UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁUNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁSETOR DE TECNOLOGIASETOR DE TECNOLOGIADEPTO. DE ENGENHARIA ELÉTRICADEPTO. DE ENGENHARIA ELÉTRICADisciplina: TE 723 – Transmissão de DadosDisciplina: TE 723 – Transmissão de DadosProfº. Eduardo Parente RibeiroProfº. Eduardo Parente Ribeiro

Transporte de Tráfego TCP/IP sobre o serviço DiffServ Assured Forwarding

 Marcelo Nascimento dos Santos

 

Setembro/2004 2

Desafios da Internet: Aumentar a capacidade da rede; Garantir a qualidade de serviço para as aplicações existentes e para as novas aplicações.

Introdução

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Proposta: Uma nova política para controle do tráfego TCP em situações de congestionamento na rede.

Introdução

Setembro/2004 4

IETF Frameworks: Integrated Services (IntServ) Differentiated Services (DiffServ)

QoS na Internet

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Arquitetura DiffServ Condicionamento do tráfego

Medição “Shapping” “Dropping”

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O IETF definiu três tipos de envio para o DiffServ: Expedited Forwarding (EF) Assured Forwarding (AF) Best Effort (BE)

Formas de envio

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Classifica o tráfego IP em quatro classes de tráfego e três níveis de precedência para descarte

Dependendo do nível do congestionamento pode descartar ou armazenar os pacotes, de acordo com a classificação.

Assured Forwarding Service

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Tráfego TCP no serviço Assured Forwarding

Problema O protocolo TCP aumenta a ocupação da rede de

acordo com o nível de descarte de pacotes Essa característica pode levar a uma

performance ruim com o serviço “Assured Forwarding”

Solução Uma nova técnica adaptativa de marcação de

pacotes para solucionar o problema da degradação da performance

Utilização de um procedimento de sinalização entre os roteadores de borda e internos

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Algoritmo RIO

A operação de descarte de pacotes no serviço Assured Forwarding pode ser realizada pelo algoritmo RIO (RED for In and Out).

O RIO é um algoritmo simples para a gerência de filas

Baseado no mecanismo RED (Random Early Detection)

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Condicionamento do Tráfego

Filtro de tráfego do tipo “token bucket” Divide o fluxo de dados em “conformant

flow” e “non-conformant flow”

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O Buffer RIO

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Proposta para um novo Filtro

Variando o fator α o percentual de pacotes “non-conformant” pode ser alterado

O parâmetro α é controlado por um algoritmo de sinalização de congestionamento (CSA).

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Controle do TráfegoBuffer de

entrada cheio?

Descarta pacote Pacote enviado

como Conformant para o buffer

RIO

Tráfego enviado como

Best Effort para o buffer RIO

Token removido do

bucket Conformant

Existe token no bucket out-of-

profile?

Token removido do bucket Best

Effort

Pacote deixado no Buffer de entrada

Coloca o pacote no buffer de

entrada

Existe token no bucket

de entrada?

Existe token no bucket out of

profile?

Pacote AF

Para o buffer RIO

Para o buffer RIO

SIM

SIM

NÃO

NÃO

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Controle do parâmetro α

Na chegada do oitavo pacote OUT: Caso (t - t0) > T1 o parâmetro α é

decrementado em Δα, T1 e T2 são resetados;

Caso (t - t0) < T1 o parâmetro α não é alterado.

Quando T2 expira, se o RIO buffer não está congestionado, o valor de α é incrementado em Δα.

tt0

P = 0

(t - t0)

P = 1

Na chegada do primeiro pacote OUT os contadores T1 e T2 (T1 < T2) são iniciados.

P = 2 P = 3 P = 4 P = 5 P = 6 P = 7

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Análise da Performance

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Throughput Respect of Service (RoS) Perda de Pacotes

Parâmetros de Performance

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Comportamento no Cenário 1

Throughput x Número de Fontes

0200400600800

1000120014001600

10 15 20 25 30

Número de Fontes AF

Th

rou

gh

pu

t [k

bit

/s]

Fixed α = 0.4

Fixed α = 0.2

Fixed α = 0

Variável comCSA

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Comportamento no Cenário 1

Respect of Service X Número de Fontes

0

20

40

60

80

100

120

10 15 20 25 30

Número de Fontes

Resp

ect

of

Serv

ice [

%]

Fixed α = 0.4

Fixed α = 0.2

Fixed α = 0

Variável com CSA

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Comportamento no Cenário 2

Caso A: NAF = 10, NBE = 10

Setembro/2004 20

Comportamento no Cenário 2

Caso B: NAF = 25, NBE = 10

Setembro/2004 21

Comportamento no Cenário 2

Caso C: NAF = 10, NBE = 40

Setembro/2004 22

Comportamento no Cenário 2

Caso D: NAF = 25, NBE = 40

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Conclusão

O tráfego TCP pode apresentar uma performance ruim com o Assured Forwarding Service

Com a implementação de um algoritmo token bucket melhorado e utilização do CSA pode-se garantir um RoS próximo de 100% em condições de congestionamento por excesso de tráfego BE