Oferecendo QOS em Redes IP

1. Enlace de 1,5 Mbps Fila de interface de saída de R1 Oferecendo QOS em Redes IP • Os grupos do IETF estão trabalhando em propostas para fornecer melhor controle de QOS em redes IP, isto é, para superar o serviço de melhor esforço e prover alguma garantia de QOS • Trabalho em Progresso inclui RSVP, Serviços Diferenciados, e Serviços Integrados • Modelo simples para estudos de compartilhamento e de congestão:

2. Princípios para Garantias de QOS • Considere uma aplicação de telefonia a 1Mbps e uma aplicação FTP compartilhando um enlace de 1.5 Mbps. • rajadas de tráfego FTP podem congestionar o roteador e fazer com que pacotes de aúdio sejam perdidos. • deseja-se dar prioridade ao aúdio sobre o FTP • PRINCÍPIO 1: Marcação dos pacotes é necessária para o roteador distingüir entre diferentes classes; assim como novas regras de roteamento para tratar os pacotes de forma diferenciada

3. Princípios para Garantia de QOS (mais) • Aplicações mal-comportadas (aúdio envia pacotes numa taxa superior a 1Mbps anteriormente assumida); • PRINCÍPIO 2: fornecer proteção (isolação) para uma classe em relação às demais • Exige mecanismos de policiamento para assegurar que as fontes aderem aos seus requisitos de banda passante. Marcação e policiamento precisam ser feitos nas bordas da rede: marcação de pacotes e policiamento

4. Princípios para Garantia de QOS (mais) • Alternativa à marcação e policiamento: alocar uma porção da taxa de transmissão a cada fluxo de aplicação; pode produzir um uso ineficiente da banda se um dos fluxos não usa toda a sua alocação • PRINCÍPIO 3: Embora fornecendo isolação, é necessário usar os recursos da forma mais eficiente possível marcação de pacotes enlace lógico de 1 Mbps enlace lógico de 0,5 Mbps

5. Princípios para Garantia de QOS (mais) • Não deve ser aceito tráfego além da capacidade do enlace • PRINCÍPIO 4: Necessita de um Processo de Admissão de Chamada; a aplicação declara a necessidade do seu fluxo, a rede pode bloquear a chamada se a necessidade não pode ser satisfeita

6. Resumo QoS para aplicações em redes Isolação: programação e policiamento alta eficiência de utilização classificação de pacotes Admissão de chamadas

7. chegadas partidas fila (área de espera) enlace (servidor) Mecanismos de Escalonamento e Policiamento • Escalonamento: a escolha do próximo pacote para transmissão num enlace pode ser feita de acordo com várias regras; • FIFO: em ordem de chegada na fila; pacotes que chegam para um buffer cheio são ou descartados, ou uma política de descarte é usada para determinar qual pacote descartar entre aquele que chega e aqueles que já estão na fila

8. fila de alta prioridade (área de espera) chegadas tempo pacotes no servidor chegadas partidas classificação tempo enlace (servidor) partidas fila de baixa prioridade (área de espera) Disciplinas de Escalonamento • Filas com Prioridade: classes tem diferentes prioridades; classes podem depender de marcação explícita ou de outras informações no cabeçalho, tais como, o endereço de origem ou de destino, número de portas, etc. • Transmite um pacote da prioridade mais alta que esteja presente na fila • Versão preemptive e não-preemptive

9. chegadas tempo pacote em serviço tempo partidas Disciplinas de Escalonamento (mais) • Round Robin: percorre as classes presentes na fila, servindo um pacote de cada classe que tem pelo menos um representante na fila

10. classificador de chegadas enlace partidas Disciplinas de Escalonamento (mais) • Weighted Fair Queuing (fila justa ponderada): é uma forma generalizada de Round Robin na qual se tenta prover a cada classe com um volume diferenciado de serviço num dado período de tempo

11. Mecanismos de Policiamento • Três critérios: • (Longo prazo) Taxa Média (100 pacotes por segundo ou 6000 pacotes por minuto??), o aspecto crucial é o tamanho do intervalo • Taxa de Pico: ex. 6000 pacotes por minuto na média e 1500 pacotes por segundo de pico • (Max.) Tamanho da Rajada: Máximo número de pacotes enviado consecutivamente, isto é, num curto período de tempo

12. r tokens/seg balde pode conter até b tokens pacotes espera token para a rede Mecanismos de Policiamento • Mecanismo Token Bucket (balde de permissões), oferece um meio de limitar a entrada dentro de um tamanho de rajada e uma taxa média especificados.

13. Mecanismos de Policiamento • Balde pode armazenar b tokens; tokens são gerados numa taxa de r token/seg exceto se o balde está cheio. • Num intervalo de tempo t, o número de pacotes que são admitidos é menor ou igual a (r t + b). • Token bucket e WFQ podem ser combinados para prover um limitesuperior ao atraso.

14. Serviços Integrados • Uma arquitetura para prover garantias de QOS em redes IP para sessões individuais de aplicações • Confia em reserva de recursos, e os roteadores necessitam manter informação de estado ( Circuito Virtual??), mantendo um registro dos recursos alocados e respondendo a novos pedidos de conexões de acordo com o estadoda rede

15. Admissão de Chamadas • A sessão deve primeiramente declarar seus requisitos de e caracterizar o tráfego que ela enviará através da rede • R-spec: define a QOS sendo solicitada • T-spec: define as características de tráfego • É necessário um protocolo de sinalização para transportar a R-spec e a T-spec aos roteadores onde a reserva deve ser pedida; RSVP é o melhor candidato para este papel de protocolo de sinalização

16. 1. Pedido: especifica - tráfego (Tspec) - garantia (Rspec) 3. Resposta: o pedido pode ou não ser atendido 2. Elemento considera - recursos não reservados - recursos solicitados Admissão de Chamadas • Admissão de Chamadas: roteadores aceitarão as chamadas com base nas suas R-spec e T-spec e com base nos recursos correntemente alocados nos roteadores para outras chamadas.

17. Serviços Integrados: Classes • QOS Garantido: esta classe é oferecida com controles estritos dos atrasos de filas nos roteadores; projetada para aplicações de tempo real críticas que são muito sensíveis ao atraso médio fim-a-fim e a sua variância • Carga Controlada: esta classe fornece um QOS que aproxima bem aquele fornecido por um roteador não carregado; projetada para as aplicações IP de hoje que se comportam bem quando a rede não está carregada

18. Serviços Diferenciados • Planejado para resolver as seguintes dificuldades que se encontram nos esquemas com Intserv e RSVP; • Escalabilidade: manter informações dede estado nos roteadores em redes de alta velocidade é difícil devido ao grande número de fluxos simultâneos • Modelos de Serviços Flexíveiss: Intserv tem apenas duas classes, deseja-se prover mais classes de serviços com diferentes méritos qualitativos; deseja-se manter uma distinção “relativa” entre as classes (Platina, Ouro, Prata, …) • Sinalização mais Simples: (que o RSVP) muitas aplicações e usuários podem desejar apenas especificar um serviço de forma mais qualitativa

19. Serviços Diferenciados • Abordagem: • Apenas funções simples no interior da rede, e funções relativamente complexas nos roteadores de borda (ou nos hosts) • Não define classes de serviço, ao invés disso fornece componentes funcionais com os quais as classes de serviço podem ser construídas

20. roteador de borda: classificação condicionamento roteador central: envio Funções de Borda • Num computador com funções de DS (serviços diferenciados) ou no primeiro roteador com funções de DS • Classificação: o nó de borda marca os pacotes de acordo com regras de classificação a serem especificadas (manualmente pelo administrador ou por algum protocolo de sinalização) • Condicionamento de Tráfego: o nó de borda pode atrasar e então enviar ou pode descartar

21. Funções do Núcleo Central • Envio: de acordo com “Per-Hop-Behavior” (comportamento por salto) ou PHB especificado para aquela classe em particular; este PHB baseia-se estritiamente na marcação de classe (nenhum outro campo do cabeçalho pode ser usado para influenciar o PHB) • GRANDE VANTAGEM: Não há necessidade de manter informação de estado nos roteadores!

22. Classificação e Condicionamento • Pacote é marcado no campo Tipo de Serviço (TOS) no IPv4, e Classe de Trafégo no IPv6 • 6 bits são usados para o Ponto de Código de Serviços Diferenciados (DSCP) - (Differentiated Service Code Point) e determinam o PHB que o pacote receberá • 2 bits são atuamente reservados

23. medidor enviar ajuste corte marcador classificador pacotes descartar Classificação e Condicionamento • Pode ser desejável limitar a taxa de injeção de tráfego em alguma classe; usuário declara o perfil de tráfego (ex., taxa e tamanho das rajadas); tráfego é medido e ajustado se não estiver de acrodo com o seu perfil

24. Envio (PHB) • PHB resulta num comportamento observacio-nalmente diferente (mensurável) para o desempenho do envio de pacotes • PHB não especifica quais mecanismos usar para assegurar um comportamento do desempenho conforme o exigido pelo PHB • Exemplos: • Classe A obtém x% da taxa de transmissão do enlace de saída considerando intervalos de tempo de uma certa extensão • pacotes de classe A partem primeiro, antes dos pacotes de classe B

25. Envio (PHB) • PHBs que estão sendo estudados: • Envio Expresso: taxa de partida dos pacotes de uma dada classe iguala ou excede uma taxa especificada (enlace lógico com uma taxa mínima garantida) • Envio Assegurado: 4 classes, cada uma garantida com um mínimo de taxa de transmissão e armazenamento; cada uma com três particionamentos para preferência de descarte dos pacotes

26. Problemas com os Serviços Diferenciados • AF e EF não estão padronizados ainda… pesquisa em andamento • “Linhas dedicadas virtuais” e serviços “Olímpicos” estão sendo discutidos • Impacto de atravessar múltiplos sistemas autônomos e roteadores que não estão preparados para operar com as funções de serviços diferenciados