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Serviços Integrados RSVP Edgard Jamhour. Estratégias para Implantação de QoS Atualmente, duas estratégias de QoS sobre redes IP estão em desenvolvimento:

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RSVP MPLS. Estratégias para Implantação de QoS Atualmente, duas estratégias de QoS sobre redes IP estão em desenvolvimento: –Serviços Integrados Baseado.

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1 Serviços Integrados RSVP Edgard Jamhour

2 Estratégias para Implantação de QoS Atualmente, duas estratégias de QoS sobre redes IP estão em desenvolvimento: –Serviços Integrados Baseado em um procolo de sinalização: RSVP Permite efetuar reserva de recursos fim-a-fim para garantir a QoS de um dado fluxo, no momento em que o fluxo é criado. –Serviços Diferenciados Não utiliza protocolo de sinalização. Utiliza um esquema de priorização de recursos baseado em SLA (Service Level Agreements) previamente configurados.

3 Níveis de QoS Melhor Esforço Serviços Diferenciados Serviços Integrados Reserva de Recursos Fim-a-Fim Protocolo de Sinalização Priorização de Recursos de Acordo com SLAs pré- estabelecidos O primeiro pacote a chegar é o primeiro a ser atendido.

4 Serviços Integrados Serviços integrados definem duas classes de serviço: Serviço Garantido –Define garantia de banda fim-fim, com atraso conhecido. –Destinado a aplicações em tempo-real que não toleram atraso ou perda de pacotes. Serviço de Carga Controlada –Não provê garantias de QoS rígidas. –Procura evitar a deterioração do QoS de cada fluxo, através de mecanismos de antecipação de congestionamento. –Destinado a aplicações que toleram um certo nível de atraso e perda de pacotes.

5 Serviços Integrados sobre IP Comparação com outras tecnologias Frame-Relay –Trabalha apenas com priorização. –Não tem procolo de sinalização. ATM –Trabalha com priorização e reserva de recursos. –Possui protocolo de sinalização próprio. IP –Trabalha com priorização ou reserva de recursos. –Utiliza o procolo de sinalização RSVP. –Serviços integrados em IP podem utilizar recursos de QoS disponíveis na camada de enlace. Integrated Services over Specific Lower Layers

6 RSVP: Resource Reservation Protocol Protocolo de sinalização que permite as aplicações solicitarem Qos especiais para seus fluxos de dados. Servidor Cliente 1. Solicita conexão com o servidor 9001 Aplicação multimídi a com suporte a RSVP Aplicaçã o com Suporte a RSVP 2. Informa requisitos para o cliente (PATH) 3. Solicita Reserva (RESV) 4. Confirma Reserva (RESVconf)

7 RSVP Padronizado pela RFC2205,Setembro de –Complementada pelas RFCs 2206, 2207, 2210, 2380, 2745, 2747, Protocolo de controle, similar ao ICMP ou IGMP. –Permite que os nós da rede recebem informações para caracterizar fluxos de dados, definir caminhos e características de QoS para esses fluxos ao longo desses caminhos. RSVP não é um protocolo de roteamento. –Ele depende de outros protocolos para execução dessas funções.

8 Arquitetura do RSVP As funções de implementação do QoS pelos nós não são de responsabilidade do RSVP. Outros módulos são especificados na arquitetura: –Módulos de Decisão: Controle de Admissão: verifica se existem recursos para o pedido. Controle de Política: verifica se o usuário pode pedir os recursos. –Módulos de Controle de Tráfego: Classificador: determina a classe do pacote Escalonador: implementa o QoS

9 Arquitetura do RSVP Host Controle de Política Controle de Admissão Classificador Escalonador dados Roteador dados Dados RSVP aplicaçã o Process o RSVP Processo RSVP Classificador Escalonador Processo roteamento RSVP Controle de Política RSVP

10 RSVP é Unidirecional As reservas em RSVP são sempre unidirecionais. As reservas podem ser em unicast ou multicast. No RSVP o pedido de uma reserva sempre é iniciado pelo receptor. –Os direitos da reserva são debitados na conta do cliente. Servidor Cliente REDE 1. Solicita serviço 2. Especifica os requisitos 3. Faz reserva

11 Sessões RSVP Em RSVP, a política de QoS não é aplicada individualmente sobre cada pacote, mas sim em sessões. Uma sessão é definida como um fluxo de dados para um mesmo destino, utilizando um mesmo protocolo de transporte. Uma sessão é definida por três parâmetros: –Endereço de destino –Identificador de Protocolo (TCP ou UDP) –Porta de destino (Opcional).

12 Sessões RSVP Podem ser de dois tipos: Multicast ( ),TCP,[dstport]) Unicast ( ,TCP,5000) IGMP Endereço Classe D Os receptores precisam formar um grupo multicast para poder receber as mensagens. Transmissor Receptor Transmissor

13 Especificação de fluxo Um reserva em RSVP é caracterizada por uma estrutura de dados denominada Flowspec. Flowspec é composta por dois elementos: –Rspec (Reserve Spec): indica a classe de serviço desejada. –Tspec (Traffic Spec): indica o que será Transmitido. OBS. –Rspec e Tspec são definidas na RFC 2210 e são opacos para o RSVP.

14 O Token Bucket Model O modelo utilizado pelo RSVP é o Token Bucket. –Este modelo é um método realiza para definir uma taxa de transmissão variável com atraso limitado. Serviço Garantido se r <= R b bytes r bytes/s chegada p bytes/s saída d <= b/p r saída (bytes/s) p t R B reserva R

15 Tspec Assumindo o Token Bucket Model, Tspec é definido da seguinte forma: –r - taxa média em bytes/s Taxa de longo prazo: 1 a 40 terabytes/s –b - tamanho do bucket (em bytes) Taxa momentânea: 1 a 250 gigabytes –p - taxa de pico –m - tamanho mínimo do pacote (pacotes menores que esse valor são contados como m bytes) –M - MTU (tamanho máximo do pacote) Regra: seja o tráfego total pelo fluxo num período T: –T < rT + b

16 Rspec Assumindo o Token Bucket Model, Rspec é definido da seguinte forma: –R - taxa desejável Taxa média solicitada –s - Saldo (slack) de retardo Valor excedente de atraso que pode ser utilizado pelos nós intermediários. Ele corresponde a diferença entre o atraso garantido se a banda R for reservada e o atraso realmente necessário, especificado pela aplicação.

17 Mensagens RSVP Encapsulado diretamente sobre IP Msg Type: 8 bits 1 = Path 2 = Resv 3 = PathErr 4 = ResvErr 5 = PathTear 6 = ResvTear 7 = ResvConf... Objetos de tamanho variável Session FlowSpec FilterSpec AdSpec PolicyData, Etc.

18 Mensagem PATH PATH: enviada do transmissor para o receptor –Descreve os requisitos de QoS para o receptor A mensagem PATH contém dois parâmetros básicos: –Tspec: estrutura de dados que especifica o que será transmitido. –Adspec (opcional): estrutura que especifica os recursos disponíveis. Utilizado para cálculo do Slack Term ADSPEC TPEC PATH Servidor Cliente....

19 ADSPEC ADSPEC é utilizado para cálculo do Slack Term: –A folga de atraso permite aos roteadores acomodarem mais facilmente as requisições de banda. Os parâmetros passados são os seguintes: –hopCount: número de elementos intermediários –pathBW: estimativa da largura de banda –minLatency: estimativa do retardo de propagação –composedMTU: MTU composta do referido caminho

20 Mensagem PATH A mensagem PATH define uma rota entre o transmissor e o receptor. –Todos os roteadores que recebem a mensagem PATH armazenam um estado definido PATH state. S servidor C cliente 1) PATH 2) PATH 3) PATH Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1

21 Mensagem RESV (Reservation Request) RESV: Enviada do receptor para o transmissor A mensagem RESV contém dois parâmetros –Flow Spec: Especifica a reserva desejada Service Class: Serviço Garantido ou Carga Controlada Tspec: requisitos do transmissor Rspec: taxa de transmissão solicitada –Filter Spec: identifica os pacotes que devem de beneficiar da reserva Protocolo de transporte e número de porta. Flow Spec Filter Spec RESV Servidor Cliente.... Service Class Rspec Tspec IP origem Porta origem ou Flow Label

22 Service Class (Classes de Serviço) Serviço de Carga Controlada (RFC 2211) –Rspec não é especificado, apenas Tspec. –Não é feita reserva de banda. –Os dispositivos evitam a deterioração das condições da rede limitando o tráfego das aplicações. Limite (num intervalo T): < rT +b (bytes) Serviço Garantido (RFC 2212) –RSpec e TSpec são especificados. –É feita reserva de banda.

23 Mensagem RESV A mensagem RESV segue o caminho definido por PATH. –Cada nó RSVP decide se pode cumprir os requisitos de QoS antes de passar a mensagem adiante. S servidor C cliente 3) RESV 2) RESV 1) RESV Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1

24 Mensagem de Erro Quando um dispositivo de recebe a mensagem RESV, ele: –autentica a requisição –alocar os recursos necessários. Se a requisição não pode ser satisfeita (devido a falta de recursos ou falha na autorização), o roteador retorna um erro para o receptor. Se aceito, o roteador envia a mensagem RESV para o próximo roteador.

25 Mensagem de Erro Podem ser de dois tipos: –Erros de Caminho (Path error) Caminho ambíguo. –Erros de Reserva (Reservation Request error). Falha de admissão –o solicitante não tem permissão para fazer a reserva. Banda indisponível. Serviço não suportado. Má especificação de fluxo.

26 Exemplo R1 R S R2 R3R4R5 5 Mb/s 4 Mb/s 2 Mb/s 4 Mb/s 3,5 Mb/s Resv(R1,S1) R1 = 2,5 Mb/s e S1= 0 Resv(R1,S1) ResvErr R1 R S R2 R3R4R5 5 Mb/s 4 Mb/s 2 Mb/s 4 Mb/s 3,5 Mb/s Resv(R1,S1) R1 = 3 Mb/s e S1= 10 ms, S2 = 10 ms – delay provocado por R3 Resv(R1,S1) Resv(R1,S2)

27 RESVconf: Reservation Confirmation Enviada do transmissor até o receptor através do PATH. Esta mensagem confirma para o cliente que a reserva foi bem sucedida. S servidor C cliente RESVconf Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1

28 Tipos de Mensagem RSVP Mensagens Teardown: –Enviada pelo cliente, servidor ou roteadores para abortar a reserva RSVP. –Limpa todas as reservas e informações de PATH. S servidor C cliente 3) TearDown Estado: S 4 1) TearDown Estado: 1 2) TearDown Estado: 1

29 RSVP na Internet Para que o RSVP possa ser implementado na Internet, utiliza-se técnicas de tunelamento para saltar os roteadores que não suportam RSVP. Nuvem não RSVP servidor cliente O endereço de destino das mensagens PATH é do próximo roteador que suporta RSVP.

30 Problemas do RSVP No IPv4, o RSVP classifica os pacotes utilizando informações do protocolo de transporte (portas) Isso causa problemas quando: –Houver fragmentação. Solução: As aplicações devem transmitir as informações com o mínimo MTU do caminho. –IPsec ou outras técnicas de tunelamento podem criptografar os pacotes: Uma extensão do IPsec foi proposta para suportar RSVP.

31 Desenvolvimento de Aplicações RSVP Serviços integrados necessitam que as aplicações sejam escritas de maneira a usar o protocolo RSVP. Já estão disponíveis API para desenvolver aplicações RSVP em várias plataformas: Em Windows –Winsock 2 QoS API Em Java –Várias implementações em universidades –JQoSAPI: Em Linux –Suporta RSVP, mas API estão disponíveis para serviços diferenciados.

32 Serviços Integrados na Internet A abordagem de serviços integrados não é vista como apropriada para Internet. Estima-se que o RSVP seja pouco escalável pois: –Muitas mensagens trocadas para estabelecimento da reserva. –Os roteadores necessitam de manter informações de caminho (operação stateful) Serviços diferenciados são uma proposta alternativa do IETF para implementação de QoS em provedores e Backbones na Internet.

33 Conclusão Serviços Integrados: –Garantia das características de QoS para os fluxos numa comunicação fim-a-fim. –A rede nunca admite mais tráfego do que é capaz. –Pouco escalável devido ao alto custo de manter o estado nos roteadores. Serviços Diferenciados: –Policiamento e priorização de tráfego em domínios de serviço diferenciado. –A rede pode eventualmente ficar sobre-carregada e não cumprir as características de QoS solicitadas. –Escalável, pois não precisa manter rígidas condições de estado nos roteadores.

34 ANEXOS Estilos de Reserva RSVP

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36 Estilos de Reserva As reservas em RSVP podem ser feitas de formas diferentes (estilos): Seleção do EmissorReserva Distinta Reserva Compartilhada ExplícitaFiltro Fixo (FF)Explícito Compartilhado (SE) CuringaNão DefinidoFiltro com Curinga (WF)

37 Exemplo de WildCard Filter WildCard-Filter (WF) –Estabelece uma única reserva para todos os emissores de uma sessão (tipicamente multicast, onde só um transmite de cada vez). –Só a maior requisição de reserva chega aos emissores. –Sintaxe: WF (* {Q})

38 Exemplo de Fixed Filter Fixed-Filter (FF): –Pacotes de emissores diferentes numa mesma sessão não compartilham reservas. –Mas as reservas são compartilhadas pelos receptores. –Sintaxe: FF (S{Q}) ou FF(S1{Q1},S2{Q2},...}

39 Exemplo de Shared Explicit Shared-Explicit (SE): –A reserva é propagada para todas as fontes no valor máximo feito por cada receptor. –Sintaxe: SE ((S1,S2,...){Q})


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