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Oferecendo QOS em Redes IP r Os grupos do IETF estão trabalhando em propostas para fornecer melhor controle de QOS em redes IP, isto é, para superar o.

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1 Oferecendo QOS em Redes IP r Os grupos do IETF estão trabalhando em propostas para fornecer melhor controle de QOS em redes IP, isto é, para superar o serviço de melhor esforço e prover alguma garantia de QOS r Trabalho em Progresso inclui RSVP, Serviços Diferenciados, e Serviços Integrados r Modelo simples para estudos de compartilhamento e de congestão: Enlace de 1,5 Mbps Fila de interface de saída de R1

2 Princípios para Garantias de QOS r Considere uma aplicação de telefonia a 1Mbps e uma aplicação FTP compartilhando um enlace de 1.5 Mbps. m rajadas de tráfego FTP podem congestionar o roteador e fazer com que pacotes de aúdio sejam perdidos. m deseja-se dar prioridade ao aúdio sobre o FTP r PRINCÍPIO 1: Marcação dos pacotes é necessária para o roteador distingüir entre diferentes classes; assim como novas regras de roteamento para tratar os pacotes de forma diferenciada

3 Princípios para Garantia de QOS (mais) r Aplicações mal-comportadas (aúdio envia pacotes numa taxa superior a 1Mbps anteriormente assumida); r PRINCÍPIO 2: fornecer proteção (isolação) para uma classe em relação às demais r Exige mecanismos de policiamento para assegurar que as fontes aderem aos seus requisitos de banda passante. Marcação e policiamento precisam ser feitos nas bordas da rede: marcação de pacotes e policiamento

4 r Alternativa à marcação e policiamento: alocar uma porção da taxa de transmissão a cada fluxo de aplicação; pode produzir um uso ineficiente da banda se um dos fluxos não usa toda a sua alocação r PRINCÍPIO 3: Embora fornecendo isolação, é necessário usar os recursos da forma mais eficiente possível Princípios para Garantia de QOS (mais) marcação de pacotes enlace lógico de 1 Mbps enlace lógico de 0,5 Mbps

5 r Não deve ser aceito tráfego além da capacidade do enlace r PRINCÍPIO 4: Necessita de um Processo de Admissão de Chamada; a aplicação declara a necessidade do seu fluxo, a rede pode bloquear a chamada se a necessidade não pode ser satisfeita Princípios para Garantia de QOS (mais)

6 Resumo QoS para aplicações em redes classificação de pacotes Isolação: programação e policiamento alta eficiência de utilização Admissão de chamadas

7 Mecanismos de Escalonamento e Policiamento r Escalonamento: a escolha do próximo pacote para transmissão num enlace pode ser feita de acordo com várias regras; r FIFO: em ordem de chegada na fila; pacotes que chegam para um buffer cheio são ou descartados, ou uma política de descarte é usada para determinar qual pacote descartar entre aquele que chega e aqueles que já estão na fila chegadas partidas enlace (servidor) fila (área de espera)

8 Disciplinas de Escalonamento r Filas com Prioridade: classes tem diferentes prioridades; classes podem depender de marcação explícita ou de outras informações no cabeçalho, tais como, o endereço de origem ou de destino, número de portas, etc. r Transmite um pacote da prioridade mais alta que esteja presente na fila r Versão preemptive e não-preemptive chegadas classificação fila de baixa prioridade (área de espera) fila de alta prioridade (área de espera) partidas chegadas pacotes no servidor tempo enlace (servidor)

9 Disciplinas de Escalonamento (mais) r Round Robin: percorre as classes presentes na fila, servindo um pacote de cada classe que tem pelo menos um representante na fila chegadas pacote em serviço partidas tempo

10 r Weighted Fair Queuing (fila justa ponderada): é uma forma generalizada de Round Robin na qual se tenta prover a cada classe com um volume diferenciado de serviço num dado período de tempo Disciplinas de Escalonamento (mais) classificador de chegadas partidas enlace

11 Mecanismos de Policiamento r Três critérios: m (Longo prazo) Taxa Média (100 pacotes por segundo ou 6000 pacotes por minuto??), o aspecto crucial é o tamanho do intervalo m Taxa de Pico: ex pacotes por minuto na média e 1500 pacotes por segundo de pico m (Max.) Tamanho da Rajada: Máximo número de pacotes enviado consecutivamente, isto é, num curto período de tempo

12 r Mecanismo Token Bucket (balde de permissões), oferece um meio de limitar a entrada dentro de um tamanho de rajada e uma taxa média especificados. Mecanismos de Policiamento pacotes espera token para a rede balde pode conter até b tokens r tokens/seg

13 r Balde pode armazenar b tokens; tokens são gerados numa taxa de r token/seg exceto se o balde está cheio. r Num intervalo de tempo t, o número de pacotes que são admitidos é menor ou igual a (r t + b). r Token bucket e WFQ podem ser combinados para prover um limite superior ao atraso. Mecanismos de Policiamento

14 Serviços Integrados r Uma arquitetura para prover garantias de QOS em redes IP para sessões individuais de aplicações r Confia em reserva de recursos, e os roteadores necessitam manter informação de estado ( Circuito Virtual??), mantendo um registro dos recursos alocados e respondendo a novos pedidos de conexões de acordo com o estado da rede

15 Admissão de Chamadas r A sessão deve primeiramente declarar seus requisitos de e caracterizar o tráfego que ela enviará através da rede r R-spec: define a QOS sendo solicitada r T-spec: define as características de tráfego r É necessário um protocolo de sinalização para transportar a R-spec e a T-spec aos roteadores onde a reserva deve ser pedida; RSVP é o melhor candidato para este papel de protocolo de sinalização

16 Admissão de Chamadas r Admissão de Chamadas: roteadores aceitarão as chamadas com base nas suas R-spec e T-spec e com base nos recursos correntemente alocados nos roteadores para outras chamadas. 1. Pedido: especifica - tráfego (Tspec) - garantia (Rspec) 2. Elemento considera - recursos não reservados - recursos solicitados 3. Resposta: o pedido pode ou não ser atendido

17 Serviços Integrados: Classes r QOS Garantido: esta classe é oferecida com controles estritos dos atrasos de filas nos roteadores; projetada para aplicações de tempo real críticas que são muito sensíveis ao atraso médio fim-a-fim e a sua variância r Carga Controlada: esta classe fornece um QOS que aproxima bem aquele fornecido por um roteador não carregado; projetada para as aplicações IP de hoje que se comportam bem quando a rede não está carregada

18 Serviços Diferenciados r Planejado para resolver as seguintes dificuldades que se encontram nos esquemas com Intserv e RSVP; r Escalabilidade: manter informações dede estado nos roteadores em redes de alta velocidade é difícil devido ao grande número de fluxos simultâneos r Modelos de Serviços Flexíveiss: Intserv tem apenas duas classes, deseja-se prover mais classes de serviços com diferentes méritos qualitativos; deseja-se manter uma distinção relativa entre as classes (Platina, Ouro, Prata, …) r Sinalização mais Simples: (que o RSVP) muitas aplicações e usuários podem desejar apenas especificar um serviço de forma mais qualitativa

19 Serviços Diferenciados r Abordagem: m Apenas funções simples no interior da rede, e funções relativamente complexas nos roteadores de borda (ou nos hosts) m Não define classes de serviço, ao invés disso fornece componentes funcionais com os quais as classes de serviço podem ser construídas

20 Funções de Borda r Num computador com funções de DS (serviços diferenciados) ou no primeiro roteador com funções de DS r Classificação: o nó de borda marca os pacotes de acordo com regras de classificação a serem especificadas (manualmente pelo administrador ou por algum protocolo de sinalização) r Condicionamento de Tráfego: o nó de borda pode atrasar e então enviar ou pode descartar roteador de borda: classificação condicionamento roteador central: envio

21 Funções do Núcleo Central r Envio: de acordo com Per-Hop-Behavior (comportamento por salto) ou PHB especificado para aquela classe em particular; este PHB baseia- se estritiamente na marcação de classe (nenhum outro campo do cabeçalho pode ser usado para influenciar o PHB) r GRANDE VANTAGEM: Não há necessidade de manter informação de estado nos roteadores!

22 Classificação e Condicionamento r Pacote é marcado no campo Tipo de Serviço (TOS) no IPv4, e Classe de Trafégo no IPv6 r 6 bits são usados para o Ponto de Código de Serviços Diferenciados (DSCP) - (Differentiated Service Code Point) e determinam o PHB que o pacote receberá r 2 bits são atuamente reservados

23 r Pode ser desejável limitar a taxa de injeção de tráfego em alguma classe; usuário declara o perfil de tráfego (ex., taxa e tamanho das rajadas); tráfego é medido e ajustado se não estiver de acrodo com o seu perfil Classificação e Condicionamento pacotes classificador marcador ajuste corte enviar descartar medidor

24 Envio (PHB) r PHB resulta num comportamento observacio- nalmente diferente (mensurável) para o desempenho do envio de pacotes r PHB não especifica quais mecanismos usar para assegurar um comportamento do desempenho conforme o exigido pelo PHB r Exemplos: m Classe A obtém x% da taxa de transmissão do enlace de saída considerando intervalos de tempo de uma certa extensão m pacotes de classe A partem primeiro, antes dos pacotes de classe B

25 Envio (PHB) r PHBs que estão sendo estudados: m Envio Expresso: taxa de partida dos pacotes de uma dada classe iguala ou excede uma taxa especificada (enlace lógico com uma taxa mínima garantida) m Envio Assegurado: 4 classes, cada uma garantida com um mínimo de taxa de transmissão e armazenamento; cada uma com três particionamentos para preferência de descarte dos pacotes

26 Problemas com os Serviços Diferenciados r AF e EF não estão padronizados ainda… pesquisa em andamento r Linhas dedicadas virtuais e serviços Olímpicos estão sendo discutidos r Impacto de atravessar múltiplos sistemas autônomos e roteadores que não estão preparados para operar com as funções de serviços diferenciados


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