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Melhorando a QOS em Redes IP Grupos do IETF estão trabalhando em propostas para prover melhor

controle de QOS nas redes IP, isto é, indo além do “melhor esforço” para prover algumas garantias para a QOS.

O trabalho em andamento inclui RSVP, Serviços Diferenciados e Serviços Integrados.

Modelo simples para estudos decompartilhamento e congestionamento:

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Princípios para a Garantia da QOS Considere uma aplicação de telefonia a 1Mbps e uma aplicação de FTP

compartilhando um canal de 1,5 Mbps. Surtos de FTP podem congestionar o roteador e causar a perda de pacotes de

áudio. Gostaríamos de dar prioridade ao tráfego de áudio sobre o de FTP

PRINCÍPIO 1: É preciso marcar os pacotes para que o roteador faça uma distinção entre as classes diferentes; e uma nova política no roteador para tratar os pacotes de acordo com a marcação

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Princípios para a Garantia da QOS (cont.)

As aplicações podem se comportar mal (áudio envia pacotes a uma taxa mais elevada do que os 1Mbps assumidos acima);

PRINCÍPIO 2: forneça proteção (isolamento) de uma classe sobre outras classes

Requer Mecanismos de Policiamento para garantir que as fontes aderem aos requisitos de largura de banda; Marcação e Policiamento devem ser feitos nas extremidades:

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Princípios para a Garantia da QOS (cont.)

Alternativa à Marcação e Policiamento: alocar uma dada porção da largura de banda para cada fluxo das aplicações; pode levar ao uso ineficiente da banda se um destes fluxos não utilizar o que lhe foi alocado

PRINCÍPIO 3: Ao mesmo tempo em que provê isolamento, é desejável utilizar os recursos o mais eficientemente possível

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Princípios para a Garantia da QOS (cont.)

Não é possível atender a um tráfego superior à capacidade do enlace

PRINCÍPIO 4: É preciso um Processo de Admissão de Chamadas; o fluxo da aplicação declara as suas necessidades, a rede pode bloquear a chamada se não puder atender a estas necessidades

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Resumo

QOS para Aplicações em Redecla

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Mecanismos de Escalonamento e Policiamento

Escalonamento: a escolha do próximo pacote para transmissão num canal pode ser feita através de diversas políticas diferentes;

FIFO: na ordem de chegada à fila; os pacotes que ao chegar encontrarem o buffer cheio podem ser descartados, ou pode ser usada uma política de descarte para determinar qual o pacote a ser descartado entre o que chegou e aqueles que já se encontram na fila

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Políticas de Escalonamento Enfileiramento com Prioridades: as classes têm

prioridades diferentes; as classes podem depender de uma marcação implícita ou outras infos do cabeçalho, ex: endereço origem ou destino, número da porta TCP, etc.

Transmite um pacote da classe de mais alta prioridade cuja fila não esteja vazia

Versões com e sem preempção

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Políticas de Escalonamento (cont.) Round Robin (circular): varre as filas das classes transmitindo

um pacote de cada classe cuja fila não estiver vazia

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Políticas de Escalonamento (cont.) Weighted Fair Queuing (Fila justa com pesos):

é uma fila circular generalizada na qual tenta-se prover cada classe com um tempo de serviço diferenciado dentro de um dado período de tempo

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Mecanismos de Policiamento Três critérios:

(Longo prazo) Taxa Média (100 pacotes por seg ou 6000 pacotes por min??), é crucial o comprimento do intervalo

Taxa de Pico: ex., 6000 p p minuto em Média e 1500 p p seg no Pico

(Max.) Comprimento do Surto (Burst): Max. Número de pacotes enviados consecutivamente, ou seja, dentro de um período curto de tempo

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Mecanismos de Policiamento Mecanismo do Balde Furado (Token Bucket),

provê um meio para limitar a entrada para um dado Comprimento do Surto e Taxa Média.

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Mecanismos de Policiamento (cont.) O balde pode conter até b marcas; as marcas são geradas a uma taxa de r

marcas/seg a menos que o balde já esteja cheio de marcas. Dentro de um intervalo de comprimento t, o número de pacotes que são

admitidos é menor ou igual a (r t + b). Balde de Marcas e

WFQ podem ser combinados para prover um limite superior para o atraso.

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Serviços Integrados Uma arquitetura para prover garantias de QOS em redes IP para sessões

individuais de aplicações depende da reserva de recursos e os roteadores devem manter info de estado

(Circuito Virtual??), manter registros dos recursos alocados e respondera pedidos de estabelecimento deconexões desta forma

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Admissão de Chamadas A sessão deve antes declarar os seus requisitos de QOS

e caracterizar o tráfego que irá enviar através da rede R-spec: define a QOS que está sendo solicitada T-spec: define as características do tráfego É preciso um protocolo de sinalização para levar as R-

spec e T-spec aos roteadores envolvidos com a reserva de recursos

nos roteadores onde for necessária a reserva, o RSVP é um candidato preferencial para este protocolo de sinalização

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Admissão de Chamadas Os roteadores irão aceitar as chamadas

baseado nas suas R-spec e T-spec e baseado na alocação de recursos atual nos roteadores para outras chamadas.

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Serviços Integrados: Classes QOS Garantida: é fornecida a esta classe

limites estritos de atraso de enfileiramento num roteador; projetado para aplicações pesadas de tempo real que são altamente sensíveis à média esperada e variância

Carga Controlada: é fornecida a esta classe uma QOS que muito se aproxima da QOS fornecida por um roteador com carga leve; projetado para as aplicações de tempo-real atuais da rede IP que tenham um bom desempenho em uma rede sem carga.

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Serviços Diferenciados Proposto para resolver as seguintes dificuldades

com o Intserv e o RSVP; Escalabilidade: a manutenção de estados pelos

roteadores em redes de alta velocidade é difícil devido ao grande número de fluxos

Modelos de Serviço Flexíveis: Intserv possui apenas duas classes, deseja prover mais classes de serviço qualitativas; deseja prover distinção relativa entre serviços (Platina, Ouro, Prata, e ...)

Sinalização mais simples: (que a do RSVP) muitas aplicações e usuários podem querer especificar uma noção de serviço apenas de forma mais qualitativa

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Serviços Diferenciados Abordagem:

Apenas funções simples no núcleo e funções relativamente complexas nos rotedores que se encontram nas extremidades (ou hosts)

Não define classes de serviço, provê componentes funcionais com os quais as classes de serviço podem ser construídas

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Funções de Borda Num host habilitado para DS ou primeiro roteador

habilitado para DS. Classificação: nós das bordas marcam os pacotes de

acordo com as regras de classificação a serem especificadas (manualmente pelo administrador, ou através de algum protocolo a ser determinado)

Condicionamento do Tráfego: nó da borda pode atrasar e depois retransmitir ou descartar

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Funções do Núcleo Encaminhamento: de acordo com o “Per-

Hop-Behavior” ou PHB especificado para a classe particular de pacote; este PHB baseia-se estritamente na marcação das classes (nenhum outro campo do cabeçalho pode ser usado para influenciar o PHB)

GRANDE VANTAGEM:Não é necessário manter nenhuma info de

estadonos roteadores!

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Classificação e Condicionamento O Pacote é marcado no campo de Tipo de Serviço

(TPS) em IPv4 e, Classe de Tráfego no IPv6 São usados 6 bits para fornecer a codificação dos

Serviços Diferenciados e determinar a PHB que o pacote receberá

No momento há 2 bits que não estão sendo usados.

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Classificação e Condicionamento Pode ser desejável limitar a taxa de injeção de

tráfego para alguma classe; o usuário declara o seu perfil de tráfego (ex. taxa e comprimento do burst); o tráfego é medido e moldado se não estiver de acordo

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Encaminhamento (PHB) PHB resulta num comportamento de

desempenho de encaminhamento diferente observável (mensurável)

O PHB não especifica quais os mecanismos a serem usados para garantir o comportamento de desempenho PHB requisitado

Exemplos: Classe A recebe x% da banda do canal dentro de

intervalos de tempo de comprimento especificado Pacotes da classe A deixam os buffers antes dos

pacotes da classe B

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Encaminhamento (PHB) PHBs propostos:

EF (Expedited Forwarding - Encaminhamento Rápido) [RFC 2598]:taxa de partida dos pacotes de uma classe é maior ou igual a uma taxa especificada (enlace lógico com uma taxa mínima garantida)

AF (Assured Forwarding - Encaminhamento garantido) [RFC 2597]: 4 classes, a cada uma é garantida uma quantidade mínima de largura de banda e armazenamento; cada uma com três partições de preferência para o descate

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Questões em Relação aos Serviços Diferenciados

AF e EF já foram propostos para se tornarem padrão na Internet

Estão sendo discutidos os serviços de “linha dedicada virtual” [RFC 2638] e “Olímpico” (serviços ouro/prata/bronze) [RFC 2597]

Impacto de atravessar diversos SAs e roteadores que não sejam habilitados para DS.


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