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Professor Mário Aquino

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Apresentação em tema: "Professor Mário Aquino"— Transcrição da apresentação:

1 Professor Mário Aquino
MPLS Professor Mário Aquino

2 MPLS - MultiProtocol Label Switching
Tecnologia de encaminhamento de pacotes baseada em rótulos (LABEL) padronizada pelo IETF. Adição de rótulos nos pacotes (na entrada da nuvem) entre o cabeçalho da camada de enlace e o cabeçalho da camada de rede. Conhecido como camada calço (Shim Header) O roteamento é feito com base no LABEL e não mais no endereço IP. Em redes ATM o LABEL é codificado nos campos VPI/VCI Interoperabilidade de redes com tecnologias heterogêneas . Professor Mário Aquino

3 MPLS - MultiProtocol Label Switching
Rótulo localizado entre o cabeçalho da camada de enlace e o cabeçalho da camada de rede Ethernet = 0x8847, PPP = 0x0281, HDLC = 0x8847, FR = 0x80 Multiprotocol: Pode ser utilizado por qualquer protocolo de camada 2 e 3. A maioria das implementações suporta apenas IP na camada de rede. . Professor Mário Aquino

4 MPLS - MultiProtocol Label Switching
VPN - Isolamento do tráfego com a criação de tabelas de labels - VRF (usadas para roteamento) exclusivas de cada VPN. QoS (Qualidade de Serviço) - com a priorização de aplicações críticas, dando um tratamento diferenciado para o tráfego entre os diferentes pontos. Utiliza o campo EXP Engenharia de Tráfegos: Seleção de caminhos de redes conhecidos como túnel (LSP), para encaminhamento de pacote de dados. Utilização balanceada dos canais de comunicação. . Professor Mário Aquino

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Roteamento IP Professor Mário Aquino

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Roteamento MPLS Professor Mário Aquino

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MPLS Label - 32 bits Label (20 bits): 0 a 15 são reservados ( ). Possui significado local. Exp - Experimental (3 bits): Utilizado para QoS - Qualidade de Serviço BoS (1 bit)- Bottom of Stack: Suporta o empilhamento de LABELS. Se o valor for 1 indica o último (Bottom) label TTL (8 bits): 0 a 255. Decrementa 1 a cada salto e quando chegar a zero, o pacote sera descartado Professor Mário Aquino

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MPLS - Label Stacking (Pilha) O primeiro Label é conhecido como TOP level e recebe o valor 0 Os labels intermediários recebem o valor 0 O último label (BOTTOM) recebe o valor 1 Utilizado para MPLS VPN, TE, AToM/VPLS Permite roteamento hierárquico Professor Mário Aquino

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MPLS - Label Stacking (Pilha) Professor Mário Aquino

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Label Switch Router - LSR Ingress LSR - ILSR: Recebe o pacote e adiciona um ou mais Labels Egress LSR - ELSR: Remove os Labels dos pacotes Intermediate LSR: Apenas encaminha de acordo com os LABELS aprendidos O LSR utiliza o top Label do pacote e a entrada correspondente no LFIB para determinar o próximo hop e a operação a ser executada Operações: POP, PUSH e SWAP SWAP: Troca o TOP Label e encaminha o pacote Professor Mário Aquino

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Label Switch Router - LSR POP: O Top Label é removido e o pacote é encaminhado com ou sem Label PUSH: Troca ou adiciona um ou mais Labels na pilha Professor Mário Aquino

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Label Switch Paths - LSP Caminho que o pacote deve percorrer da origem para o destino em redes MPLS. LSP são UNIDIRECIONAIS O LSP para a rede no roteador R4 é R4>R3>R2>R1 Professor Mário Aquino

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FEC - Forwading Equivalence Class É um grupo ou fluxo de pacotes que são encaminhados pelo mesmo caminho e com o mesmo tratamento. Determina como os pacotes são mapeados para LSP Todos os pacotes que pertencem ao mesmo FEC possuem o mesmo LABEL, mas nem todos os pacotes que possuem o mesmo LABEL possuem o mesmo FEC, porque podem ter diferentes valores no campo EXP. O ILSR que classifica os pacotes em FEC-LABEL Exemplos: Pacotes camada 3 com o mesmo destino, multicast para o mesmo grupo, pacotes com o mesmo valor no cabeçalho IP DSCP, frames recebidos e um VC e transmitidos em outro VC, etc. Professor Mário Aquino

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LDP - Label Distribution Protocol - RFC3036 Protocolo que atribui os valores do LABEL local e divulga para os LSR Descobre vizinhos que estão rodando LDP ( UDP 646) Estabelece conexões (TCP 646) Divulga os mapeamentos de labels Limpeza por meio de notificações Suporta autenticação MD5 Possui dois modos de aprendizagem: Downstream unsolicited e downstream on-demand MP-BGP é utilizado para divulgar Labels em MPLS-VPN RSVP-TE é utilizado para divulgar Labels em MPLS-TE. Obs: Teoricamente qualquer protocolo de roteamento pode ter suas funções estendidas para divulgar os Labels Professor Mário Aquino

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MPLS - LDP Downstream unsolicited Professor Mário Aquino

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MPLS - LDP Professor Mário Aquino

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MPLS - LDP Downstream on-demand Professor Mário Aquino

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Label Forwarding Information Base LFIB é a tabela de encaminhamento que o MPLS utiliza para encaminhar pacotes com Labels. Similar à tabela de roteamento IP. É alimentada com informações da LIB LIB - Label Information Base: Cada roteador possui uma LIB para armazenar mapeamentos locais e os anúncios dos vizinhos (LDP, RSVP-TE, MP-BGP, entradas estáticas). Professor Mário Aquino

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MPLS - LFIB Local ou Tag é o LABEL que o roteador lactomer atribui e divulga para os vizinhos Ao receber um pacote com top label 22, ele executa um swap alterando para 17 e encaminha na interface Et0/0/0 (Label-to-label forwading) Ao receber um pacote com top Label 16, o LSR remove o Label e encaminha como um pacote IP (Label-to-Ip forwading) Ao receber um pacote com top Label 18, ele executa o POP encaminhando o pacote com LABEL ou IP, depende se houver mais labels. Professor Mário Aquino

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MPLS - QoS O campo MPLS EXP de três bits pode ser mapeado para os campos do IP TOS (IP Precedence) Professor Mário Aquino

21 MPLS - Engenharia de Tráfegos - TE
Balanceamento de tráfego, utilizando de forma otimizada os diversos caminhos existentes Utilizado em redes que possuem caminhos alternativos O roteador da origem (Head end) define o caminho mais eficiente (LSP) até o roteador de destino (Tail End). O Head end precisa conhecer a topologia da rede e as informações dos enlaces, por isso é necessário um protocolo de roteamento link state (OSPF, IS-IS) com extensões (algumas modificações) O LSP também é conhecido como MPLS TE Túnel (unidirecional) Professor Mário Aquino

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MPLS - TE Para balancear o tráfego entre os roteadores R1 e R5 é necessário que os dois caminhos possuam os mesmos custos. Professor Mário Aquino

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MPLS - TE xxxxxxxxxxxxxxx Professor Mário Aquino

24 MPLS - Engenharia de Tráfegos - TE
Source-Based Routing Utilizam algoritmos como o Path Calculation (PCALC) ou Constrained SPF (CSPF) para calcular o melhor caminho entre o Head End e o Tail End. PCALC e CSPF são algoritmos SPF. Utiliza não somente o caminho mais curto, mas também outros requisitos. O TE Túnel pode ser dinâmico ou manualmente configurado no Head End. No modo dinâmico especificamos o Tail End e o LSP é calculado de acordo com os requerimentos configurados no Head End. No manual todos os LSR são especificados inclusive o Tail End O requisito mais importante do túnel é a largura de banda Professor Mário Aquino

25 MPLS - Engenharia de Tráfegos - TE
. Professor Mário Aquino

26 MPLS - Engenharia de Tráfegos - TE
Utiliza o protocolo RSVP-TE para sinalizar o túnel. É uma extensão ao protocolo RSVP. Envia solicitação de Label entre outras informações (explicit route, record route) para o funcionamento do MPLS O RSVP-TE é necessário para que os LSR intermediários negociem os Labels do túnel e reservem recursos. Head End envia uma mensagem RSVP PATH requisitando o LABEL e os requisitos da comunicação. A mensagem RESV PATH contém o ERO (Explicit Route Object) que determina os LSR do LSP para formar o túnel. Tail End responde com uma mensagem RSVP RESV que retorna o caminho alocando os Labels no túnel TE (LSP) e confirmando os requisitos necessários (Largura de banda, jitter, delay,…) Professor Mário Aquino

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MPLS - TE Professor Mário Aquino

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MPLS - VPN Conjunto de redes privadas interconectadas por uma infra-estrutura compartilhada Os Labels são distribuidos apenas entre os membros da VPN Roteadores mantém tabelas de roteamentos separadas chamadas VRF (Virtual Routing Foward) para cada VPN Professor Mário Aquino

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MPLS - VPN O ILSR e ELSR em VPN é conhecido como PE - Provider Edge router O PE de entrada adiciona dois Labels no pacote. O Label de baixo indica qual tabela VRF o pacote pertence e o top Label indica o próximo salto. O TOP Label é utilizado para indicar o próximo salto e é distribuido através do LDP entre os roteadores intermediários e o PE. O Bottom Label indica a VPN que o pacote pertence e é distribuido através do BGP entre os roteadores PE RFC 3107 “Carrying Label Information in BGP” define um atributo de extensão ao multiprotocolo BGP (MP-BGP) para transmitir os Labels e identificar a VPN entre os PE Professor Mário Aquino

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MPLS - VPN Professor Mário Aquino

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MPLS - VPN MP-BGP é responsável por atribuir o LABEL VPN e divulgá-lo ao PE remoto Professor Mário Aquino

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MPLS - VPN Professor Mário Aquino

33 Professor Mário Aquino
MPLS - AToM - Any Transport over MPLS É a solução para interligar os dispositivos da camada 3 dos clientes, através de tecnologias de camada 2 MPLS VPN cria VPN em camada 3 e o AToM cria VPN em camada 2 (L2VPN) Suporta ATM, FR, HDLC, PPP, Ethernet, … A inteligência da configuração é realizada entre os PE de entrada e saída Somente suporta ponto-a-ponto. Para conexões ponto-multiponto é necessário utilizar VPLS O cliente não precisa modificar sua estrutura. O roteador do cliente continua utilizando o mesmo encapsulamento de camada 2 e conecta no roteador da provedora, não necessitando de um protocolo de roteamento IP. Professor Mário Aquino

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MPLS - AToM AToM simula uma conexão de camada 2 entre os roteadores do cliente - CE Os roteadores do provedor (PE) encapsulam os dados simulando uma conexão ponto-a-ponto camada 2 Professor Mário Aquino

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MPLS - AToM Para os roteadores do clientes é como se houvesse uma conexão direta entre eles camada 2 Os roteadores PE possuem uma conexão camada 2 com o roteador do cliente - CE. Ao receber um frame, o PE encapsula e adiciona os LABELS para enviar ao PE de destino que remove o LABEL e entrega para o circuito no CE de destino No AToM, o túnel é o LSP. O túnel pode ser sinalizado com LDP ou com RSVP-TE para engenharia de tráfego. Para identificar o VC do cliente são necessários dois LABELS, o do VC e o do túnel (LSP) Professor Mário Aquino

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MPLS - AToM O Label 33 foi mapeado para o circuito 100 através do LDP entre os PE Professor Mário Aquino

37 Professor Mário Aquino
MPLS - AToM No AToM cada par de PE possui uma sessão LDP para trocar informações como o LABEL do VC, método de encapsulamento, entre outros O roteador de entrada PE adiciona o LABEL VC e depois adiciona o LABEL do túnel Professor Mário Aquino

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MPLS - AToM xxxxxxxxxxxxxxx Professor Mário Aquino

39 Professor Mário Aquino
MPLS - VPLS Virtual Private LAN Service simula uma LAN Ethernet através da nuvem MPLS VPLS permite encaminhar frames Ethernet em point-to-multipoint, permitindo tráfego de broadcast e multicast Para os clientes a nuvem MPLS funciona como um switch interligando os sites VPLS suporta encaminhar frames broadcast e multicast em mais de uma porta, previnindo loops, e aprendendo MAC. Utiliza dois LABELS. O top LABEL indica o túnel (LSP) e o bottom LABEL indica o VC (porta ethernet ou VLAN) Os PE possuem uma tabela MAC, assim como os switches Professor Mário Aquino

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MPLS - VPLS Professor Mário Aquino

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MPLS - VPLS Se o switch CE enviar um broadcast, ele será encaminhado para os sites LON e PAR Professor Mário Aquino

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MPLS - VPLS Cada instância VPLS requer uma topologia full mesh entre os PE. Cada PE possui uma sessão LDP para divulgar o LABEL da porta ethernet O provedor não necessita de um protocolo de roteamento para configurar VPLS, diferente do MPLS VPN Professor Mário Aquino

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Frame Relay Professor Mário Aquino

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Frame relay Orientado a conexões com comutação de pacotes por meio de circuitos virtuais bidirecionais, sendo possível definir diferentes velocidades de transmissão em cada direção. Baseado no X 25. Removeu a correção de erros devido o meio ser mais confiável Possui detecção de erros (FCS), mas sem recuperação de erros e sem controle de fluxos. Não é confiável (garantia da entrega). Full duplex - não necessita de arbitragem. O enlace entre o DTE (roteadores) e o DCE (switch) é ponto a ponto. O roteamento (baseado no DLCI) e a multiplexação ocorrem na camada de enlace de dados do modelo OSI. Professor Mário Aquino

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Frame relay Enlaces de multi acesso (diferente de ponto a ponto , mais de dois dispositivos podem estar conectados à rede). O switch FR encaminha os pacotes baseado no DLCI Quadros de tamanhos variados. CIR (Commited Information Rate) - Garantia mínima de largura de banda fornecida pelo provedor. Professor Mário Aquino

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Frame Relay - VC - Circuito Virtual Caminho lógico que o frame percorre entre dois roteadores (DTE). O VC simula um enlace ponto-a-ponto (virtual). VC compartilha o enlace de dados na rede Frame Relay (nuvem) DLCI (Data-Link Connection Identifier) - Endereço utilizado no cabeçalho para identificar o VC. Devem ser únicos em cada enlace de acesso. Obs: Somente um campo de DLCI Professor Mário Aquino

47 Frame relay - LMI - Local Management Interface
. Protocolo que o roteador utiliza para comunicar-se com o primeiro switch Frame Relay na nuvem.O LMI é executado somente entre o DTE e o DCE, não sendo transportado através da nuvem. O LMI permite a criação dinâmica de circuitos virtuais São responsáveis pelo mecanismo dos keep-alives, que verifica a operacionalidade do VC. Garante que VC não seja desativado devido a períodos de inatividade. Tipos: ANSI, Q933a (ITU), Autosense. Professor Mário Aquino

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Frame relay - Quadro Flag: Id do pacote DLCI (Data link connection identifier) - Endereço utilizado no cabeçalho para identificar o VC. Só tem valor localmente Data -Tamanho variável (1600 bytes, máximo recomendado) FCS (Frame Check Sequence) - Verificação de integridade Professor Mário Aquino

49 Frame relay - Congestionamento
Switchs enviam notificações sobre congestionamentos aos DTEs marcando os bits ECN (Explicit Congestion Notification) BECN - Congestionamento no sentido contrário FECN - Congestionamento no mesmo sentido DE - Discard Eligibility – o campo DE identifica pacotes que podem ser descartados em casos de congestionamento. . Professor Mário Aquino

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Frame relay - DLCI . Professor Mário Aquino

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Frame relay - Malha completa Cada site é ligado a todos os outros sites através de um VC Somente uma sub-rede é necessária para a nuvem inteira. Professor Mário Aquino

52 Professor Mário Aquino
Frame relay - Malha parcial Nem todos os sites que possuem um link virtual direto para com os outros sites. Algumas vezes, mais de um salto é necessário para chegar a um destino. Mais de uma sub-rede é necessária para a nuvem inteira. Professor Mário Aquino

53 Controle de congestionamento
Professor Mário Aquino

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Terminologia Largura de banda: Número máximo de bits que podem passar teoricamente através de uma área determinada por um tempo específico (sob dadas condições). Medido em bps ou em hertz. Latência ou delay: Tempo do pacote da origem ao destino Jitter: Variação da latência. Throughput : Transferência de dados combinando largura de banda e latência. Velocidade real. Utilização: Porcentagem de utilização do meio. Gargalo: É o atraso causado por um segmento de rede mais lento que outro. Eficiência: Porcentagem de dados do frame comparado ao seu tamanho total (dados + cabeçalhos) Professor Mário Aquino

55 QoS - Quality of Service
Congestionamento ocorre quando a utilização (carga) na rede é superior à capacidade total. Controle de congestionamento se refere aos mecanismos e técnicas para controlar o congestionamento, aplicando politicas de prioridades e descartes. QoS é a capacidade da rede de fornecer tratamento preferencial para um fluxo identificado. O objetivo é fornecer níveis de performance (largura de banda, jitter, latência,…) que são requeridos por algumas aplicações. Professor Mário Aquino

56 QoS - Quality of Service
Aplicações elásticas ( , web, compartilhamento de arquivos...) Não possuem requisitos quanto a atrasos Grandes atrasos são incômodos, mas não prejudiciais Não são tolerantes à perda. Aplicações multimídia/real-time (áudio, vídeo) Possuem requisitos de serviços (largura de banda, delay, jitter, ….). Em geral são sensíveis a atraso. Tolerantes à perda (pequena quantidade). Professor Mário Aquino

57 Técnicas para minimizar o congestionamento
Superdimensionamento Divisão do tráfego em rotas Utilizar UDP em vez de TCP Retardar a reprodução no receptor para áudio/vídeo armazenados. Exceto para aplicações interativas em tempo real (Telefone por Internet, vídeoconferência…) Quando não for possível aumentar a capacidade dos recursos ou o limite já foi alcançado, precisamos diminuir a carga. (prioridade, descarte, negação, buffer, …) Shaping (Moldagem) : Técnica que Limita a largura de banda total para evitar congestionamento em links de baixa velocidade. Armazena os pacotes excedentes em buffers, evitando que esses pacotes sejam descartados. Policing é similar ao shapping com exceção do buffer. Os pacotes excedentes serão descartados Professor Mário Aquino

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Princípios de QOS Princípio 1: Classificação dos pacotes - permite que os dispositivos façam distinção de pacotes pertencentes a diferentes classes e se necessário marcá-los. Princípio2: Isolamento dos tráfegos - Mecanismo que regula os limites de utilização, para que uma aplicação não consuma todos os recursos, impedindo a comunicação de outra. Princípio 3: Utilização da largura de banda eficiente com isolamento de tráfegos. Quando somente uma aplicação estiver sendo utilizada, toda a largura de banda será fornecida. Princípio 4: Aceite ou bloqueio - Quando não houver recursos suficientes o sistema deve recusar ou adiar a aplicação, de acordo com os requisitos. Professor Mário Aquino

59 QoS - Algoritmos de escalonamento
FIFO (First In First Out) ou FCFS (First Come First Served): Os pacotes são transmitidos na mesma ordem de chegada na fila. Caso o buffer esteja cheio, a politica de descarte determinará o pacote a ser descartado. Priority Queuing (PQ) : Pacotes são classificados em filas de prioridades. Durante a transmissão, a fila de maior prioridade tem preferência absoluta de envio. As filas podem ser classificadas por protocolo, interface, endereço origem/destino, entre outros). Utiliza configuração estática, não se adptando a mudanças. Somente quando a fila de maior prioridade for finalizada, a outra será atendida Professor Mário Aquino

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Priority Queuing (PQ) Professor Mário Aquino

61 QoS - Algoritmos de escalonamento
Fair Queuing (FQ) - Enfileiramento justo : Os pacotes são classificados em filas que recebem um escalonamento em round-robin, não havendo prioridade entre as filas. Weighted Fair Queuing (WFQ) - Enfileiramento justo ponderado: Semelhante ao FQ, porém as filas são balanceadas pela quantidade de bytes. Se a fila 1 possui pacotes de 100 bytes e a fila 2, de 50 bytes, o WFQ permite o envio de 2 pacotes na fila 2 e 1 na fila 1 Professor Mário Aquino

62 Weighted Fair Queuing (WFQ)
Professor Mário Aquino

63 QoS - Disciplinas de regulação
Regulação é o ajuste da taxa com a qual é permitido que um fluxo injete pacotes na rede. Possui duas características importantes: Taxa média: Taxa média durante um período de tempo (pacotes por intervalo de tempo) Taxa de pico (tamanho da rajada): Taxa máxima de pacotes enviados em um período curto Professor Mário Aquino

64 QoS - Disciplinas de regulação
Leaky Bucket (Balde Furado): Sistema de enfileiramento finito com um tempo de serviço constante. A taxa média de saída é fixa. Utilizado para suavizar tráfegos de rajadas reduzindo a possibilidade de congestionamentos. Pacotes são descartados quando o balde enche. Professor Mário Aquino

65 QoS - Disciplinas de regulação
Token Bucket (Balde de Token): Balde que vai sendo lentamente preenchido com tokens (tickets). Cada pacote para ser enviado necessita de um token. A velocidade que os tokens chegam regula a taxa média do fluxo de tráfego O volume (profundidade) do balde dita a variação permitida no fluxo do tráfego (tamanho da rajada). Permite um tráfego em rajadas a uma velocidade máxima regular Mais flexivel que o leaky bucket pois permite economizar tokens para rajadas maiores e nunca descarta pacotes. Professor Mário Aquino

66 Professor Mário Aquino
Arquiteturas QOS Melhor esforço (Best-effort): Não garante melhorias. Ex: FIFO O IETF definiu dois dipos de arquiteturas: DiffServ e InteServ Differentiated Services - DiffServ: Qualidade por meio de agregação de fluxos de dados, diferenciando os serviços por classes. Integrated Services - IntServ: Baseia-se na reserva de recursos por fluxos de dados. Utiliza RSVP Professor Mário Aquino

67 Arquitetura IntServ (serviços integrados)
A aplicação, que necessita de um determinado requisito, é responsável por fazer reservas individuais até o destino utilizando protocolos de reservas (RSVP). Baseia-se em fluxos independentes O RSVP é um protocolo de sinalização para definir caminhos e reservar recursos. Utiliza duas mensagens: O transmissor envia mensagem PATH informando as especificações do fluxo (largura de banda, duração e o caminho até o remetente) e definindo o caminho O receptor ao receber a mensagem PATH responde com mensagem RESV, requisitando recursos. Cada roteador pode aceitar ou rejeitar a reserva. A reserva é realizada pelo destinatário Professor Mário Aquino

68 Arquitetura IntServ (serviços integrados)
O IntServ fornece duas classes de serviços: Guaranteed Service Class: Serviços garantidos para aplicações que necessitam de um atraso constante Controlled-Load Service Class: Serviços garantidos para aplicações que suportam delays, mas não suportam perda de pacotes. O principal problema do modelo IntServ é a escalabilidade, devido a necessidade de armazenar os múltiplos estados em cada roteador. Não há uma distinção entre serviços. A reserva é baseada em fluxos por hosts Professor Mário Aquino

69 Arquitetura DiffServ (Serviços Diferenciados - DS)
Criado pela IETF para suprir as deficiências do IntServ O modelo utiliza o campo DSCP do cabeçalho IP. Os bit correspondem a prioridades e politicas de descartes A decisão tomada por cada roteador é conhecida como PHB - Per Hop Behaviors. Cada roteador possui sua própria tabela de encaminhamento Opera sobre grandes volumes de dados em oposição a fluxos ou reservas individuais Os roteadores não precisam armazenar informações dos fluxos Os pacotes são roteados de acordo com a classe do serviço e não por fluxos como no Intserv. Professor Mário Aquino

70 Professor Mário Aquino
ToS - Type of Service Professor Mário Aquino


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