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Serviços Diferenciado (DiffServ)
Patrícia Corrêa Fonseca
Principais componentes em do tratamento de QoS
SBRC2001
Ações de contrele sobre os parâmetros de admissão (CAC)
•Configuração estática•Sinalização por fluxo
agregado(MPLS)•Sinalização por micro-
fluxo(RSVP)
•Roteamento pelo caminho mais curto
•Engenharia de tráfego•Roteamento por restrições e
por fluxo agregados
Tratamento dos dados•Classificação dos Fluxos
•Prevenção do congestionamento
•“Condicionamento”: shaping, policing, dropping
•Gestão do congestionamento: escalonamento /enfileiramento
QoSPlano de dados
Plano de roteamento
Plano de controle
Soluções existentes para a garantia de QoS em redes
IP IntServ 1994 – Integrated Services
Fluxo em tempo-real e fluxo best effort Gerenciamento de QoS no nível de micro fluxos
DiffServ 1998 – Differentiated Services Diferentes níveis de QoS alocados em diferentes
grupos de usuários Gerenciamento de QoS no nível de fluxos
agregados
• Especificações do IETF Internte Engineering Task Force
DiffServ
A qualidade de serviço na solução DiffServ é garantida através de mecanismos de priorização de pacotes na rede
Não utiliza nenhum tipo de mecanismo de reserva de recursos
Os pacotes são classificados, marcados e processados segundo o seu rótulo (DSCP - Differentiated Service Code Point )
Idéia básica da solução DiffServ
Reduzir o nível de processamento necessário nos roteadores para fluxos de dados (streams ).
Realizado com a definição de poucas "Classes de Serviço" numa estrutura comum de rede
Os inúmeros fluxos de tráfego (Pacotes IP) gerados pelas aplicações são agregados a poucas classes de serviço em função da qualidade de serviço (QoS) especificada para o fluxo.
Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ
Network Boundary: Localizado entre diferentes domínios administrativos ou sistemas autônomos
Network Edge: particular nodo “limite” conectado a um conjunto de áreas cientes do serviços diferenciados.
Borda da Rede
Núcleo da Rede
Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ
Formato do campo DS DSCP (Differenciated Services Code
Point) DU (Currently Undefined)
Compatibilidade ascendente com o campo ToS do IPv4
DSCP CU
Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Utiliza-se dos elementos
Per Hop Behavior Comportamento exterior observável de um
nó realizado por técnicas proprietárias de gerência de filas de espera e de escalonamento
Comportamento local ao nível de um nó e não global ao nível da rede
Traffic Conditioners Bandwidth Broker
Idéia básica da solução DiffServ
Inúmeros fluxos de tráfegos (pacotes IP) gerado pelas aplicações
Agrega os fluxos a poucas classes de serviço em função da QoS especificada para o fluxo
Processamento fica mais simplificado e independente dos fluxos individuais das aplicações
Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Os roteadores de backbone roteiam "agregados
de fluxos” Cada pacote recebe um processamento
baseado na sua marcação (DSCP). O DiffServ define duas classes de serviço que
podem também ser entendidas como "comportamentos" (PHB - Per-Hop Behavior), na medida em que definem como os equipamentos (Roteadores, ...) se comportam com relação aos pacotes (Como os pacotes são processados)
Classses definidas pelo DiffServ Expedited Forwarding (EF):
Provê o maior nível de qualidade de serviço. Emula uma linha dedicada convencional
minimizando os atrasos, probabilidade de perda e jitter para os pacotes
Utiliza mecanismos de traffic shaping, buferização (buffering) e priorização de filas.
Classses definidas pelo DiffServ
Assured Forwarding (AF): Emula um comportamento semelhante a uma rede com pouca
carga mesmo durante a ocorrência de congestionamento. A latência negociada é garantida com um alto grau de
probabilidade. AF define 4 níveis de prioridade de tráfego (Ouro, Prata,
Bronze e Best Effort)*. Para cada nível de prioridade são definidos 3 preferências de
descarte de pacotes (semelhante ao Frame Relay). Este serviço usa mecanismos de Traffic Shaping (Token
Bucket pg15) e usa o algoritmo RED (Randon Early Detection pg22), durante o congestionamento.
* Os níveis de prioridade foram inspirados na premiação dos jogos olímpicos
Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Exemplo: f = medida do fluxo de pacotes do endereço IP
a.b.c.d
if ( f < 200kbps ) then DS-byte = x
else DS-byte = yif ( f > 600kbps )
then Descartar os pacotes “excedentes”
Princípios de DiffServ
Objetivos A solução deve ser aplicável a todas as
aplicações sem necessidade de API em particular, nem de protocolo de sinalização particular (como RSVP)
Os roteadores do núcleo da rede não devem mais ter que controlar a instanciação de micro fluxos nem gerenciar os estados associados
Os ISPs poderiam diferenciar os serviços que eles propõem a seus clientes
Princípios de DiffServ Abordagem proposta por DiffServ consiste
em Classificar, na borda da rede, cada micro fluxo
em uma classe de serviço pré definido. Essa classificação se efetua em função de vários campos do pacote IP
Tratar de forma adaptada cada classe de serviço no núcleo da rede
Os micro fluxos de host a host são assim reagrupados em um fluxo agregado que é tratado de forma particular no núcleo da rede
Questões a resolver em uma arquitetura DiffServ
Plano de dados Classificação (classifier)
Identificar os pacotes que pertençam a uma classe Escalonamento (scheduler)
Serviço garantido (escalonamento/rejeição) para todos s pacotes de uma classe
Configuração/Policiamento Plano de Controle
(Política de controle) Plano de roteamento
Análise crítica de DiffServ* Vantagens
Forma simples de diferenciar as classes de serviços para um ISP (base de uma tarifação diferenciada
A gerência de classes de tráfego se aplica aos fluxos agregados sem utilizar explicitamente nenhum protocolo de sinalização
Resolução dos problemas de escalabilidade de IntServ Os roteadores do núcleo da rede se preocupam apenas
com a classificação As funções complexas serão realizadas unicamente na
borda da rede
Análise crítica de DiffServ* Inconvenientes
Complexidade crescente das técnicas de configuração e do dimensionamento do núcleo da rede
Falta de maturidade dessas técnicas Importância da engenharia de tráfego para
conhecer com precisão: Os perfis do tráfego e os volumes transitandos nos nós
da rede A topologia da rede e as diferentes rotas
As garantias de QoS são relativas a uma classe de tráfego agregada e nào mais a um fluxo aplicativo
IntServ X DiffServ
Alocação de recursosServiços são alocados de
acordo com as requisições de QoS e sujeitos às políticas de gerenciamento de bandwidth.
O protocolo RSVC – Resource ReSerVation Protocol - é usado para reservar recursos em um caminho de nós intermediários da rede;
Priorização do tráfego
O tráfego de rede é classificado e os recursos de rede são alocados de acordo com o critério de política de gerenciamento da bandwidth.
Para permitir QoS, a classificação dá um tratamento preferencial para aplicações identificadas como tendo mais demanda por recursos.
IntServ X DiffServ
Sinalização RSVP Controle de Admissão Classificador/Policiamento Escalonador de pacotes Não escalável Tráfego em uma única
infra-estrutura de rede Reserva “soft” de recursos Funciona em paralelo ao
fluxo dos protocolos TCP e UDP
Policiamento Escalonador Fluxo de tráfego em uma ou
mais redes Escalável Trafego em uma ou mais
rede
Próximo assunto: As ferramentas que suportam QoS
Mecanismo de controle de congestionamento de TCP
Ferramentas de condicionamento de tráfego
Ferramentas para o tratamento de filas de espera
Ferramentas para o tratamento de congestionamento