Servi

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Serviços Diferenciado (DiffServ)

• Patrícia Corrêa Fonseca

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Principais componentes em do tratamento de QoS
SBRC2001

• Tratamento dos dados
• Classificação dos Fluxos
• Prevenção do congestionamento
• Condicionamento shaping, policing, dropping
• Gestão do congestionamento escalonamento
  /enfileiramento

• Ações de contrele sobre os parâmetros de admissão
  (CAC)
• Configuração estática
• Sinalização por fluxo agregado(MPLS)
• Sinalização por micro-fluxo(RSVP)

Plano de controle
QoS
Plano de dados

• Roteamento pelo caminho mais curto
• Engenharia de tráfego
• Roteamento por restrições e por fluxo agregados

Plano de roteamento
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Soluções existentes para a garantia de QoS em
redes IP

• IntServ 1994 Integrated Services
• Fluxo em tempo-real e fluxo best effort
• Gerenciamento de QoS no nível de micro fluxos
• DiffServ 1998 Differentiated Services
• Diferentes níveis de QoS alocados em diferentes
  grupos de usuários
• Gerenciamento de QoS no nível de fluxos agregados
• Especificações do IETF
• Internte Engineering Task Force

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DiffServ

• A qualidade de serviço na solução DiffServ é
  garantida através de mecanismos de priorização de
  pacotes na rede
• Não utiliza nenhum tipo de mecanismo de reserva
  de recursos
• Os pacotes são classificados, marcados e
  processados segundo o seu rótulo (DSCP -
  Differentiated Service Code Point )

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Idéia básica da solução DiffServ

• Reduzir o nível de processamento necessário nos
  roteadores para fluxos de dados (streams ).
• Realizado com a definição de poucas "Classes de
  Serviço" numa estrutura comum de rede
• Os inúmeros fluxos de tráfego (Pacotes IP)
  gerados pelas aplicações são agregados a poucas
  classes de serviço em função da qualidade de
  serviço (QoS) especificada para o fluxo.

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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ

• Network Boundary Localizado entre diferentes
  domínios administrativos ou sistemas autônomos
• Network Edge particular nodo limite conectado
  a um conjunto de áreas cientes do serviços
  diferenciados.

Núcleo da Rede
Borda da Rede
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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ

• Formato do campo DS
• DSCP (Differenciated Services Code Point)
• DU (Currently Undefined)
• Compatibilidade ascendente com o campo ToS do IPv4

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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ

• Utiliza-se dos elementos
• Per Hop Behavior
• Comportamento exterior observável de um nó
  realizado por técnicas proprietárias de gerência
  de filas de espera e de escalonamento
• Comportamento local ao nível de um nó e não
  global ao nível da rede
• Traffic Conditioners
• Bandwidth Broker

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Idéia básica da solução DiffServ
Inúmeros fluxos de tráfegos (pacotes IP) gerado
pelas aplicações
Agrega os fluxos a poucas classes de serviço em
função da QoS especificada para o fluxo
Processamento fica mais simplificado e
independente dos fluxos individuais das aplicações
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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ

• Os roteadores de backbone roteiam "agregados de
  fluxos
• Cada pacote recebe um processamento baseado na
  sua marcação (DSCP).
• O DiffServ define duas classes de serviço que
  podem também ser entendidas como "comportamentos"
  (PHB - Per-Hop Behavior), na medida em que
  definem como os equipamentos (Roteadores, ...) se
  comportam com relação aos pacotes (Como os
  pacotes são processados)

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Classses definidas pelo DiffServ

• Expedited Forwarding (EF)
• Provê o maior nível de qualidade de serviço.
• Emula uma linha dedicada convencional minimizando
  os atrasos, probabilidade de perda e jitter para
  os pacotes
• Utiliza mecanismos de traffic shaping,
  buferização (buffering) e priorização de filas.

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Classses definidas pelo DiffServ

• Assured Forwarding (AF)
• Emula um comportamento semelhante a uma rede com
  pouca carga mesmo durante a ocorrência de
  congestionamento.
• A latência negociada é garantida com um alto grau
  de probabilidade.
• AF define 4 níveis de prioridade de tráfego
  (Ouro, Prata, Bronze e Best Effort).
• Para cada nível de prioridade são definidos 3
  preferências de descarte de pacotes (semelhante
  ao Frame Relay).
• Este serviço usa mecanismos de Traffic Shaping
  (Token Bucket pg15) e usa o algoritmo RED (Randon
  Early Detection pg22), durante o
  congestionamento.
• Os níveis de prioridade foram inspirados na
  premiação dos jogos olímpicos

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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ

• Exemplo
• f medida do fluxo de pacotes do endereço IP
  a.b.c.d
• if ( f lt 200kbps )
• then DS-byte x
• else DS-byte y
• if ( f gt 600kbps )
• then Descartar os pacotes excedentes

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Princípios de DiffServ

• Objetivos
• A solução deve ser aplicável a todas as
  aplicações sem necessidade de API em particular,
  nem de protocolo de sinalização particular (como
  RSVP)
• Os roteadores do núcleo da rede não devem mais
  ter que controlar a instanciação de micro fluxos
  nem gerenciar os estados associados
• Os ISPs poderiam diferenciar os serviços que eles
  propõem a seus clientes

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Princípios de DiffServ

• Abordagem proposta por DiffServ consiste em
• Classificar, na borda da rede, cada micro fluxo
  em uma classe de serviço pré definido. Essa
  classificação se efetua em função de vários
  campos do pacote IP
• Tratar de forma adaptada cada classe de serviço
  no núcleo da rede
• Os micro fluxos de host a host são assim
  reagrupados em um fluxo agregado que é tratado de
  forma particular no núcleo da rede

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Questões a resolver em uma arquitetura DiffServ

• Plano de dados
• Classificação (classifier)
• Identificar os pacotes que pertençam a uma classe
• Escalonamento (scheduler)
• Serviço garantido (escalonamento/rejeição) para
  todos s pacotes de uma classe
• Configuração/Policiamento
• Plano de Controle
• (Política de controle)
• Plano de roteamento

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Análise crítica de DiffServ Vantagens

• Forma simples de diferenciar as classes de
  serviços para um ISP (base de uma tarifação
  diferenciada
• A gerência de classes de tráfego se aplica aos
  fluxos agregados sem utilizar explicitamente
  nenhum protocolo de sinalização
• Resolução dos problemas de escalabilidade de
  IntServ
• Os roteadores do núcleo da rede se preocupam
  apenas com a classificação
• As funções complexas serão realizadas unicamente
  na borda da rede

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Análise crítica de DiffServ Inconvenientes

• Complexidade crescente das técnicas de
  configuração e do dimensionamento do núcleo da
  rede
• Falta de maturidade dessas técnicas
• Importância da engenharia de tráfego para
  conhecer com precisão
• Os perfis do tráfego e os volumes transitandos
  nos nós da rede
• A topologia da rede e as diferentes rotas
• As garantias de QoS são relativas a uma classe de
  tráfego agregada e nào mais a um fluxo aplicativo

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IntServ X DiffServ

• Alocação de recursos
• Serviços são alocados de acordo com as
  requisições de QoS e sujeitos às políticas de
  gerenciamento de bandwidth.
• O protocolo RSVC Resource ReSerVation Protocol
  - é usado para reservar recursos em um caminho de
  nós intermediários da rede

• Priorização do tráfego
• O tráfego de rede é classificado e os recursos de
  rede são alocados de acordo com o critério de
  política de gerenciamento da bandwidth.
• Para permitir QoS, a classificação dá um
  tratamento preferencial para aplicações
  identificadas como tendo mais demanda por
  recursos.

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IntServ X DiffServ

• Sinalização RSVP
• Controle de Admissão
• Classificador/Policiamento
• Escalonador de pacotes
• Não escalável
• Tráfego em uma única infra-estrutura de rede
• Reserva soft de recursos
• Funciona em paralelo ao fluxo dos protocolos TCP
  e UDP

• Policiamento
• Escalonador
• Fluxo de tráfego em uma ou mais redes
• Escalável
• Trafego em uma ou mais rede

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Próximo assunto As ferramentas que suportam QoS

• Mecanismo de controle de congestionamento de TCP
• Ferramentas de condicionamento de tráfego
• Ferramentas para o tratamento de filas de espera
• Ferramentas para o tratamento de congestionamento