークの状態は、新しいフロー要求時に測定されるが、実際のネットワークのパフォーマンスは、いくつかの時間後、通話中に許容されなければなりません。 1つの問題は、ほんの数可変レートの流れがある場合は、集約トラフィックレベルは、おそらく十分に、多くの異なる場合があり、いくつかのパケットがドロップを取得させるということです。多くのフローがある場合、集約トラフィックレベルは、統計的に平滑化されなければなりません。どのように多くのフローに十分であることは、このような各フローのレート、PCN-トラフィックの合計割合、およびトラフィックレベルの間の「安全マージン」の大きさの変動などの要因の数に依存するで我々が開始入場マーキングとこれでパケットがドロップされたか、大幅に遅れています。

No explicit assumptions are made about how many PCN-flows are in each ingress-egress-aggregate. Performance-evaluation work may clarify whether it is necessary to make any additional assumptions on aggregation at the ingress-egress-aggregate level.


6.3.4. Assumption 4: Emergency Use Out of Scope
6.3.4. 仮定4:スコープの外に緊急使用

PCN-flows may have different precedence, but the applicability of the PCN mechanisms for emergency use (911, GETS, WPS, MLPP, etc.) is out of scope for this document.


6.4. Challenges
6.4. 課題

Prior work on PCN and similar mechanisms has led to a number of considerations about PCN's design goals (things PCN should be good at) and some issues that have been hard to solve in a fully satisfactory manner. Taken as a whole, PCN represents a list of trade-offs (it is unlikely that they can all be 100% achieved) and perhaps a list of evaluation criteria to help an operator (or the IETF) decide between options.


The following are open issues. They are mainly taken from [Briscoe06], which also describes some possible solutions. Note that some may be considered unimportant in general or in specific deployment scenarios, or by some operators.


Note: Potential solutions are out of scope for this document.


o ECMP (Equal Cost Multi-Path) Routing: The level of pre-congestion is measured on a specific ingress-egress-aggregate. However, if the PCN-domain runs ECMP, then traffic on this ingress-egress-aggregate may follow several different paths -- some of the paths could be pre-congested whilst others are not. There are three potential problems:

O ECMP(等価コストマルチパス)ルーティング:プレ輻輳のレベルは、特定の乗降会合体で測定されます。 PCN-ドメインがECMPを実行している場合は、この乗降用骨材上のトラフィックは、いくつかの異なるパスに従うことができる - パスの一部を事前に混雑することができ、他はありませんしながら。 3つの潜在的な問題があります。

1. over-admission: a new flow is admitted (because the pre-congestion level measured by the PCN-egress-node is sufficiently diluted by unmarked packets from non-congested paths that a new flow is admitted), but its packets travel through a pre-congested PCN-node.


2. under-admission: a new flow is blocked (because the pre-congestion level measured by the PCN-egress-node is sufficiently increased by PCN-marked packets from pre-congested paths that a new flow is blocked), but its packets travel along an uncongested path.


3. ineffective termination: a flow is terminated but its path doesn't travel through the (pre-)congested router(s). Since flow termination is a "last resort", which protects the network should over-admission occur, this problem is probably more important to solve than the other two.


o ECMP and Signalling: It is possible that, in a PCN-domain running ECMP, the signalling packets (eg, RSVP, NSIS) follow a different path than the data packets, which could matter if the signalling packets are used as probes. Whether this is an issue depends on which fields the ECMP algorithm uses; if the ECMP algorithm is restricted to the source and destination IP addresses, then it will not be an issue. ECMP and signalling interactions are a specific instance of a general issue for non-traditional routing combined with resource management along a path [Hancock02].

O ECMPとシグナリング:それは、ECMP、シグナリングパケットを実行PCNドメイン(例えば、RSVP、NSIS)は、シグナリングパケットがプローブとして使用される場合は問題ができたデータパケットは異なる経路をたどることが可能です。これが問題であるかどうかは、ECMPアルゴリズムが使用するフィールドを依存します。 ECMPアルゴリズムは送信元と送信先のIPアドレスに制限されている場合、それは問題ではありません。 ECMPおよびシグナリング相互作用は、パス[Hancock02]沿っリソース管理と組み合わせた非伝統的なルーティングのための一般的な問題の特定のインスタンスです。

o Tunnelling: There are scenarios where tunnelling makes it difficult to determine the path in the PCN-domain. The problem, its impact, and the potential solutions are similar to those for ECMP.


o Scenarios with only one tunnel endpoint in the PCN-domain: Such scenarios may make it harder for the PCN-egress-node to gather from the signalling messages (eg, RSVP, NSIS) the identity of the PCN-ingress-node.

O PCNドメインで唯一のトンネルエンドポイントとシナリオ:そのようなシナリオは、それが困難PCN-出口ノードは、シグナリングメッセージ(例えば、RSVP、NSIS)からPCN-入口ノードのIDを収集するために作ることができます。

o Bi-Directional Sessions: Many applications have bi-directional sessions -- hence, there are two microflows that should be admitted (or terminated) as a pair -- for instance, a bi-directional voice call only makes sense if microflows in both directions are admitted. However, the PCN mechanisms concern admission and termination of a single flow, and coordination of the decision for both flows is a matter for the signalling protocol and out of scope for PCN. One possible example would use SIP pre-conditions. However, there are others.

双方向セッションO:多くのアプリケーションは、双方向のセッションを持っている - それゆえ、ペアとして入院(または終了)されなければならない2マイクロフローがある - たとえばは、双方向の音声通話だけで理にかなっている場合は、両方でマイクロフロー方向が入院されています。しかし、両方のフローの決定のメカニズムの問題の入場及び単一のフローの終了PCN、および調整は、シグナリングプロトコルおよびPCNの範囲外の問題です。一つの可能​​な例は、SIPの前提条件を使用します。しかし、他のものがあります。

o Global Coordination: PCN makes its admission decision based on PCN-markings on a particular ingress-egress-aggregate. Decisions about flows through a different ingress-egress-aggregate are made independently. However, one can imagine network topologies and traffic matrices where, from a global perspective, it would be better to make a coordinated decision across all the ingress-egress-aggregates for the whole PCN-domain. For example, to block (or even terminate) flows on one ingress-egress-aggregate so that more important flows through a different ingress-egress-aggregate could be admitted. The problem may well be relatively insignificant.

グローバルコーディネーション○:PCNは、特定の乗降用骨材にPCN-マーキングに基づいて入学決定を下します。別の乗降用骨材を流れについての決定は、独立して作られています。しかし、一つはグローバルな視点から、全体のPCN-ドメインのすべての入力 - 出力 - 集合体全体で協調意思決定を行う方が良いでしょう、ネットワークトポロジおよびトラフィック行列を想像することができます。例えば、ブロック(または終了)するために、異なる入出口凝集によって、より重要な流れが許可することができるように1入出口凝集体に流れます。問題はよく、比​​較的重要でないかもしれません。

o Aggregate Traffic Characteristics: Even when the number of flows is stable, the traffic level through the PCN-domain will vary because the sources vary their traffic rates. PCN works best when there is not too much variability in the total traffic level at a PCN-node's interface (ie, in the aggregate traffic from all sources). Too much variation means that a node may (at one moment) not be doing any PCN-marking and then (at another moment) drop packets because it is overloaded. This makes it hard to tune the admission control scheme to stop admitting new flows at the right time. Therefore, the problem is more likely with fewer, burstier flows.

O集約トラフィック特性:フローの数が安定している場合でも、ソースが自分のトラフィックレートを変えるので、PCN-ドメインを通過するトラフィックのレベルが異なります。 (すなわち、すべてのソースからの集約トラフィックが)PCN-ノードの界面での全トラフィックレベルであまり変動がない場合PCNが最適です。あまりにも多くのバリエーションは、ノードが(一瞬で)それが過負荷であるので、パケットをドロップする(別の瞬間に)、次いで任意PCNマーキングを行うとされなくてもよいことを意味します。これは、適切なタイミングで新しいフローを認める停止するチューニングするハード受付制御方式になります。したがって、問題は少なく、バースト的流れとの可能性が高いです。

o Flash crowds and Speed of Reaction: PCN is a measurement-based mechanism and so there is an inherent delay between packet marking by PCN-interior-nodes and any admission control reaction at PCN-boundary-nodes. For example, if a big burst of admission requests potentially occurs in a very short space of time (eg, prompted by a televote), they could all get admitted before enough PCN-marks are seen to block new flows. In other words, any additional load offered within the reaction time of the mechanism must not move the PCN-domain directly from a no congestion state to overload. This "vulnerability period" may have an impact at the signalling level, for instance, QoS requests should be rate-limited to bound the number of requests able to arrive within the vulnerability period.


o Silent at Start: After a successful admission request, the source may wait some time before sending data (eg, waiting for the called party to answer). Then the risk is that, in some circumstances, PCN's measurements underestimate what the pre-congestion level will be when the source does start sending data.


7. Security Considerations

Security considerations essentially come from the Trust Assumption Section 6.3.1, ie, that all PCN-nodes are PCN-enabled and are trusted for truthful PCN-metering and PCN-marking. PCN splits functionality between PCN-interior-nodes and PCN-boundary-nodes, and the security considerations are somewhat different for each, mainly because PCN-boundary-nodes are flow-aware and PCN-interior-nodes are not.

セキュリティの考慮事項は、基本的にすべてのPCN-ノードがPCNに対応しており、正直PCN-計量とPCN-マーキングのために信頼されていること、すなわち、信託仮定6.3.1項から来ます。 PCN-境界ノードは、フロー認識及びPCN-内部-ノードではない主な理由は、PCNはPCN-インテリア・ノードとPCN-境界ノード間で機能を分割し、セキュリティ上の考慮事項は、それぞれのために幾分異なっています。

o Because PCN-boundary-nodes are flow-aware, they are trusted to use that awareness correctly. The degree of trust required depends on the kinds of decisions they have to make and the kinds of information they need to make them. There is nothing specific to PCN.

PCN-境界ノードはフローを意識しているため、O、彼らは正確にその意識を使用するために信頼されています。必要な信頼度は、彼らが行う必要があり意思決定の種類と、彼らはそれらを作るために必要な情報の種類に依存します。 PCNに固有のものはありません。

o The PCN-ingress-nodes police packets to ensure a PCN-flow sticks within its agreed limit, and to ensure that only PCN-flows that have been admitted contribute PCN-traffic into the PCN-domain. The policer must drop (or perhaps downgrade to a different DSCP) any PCN-packets received that are outside this remit. This is similar to the existing IntServ behaviour. Between them, the PCN-boundary-nodes must encircle the PCN-domain; otherwise, PCN-packets could enter the PCN-domain without being subject to admission control, which would potentially destroy the QoS of existing flows.


o PCN-interior-nodes are not flow-aware. This prevents some security attacks where an attacker targets specific flows in the data plane -- for instance, for DoS or eavesdropping.

O PCN-インテリア・ノードは、流れを意識していません。例えば、DoS攻撃や盗聴のために - これは、攻撃者は、データプレーン内の特定のフローを対象に、いくつかのセキュリティ攻撃を防ぐことができます。

o The PCN-boundary-nodes rely on correct PCN-marking by the PCN-interior-nodes. For instance, a rogue PCN-interior-node could PCN-mark all packets so that no flows were admitted. Another possibility is that it doesn't PCN-mark any packets, even when it is pre-congested. More subtly, the rogue PCN-interior-node could perform these attacks selectively on particular flows, or it could PCN-mark the correct fraction overall but carefully choose which flows it marked.


o The PCN-boundary-nodes should be able to deal with DoS attacks and state exhaustion attacks based on fast changes in per-flow signalling.

O PCN-境界ノードは、フローごとのシグナル伝達における急速な変化に基づいて、DoS攻撃や状態枯渇攻撃に対処できなければなりません。

o The signalling between the PCN-boundary-nodes must be protected from attacks. For example, the recipient needs to validate that the message is indeed from the node that claims to have sent it. Possible measures include digest authentication and protection against replay and man-in-the-middle attacks. For the RSVP protocol specifically, hop-by-hop authentication is in [RFC2747], and [Behringer09] may also be useful.

O PCN-境界ノード間のシグナリングは、攻撃から保護されなければなりません。例えば、受信者は、メッセージがそれを送信したと主張するノードから実際にあることを検証する必要があります。可能性のある措置がリプレイやman-in-the-middle攻撃に対する認証と保護をダイジェスト含まれています。具体的にはRSVPプロトコルは、ホップバイホップ認証が[RFC2747]であり、[Behringer09]も有用であり得ます。

Operational security advice is given in Section 5.5.


8. Conclusions

This document describes a general architecture for flow admission and termination based on pre-congestion information, in order to protect the quality of service of established, inelastic flows within a single Diffserv domain. The main topic is the functional architecture. This document also mentions other topics like the assumptions and open issues associated with the PCN architecture.


9. Acknowledgements

This document is a revised version of an earlier individual working draft authored by: P. Eardley, J. Babiarz, K. Chan, A. Charny, R. Geib, G. Karagiannis, M. Menth, and T. Tsou. They are therefore contributors to this document.

P. Eardley、J. Babiarz、K.チャン、A. Charny、R. Geib、G. Karagiannis、M. Menth、及びT.ツオウ:この文書では、著以前個々ワーキングドラフトの改訂版です。彼らは、それゆえ、この文書への貢献者です。

Thanks to those who have made comments on this document: Lachlan Andrew, Joe Babiarz, Fred Baker, David Black, Steven Blake, Ron Bonica, Scott Bradner, Bob Briscoe, Ross Callon, Jason Canon, Ken Carlberg, Anna Charny, Joachim Charzinski, Andras Csaszar, Francis Dupont, Lars Eggert, Pasi Eronen, Adrian Farrel, Ruediger Geib, Wei Gengyu, Robert Hancock, Fortune Huang, Christian Hublet, Cullen Jennings, Ingemar Johansson, Georgios Karagiannis, Hein Mekkes, Michael Menth, Toby Moncaster, Dimitri Papadimitriou, Dan Romascanu, Daisuke Satoh, Ben Strulo, Tom Taylor, Hannes Tschofenig, Tina Tsou,

このドキュメントに関するコメント作られた人たちへの感謝:ラクランアンドリュー、ジョーBabiarz、フレッド・ベイカー、デビッド・ブラック、スティーブ・ブレイクを、ロンBonica、スコット・ブラッドナー、ボブ・ブリスコー、ロスCallon、ジェイソンキヤノン、ケン・カールバーグ、アンナCharny、ヨアヒムCharzinski、アンドラーシュCsaszar、フランシスデュポン、ラースEggertの、パシEronen、エードリアンファレル、Ruediger Geib、魏Gengyu、ロバート・ハンコック、フォーチュン黄、クリスチャンHublet、カレン・ジェニングス、インゲマル・ヨハンソン、ゲオルギオスKaragiannis、ハインMekkes、マイケルMenth、トビーMoncaster、ディミトリPapadimitriou 、ダンRomascanu、大輔佐藤、ベンStrulo、トム・テイラー、ハンネスTschofenig、ティナツオウ、

David Ward, Lars Westberg, Magnus Westerlund, and Delei Yu. Thanks to Bob Briscoe who extensively revised the Operations and Management section.


This document is the result of discussions in the PCN WG and forerunner activity in the TSVWG. A number of previous drafts were presented to TSVWG; their authors were: B. Briscoe, P. Eardley, D. Songhurst, F. Le Faucheur, A. Charny, J. Babiarz, K. Chan, S. Dudley, G. Karagiannis, A. Bader, L. Westberg, J. Zhang, V. Liatsos, X-G. Liu, and A. Bhargava.

この文書では、TSVWGにおけるPCN WGでの議論や先駆者の活動の結果です。以前のドラフトの数はTSVWGに提示されました。その作者は次の通りであった:B.ブリスコウ、P. Eardley、D. Songhurst、F.ルFaucheur、A. Charny、J. Babiarz、K.チャン、S.ダドリー、G. Karagiannis、A.ベイダー、L. Westberg、J 。張、V. Liatsos、XG。劉、およびA.バルガヴァ。

The admission control mechanism evolved from the work led by Martin Karsten on the Guaranteed Stream Provider developed in the M3I project [Karsten02] [M3I], which in turn was based on the theoretical work of Gibbens and Kelly [Gibbens99].

アドミッション制御メカニズムは、順番にGibbensとケリー[Gibbens99]の理論的研究に基づいていたM3Iプロジェクト[Karsten02] [M3I]、で開発された保証ストリームのプロバイダーにマーティン・カルステン率いる仕事から進化しました。

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[Tsou08] Tsou, T., Huang, F., and T. Taylor, "Applicability Statement for the Use of Pre-Congestion Notification in a Resource-Controlled Network", Work in Progress, November 2008.


[Westberg08] Westberg, L., Bhargava, A., Bader, A., Karagiannis, G., and H. Mekkes, "LC-PCN: The Load Control PCN Solution", Work in Progress, November 2008.

[Westberg08] Westberg、L.、バルガヴァ、A.、ベイダー、A.、Karagiannis、G.、およびH. Mekkes、 "LC-PCN:ロードコントロールPCNソリューション"、進歩、2008年11月での作業。

Appendix A. Possible Future Work Items


This section mentions some topics that are outside the PCN WG's current charter but that have been mentioned as areas of interest. They might be work items for the PCN WG after a future re-chartering, some other IETF WG, another standards body, or an operator-specific usage that is not standardised.

このセクションでは、PCN WGの現在のチャーター外にあるいくつかのトピックに言及しているが、それは興味のある分野として言及されています。彼らは、将来の再用船、他のいくつかのIETF WG、他の標準化団体、または標準化されていない事業​​者固有の使用後PCN WGの作業項目であるかもしれません。

Note: It should be crystal clear that this section discusses possibilities only.


The first set of possibilities relate to the restrictions described in Section 6.3:


o A single PCN-domain encompasses several autonomous systems that do not trust each other. A possible solution is a mechanism like re-PCN [Briscoe08].

OシングルPCN-ドメインは互いを信頼していないいくつかの自律システムを包含する。可能な解決策は、再PCN [Briscoe08]のような機構です。

o Not all the nodes run PCN. For example, the PCN-domain is a multi-site enterprise network. The sites are connected by a VPN tunnel; although PCN doesn't operate inside the tunnel, the PCN mechanisms still work properly because of the good QoS on the virtual link (the tunnel). Another example is that PCN is deployed on the general Internet (ie, widely but not universally deployed).

OすべてのノードがPCNを実行しません。例えば、PCN-ドメインは、マルチサイトの企業ネットワークです。部位は、VPNトンネルによって接続されています。 PCNは、トンネル内で動作していないものの、PCNメカニズムがまだあるため、仮想リンク(トンネル)に良いQoSを正常に動作します。別の例は、PCNは、一般的なインターネット上に展開されていることである(すなわち、広くはなく、普遍的に展開)。

o Applying the PCN mechanisms to other types of traffic, ie, beyond inelastic traffic -- for instance, applying the PCN mechanisms to traffic scheduled with the Assured Forwarding per-hop behaviour. One example could be flow-rate adaptation by elastic applications that adapt according to the pre-congestion information.

非弾性トラフィックを越えて他のタイプのトラフィック、すなわち、にPCNメカニズムを適用するO - 例えば、保証転送ホップ単位動作でスケジュールトラフィックにPCNのメカニズムを適用します。一例では、プレ輻輳情報に応じて適合させる弾性アプリケーションによって流量適応とすることができます。

o The aggregation assumption doesn't hold, because the link capacity is too low. Measurement-based admission control is less accurate, with a greater risk of over-admission for instance.


o The applicability of PCN mechanisms for emergency use (911, GETS, WPS, MLPP, etc.).


Other possibilities include:


o Probing. This is discussed in Appendix A.1 below.


o The PCN-domain extends to the end users. This scenario is described in [Babiarz06]. The end users need to be trusted to do their own policing. If there is sufficient traffic, then the aggregation assumption may hold. A variant is that the PCN-domain extends out as far as the LAN edge switch.

O PCN-ドメインは、エンドユーザーにまで及びます。このシナリオでは、[Babiarz06]に記載されています。エンドユーザーは、自分のポリシングを行うために、信頼する必要があります。十分なトラフィックがある場合は、集約仮定が保持していてもよいです。変異体は、PCN-ドメイン限りLANエッジスイッチとして延出していることです。

o Indicating pre-congestion through signalling messages rather than in-band (in the form of PCN-marked packets).


o The decision-making functionality is at a centralised node rather than at the PCN-boundary-nodes. This requires that the PCN-egress-node signals PCN-feedback-information to the centralised node, and that the centralised node signals to the PCN-ingress-node the decision about admission (or termination). Such possibility may need the centralised node and the PCN-boundary-nodes to be configured with each other's addresses. The centralised case is described further in [Tsou08].


o Signalling extensions for specific protocols (eg, RSVP and NSIS) -- for example, the details of how the signalling protocol installs the flowspec at the PCN-ingress-node for an admitted PCN-flow, and how the signalling protocol carries the PCN-feedback-information. Perhaps also for other functions such as for coping with failure of a PCN-boundary-node ([Briscoe06] considers what happens if RSVP is the QoS signalling protocol) and for establishing a tunnel across the PCN-domain if it is necessary to carry ECN marks transparently.

シグナリングプロトコルは認めPCN-フローに対するPCN-入口ノードにおけるフロースペックをインストールする方法、およびシグナリングプロトコルはPCNを担持する方法の例については、詳細 - 特定のプロトコル(例えば、RSVPおよびNSIS)の拡張子をシグナリングO -feedback情報。おそらくまた、PCN-境界ノードの障害に対処するため([Briscoe06] RSVPシグナリングプロトコルのQoSである場合に何が起こるかを考える)とECNを運ぶために必要である場合PCNドメインを横切ってトンネルを確立するためのような他の機能のため透過的にマークします。

o Policing by the PCN-ingress-node may not be needed if the PCN-domain can trust that the upstream network has already policed the traffic on its behalf.

PCN-ドメインは上流のネットワークはすでにその代わってトラフィックをポリシングしていることを信頼することができた場合、O PCN入ノードによってポリシングが必要とされないことがあります。

o PCN for Pseudowire. PCN may be used as a congestion avoidance mechanism for edge-to-edge pseudowire emulations [Bryant08].

擬似回線用PCN O。 PCNは、エッジ・ツー・エッジ擬似回線エミュレーションのための輻輳回避メカニズム[Bryant08]として使用することができます。

o PCN for MPLS. [RFC3270] defines how to support the Diffserv architecture in MPLS (Multiprotocol Label Switching) networks. [RFC5129] describes how to add PCN for admission control of microflows into a set of MPLS aggregates. PCN-marking is done in MPLS's EXP field (which [RFC5462] re-names the Class of Service (CoS) field).

MPLS用O PCN。 [RFC3270]はMPLS(マルチプロトコルラベルスイッチング)ネットワークでDiffServアーキテクチャをサポートする方法を定義します。 [RFC5129]はMPLS凝集体のセットにマイクロフローのアドミッション制御のためにPCNを追加する方法について説明します。 PCN-マーキングは、(その[RFC5462]再名サービスクラス(CoS)のフィールド)MPLSのEXPフィールドで行われます。

o PCN for Ethernet. Similarly, it may be possible to extend PCN into Ethernet networks, where PCN-marking is done in the Ethernet header. Note: Specific consideration of this extension is outside of the IETF's remit.

イーサネット用O PCN。同様に、PCNマーキングは、イーサネットヘッダーで行われ、イーサネットネットワーク、にPCNを拡張することが可能です。注意:この拡張機能の具体的な検討がIETFの任務の外にあります。

A.1. Probing


A.1.1. Introduction


Probing is a potential mechanism to assist admission control.


PCN's admission control, as described so far, is essentially a reactive mechanism where the PCN-egress-node monitors the pre-congestion level for traffic from each PCN-ingress-node; if the level rises, then it blocks new flows on that ingress-egress-aggregate. However, it's possible that an ingress-egress-aggregate carries no traffic, and so the PCN-egress-node can't make an admission decision using the usual method described earlier.


One approach is to be "optimistic" and simply admit the new flow. However, it's possible to envisage a scenario where the traffic levels on other ingress-egress-aggregates are already so high that they're blocking new PCN-flows, and admitting a new flow onto this "empty" ingress-egress-aggregate adds extra traffic onto a link that is already pre-congested. This may 'tip the balance' so that PCN's flow termination mechanism is activated or some packets are dropped. This risk could be lessened by configuring, on each link, a sufficient 'safety margin' above the PCN-threshold-rate.

一つのアプローチは、「楽観的」になることですし、単に新しいフローを認めます。しかし、それは他の進入・退出凝集体上のトラフィックレベルはすでに、彼らは新しいPCN-流れを遮断し、余分な追加されます。この「空」の乗降用骨材上に新しい流れを認めているほど高いシナリオを想定することが可能ですすでに事前に混雑しているリンクへのトラフィック。 PCNの流れ終了メカニズムが作動するか、いくつかのパケットが廃棄されるようにこれは「バランスを傾ける」ことがあります。このリスクは、各リンク、PCN-しきい値レート以上の十分な「安全マージン」で、構成することによって軽減することができます。

An alternative approach is to make PCN a more proactive mechanism. The PCN-ingress-node explicitly determines, before admitting the prospective new flow, whether the ingress-egress-aggregate can support it. This can be seen as a "pessimistic" approach, in contrast to the "optimism" of the approach above. It involves probing: a PCN-ingress-node generates and sends probe packets in order to test the pre-congestion level that the flow would experience.

別のアプローチは、PCN、より積極的な仕組みにすることです。 PCN入ノードは、明示的に、入口・出口-集合体はそれをサポートできるかどうか、将来の新しい流れを認める前に、決定します。これは、上記のアプローチの「楽観」とは対照的に、「悲観的」アプローチとして見ることができます。これはプロービング含む:PCN-入口ノードが生成してフローが経験する前輻輳レベルをテストするためにプローブパケットを送信します。

One possibility is that a probe packet is just a dummy data packet, generated by the PCN-ingress-node and addressed to the PCN-egress-node.


A.1.2. Probing Functions


The probing functions are:


o Make the decision that probing is needed. As described above, this is when the ingress-egress-aggregate (or the ECMP path -- see Section 6.4) carries no PCN-traffic. An alternative is to always probe, ie, probe before admitting any PCN-flow.

Oプロービングが必要であると判断してください。上記のように入出口凝集場合、これは(又はECMPパスが - セクション6.4を参照)は、PCN-トラフィックを伝送しません。代替は、任意のPCN-流れを認める前に、すなわち、プローブ、常に精査することです。

o (if required) Communicate the request that probing is needed; the PCN-egress-node signals to the PCN-ingress-node that probing is needed.


o (if required) Generate probe traffic; the PCN-ingress-node generates the probe traffic. The appropriate number (or rate) of probe packets will depend on the PCN-metering algorithm; for example, an excess-traffic-metering algorithm triggers fewer PCN-marks than a threshold-metering algorithm, and so will need more probe packets.

(必要な場合)Oプローブトラフィックを生成します。 PCN入ノードは、プローブのトラフィックを生成します。プローブパケットの適切な数(または割合)はPCN計量アルゴリズムに依存するであろう。例えば、過剰トラフィック計量アルゴリズムは閾値計量アルゴリズムよりも少ないPCNマークをトリガし、したがってより多くのプローブパケットが必要になります。

o Forward probe packets; as far as PCN-interior-nodes are concerned, probe packets are handled the same as (ordinary data) PCN-packets in terms of routing, scheduling, and PCN-marking.


o Consume probe packets; the PCN-egress-node consumes probe packets to ensure that they don't travel beyond the PCN-domain.

Oプローブパケットを消費します。 PCN-出口ノードは、彼らがPCN-ドメインを超えて移動しないことを確実にするためにプローブパケットを消費します。

A.1.3. Discussion of Rationale for Probing, Its Downsides and Open Issues


It is an unresolved question whether probing is really needed, but two viewpoints have been put forward as to why it is useful. The first is perhaps the most obvious: there is no PCN-traffic on the ingress-egress-aggregate. The second assumes that multipath routing (eg, ECMP) is running in the PCN-domain. We now consider each in turn.


The first viewpoint assumes the following:


o There is no PCN-traffic on the ingress-egress-aggregate (so a normal admission decision cannot be made).


o Simply admitting the new flow has a significant risk of leading to overload: packets dropped or flows terminated.


On the former bullet, [Eardley07] suggests that, during the future busy hour of a national network with about 100 PCN-boundary-nodes, there are likely to be significant numbers of aggregates with very few flows under nearly all circumstances.

かつての弾丸では、[Eardley07]約100 PCN-境界ノードとの全国的なネットワークの将来の忙しい時間の間、ほぼすべての状況下では非常に少数の流れと凝集物のかなりの数がある可能性が高い、ということを示唆しています。

The latter bullet could occur if new flows start on many of the empty ingress-egress-aggregates, which together overload a link in the PCN-domain. To be a problem, this would probably have to happen in a short time period (flash crowd) because, after the reaction time of the system, other (non-empty) ingress-egress-aggregates that pass through the link will measure pre-congestion and so block new flows. Also, flows naturally end anyway.


The downsides of probing for this viewpoint are:


o Probing adds delay to the admission control process.


o Sufficient probing traffic has to be generated to test the pre-congestion level of the ingress-egress-aggregate. But the probing traffic itself may cause pre-congestion, causing other PCN-flows to be blocked or even terminated -- and, in the flash crowd scenario, there will be probing on many ingress-egress-aggregates.

O十分なプロービングトラフィックが乗降凝集のプレ輻輳レベルをテストするために生成されなければなりません。フラッシュクラウドシナリオでは、多くの乗降用凝集体にプロービングがあるだろう、と - しかし、プロービングトラフィック自体は他のPCN-フローがブロックされたりしても終了する原因となる、事前に渋滞が発生することがあります。

The second viewpoint applies in the case where there is multipath routing (eg, ECMP) in the PCN-domain. Note that ECMP is often used on core networks. There are two possibilities:

第二の観点は、PCNドメインにおけるマルチパスルーティング(例えば、ECMP)がある場合に適用されます。 ECMPは、多くの場合、コアネットワーク上で使用されていることに注意してください。二つの可能性があります。

(1) If admission control is based on measurements of the ingress-egress-aggregate, then the viewpoint that probing is useful assumes:


        *  There's a significant chance that the traffic is unevenly
           balanced across the ECMP paths and, hence, there's a
           significant risk of admitting a flow that should be blocked
           (because it follows an ECMP path that is pre-congested) or of
           blocking a flow that should be admitted.

Note: [Charny07-3] suggests unbalanced traffic is quite possible, even with quite a large number of flows on a PCN-link (eg, 1000), when Assumption 3 (aggregation) is likely to be satisfied.


(2) If admission control is based on measurements of pre-congestion on specific ECMP paths, then the viewpoint that probing is useful assumes:


        *  There is no PCN-traffic on the ECMP path on which to base an
           admission decision.

* Simply admitting the new flow has a significant risk of leading to overload.


* The PCN-egress-node can match a packet to an ECMP path.

* PCN-出口ノードは、ECMP経路にパケットを一致させることができます。

Note: This is similar to the first viewpoint and so, similarly, could occur in a flash crowd if a new flow starts more or less simultaneously on many of the empty ECMP paths. Because there are several ECMP paths between each pair of PCN-boundary-nodes, it's presumably more likely that an ECMP path is "empty" than an ingress-egress-aggregate is. To constrain the number of ECMP paths, a few tunnels could be set up between each pair of PCN- boundary-nodes. Tunnelling also solves the issue in the point immediately above (which is otherwise hard to solve because an ECMP routing decision is made independently on each node).

注:これは、第1の視点に類似しており、新たなフローが空のECMP経路の多くに多かれ少なかれ同時に開始した場合ので、同様に、フラッシュ群衆の中に発生する可能性があります。 PCN-境界ノードの各対の間のいくつかのECMPパスが存在するので、ECMPパスが乗降-集合体であるよりも「空」であることがおそらく可能性が高いです。 ECMPパスの数を制限するために、いくつかのトンネルはPCN-境界ノードの各対の間に設定することができます。トンネリングはまた、(ECMPルーティング決定を各ノードに独立に行われるため、解決するためにそうでなければ困難である)すぐ上の点で問題を解決します。

The downsides of probing for this viewpoint are:


o Probing adds delay to the admission control process.


o Sufficient probing traffic has to be generated to test the pre-congestion level of the ECMP path. But there's the risk that the probing traffic itself may cause pre-congestion, causing other PCN-flows to be blocked or even terminated.


o The PCN-egress-node needs to consume the probe packets to ensure they don't travel beyond the PCN-domain, since they might confuse the destination end node. This is non-trivial, since probe packets are addressed to the destination end node in order to test the relevant ECMP path (ie, they are not addressed to the PCN-egress-node, unlike the first viewpoint above).


The open issues associated with these viewpoints include:


o What rate and pattern of probe packets does the PCN-ingress-node need to generate so that there's enough traffic to make the admission decision?


o What difficulty does the delay (whilst probing is done), and possible packet drops, cause applications?


o Can the delay be alleviated by automatically and periodically probing on the ingress-egress-aggregate? Or does this add too much overhead?


o Are there other ways of dealing with the flash crowd scenario? For instance, by limiting the rate at which new flows are admitted, or perhaps by a PCN-egress-node blocking new flows on its empty ingress-egress-aggregates when its non-empty ones are pre-congested.


o (Second viewpoint only) How does the PCN-egress-node disambiguate probe packets from data packets (so it can consume the former)? The PCN-egress-node must match the characteristic setting of particular bits in the probe packet's header or body, but these bits must not be used by any PCN-interior-node's ECMP algorithm. In the general case, this isn't possible, but it should be possible for a typical ECMP algorithm (which examines the source and destination IP addresses and port numbers, the protocol ID, and the DSCP).

O(第二の視点のみ)データ・パケットからPCN-出口ノード明確にプローブパケットをどのように(それは、前者を消費することができますか)? PCN-出口ノードは、プローブパケットのヘッダまたは本文中の特定のビットの特性設定と一致している必要があり、これらのビットは、任意のPCN-内部ノードのECMPアルゴリズムによって使用されてはなりません。一般的な場合では、これは不可能であるが、それは(送信元および宛先IPアドレスおよびポート番号、プロトコルIDを調べ、およびDSCP)の典型的なECMPアルゴリズムに可能であるべきです。

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