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Apostila 03 Qualidade de Serviço (QoS) Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2º sem/12 1 Qualidade de Serviço (QoS) para o IP Conteúdo Histórico e Necessidades Limitações IP Mecanismos para prover QoS Mecanismos para prover QoS Serviços Integrados (IntServ) Serviços Diferenciados (DiffServ) Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2º sem/12 2 QoS - Histórico e Necessidades A filosofia adotada atualmente na Internet é trabalhar com o melhor esforço. Principais características: Ausência de garantias em relação à qualidade dos serviços efetivamente fornecidos pela rede. Em situações de congestionamento, pacotes são descartados aleatoriamente. Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2º sem/12 3 QoS - Histórico e Necessidades Cenário anterior - IP sobre tudo A filosofia era o IP rodar sobre qualquer meio de transmissão (ATM, Frame Relay etc.) e viabilizar a comunicação entre quaisquer sistemas computacionais. comunicação entre quaisquer sistemas computacionais. Cenário anterior - Tudo sobre IP Todas as aplicações utilizando a rede IP como única infra-estrutura de comunicação. Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2º sem/12 4

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Apostila 03

Qualidade de Serviço (QoS)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 1

Qualidade de Serviço (QoS) para o IP

Conteúdo

�Histórico e Necessidades� Limitações IP�Mecanismos para prover QoS�Mecanismos para prover QoS�Serviços Integrados (IntServ)�Serviços Diferenciados (DiffServ)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 2

QoS - Histórico e Necessidades

�A filosofia adotada atualmente na Internet é trabalhar com o melhor esforço.

�Principais características:�Principais características:� Ausência de garantias em relação à qualidade dos

serviços efetivamente fornecidos pela rede.� Em situações de congestionamento, pacotes são

descartados aleatoriamente.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 3

QoS - Histórico e Necessidades

�Cenário anterior - IP sobre tudo� A filosofia era o IP rodar sobre qualquer meio de

transmissão (ATM, Frame Relay etc.) e viabilizar acomunicação entre quaisquer sistemas computacionais.comunicação entre quaisquer sistemas computacionais.

�Cenário anterior - Tudo sobre IP� Todas as aplicações utilizando a rede IP como única

infra-estrutura de comunicação.

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QoS - Histórico e Necessidades

�A tendência atual é a convergência de aplicações em um único meio físico, ou seja:� Voz, vídeo, dados, imagens, músicas, e tudo que possa

ser transformado em bits utilizando o mesmo meioser transformado em bits utilizando o mesmo meiofísico.

� Entretanto, as aplicações têm características enecessidades bem diferentes umas das outras.

� Limitações do Serviço de Melhor-Esforço� Não fornece garantia de QoS de um serviço fim-a-fim.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 5

� É incapaz de tomar medidas preventivas ou corretivasem situações de congestionamento.

QoS - Definições

�Qualidade de Serviço (QoS) pode ser definida como a “habilidade da rede para garantir e manter certos níveis de desempenho para cada aplicação de acordo com as necessidades específicas de cada usuário”com as necessidades específicas de cada usuário”

�QoS usualmente se refere à fidelidade do sinal de voz recebido, porém a se aplica a outros aspectos, tais como:

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 6

uDisponibilidade da redeuEscalabilidadeuPenetração

u Probabilidade de bloqueiou Existência de serviços

especiais (conferência, identificação de chamada, etc)

QoS - Limitações IP

�Atraso de Pacote (Latência) - Tempo que um pacote leva da origem ao destino.

� Jitter (flutuação rápida de fase) - Desvio no tempo ou � Jitter (flutuação rápida de fase) - Desvio no tempo ou na fase de um sinal de transmissão de pacotes de dados.

�Skew - Parâmetro usado para medir diferenças entre os tempos de chegada de mídias diferentes que deveriam estar sincronizadas (áudio, vídeo...)

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�Perda - perda de pacotes na rede em situação de congestionamento.

QoS - Limitações IP

� Largura de Banda – Faixa de freqüência utilizada por um canal para permitir uma determinada taxa de transmissão de dados.

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Mecanismos para prover QoS

�Classificação ou identificação do tráfego�Priorização dos pacotes de voz�Gerenciamento de congestionamento�Gerenciamento de congestionamento�Policiamento e conformação do tráfego�Fragmentação de pacotes�Garantia de banda para pacotes de voz�Compensação na variação do atraso

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 9

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

�Classificação do tráfego� Técnica fundamental para se obter QoS.� Identificação do tipo de tráfego transportado por� Identificação do tipo de tráfego transportado por

pacote.� Pode ser feita pacote a pacote ou sessão a sessão

pelas fontes externas, dispositivos de borda oudispositivos de backbone.

� Quando a classificação é feita pela fonte (ou por umaoutra rede à downstream), a rede pode aceitar a

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 10

outra rede à downstream), a rede pode aceitar aclassificação recebida ou reclassificar o tráfego deacordo com a sua própria política.

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

� Precedência IP� Utiliza-se 3 bits do campo ToS (Type of Service) do

cabeçalho IPv4.cabeçalho IPv4.� Quanto maior o nível de classificação do pacote,

maior será a prioridade no tratamento e alocação derecursos da rede.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 11

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

Valor dos bits de Precedência

Tipo de tráfego

000 – 0 Routine 000 – 0 Routine 001 – 1 Priority 010 – 2 Immediate 011 – 3 Flash 100 – 4 Flash Override

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 12

100 – 4 Flash Override 101 – 5 Critical 110 – 6 Internetwork control 111 – 7 Network control

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Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 13

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

� ESTUDO DE CASO� Configuração de Precedência de IP usando o

Cisco IOS Software Releases 12.2 TCisco IOS Software Releases 12.2 T� Configuração de política de serviço chamada

priority50.� Serão avaliados todos os pacotes entrantes na

interface Fast Ethernet 1/0/0 com valor IPprecedence igual a 5.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 14

precedence igual a 5.� Todo pacote de entrada que tenha sido marcado

será tratado como de prioridade 50.

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

ESTUDO DE CASO (continuação)Sintaxe do comando : ip-precedence-value

Router(config)# class -map ipprec 5Router(config)# class -map ipprec 5Router(config-cmap)# match ip precedence 5Router(config)# exitRouter(config)# policy-map priority50Router(config-pmap)# class ipprec5Router(config-pmap-c)# priority 50

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 15

Router(config-pmap-c)# exitRouter(config-pmap)# exitRouter(config)# interface fa1/0/0Router(config-if)# service-policy input priority50

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

�Arquitetura de Serviços Diferenciados (DiffServ)� Redefine o uso dos 8 bits do campo ToS do cabeçalho

IPv4 ou do campo Classe de Tráfego do IPv6, paraindicar aos dispositivos da rede que pacotes devem serindicar aos dispositivos da rede que pacotes devem sermanuseados de forma especial.

� Em uma das propostas existentes, três bits definem oitoclasses de tráfego e outros três definem a prioridade deum pacote dentro de uma classe.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 16

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Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 17

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

�Cabeçalho MAC IEEE 801.D� O padrão IEEE 802.1.D, que inclui o 802.1.p e Q,

define uma extensão de 32 bits ao cabeçalho MAC dasredes Ethernet e Token Ring.redes Ethernet e Token Ring.

� Doze bits deste espaço são utilizados como rótulospara redes VLAN.

� Três bits dentro do cabeçalho 802.1.Q (definidos nopadrão 802.1.p) são utilizados para sinalização declasse de serviço na rede, permitindo que seestabeleçam oito níveis de prioridades para

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estabeleçam oito níveis de prioridades paraclassificação de tráfego, mas sem informação de Tipode Serviço para indicar, por exemplo, elegibilidade paradescarte.

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 19

Quadro MAC com cabeçalho estendido IEEE 802.1.D.

Mecanismos para prover QoSClassificação do tráfego

Valor Nome Exemplos Características

7 Controle da rede RIP, OSPF, BGP4 Crítico p/ operação da rede

• Níveis de prioridade do padrão IEEE 802.1.p

6 Voz NetMeeting audio Sensível a latência e jitter; BW pequena

5 Vídeo PictureTel, Indeo Grande BW; sens. a jitter.

4 Carga controlada

SNA Transactions Tempo de resposta previsível, aplicações sensíveis a latência

3 Esforço SAP, SQL Tráfego crítico (negócios)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 20

3 Esforço excelente

SAP, SQL Tráfego crítico (negócios) que toleram atrasos.

2 Melhor esforço Melhor esforço Melhor esforço

1 <default> <default> <default>

0 Background FTP backups Insensível a latência

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Mecanismos para prover QoS Priorização dos pacotes de voz

�Para se estabelecer políticas de enfileiramento, priorização e disciplina de despacho é adotada a arquitetura de Serviços Integrados (IntServ)

�Para absorver situações momentâneas de �Para absorver situações momentâneas de congestionamento na rede, os nós possuem buffers especiais denominados filas.

�A disciplina de despacho define a forma como o nó da rede irá servir os pacotes armazenados nas filas.

�Para o transporte simultâneo de voz e dados, deve-se

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 21

�Para o transporte simultâneo de voz e dados, deve-se associar níveis de prioridade distintos aos dois tipos de tráfego.

Mecanismos para prover QoS Gerenciamento de congestionamento

�Técnicas de controle de congestionamento monitoram o tráfego na rede no sentido de antecipar e evitar a ocorrência de congestionamento, usualmente através do descarte de pacotes.do descarte de pacotes.

�As duas principais técnicas que operam com este objetivo são:� Random Early Detection (RED)� e sua versão com ponderação, Weighted Random Early

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 22

Detection (WRED).

Mecanismos para prover QoS Policiamento e conformação do tráfego

�As funções de policiamento e conformação usualmente identificam as violações no tráfego de uma mesma maneira.

�Elas diferem, contudo, na forma como elas �Elas diferem, contudo, na forma como elas respondem a estas violações, por exemplo:� A função de policiamento usualmente descarta o

tráfego que não está conforme ou o define comoelegível para descarte.

� A função de conformação tipicamente atrasa o tráfegoem excesso, através de mecanismos de enfileiramento,

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 23

em excesso, através de mecanismos de enfileiramento,retendo os pacotes e liberando-os de maneira tal que ofluxo de saída esteja dentro dos parâmetros definidos.

Mecanismos para prover QoS Policiamento e conformação do tráfego

�A técnica Token Bucket (Balde de Fichas) é a mais comumente utilizada para as funções de policiamento e conformação de tráfego.� Por exemplo, os algoritmos CAR (Commited Access

Rate), GTS (Generic Traffic Shaping) e FRTS (FrameRelay Traffic Shaping), implementados pela CISCO, sebaseiam no Token Bucket.

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Mecanismos para prover QoS Policiamento e conformação do tráfego

�Balde de Fichas � Token Bucket

� Exemplo

r fichas por

segundo

� Exemplo� r = 256kbps� C = 10000bits

PacotesFichas ?

Encaminha

Máximo Cfichas

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 25

PacotesFichas ?

Encaminha

(S)

Espera

(N)

Mecanismos para prover QoS Policiamento e conformação do tráfego

�O algoritmo Token Bucket opera da seguinte maneira:� Fichas são depositadas em um balde, com capacidade

para C fichas, a uma taxa constante.� Se o balde enche de fichas, as próximas fichas que

chegam são descartadas.� A transmissão de um pacote consome do balde uma

quantidade de fichas igual ao tamanho do pacote (embytes).

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 26

Mecanismos para prover QoS Policiamento e conformação do tráfego

�Se um pacote chega e não há fichas em quantidade suficiente no balde, o pacote é declarado não conforme, resultando em:� O pacote é descartado ou definido como elegível para� O pacote é descartado ou definido como elegível para

descarte (alterando-se os bits de Precedência, porexemplo). Função de policiamento de tráfego.

� O pacote é atrasado até que se tenha fichas suficientesno balde. Função de conformação de tráfego.

� Quando não se tem pacotes para transmitir, as fichasacumulam-se no balde (até sua capacidade C),

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 27

acumulam-se no balde (até sua capacidade C),permitindo que se transmita posteriormente rajadas depacotes.

Mecanismos para prover QoS Fragmentação de pacotes

�Função de homogeneizar o tráfego na rede, reduzir o atraso médio e o jitter na rede.� Tráfego interativo, tal como VoIP, pode ter latência

elevada devido à presença de pacotes de dados degrande extensão no sistema.

� Uma forma de resolver este problema de atraso éfragmentar os pacotes de dados que excederemdeterminado limite em pacotes menores, que serãotratados como unidades independentes pela rede.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 28

tratados como unidades independentes pela rede.

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Mecanismos para prover QoS Fragmentação de pacotes

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Mecanismos para prover QoSGarantia de banda para pacotes de voz

�Consiste em reservar largura de banda de suficiente para a transmissão dos pacotes destinados ao tráfego de voz.

�Geralmente utiliza o Protocolo de reserva de recursos (RSVP) para a garantia de banda.� É um protocolo de sinalização, concebido para a

Arquitetura de Serviços Integrados (IntServ) daInternet, que permite aos hosts requisitarem níveis deQoS específicos para suas aplicações por meio de

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QoS específicos para suas aplicações por meio dereservas de recursos na rede.

Mecanismos para prover QoSCompensação na variação do atraso

�Dejitter Buffer� Os efeitos do jitter ou variações de atraso em VoIP

podem ser eliminados ou reduzidos pela utilização debuffers na recepção denominados de dejitter buffer.buffers na recepção denominados de dejitter buffer.

� O dejitter buffer armazena temporariamente os pacotesde voz recebidos, introduzindo um atraso adicionalantes de enviá-los ao receptor, de modo a igualar oatraso total sofrido por todos os pacotes.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 31

Tecnologias para implementar QoS

�Atualmente podes-se destacar as seguintes tecnologias para implementar QoS na Internet: � Serviços Integrados (IntServ)� Serviços diferenciados (DiffServ)� MultiProtocol Label Switching (MPLS)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 32

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Serviços Integrados (IntServ)(IntServ)

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Serviços Integrados (IntServ) - Definição

�O modelo Serviços Integrados foi proposto com a finalidade de atender a certas garantias exigidas por determinadas aplicações (vídeo, áudio etc.).

�É caracterizado pela reserva de recursos e é indicado para as aplicações de tempo-real.

�Antes de iniciar uma comunicação, o emissor solicita ao receptor a alocação de recursos necessárias para uma boa qualidade na transmissão dos dados.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 34

Serviços Integrados (IntServ) - RFCs

� Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview - RFC 1633

� IntServ Management Information Base using SMIv2-� IntServ Management Information Base using SMIv2-RFC 2213

� IntServ Management Information Base Guaranteed Service Extensions using SMIv2-RFC 2214

�General Characterization Parameters for Integrated Service Network Elements-RFC 2215

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 35

Service Network Elements-RFC 2215�Network Element Service Specif. Template-RFC 2216

Serviços Integrados (IntServ) - RFCs

�The Use of RSVP with IETF Integrated Service-RFC 2210

�Specif. of the Controlled-Load Network Element �Specif. of the Controlled-Load Network Element Service-RFC 2211

�Specification of Guaranteed Quality of Service-RFC 2212

� IntServ in the Presence of Compressible Flows-RFC 3006

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 36

3006

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Serviços Integrados (IntServ)Classes de Serviços

�Serviços Garantido� Tenta emular um circuito virtual dedicado.� Fornece limites bem definidos para o atraso fim-a-fim,� Fornece limites bem definidos para o atraso fim-a-fim,

além de assegurar disponibilidade de banda.� Indicado em aplicações de tempo-real intolerantes.

�Serviços de Carga Controlada� Equivale ao serviço “melhor esforço sob condições de

baixo tráfego”.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 37

baixo tráfego”.� É “melhor do que o melhor esforço”, mas não pode

fornecer a mesma garantia do Serviço Garantido.� Indicado para aplicações de tempo-real tolerantes.

Serviços Integrados (IntServ)

�A IntServ se baseia no conceito “per-flow state”, e é implementada por quatro componentes:� Protocolo de Sinalização (RSVP): utilizado para efetuar

a reserva dos recursos na rede.a reserva dos recursos na rede.� Controle de Admissão: a rotina de controle de

admissão irá decidir se a requisição de recursos podeser atendida.

� Classificador: classifica os pacotes de cada fluxo,encaminhando-os à fila adequada.Escalonador: gerencia o encaminhamento (despacho)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 38

� Escalonador: gerencia o encaminhamento (despacho)dos pacotes de cada fluxo. Tem as funções depoliciamento do tráfego.

Serviços Integrados (IntServ) - RSVP

�O Resource Reservation Protocol (RSVP) é um protocolo de sinalização, concebido para a Arquitetura de Serviços Integrados da Internet

�Permite aos hosts requisitarem níveis de QoS específicos para suas aplicações.

�É utilizado para troca de mensagens de controle de alocação dos recursos.

�A alocação de recursos diz respeito a largura de

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 39

�A alocação de recursos diz respeito a largura de banda e ao tempo em que será mantida a conexão.

Serviços Integrados (IntServ) - RSVP

�Neste período de tempo, o emissor daquele serviço tem uma faixa da largura de banda disponível para transmitir seus dados.

�Também é utilizado pelos roteadores para entregar requisições de QoS para outros roteadores (ou outros tipos de nós) ao longo do caminho de um fluxo.

�As requisições do RSVP resultam, quando possível, em reservas de recursos na rede, de modo que esta possa prover o nível de QoS solicitado.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 40

possa prover o nível de QoS solicitado.

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Serviços Integrados (IntServ) - RSVP

�Estilos de reserva RSVP� Wildcard Filter

�Reserva compartilhada�Reserva compartilhada

�Ausência de controle na seleção do transmissor.�Cria reserva única compartilhada pelos fluxos de todos

transmissores.

�Duto compartilhado, tamanho é a maior das requisiçõesde recursos feita pelos receptores, independente do totalde transmissores.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 41

de transmissores.

Serviços Integrados (IntServ) - RSVP

�Estilos de reserva RSVP � Fixed Filter

�Reservas distintas�Seleção explícita do transmissor�Seleção explícita do transmissor�A reserva total no enlace é a soma das reservas

individuais (uma para cada transmissor)� Shared Explicit

�Reserva compartilhada�Seleção explícita dos transmissores

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 42

�Ex.: Áudio em uma audioconferência

Serviços Integrados (IntServ) - RSVP

�Funcionamento do RSVP� Suponha que a máquina Emissor deseje fazer uma

comunicação VoIP com a máquina Receptor 1.� Emissor envia uma mensagem especificando as

características para o tráfego (path) ao Receptor 1.� Quando a mensagem de path chega a Receptor 1,

inicia-se o procedimento de reserva de recursos (resv)por todo caminho entre este dois nós da rede.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 43

Serviços Integrados (IntServ) - RSVP

�Funcionamento do RSVP - continuação� Todos os roteadores passam pelo processo de

alocação de recursos e qualquer um deles pode rejeitara solicitação, informando para Emissor que aa solicitação, informando para Emissor que asolicitação não foi aceita.

� Se todos os roteadores tem condições de disponibilizaros recursos solicitados, é alocada a largura de banda ebuffer necessários para a aplicação.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 44

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Serviços Integrados (IntServ) - RSVP

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 45

Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Mecanismos de Escalonamento� First In, First Out (FIFO)� Priority Queuing (PQ)� Priority Queuing (PQ)� Custom Queueing (CQ) ou Class Based Queuing

(CBQ)� Weighted Fair Queuing (WFQ)� Modified Deficit Round Robin (MDRR)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 46

�First In, First Out (FIFO)� Sem aplicação de prioridade ou classe de tráfego é

utilizado, todos os pacotes são tratados igualmente.

Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

� Há fila única de saída, os pacotes recebidos sãoarmazenados e enviados na ordem que chegaram.

� Inadequada para aplicações com QoS.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 47

Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Priority Queuing (PQ)� O tráfego de entrada é classificado em quatro níveis de

prioridade: alta, média, normal e baixa.� Os pacotes são encaminhados à fila com nível de

prioridade correspondente.� Durante a transmissão, o algoritmo de despacho dá

tratamento preferencial absoluto à fila de maiorprioridade.Problema de starvation (o tráfego de menor prioridade

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 48

� Problema de starvation (o tráfego de menor prioridadepode até nunca ser transmitido, se o de maiorprioridade tomar toda a banda)

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Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Priority Queuing (PQ)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 49

Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Custom Queueing (CQ)� Também, chamada de Class Based Queuing (CBQ).� Nesta técnica tem-se uma fila para cada tipo de tráfego

especificado.especificado.� As filas são servidas de forma cíclica (round-robin),

permitindo-se que se especifique o número de pacotes(ou bytes) a serem transmitidos de cada fila a cadaciclo de serviço.

� Permite especificar uma percentagem da banda parauma determinada aplicação.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 50

uma determinada aplicação.� O algoritmo põe os pacotes em uma das filas e são

esvaziadas por prioridade de pesos.

Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Custom Queueing (CQ )

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 51

Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Weighted Fair Queueing (WFQ)� Escalona o tráfego prioritário (interativo) para a frente

da fila.� Compartilha o restante da banda com os outros fluxos

de uma forma justa.� A quantidade de filas é configurável.� A classificação de fluxos de dados pode ser feita por

protocolo, pelo campo precedência IP, pelo parporta/socket, etc.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 52

porta/socket, etc.� Trabalha em conjunto com a Precedência de IP e o

RSVP.

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Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Weighted Fair Queueing (WFQ)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 53

Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Modified Deficit Round Robin (MDRR)� Técnica implementada pela Cisco� Existe um determinado número de filas (oito, por

exemplo).exemplo).� A fila LLHP (Low Latency, High Priority), possui

prioridade sobre as demais.� A cada ciclo de serviço o roteador transmite primeiro

todos os pacotes da LLHP e depois atende as demaisfilas com uma disciplina round-robin (cíclica).

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 54

� O número de pacotes servidos de cada fila (a menosda LLHP) depende do seu peso associado.

Serviços Integrados (IntServ) -Mecanismos de Escalonamento

�Modified Deficit Round Robin (MDRR)

Fila LLHP usada para pacotes Fila LLHP usada para pacotes VoIP

MDRR

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 55

Serviços Diferenciados(DifServ)(DifServ)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 56

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Serviços Diferenciados (DiffServ)Definição

�O modelo de Serviços Diferenciados (DiffServ) implementa QoS com base na definição de tipos de serviços.

�Não utiliza nenhum tipo de mecanismo de reserva de �Não utiliza nenhum tipo de mecanismo de reserva de recurso.

�Os pacotes são classificados, marcados e processados segundo seu rótulo.

�A idéia básica é reduzir o nível de processamento necessário nos roteadores para fluxos de dados

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 57

necessário nos roteadores para fluxos de dados (streams).

�Define Classes de Serviço (até 64 tipos diferentes).

Serviços Diferenciados (DiffServ)Definição

�Redefine o uso dos 8 bits do campo ToS do cabeçalho IPv4 ou do campo Classe de Tráfego do IPv6 (renomeado para DS Field), para indicar aos dispositivos da rede que pacotes devem ser tratados dispositivos da rede que pacotes devem ser tratados de forma especial.

�Os pacotes são classificados pela informação DSCP (Differentiated Services Code Point).

DSCP CU

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 58

DSCP CU

DS Field6 Bits 2 Bits

Serviços Diferenciados (DiffServ)Definição

�Componente de controle na entrada de um domínio DiffServ mapeia o valor do campo DSCP para um comportamento que deve ser atendido nos nós entre a origem e o destino, denominado PHB (Per Hop a origem e o destino, denominado PHB (Per Hop Behavior):� PHB AF (Assured Forwarding) (RFC 2597) - Grupo de

PHBs de encaminhamento assegurado� PHB EF (Expedited Forwarding) (RFC 2598) -

Encaminhamento expresso (acelerado)�Os pacotes de uma dada classe terão um tratamento

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 59

�Os pacotes de uma dada classe terão um tratamento (enfileiramento, temporizações) de acordo com a classe de serviço correspondente.

Serviços Diferenciados (DiffServ)-RFCs

�An Architecture for Differentiated Services - RFC 2475�Key words for use in RFCs to Indicate Requirement

Levels BCP 14 - RFC 2119Levels BCP 14 - RFC 2119�Definition of the Differentiated Services Field (DS

Field) in the IPv4 and IPv6 Headers - RFC 2474�Assured Forwarding PHB Group – RFC 2597�EF Expedited Forwarding - RFC 2598

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 60

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Serviços Diferenciados (DiffServ)

�Os primeiros 3 bits são CSC: Class Selector Codepoint, os últimos 2 bits utilizados para notificação de Congestionamento.

�A arquitetura DiffServ parte do princípio que domínios adjacentes tenham um acordo sobre os serviços que serão disponibilizados entre eles, denominado Service Level Agreement (SLA).

�Os domínios podem definir um SLA estático ou dinâmico, sendo que, neste último caso, um protocolo

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 61

dinâmico, sendo que, neste último caso, um protocolo de sinalização e controle será necessário para o gerenciamento da banda.

Serviços Diferenciados (DiffServ)Tipos de Serviços

�Serviços Assegurados (PHB AF)� São os serviços para clientes que precisam de

segurança para seus provedores serviços no momentoque haja um congestionamento.que haja um congestionamento.

�Serviços Premium (PHB EF)� São para aplicações que necessitam de baixo atraso e

baixo jitter.

�Serviço Olímpico (PHB AF)

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 62

� serviço “melhor” relativo a quem paga menos� semelhante ao serviço assegurado, mas com três

classes de serviços: ouro, prata e bronze

Serviços Diferenciados (DiffServ)Tipos de Serviços

�Os próprios clientes podem marcar seus DS Fields e enviar para o receptor, porém não há como saber se há recursos disponíveis para a comunicação.

�O pacote pode ser remarcado em um roteador que �O pacote pode ser remarcado em um roteador que não provê QoS, para serviço de melhor esforço.

�Bandwidth Broker (BB), componente mediador inserido para gerenciar os recursos no domínio QoS.

�As funções básica do BB é controlar a largura de banda, as políticas e prioridades dentro e entre os

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 63

banda, as políticas e prioridades dentro e entre os dispositivos.

Serviços Diferenciados (DiffServ)

�Serviços diferenciados tem sido o modelo mais utilizado para implementação de QoS.

�Ele exige menos dos roteadores, necessitando pouca �Ele exige menos dos roteadores, necessitando pouca atualização de software para prover bons métodos de classificação, policiamento, montagem e remarcação de pacotes.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 64

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Arquitetura Intserv sobre Diffserv

�O uso do modelo Intserv nos provedores de borda, próximos aos usuários, e o Diffserv, naqueles localizados no núcleo da rede, é uma configuração bastante discutida nos trabalhos relacionados à QoS bastante discutida nos trabalhos relacionados à QoS na Internet.

Região IntservRegião Intserv

Região DiffservRegião Diffserv

RegiãoIntservRegiãoIntserv ER2ER2ER1ER1 BR2BR2BR1BR1

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 65

IntservIntservDiffservDiffservIntservIntserv ER2ER2ER1ER1 BR2BR2BR1BR1

Arquitetura Intserv sobre Diffserv

�Benefícios do uso Intserv com Diffserv� Controle de admissão baseado em recursos e políticas� Classificação e identificação de tráfego� Classificação e identificação de tráfego

�Marcação em host�Marcação em roteadores

� Condicionamento de tráfego

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 66

Arquitetura Intserv sobre Diffserv

�Requisitos para suportar a estrutura� A região Diffserv tem que ser capaz de prover suporte

para serviços Intserv entre seus roteadores de borda.� Tem que prover informações de controle de admissão

para seus “usuários”.� Tem que ser capaz de passar mensagens RSVP de tal

forma que possam ser recuperadas na borda da regiãoDiffserv.

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 67

Modelo de QoS

Classe Marcação Caracterização

VozEF Tráfegode voz

CS5 OpcionalVídeo AF41 Vídeo-conferência

Missão AF31 Aplicaçõesde caráter crítico para o cliente (classificação subjetiva)

AF32/AF33 OpcionalMissão Crítica AF32/AF33 Opcional

CS3 Sinalizaçãode voz

InterativaAF21

Dadosprioritários e que necessitam de latência controlada – aplicações transacionais(ex: Base de Dados, SAP, PeopleSoft, Siebel, Financial, B2B, Supply ChainManagement,Ariba, Microsoft SQL, DLSw+) e aplicações interativas (ex:Telnet, Citrix,Messenger,Net Meeting, PlaceWare)

AF22 /AF23 Opcional

Bulk

AF11Dadosprioritários com característica de rajada – Ex: E-mail (Lotus Notes, Outlook,SMTP, IMAP, etc), transferência de arquivos grandes (FTP), sincronização de base-de-dados, backups

AF12 /AF13 Opcional

Apostila 03- Qualidade de Serviço (QoS) para o IP - 2 º sem/12 68

AF12 /AF13 OpcionalCS1 OpcionalCS4 Streamingde vídeo

Network Control

CS6 /CS7 Tráfegode controle e de roteamento (vide observação 2)

CS2Gerênciada Embratel: SNMP, syslog, TACACS+, telnet e NTP originadosno NOC daEmbratele direcionados aos CPEs (vide observação 2)

Best Effort 0 TráfegoBest Effort do cliente (vide observação 1)

class-default --- Nãoutilizada

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Bibliografia

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• KUROSE, J. F. & ROSS, K. R. Redes de Computadores e aInternet – uma abordagem top-down.3ªEdição. São Paulo,Pearson, 2006.

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• http://www.cefetrn.br/~fcsjunior