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QoS sobre Redes TCP/IP Edgard Jamhour. Conceitos de QoS QoS pode ser definido como qualquer mecanismos capaz de prover um serviço melhor para um dado

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  • QoS sobre Redes TCP/IP

    Edgard Jamhour

  • Conceitos de QoSQoS pode ser definido como qualquer mecanismos capaz de prover um servio melhor para um dado fluxo.Um fluxo pode ser determinado de vrias formas:Combinao dos endereos de origem e destinoNumero dos sockets de origem e destinoIdentificador de sessoPacotes enviados ou recebidos de uma certa aplicao em uma certa interfaceURL ou tipo MIME dentro de um pacote HTTP

  • Objetivos do QoSControle sobre recursosExemplo: limitar a banda utilizada por aplicaes de FTP em um determinado link. Uso mais eficiente de recursos de redePrivilegiar o uso das aplicaes mais importantes (rentveis) na rede. Servios CustomizveisQoS permite diferenciar usurios e servios oferecidos na rede. Coexistncia de aplicaes de misso crticasPermitir que as aplicaes menos importantes no degradem as aplicaes crticas na rede (exemplo, FTP introduzir atraso para aplicaes de VOIP). Base para construo de uma rede nica e integradaPermitir que uma nica tecnologia de rede possa ser utilizada para prover todos os tipos de servios (redes convergentes).

  • Qualidade de Servio - QoSA qualidade de Servio pode ser definida como sendo garantias oferecidas pela rede que certos parmetros sero mantidos entre nveis pr-acordados. Os principais parmetros de QoS so:AtrasoJitter: Variao no AtrasoTaxa de transmissoTaxa de Perda de Pacotes

    Internet

    QoS em EnlaceQoS na Camada de RedeQoS na Camada de TransporteQoS na Camada de APlicaoQoS refere-se a capacidade de criar um caminho com banda e tempo de atraso garantidos entre dois pontos da rede.

  • QoS pode ser implementada em vrios nveis:Na camada de Enlace:Redes Sncronas: SDH (combinao de canais de banda constante)Redes Assncronas:ATM: Permite Reservar RecursosFrame-Relay: Apenas Limita a BandaNa camada de rede:IP: Permite implementar a qualidade de servio fim a fim independente da tecnologia de enlace.

  • AtrasoO Atraso o principal fator de QoS.Em aplicaes tempo-real o atraso provoca perda de QoS.Por exemplo, surgem dois problemas para o trfego de voz quando o atraso alto: Eco e Sobreposio de conversao. Os principais fatores que influenciam na latncia de uma rede so os seguintes: Atraso de propagao (Propagation Delay); Velocidade de transmisso e Processamento nos equipamentos

  • Fatores que Influenciam o AtrasoCongestionamento na rede localBufferizao nos RoteadoresCapacidade do TerminalCongestionamento nos linksTempo de propagao

  • Tempo de PropagaoAtrasos de Propagao - Fibras pticas Exemplos

  • Fontes de AtrasoAtraso introduzido por equipamentos: Roteadores (comutao de pacotes) LAN Switches (comutao de quadros) Servidores de Acesso Remoto (RAS) (comutao de pacotes, ...) Firewalls (processamento no nvel de pacotes ou no nvel de aplicao, ...) Considerando que a latncia um parmetro fim-a-fim:Capacidade de processamento do processadorDisponibilidade de memriaMecanismos de cacheProcessamento nas camadas de nvel superior da rede (Programa de aplicao, camadas acima da camada IP, ...);

  • Medida do AtrasoExistem 3 maneiras de se medir o atraso: One-WayTempo para o pacote ir da origem ao destino Paired One-Way Tempo para informao ir de A para BTempo para informao ir de B para ANecessita de mecanismos de medio nas duas extremidades.Round-Trip (Round Trip Time RTT)Tempo para informao ir de A para B e voltar para AO Atraso medido dividindo-se o tempo de round-trip por 2.A medio pode ser feita a partir de uma nica extremidade.

  • Perda de Pacotes Pacotes so perdidos devido a dois fatores:Erros no pacote:Cabealho do pacote:Descartados pelos roteadores Campo de dados:Descartados pelo computadorFalta de BandaEstouro de buffer dos roteadores .Priorizao de trfegoPacotes menos prioritrios so descartados.

  • Curva de QoS em Funo do Atraso

    1-

    densidade de probabilidade

    Atraso Fixo

    Variao de Atraso

    (Jitter)

    Mximo Atraso Aceitvel

    ATRASO

    ATRASO VARIVEL ACEITVEL

    ATRASO INACEITVEL

    (Dados Perdidos)

  • Classificao das AplicaesA QoS solicitada ao provedor de servios depende dos requisitos especficos das aplicaes. Aplicaes tempo-realAplicaes sensveis ao atrasoTolerantes a perda de pacotes Intolerantes a perda de pacotesAplicaes elsticasAplicaes que no so afetadas pelo atraso.

  • Requisitos de QoS

  • Arquitetura para QoSAs arquiteturas de QoS envolvem 3 elementos:Tcnicas para implementar QoS em um n da rede. Tcnicas de sinalizao de QoS, para informar aos vrios ns da rede como proceder na passagem de um fluxo.Funes para gerenciamento, poltica e contabilizao do QoS de uma rede como um todo.

  • Estratgias para Implantao de QoSDuas estratgias possveis:Priorizao (servios diferenciados): O trfego da rede classificado e os recursos da rede so distribudos de acordo com critrios da poltica de gerenciamento de banda. Reserva de Recursos (servios integrados): recursos da rede so reservados de acordo com a requisio de QoS da aplicao e sujeitos a uma poltica de gerenciamento de banda.Exemplo: RSVP

  • Nveis de Servio QoSTrs nveis bsicos de QoS podem ser providos atravs de redes heterogneas:1) Melhor Esforo (Best-effort Service): a implementao default da Internet (sem QoS).2) Servio Diferenciado (soft QoS): Algum trfego tratado melhor que o resto.Exemplos: PQ, CQ, WFQ, e WRED (definidos na seqncia). 3) Servio Garantido (hard QoS)Reserva absoluta de recursos de rede para trfego especfico.Exemplos: RSVP e CBWFQ

  • Nveis de QoSMELHOR ESFORODIFERENCIADOGARANTIDOReserva de RecursosPrioridadeSem QoS

  • Tcnicas de QoS DiferenciadoControle de CongestionamentoEstabelece mecanismo para diferenciar o trfego em caso de congestionamento da rede.Permite tratar o trfego de tempo real de maneira diferente do trfego elstico.Antecipao de CongestionamentoIntroduz tcnicas que tomam aes preventivas para evitar o congestionamento.Adequao do Perfil de TrfegoForam um perfil de trfego especfico na sada, de maneira independente do fluxo de trfego na entrada.

  • Controle de CongestionamentoOs roteadores devem suportar mecanismos de filas com priorizao para permitir a implementao de mecanismos de QoS.As principais tcnicas de priorizao so:First-in, first-out (FIFO) queuingPriority queuing (PQ)Custom queuing (CQ)Weighted fair queuing (WFQ)

  • FIFO First In Firt OutTrata as variaes de trfego atravs de uma fila, mas no utiliza nenhum tipo de prioridade. a opo default dos dispositivos de rede.FILA INTERNA NO ROTEADORLINK A(rede local: 100 Mbps)LINK B(rede WAN: 1 Mbps)LINK A > LINK B

  • PQ: Prioritizing TrafficUtiliza vrias filas FIFO de prioridades diferentes:high, medium, normal ou lowO trfego classificado e colocado em filas diferentes, dependendo da sua prioridade.Os critrios de classificao podem ser diversos:Tipo de protocoloInterface de entradaTamanho do pacoteEndereo de origem e/ou destinoA estratgia consiste em transmitir primeiro o trfego das filas de maior prioridade.

  • PQ: Prioritizing Traffic

  • CQ: Guaranteeing BandwidthEsta tcnica utiliza at 16 filas em escalonamento round robin. O tamanho das filas proporcional a prioridade do trfego. A classificao para entrada nas filas feita por protocolo ou interface de entrada.1/102/103/104/10Fila de alta prioridade4 pacotes de cada vez (a medio pode tambm ser feita em bytes).Fila de baixa prioridade(1 pacotes de cada vez)

  • CQ: Guaranteeing Bandwidth

  • Weighted fair queuing (WFQ)Efetua classificao do trfego por fluxo:Endereo IP de origem e destinoPortas de origem e destinoPrioridade e Tipo de protocoloOs fluxos so armazenados num nmero configurvel de filas.Fluxos de baixo volume, que so a grande maioria do trfego, recebem um servio preferencial.Fluxos de alto volume, dividem o restante da banda de maneira proporcional entre eles.

  • Weighted fair queuing (WFQ)

  • Weighted fair queuing (WFQ)Dando prioridade para os fluxos mais curtos, o WFQ reduz significativamente o atraso mdio de entrega dos pacotes.

  • Prioridades no IPO protocolo IPv4 possui um campo denominado tipo de servio, com informaes que podem ser utilizadas para definir a prioridade dos pacotes.

    PACOTE IPCABEALHOTOS

  • Precedncia de IPA ponderao das filas leva em conta as informaes do campo Tipo de Servio do protocolo IP (3 bits):Prioridades de 0 (menos prioritrio) a 7 (mais prioritrio). feito uma mdia ponderada para determinar a quantidade de banda que cada fluxo recebe. Por exemplo, se esto chegando 3 fluxos de prioridade 2 e 4 fluxos de prioridade 1, cada fluxo recebe:3*2 + 4*1 = 10: banda total disponvel2/10, 2/10, 1/10, 1/10, 1/10, 1/10: banda alocada por fluxo

    Cabealho IPTOS1 byte, 3 bits de prioridade

  • CBWFQ Class Based WFQClass Based WFQ uma variante do WFQ.O problema que este mtodo quer resolver, permitir que vrios fluxos do tipo tempo real que tenha prioridade idntica tenham que dividir banda entre si.Por exemplo, no mtodo WFQ pode alocar uma certa banda para um fluxo de vdeo. Todavia, quando vrios fluxos de vdeo atravessarem o n, a banda ser dividida.No mtodo CBWFQ cria-se uma classe para representar todos os fluxos de vdeo.Todos os demais fluxos podem ser agrupados em uma ou mais classes menos especializadas gerenciados por WFQ.

  • Tcnicas para Evitar CongestionamentoAs tcnicas para evitar congestionamento antecipam a tendncia de congestionamento na rede e agem antes que o congestionamento ocorra.RED:RED: Randon Early DetectionOs roteadores iniciam um processo de descarte randmico de pacotes assim que percebem um congestionamento nas suas interfaces.WRED:RED ponderadoA operao de descarte acontece levando em conta as informaes de prioridade do campo TOS dos pacotes IP.

  • RED

  • Ferramentas de Monitoramento de Controle de TrfegoGTSGeneric Traffic ShapingBaseado no Token Bucket ApproachReduz o trfego de sada de uma interface para um taxa constante

  • Ferramentas de Monitoramento de Controle de TrfegoFRTSFrame Relay Traffic ShapingAs informaes fornecidas pelo Frame Relay so usadas para controlar as funcionalidades de QoS implementadas pelo roteador.CIR: Committed Information Rate (CIR)FECN, BECNDE Taxa definida pelo CIRIndicaes do BECN faz com que os pacotes aguardem na fila.Circuito virtualO flag DE indica quais pacotes devem ser descartados em caso de congestionamento.

  • Reserva de RecursosAo contrrio das tcnicas de priorizao, permite reservar banda para as aplicaes.Frame-RelayTrabalha apenas com priorizaoATMTrabalha com priorizao e reserva de recursosIP Trabalha apenas com o melhor esforoNovos protocolos foram criados para o IP para permitir a reserva de recursos.Entre eles, o mais importante: RSVP Resource Reservation Protocol

  • RSVPRSVP: Resource Reservation ProtocolProtocolo de controle de rede que permite as aplicaes solicitarem Qos (Qualidade de Servio) especiais para seus fluxos de dados.

  • RSVPO RSVP foi concebido no Information Sciences Institute (ISI) da University of Southern California (USC), MIT e no Xerox Palo Alto Research Center. Atualmente ele est publicado na RFC2205.O IETF define que o uso do RSVP para implementar redes com servios integrados.RSVP no um protocolo de transporte de dados, mas sim um protocolo de controle, como ICMP ou IGMP.Sua funo permitir que os ns da rede recebem informaes que permitam caracterizar fluxos de dados, definir caminhos e caractersticas de QoS para esses fluxos ao longo desses caminhos.RSVP no um protocolo de roteamento. Ele depende de outros protocolos para execuo dessas funes.

  • Arquitetura do RSVPAs funes de implementao do QoS pelos ns no so de responsabilidade do RSVP. Outros mdulos so especificados na arquitetura:Mdulos de Deciso:Controle de Admisso: verifica se existem recursos para o pedido.Controle de Poltica: verifica se o usurio pode pedir os recursos.Mdulos de Controle de Trfego:Classificador: determina a classe do pacoteEscalonador: implementa o QoS

  • Arquitetura do RSVPHostaplicaoProcessoRSVPControle de PolticasControle de AdmissoClassificadorEscalonadordadosRoteadorProcesso de RoteamentoProcessoRSVPControle de AdmissoClassificadorEscalonadordadosDadosRSVPControle de Polticas

  • RSVP UnidirecionalAs reservas em RSVP so sempre unidirecionais.As reservas podem ser em unicast ou multicast.Para uma mesma aplicao transmitir e receber dados com QoS so necessrias duas reservas:Uma para receber dados (feita pela prpria aplicao).Uma para enviar dados (feito pelo receptor).No RSVP o pedido de uma reserva sempre iniciado pelo receptor.

    Servidor

    Cliente

    REDE

    1. Solicita servio2. Especifica os requisitos3. Faz reserva

  • Sesses RSVPEm RSVP, a poltica de QoS no aplicada individualmente sobre cada pacote, mas sim em sesses.Uma sesso um fluxo de dados enviado a um mesmo destino e com o mesmo protocolo de transporte:Uma sesso definida por trs parmetros:Endereo de destinoIdentificador de Protocolo (TCP ou UDP)Porta de destino (Opcional).

  • Sesses RSVPPodem ser de dois tipos:multicastunicastIGMPEndereoClasse DOs receptores precisam formar um grupo multicast para poder receber as mensagens.TransmissorReceptorReceptorTransmissor

  • Sesses Unicast e MulticastComunicao UnicastComunicao MulticastS1S2S3S1S2S3R1R2R1Fluxo de dadosSesso RSVP

  • O RSVP suporta trs tipos de trfegoBest EffortIP tradicional. Exemplo: email Rate-sensitive:Garante uma taxa mdia de transferncia.Exemplo transmisso de vdeo no interativo. Se em certos momentos a taxa de dados superar a taxa mdia reservada, o roteador pode bufferizar os dados. Delay-sensitive:Garante o atraso mximo dos dado, mesmo com taxa de transmisso varivel.Exemplo transmisso de video interativo. O nmero de quadro pode variar, mas no pode haver perda de sincronia.

  • RSVP: Viso GeralRSVP formado por um conjunto de mensagens trocadas entre os elementos de rede.As principais mensagens so: PATH e RESV

  • Tipos de Mensagem RSVPPATH:Enviada do Transmissor para o Receptor.Objetivo: Definir uma rota entre o transmissor e o receptor.Todos os roteadores que recebem a mensagem PATH armazenam um estado definido PATH state.Sservidor213Ccliente1) PATH de S2) PATH de 13) PATH de 2Estado: SEstado: 1Estado: 2

  • Tipos de Mensagem RSVPReservation Request:Enviada pelo receptor ao longo do PATH pr-estabelecido.Objetivo: solicitar a reserva de acordo com a especificao feita em PATH.

    Sservidor213Ccliente3) RESV para C2) RESV para C1) RESV para CEstado: SEstado: 1Estado: 2

  • Tipos de Mensagem RSVPReservation Request Acknowlegment:Enviada do transmissor at o receptor atravs do PATH.Cada n RSVP decide se pode cumprir os requisitos de QoS antes de passar a mensagem adiante.Esta mensagem cria efetivamente a reserva nos roteadores e no servidor.

    Sservidor21Ccliente3) RACK de S2) RACK de 11) RACK de 2Estado: SEstado: 1Estado: 2

  • Tipos de Mensagem RSVPMensagens de Erro:Podem ser de dois tipos:Erros de Caminho (Path error)Erros de Reserva (Reservation Request error).Os erros so gerados de acordo com os seguintes casos:Falha de admisso (o solicitante no tem permisso para fazer a reserva).Banda indisponvel.Servio no suportado.M especificao de fluxo.Caminho ambguo.

  • Tipos de Mensagem RSVPMensagens Teardown:Enviada pelo cliente, servidor ou roteadores para abortar a reserva RSVP. Limpa todas as reservas e informaes de PATH.

  • Descritor de Fluxo de DadosEspecificao de FluxoEspecificao de TrfegoTspecEspecificao de RequisioRspecEspecificao de Filtro(endereo e porta de origem do emissor)Descritor de Fluxo de Dados

  • Especificao de fluxo Um reserva em RSVP caracterizada por uma estrutura de dados denominada Flowspec.Flowspec composta por dois elementos:Rspec (Reserve Spec): indica a classe de servio desejada.Tspec (Traffic Spec): indica o que ser Transmitido.

  • O Token Bucket ModelRspec e Tspec so definidas na RFC 2210 e so opacos para o RSVP.Geralmente, esses parmetros so definidos assumindo que o modelo utilizado para garantia de QoS o Token Bucket Model.Este modelo um mtodo realiza para definir uma taxa de transmisso varivel com atraso limitado.Fluxo de sada do enlace: RBuffer de Recepo: Servio Garantido se r
  • TspecAssumindo o Token Bucket Model, Tspec definido da seguinte forma:r - taxa mdia em bytes/sTaxa de longo prazo: 1 a 40 terabytes/sb - tamanho do bucket (em bytes)Taxa momentnea: 1 a 250 gigabytesp - taxa de picom - tamanho mnimo da unidade policiada (pacotes menores que esse valor so contados como m bytes)M - MTU (mximo tamanho de pacote que pode ser enviado pelo flow)Regra: seja T o trfego total pelo fluxo num perodo T:T < rT + b

  • RspecAssumindo o Token Bucket Model, Rspec definido da seguinte forma:R - taxa desejvelTaxa mdia solicitada s - Saldo (slack) de retardo Valor excedente de atraso que pode ser utilizado pelos ns intermedirios.Ele corresponde a diferena entre o atraso garantido se a banda R for reservada e o atraso realmente necessrio, especificado pela aplicao.

  • Funcionamento1. A aplicao servidora identifica sua necessidade de QoS atravs de uma mensagem PATHA mensagem PATH contm dois parmetros bsicos:Tspec: estrutura de dados que especifica o que ser transmitido.Adspec (opcional): estrutura que especifica os recursos disponveis.Cada roteador com o RSVP habilitado atravs da rota percorrida pela mensagem PATH estabelece um path-state que inclui o ltimo endereo da mensagem PATH.

  • Mensagem PATHOpcionalmente, a mensagem PATH pode conter uma estrutura de dados ADSPEC informando aos ns subseqentes os recursos disponveis para implementar o QoS:Os parmetros passados so os seguintes:hopCount:nmero de elementos intermedirios pathBW: estimativa da largura de banda minLatency: estimativa do retardo de propagao composedMTU: MTU composta do referido caminho

  • Funcionamento2. A aplicao cliente solicita rede a garantia de QoS que lhe conveniente (Reserva) atravs do protocolo RSVP; Os receptores enviam uma mensagem RESV (Reservation Request) de volta. Flow SpecService ClassTspec: requisitos do transmissorRspec: taxa de transmisso solicitadaFilter Spec: identifica os pacotes que devem de beneficiar da reservaProtocolo de transporte e nmero de porta.

  • A Mensagem RESVFilterspecO receptor define um subset de pacotes da sesso (especificado pelo destino) que devero receber os privilgios de QoS.No IPv4 o Filterspec especificado pelo IP e porta de origem (do transmissor) e no IPv6 pelo Flow Label.Pacotes que no so enquadrados no Filterspec so tratados como Best Effort.

  • Funcionamento3. A rede (Equipamentos roteadores e switch routers) aceita eventualmente a solicitao e "tenta garantir" a reserva solicitada.Quando um roteador recebe a mensagem RESV:autentica a requisio alocar os recursos necessrios. Se a requisio no pode ser satisfeita (devido a falta de recursos ou falha na autorizao), o roteador retorna um erro para o receptor. Se aceito, o roteador envia a mensagem RESV para o prximo roteador.

  • Funcionamento4. ConfirmaoQuando o ltimo roteador recebe a mensagem RESV e aceita sua solicitao, envia uma mensagem de confirmao de volta para o receptor (note que o ltimo roteador o mais perto do transmissor ou o ponto de agregao de reserva para fluxos multicast).5. OperaoUma vez aceita a reserva, os fluxos de dados (streams) correspondentes aplicao so identificados e roteados segundo a reserva feita para os mesmos.

  • Fluxo de mensagens PATH e RESV

  • Service ClassClasses de Servio:Servio de Carga Controlada (RFC 2211)O mecanismo de QoS feito pelos roteadores da rede atravs do controle de admisso (carga controlada) que limitam a carga da rede.No necessrio especificar o parmetro Rspec. A banda necessria deduzida a partir de Tspec.Os aplicativos devem manter a transferncia de dados atravs do fluxo numa taxa < rT +b.Servio Garantido (RFC 2212)Utiliza Tspec e Rspec para definir uma reserva ao longo do caminho entre o transmissor e o receptor, de maneira a garantir o atraso solicitado.

  • Implementao do RSVPQuando cofirmam mensagens RSVP:Servidores:Reservam memria.Reservam CPU.Reserva banda de suas placas de rede.Roteadores:Configurar os recursos de controle de filas de acordo com os critrios do RSVP.Negociam com outros dispositivos de rede a reserva de QoS, caso esta seja implementada a nvel de enlace (por exemplo, ATM).

  • Implementao do RSVP

  • RSVP na InternetPara que o RSVP possa ser implementado na Internet, utiliza-se tcnicas de tunelamento para saltar os roteadores que no suportam RSVP.

    Nuvem no RSVPservidorclienteO endereo de destino das mensagens PATH do prximo roteador que suporta RSVP.

  • Problemas do RSVPA classificao de pacotes feita pelos roteadores a fim de implementar o QoS necessita que este tenham acesso as informaes de porta de origem e destino.Quando ocorre a fragmentao estas informaes s esto contidas no primeiro fragmento de um pacote.Soluo:As aplicaes transmitem as informaes com o mnimo MTU do caminho.IPsec ou outras tcnicas de tunelamento podem criptografar os pacotes:Uma extenso do IPsec foi proposta para suportar RSVP.

  • Aglutinao de ReservasAs reservas RSVP precisam ser aglutinadas a fim de no desperdiar recursos quando a reserva est vinculada a uma transmisso em Multicast.aglutinao

  • Estilos de ReservaAs reservas em RSVP podem ser feitas de formas diferentes (estilos):

  • Exemplo de WildCard FilterWildCard-Filter (WF)Estabelece uma nica reserva para todos os emissores de uma sesso (tipicamente multicast, onde s um transmite de cada vez). S a maior requisio de reserva chega aos emissores.Sintaxe: WF (* {Q})

  • Exemplo de Fixed FilterFixed-Filter (FF): Pacotes de emissores diferentes numa mesma sesso no compartilham reservas. Mas as reservas so compartilhadas pelos receptores.Sintaxe: FF (S{Q}) ou FF(S1{Q1},S2{Q2},...}

  • Exemplo de Shared ExplicitShared-Explicit (SE): A reserva propagada para todas as fontes no valor mximo feito por cada receptor.Sintaxe: SE ((S1,S2,...){Q})

  • Mensagens RSVPMsg Type: 8 bits

    1 = Path2 = Resv3 = PathErr4 = ResvErr5 = PathTear6 = ResvTear7 = ResvConf...Objetos de tamanho varivel

  • Objetos RSVPNULLSESSIONRSVP_HOPTIME_VALUESSTYLEFLOWSPECFILTER_SPECSENDER_TEMPLATESENDER_TSPECADSPECERROR_SPECPOLICY_DATAINTEGRITYSCOPERESV_CONFIRM

  • Servios DiferenciadosO IETF est definindo uma srie de RFC que regulamentam a implementao de redes IP de grande porte segundo a arquitetura de Servios Diferenciados.

    Servios Diferenciados so uma alternativa para Servios Integrados, que supostamente so pouco escalveis devido ao custo de manuteno das sesses RSVP.

    O conceito bsico dos servios diferenciados (Diff-Serv) o SLA:Service Level Agreement

  • SLAO SLA um acordo de QoS entre um cliente e um provedor de servio (Domnio DS).O cliente pode ser um cliente final (e.g. uma empresa) ou outro domnio de DS.Os fundamentos do Diff-Serv so:Os pacotes IP precisam ser marcados nas fronteiras de entrada na rede administrada em DS.A marcao feita utilizando os bits TOS do IPv4.Os roteadores utilizam esses bits para identificar como os pacotes so tratados na rede.Os pacotes so tratados pelos roteadores de acordo como o SLA associado a eles.

  • Marcao para DiffServO IETF definiu uma reutilizao do campo TOS do IPv4 a fim de suportar servios diferenciados.O campo TOS (8bits) foi renomeado para byte DS. Este campo formado da seguinte maneira:DSCP (Differentiated Services CodePoint)6 bits (classe de trfego para o pacote)CU: currently unused 2 bits (reservado)

  • Uso do DSO DS utilizado como critrio (ou um dos critrios) de classificao em um roteador com capacidade de policiamento e condicionamento trfego de sada.Por exemplo, pode-se ter uma regra:Se DSCP=X, use token-bucket r, b token bucket meter with rate r and burst size b. Cada roteador de uma rede Diff-Serv deve ser capaz de intepretar o DS a uma regra de QoS especfica.A configurao do roteador denominada PHB (Per-Hop Behavior)

  • Arquitetura de um N Diff-ServClassificadorMedidorRemarcador

    Formador/Descartador

    Traffic Shapping

  • Arquitetura de um N Diff-ServClassificador: (2 tipos)Multicampos (MF):Utiliza o Byte DS e outros campos do cabealho IP (IP, Porta, etc.)Comportamento Agregado (BA):Utiliza apenas o Byte DS.Medidor:Responsvel por medir o trfego de entrada (r e b, por exemplo) e disparar trigger para os outros elementos do n.Marcador:Responsvel por marcar ou remarcar o byte DS dos pacotes.A marcao acontece para pacotes sem marcao emitidos pelo cliente.A remarcao pode acontecer tambm porque o n subseqente tem uma outra interpretao para o valor de DS.Formador/Descartador:Policia (por descarte) e adequa o trfego de sada de acordo com o PHB atribudos aos pacotes.

  • PHB Per Hop BehaviorO IETF tem um Working Group para servios diferenciados:http://www.ietf.org/html.charters/diffserv-charter.htmlEntre outras especificaes, o IETF define uma RFC para auxiliar na padronizao do PHB:RFC 3140: Per Hop Behavior Identification Codes .PHP so definidos em grupos, formados por um ou mais PHB.Exemplos:O PHB padro (best effort): DSCP: 00000.O PHB EF (Expedited Forwarding): DSCP: 101100

  • Domnios de Servios DiferenciadosA arquitetura Diff-Serv define que a Internet formada por uma coleo de domnios de servios diferenciados (suportamente contguos).Um domnio uma poro da rede Internet controlada por uma nica entidade.BIBIIIIBIDomnioDomnioN InternoN de Fronteira de DS

  • Remarcao (Exemplo)Cada domnio pode ter sua prpria interpretao para o valor do DS, por isso os roteadores de fronteira fazer remarcao.3Roteador InternoRoteador FronteiraRoteador Interno377classificadoremarcado

  • Marcao e Domnios de OrigemNa arquitetura Diff-Serv, os servios diferenciados podem ser transparente para os clientes. Normalmente, os hosts emissores (clientes) tem um contrato SLA (Service Level Agreement) com um provedor.Para associar os pacotes ao SLA, o byte DS precisa ser marcado.Se o cliente suportar Diff-Serv, ele mesmo marca os pacotes.Se o cliente no suporta Diff-Serv, os pacotes podem ser marcados pelo roteador do provedor (eventualmente, por uma regra que identifica os aplicativos por IPs e portas).O provedor pode ter um contrato SLA com um outro domnio DIff-Serv (por exemplo, um backbone), e assim por diante.

  • ConclusoServios Integrados:Garantia das caractersticas de QoS para os fluxos numa comunicao fim-a-fim.A rede nunca admite mais trfego do que capaz.Pouco escalvel devido ao alto custo de manter o estado nos roteadores.Servios Diferenciados:Policiamento e priorizao de trfego em domnios de servio diferenciado.A rede pode eventualmente ficar sobre-carregada e no cumprir as caractersticas de QoS solicitadas.Escalvel, pois no precisa manter rgidas condies de estado nos roteadores.