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Suporte a QoS em Roteadores FreeBSD

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Suporte a QoS em Roteadores FreeBSD. Clarissa Marquezan Lisandro Zambenedetti Granville Ricardo Vianna Rodrigo Sanger Alves Tiago Fioreze Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Qualidade de Serviço em Redes IP. Introdução Disciplinas de filas Protocolos RSVP DiffServ AltQ - PowerPoint PPT Presentation

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  • Suporte a QoS em Roteadores FreeBSD Clarissa Marquezan Lisandro Zambenedetti Granville Ricardo Vianna Rodrigo Sanger Alves Tiago Fioreze

    Universidade Federal do Rio Grande do Sul

  • Qualidade de Servio em Redes IPIntroduoDisciplinas de filasProtocolosRSVPDiffServAltQCaractersticasComandosDisciplinadores de Fila:PRIQ (Priority Queueing)CBQ (Class Based Queuing)Atividades

  • IntroduoO que ? (do ponto de vista da rede)Capacidade de fornecer melhores servios para determinados fluxos de uma rede.Arquitetura de QoS bsicaQoS implantada dentro de um dispositivos (atravs de filas, escalonadores, conformadores de trfego, etc.)Tcnicas de sinalizao para coordenar o QoS fim-a-fim no caminho completo dos fluxosPolticas, gerenciamento e funcionalidades de contabilizao para controle e administrao de QoS

  • Introduo3. GerenteRede conectadaRede conectadaServidor2. Sinalizao1. QoS dentro dos dispositivos

  • Disciplinas de filasPara tratar congestionamento (maior fluxo de entrada do que de sada em um roteador) necessrio o uso de filas (controle de congestionamento)De acordo com o funcionamento de cada fila (algoritmo de filas) tem-se a definio de disciplinas de filas diferentes

  • Disciplinas de filasFirst Come First Served (FCFS) = First In First Out (FIFO)Os primeiros pacotes a chegarem sero despachados em primeiro lugar, independentemente do tipo do pacoteNo existe priorizao, pois todos os pacotes so tratados da mesma formaNo existe proteo contra aplicaes mal comportadas (que geram, por exemplo, fluxos que congestionam a rede)Implementado na interface de entrada ou sada (preferencialmente) o algoritmo padro de qualquer roteador, e no exigem nenhuma parametrizao.

  • Disciplinas de filasPriority Queuing (PQ)Garante que trfegos importantes recebero tratamento especialCada interface de sada implementa vrias filas diferentesCada pacote colocado em uma fila diferente, de acordo com a prioridade do pacoteAs filas de mais alta prioridade so atentidas enquanto existir trfego

  • Disciplinas de filas

  • Disciplinas de filasPriority Queuing (cont.)Garantias sobre os atrasosSem proteo contra aplicaes mal comportadasUma aplicao pode monopolizar toda a banda! Neste caso, pior que FIFOGerencivel: o administrador da rede que deve programar a classificao dos pacotes. Disso depende o sucesso do algoritmo PQ.

  • Disciplinas de filasCustom Queuing (CQ)Criado para a definio e diferenciao da alocao de banda mnima entre vrias aplicaesGarante banda mnima para aplicaes crticas mesmo em pontos de congestionamentoExemplo: Vdeo sob demanda atravessando roteadores congestionados.Uso de vrias filas, mas a prioridade dada pelo tempo que cada fila pode utilizar uma interface.

  • Disciplinas de filas

  • Disciplinas de filasCustom Queuing (cont.)Tambm precisa de gerenciamento: o administrador indicaQuais os pacotes iro ser direcionados para quais filasQuanto de banda cada fila possuem em relao banda total da interfaceGarante que aplicaes mal comportadas no conseguiro monopolizar os recursos

  • Disciplinas de filas (comparao)FIFO

  • Disciplinas de filas (comparao)32111

  • Disciplinas de filas (comparao)32111

  • Solues de QoSAs solues mais promissoras so aquelas desenvolvidas dentro do IETFServios Integrados (IntServ) e RSVPServios Diferenciados (DiffServ)MPLS (Multi Protocol Labeling Switching) Por que?Forte influncia de indstria de equipamentos de rede

  • Solues de QoSEm relao ao fornecimento de garantias:Reserva de recursos (servios integrados)Priorizao (servios diferenciados)Caracterizao de QoS atravs de dois tipos:Por fluxo: stream de informaes uni-direcional identificado atravs de protocolo, endereo origem, endereo destino, porta origem e porta destinoPor agregado: conjunto de fluxos que possuem algo em comum (normalmente o byte de prioridade)

  • Solues de QoS (IntServ)Reserva dinmica de recursos atravs do RSVP (Resource reSerVation Protocol)

  • Solues de QoS (IntServ)Diferenciao por fluxo: cada roteador deve guardar internamente uma descrio dos fluxosEndereos IP origem e destinoProtocolo (tipicamente TCP ou UDP)Portas (aplicaes) origem e destinoPrioridade do fluxoExemplo: fluxo de download do relatrio de vendas para a mquina do diretor200.10.230.1:80, 200.10.230.9:1798, tcp, alta

  • Solues de QoS (IntServ)Principal problema da soluo: escalabilidade!Para redes com muitos roteadores, o tempo de estabelecimento de uma sesso pode ser muito grandeEm roteadores prximos ao backbone o nmero de informaes necessrias pode ser maior que a capacidade de armazenamento

  • Solues de QoS (DiffServ)Reserva esttica de recursosAs aplicaes no estabelecem sesses como no IntServO gerente da rede responsvel por determinar como os recursos (banda) existentes so alocados

  • Solues de QoS (DiffServ)Diferenciao por agregadoVrios fluxos so agrupados em agregadosCada agregado diferenciado dentro dos roteadoresNo existe priorizao dentro do agregado

    Exemplo: qualquer fluxo cujo destino a mquina do diretor*:*, 200.10.230.9:*, TCP|UDP|*, alta

  • Solues de QoS (DiffServ)Vantagens de relao ao IntServEscalvelNo existe tempo de estabelecimento de sessoOs roteadores prximos ao backbone armazenam menos informaesProblemasConfigurado manualmenteServios menos garantidos

  • AltQAltQ um gerenciador de trfego de pacotes que capaz de fornecer qualidade de servio (QoS) em uma rede de computadores.

  • CaractersticasAltQ suporta parmetros tradicionais de QoS (e.g., banda, atraso, etc.)AltQ possui uma variedade de disciplinadores de fila (e.g., CBQ, PRIQ, HFSC, etc.)

  • ComandosInterface:Comando responsvel por habilitar o ALTQ em uma determinada interface de rede.Class:Comando responsvel por criar classes de servio.Filter:Comando responsvel por associar um fluxo de pacotes a determinada classe de servio.

  • ExemploRoteador FreeBSD com ALTQed0(100Mbps)ed1(100Mbps)Computador PessoalServidor HTTP(200.18.42.6)(www.WebServer.com.br)

  • Exemplo (cont.)interface ed1 priqinterface ed0 priq## Interface ed1class priq ed1 def_class priority 1 defaultclass priq ed1 http_class priority 15filter ed1 http_class www.WebServer.com.br 80 200.18.42.6 0 6## Interface ed0class priq ed0 def_class priority 1 defaultclass priq ed0 http_class priority 15filter ed0 http_class 200.18.42.6 0 www.WebServer.com.br 80 6

  • Disciplinadores de FilaPRIQ (Priority Queueing):Possue buffers com prioridades diferentes. O buffer com maior prioridade o que ser atendido primeiro e ter direito de transmitir os pacotes armazenados.Buffers com prioridades menores podem no ser atendidos.

  • PRIQ: Sintaxe dos comandos interface nome [bandwidth bps] [tbrsize bytes] priqnome: Especifica o nome da interfacebandwidth : Especifica a quantidade de banda da interface que ser ocupada.tbrsize : Especifica o tamanho em bytes do balde de tokens.class priq nome nome_classe classe_pai [priority p] [default]nome: Especifica o nome da interfacenome_classe: Especifica o nome da classe.classe_pai: Especifica o nome da classe pai. No caso do PRIQ, esse parmetro deve ser NULL.priority: Especifica a prioridade da classe. Os valores variam de 0 a 15. Quanto maior o valor, maior a prioridade da classe.default: Especifica a classe default. A classe default tratar todos os pacotes que no pertencerem a algum determinado filtro.

  • Disciplinadores de FilaCBQ (Class Based Queueing)Parmetros de QoS so agrupados em classesClasses so estruturadas de forma hierrquica

  • CBQ: Sintaxe dos comandosinterface nome [bandwidth bps] [tbrsize bytes] cbqnome: Especifica o nome da interfacebandwidth: Especifica a quantidade de banda da interface que ser ocupadatbrsize: Especifica o tamanho em bytes do balde de tokens

  • CBQ: Sintaxe dos comandosclass cbq nome nome_classe classe_pai [priority p] [pbandwidth percent] [borrow] [default] nome: Especifica o nome da interfacenome_classe: Especifica o nome da classeclasse_pai: Especifica o nome da classe pai priority: Especifica a prioridade da classe. Os valores variam de 0 a 7. Quanto maior o valor, maior a prioridade da classepbandwidth: Especifica a porcentagem de largura de banda da interface que ser destinada para essa classeborrow: Especifica se a classe pode pedir para a classe pai largura de banda emprestadadefault: Especifica a classe default. A classe default tratar todos os pacotes que no pertencerem a algum determinado filtro

  • CBQ: Estrutura hierrquica

  • Comando filterO comando filter um comando genrico e utilizado por todos os disciplinadores de fila

  • Comando filter: Sintaxefilter nome nome_classe dst_addr [netmask mask] dport src_addr [netmask mask] sport protonome: Especifica o nome da interfacenome_classe: Especifica o nome da classe a qual o fluxo de pacotes ser associadodst_addr: Especifica o endereo de destino do fluxo de pacotesdport: Especifica a porta de destinosrc_addr: Especifica o endereo de origem do fluxo de pacotessport: Especifica a porta de origemnetmask: Especifica a mscara de rede destino ou origemproto: Especifica qual o nmero do protocolo

  • Atividades: Topologia da redeAG10.0.1.2 - ED0Rede 10.0.2.010.0.2.1 - RL010.0.2.2 - XL0 10.0.6.2BCRede 10.0.3.010.0.3.1 - RL0 10.0.3.2 - XL0 DRede 10.0.4.010.0.4.1 - FXP0 10.0.4.2 - ED0 Rede 10.0.5.010.0.5.1 - XL0 10.0.5.2 - DC0 Rede 10.0.6.010.0.6.1 - ED0 EF10.0.1.1Rede 10.0.1.0

  • Atividades: 1 atividadeAo: Mquina A ir pingar a mquina G.Cenrio 1: A ao ser realizada sem nenhuma simulao de congestionamentoCenrio 2: A ao ser realizada com simulao de congestionamentoCenrio 3: A ao ser realizada com simulao de congestionamento e com o AltQ atuando

    Objetivo: Verificar o comportamento dos pac

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