Quality of service

1. QoS Qualityofservice

2. Qos • A implantação de qualidade de serviço (QoS, QualityofService) na rede é essencial para o funcionamento apropriado de diversas aplicações, como videoconferência e VoIP • Estas aplicações demandam, além de grande largura de banda, um serviço diferenciado. Em muitos casos, é preciso garantir que a transmissão de dados seja feita sem interrupção ou perda de pacotes.

3. Qos • Protocolo IP não privilegia o Qos • Tem como objetivo o controle de tráfego baseado na regra de menor esforço (sem mecanismos de qualidade). • O tráfego será enviado “o mais rápido que puder” sem garantias. • A qualidade de serviço é definida pelo IETF (Internet EngineeringTask Force, http://www.ietf.org) como o conjunto de requerimentos que devem ser satisfeitos quando do transporte de um fluxo.

4. Qos • Latência • O tempo que um pacote leva para ir de sua origem a seu destino. • Jitter • Constância dos pacotes • Devido a situações diferenciadas na transmissão de pacotes, estes podem ser tratados de forma diferente recebendo uma latência diferente entre cada um. A variação é chamada de Jitter • Normalmente um buffer no recebedor pode ser instituído para compensar o Jitter. Contudo, quanto maior for o jitter maior terá de ser o buffer.

5. Jitter

6. Qos • Melhor esforço • Redes comuns de IP (Internet) • A rede não prove nenhuma garantia de transmissão ou prioridade • Quando • Como • E Se será entregue o pacote • Aceitável para algumas aplicações • Não aceitável para aplicações em tempo-real

7. Qos

8. Qos • Aplicações como Telefonia e Vídeo • Precisam de garantias na transmissão • A simples expansão de banda (bandwidth) ainda não garante a qualidade e a certeza na entrega dos pacotes • Estas aplicações precisam de garantia de performance. • Best Effort x Garantia de Performance (Antônimos)

9. Qos • Cenários: Telefonia IP • Se tornaram populares devido ao surgimento de hardwares • Aumento das bandas disponíveis ao cliente final (Casa ou trabalho) • Problemas • Compressão de áudio altíssima para utilização de baixa largura de banda. • Se ao menos um pacote não for entregue ou se atrasar muito haverá uma queda significativa de qualidade • Em redes longas é difícil não atingir 300ms de delay fazendo a imitação de uma telefonia normal sucumbir • Jitter – Em função do aumento de tráfego pelas redes ip o congestionamento é normal. Se a rede estiver ocupada demais os pacotes terão de esperar. A transmissão em tempo real terá sido afetada.

10. Qos • Vídeo e Áudio simultaneamente • Melhor disponibilidade de redes (casa e trabalho) • Jitter no envio dos pacotes • Não há garantias no envio • Quando • Como • E se irá chegar • Somente uma baixa resolução pode ser ofertada

11. Qos • Aumentar a banda (largura de banda disponível) ajuda? • Em partes resolveria (primeiro momento) • Cenários • Mais serviços e pessoas conectadas transmitindo mais informações • Mais aplicações pessadas de tempo-real sendo usadas por mais pessoas • ??? A não garantia da entrega do pacote • A limitação de banda de outras porções da rede não controladas por você

12. Qos • Soluções para redes de Best Effort (melhor esforço) • Serviços Integrados • Permite ao remetente definir demanda de latência e Jitter necessários • Serviços diferenciados • Permite trafégos distintos serem tratados e enviados por caminhos diferenciados • MPLS e Engenharia de Tráfego • Permite que os roteadores escolham o melhor caminho ajudando-os a trabalharem mais rapidamente diminuindo latência e jitter

13. Qos • Os 4 pontos de Qos • Serviços Integrados • Reserva de um canal na rede para que haja uma garantia de banda disponível • Serviços diferenciados • Separação de tráfegos diferentes. Tráfego de aplicações em tempo real podem ser processados mais rapidamente • MPLS • Evita congestionamento em backbones

14. Qos • Serviços Integrados • Garantia de Serviço • Carga de trabalho controlada • RSVP • Reserva de Canal • Primeiro modelo desenvolvido para Qos pelo IETF • Reservas por fluxo (per flowreservations • Diferentemente da arquitetura de datagramas tradicional em que cada pacote percorre caminhos diferentes. SI permite a reserva de passagem em um caminho por inteiro • Efetua a reserva antes de iniciar a transmissão

15. Qos • A aplicação irá primeiramente definir os recursos que irá precisar. • A rede utilizará um protocolo de reserva RSVP • Cada roteador irá verificar se pode garantir aquele canal durante toda a transmissão • Depois que todo o caminho (hops) tiverem garantido o canal a transmissão é iniciada.

16. Qos

17. Qos

18. Qos – Serviços Integrados • Plano de Controle • Encarrega-se das reservas • Plano de Dados • Encarrega-se da transferência • Quanto mais informações de métricas estiverem disponíveis para a análise das rotas melhor • Custo do envio • Banda disponivel • Delay esperado • etc

19. Qos • Serviços Diferenciados • Redes comuns não conseguem distinguir entre pacotes importantes e pacotes não importantes • Neste tipo de serviço os roteadores podem trabalhar sobre os pacotes (per packet basis) • Enquanto nos serviços integrados temos a reserva de todo um caminho • No S. Diferenciado temos que os pacotes receberam prioridade na passagem pelos roteadores

20. Qos • Classes de envio • FTP – pertence a classe de menor precedência • Telefonia IP (Maior precedência) • É codificado no cabecalho do pacote • Cada roteador possui uma tabela de como trabalhar com essas classes de precedencia.

21. Qos – Serviços Diferenciados

22. Qos – SD • Os nós de ingresso • Classificação (Qual tipo de classe é este pacote) • Medição (Tráfico pago – Quanto de trafego foi pago) • Marcação (Imprime a classe correta no inicio do pacote) • Condicionamento e Formatação (baseado no segundo item trata o pacote)

23. Qos • Por que usar SD a não somente SI? • SI podem garantir certa quantidade de banda • SD pode garantir certa quantidade de banda • Ambos atuam de forma semelhante nestes aspecto • Mas os SD não foram desenhados para manter a garantia seja qual for. Foi projetado para permitir o tratamento e o processamento (encaminhamento) o mais rápido possível.

24. Qos • Resumindo: • SD. É mais flexível e permite que todo o fluxo passe de forma mais ordenada • SI. Garante a exclusividade temporal sobre a transmissão de determinado conjunto de pacotes • Cada tipo de serviço será apropriado para tipos diferentes de situações.

25. MPLS • Foco em melhorar a performance em operação de backbones • Criado para permitir a integração de ATMs e redes IP (melhor esforço). • Multi Protocol Label Switching • A diferença entre uma rede IP normal é a presença de roteadores LER (label Edge Routers – Roteadores de Rotulação)

26. Qos

27. Qos • São os primeiros e os últimos na rede • Verifica o destino do pacote e insere um novo cabecalho com um Rotulo MPLS • Indicará aos roteadores LSRs da rede que o pacote faz parte de uma transmissão e por este motivo não precisam verificar os cabecalhos de endereçamento para definir rotas para entrega. • A rota é decidida no LER

28. Qos • Agregação de fluxo para aumentar a velocidade de transferência entre dois pontos • Remove a necessidade de verificar o cabeçalho IP • LERs controlam o tráfego entrando e saindo da rede • Classes de Encaminhamento identificam e classificam o tráfego entrando na rede • LER adiciona um rotulo no cabeçalho do pacote para rápido processamento pelos LSRs. • No destino tem-se um LER que remove o cabecalho adicional e entrega o pacote.

29. Qos • Engenharia de Tráfego • Evita congestionamento dos pacotes na rede garantindo que as rotas utilizadas são as mais eficientes possíveis

30. Qos • As duas rotas são boas mas somente uma será usada

31. Qos • Overlay Model • É comum utilizar backbones com ATM • É comum construir circuitos virtuais selecionando um caminho por toda a rede. • Evita que cada roteador defina uma rota diferente para os pacotes • O Administrador constrói as rotas e não deixa que os roteadores decidam • Em redes IP utiliza-se MPLS

32. Qos • Problemas: Cada maquina nova exige a reconfiguração de todas as outras