Serviços Diferenciado (DiffServ)

Patrícia Corrêa Fonseca

Principais componentes em do tratamento de QoS

SBRC2001

Ações de contrele sobre os parâmetros de admissão (CAC)

•Configuração estática•Sinalização por fluxo

agregado(MPLS)•Sinalização por micro-

fluxo(RSVP)

•Roteamento pelo caminho mais curto

•Engenharia de tráfego•Roteamento por restrições e

por fluxo agregados

Tratamento dos dados•Classificação dos Fluxos

•Prevenção do congestionamento

•“Condicionamento”: shaping, policing, dropping

•Gestão do congestionamento: escalonamento /enfileiramento

QoSPlano de dados

Plano de roteamento

Plano de controle

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

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 )

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.

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.

Borda da Rede

Núcleo da Rede

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

DSCP CU

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

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

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)

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.

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

Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Exemplo: f = medida do fluxo de pacotes do endereço IP

a.b.c.d

if ( f < 200kbps ) then DS-byte = x

else DS-byte = yif ( f > 600kbps )

then Descartar os pacotes “excedentes”

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

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

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

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

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

IntServ X DiffServ

Alocação de recursosServiços 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.

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

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