Disciplina Redes de Computadores Professor: Edgard Jamhour.

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2 Disciplina Redes de Computadores Professor: Edgard Jamhour

3 Aula 1 QoS sobre Redes IP QoS Ethernet Edgard Jamhour

4 QoS sobre Redes IP O protocolo IP, conforme definido originalmente: –Não suporta QoS (Qualidade de Serviço). –Adota o modelo de serviço BEST EFFORT: o primeiro pacote a chegar será o primeiro a ser atendido. Atualmente o protocolo IP está sendo modificado e novos padrões estão sendo definidos para suportar duas estratégias de QoS: –Serviços integrados –Serviços diferenciados

5 Objetivos do QoS Controle sobre recursos –Privilegiar aplicações mais importantes (rentáveis) na rede. Garantir o funcionamento de aplicações sensíveis a atraso –Evitar que o tráfego Web introduza atraso para aplicações de VOIP. SLA (Service Level Agreements) –Diferenciar usuários e serviços de acordo com contratos pré- estabelecidos. Redes Convergentes. –Permitir que uma única tecnologia de rede possa ser utilizada para prover todos os tipos de serviços.

6 Qualidade de Serviço - QoS A qualidade de Serviço pode ser definida como sendo garantias oferecidas pela rede que certos parâmetros serão mantidos entre níveis pré- acordados. Os principais parâmetros de QoS são: –Atraso –Jitter: Variação no Atraso –Taxa de transmissão –Taxa de Perda de Pacotes Internet QoS em Enlace QoS na Camada de Rede QoS na Camada de Transporte QoS na Camada de APlicação QoS refere-se a capacidade de criar um caminho com banda e tempo de atraso garantidos entre dois pontos da rede.

7 QoS: Rede ou Enlace? Na camada de Enlace: –Redes Síncronas: SDH (combinação de canais de banda constante) –Redes Assíncronas: ATM: Permite Reservar Recursos Frame-Relay: Apenas Limita a Banda Na camada de rede: IP: Permite implementar a qualidade de serviço fim a fim independente da tecnologia de enlace.

8 Atraso O atraso é uma das principais medidas de QoS. Em aplicações tempo-real o atraso provoca perda de QoS. –Exemplo: eco e sobreposição de conversação em VOIP. Fatores que influenciam o atraso na rede: –Atraso de propagação –Velocidade de transmissão –Processamento nos equipamentos

9 Fatores que Influenciam o Atraso Congestionamento na rede local Bufferização nos Roteadores Capacidade do Terminal Congestionamento nos links Tempo de propagação

10 Tempo de Propagação Atrasos de Propagação - Fibras Ópticas – Exemplos Trecho (Round Trip Delay)Atraso de Propagação Miami a São Paulo100 mseg New York a Los Angeles50 mseg Los Angeles a Hong Kong170 mseg

11 Fontes de Atraso Atraso introduzido por equipamentos: –Roteadores (comutação de pacotes) –LAN Switches (comutação de quadros) –Servidores de Acesso Remoto (RAS) (comutação de pacotes,...) –Firewalls (processamento no nível de pacotes ou no nível de aplicação,...) Considerando que a latência é um parâmetro fim-a-fim: –Capacidade de processamento do processador –Disponibilidade de memória –Mecanismos de cache –Processamento nas camadas de nível superior da rede (Programa de aplicação, camadas acima da camada IP,...);

12 Perda de Pacotes Pacotes são perdidos devido a dois fatores: –Erros no pacote: Cabeçalho do pacote: –Descartados pelos roteadores Campo de dados: –Descartados pelo computador –Falta de Banda Estouro de buffer dos roteadores. Priorização de tráfego –Pacotes menos prioritários são descartados.

13 Curva de QoS em Função do Atraso

14 Classificação das Aplicações A QoS solicitada ao provedor de serviços depende dos requisitos específicos das aplicações. –Aplicações tempo-real Aplicações sensíveis ao atraso –Tolerantes a perda de pacotes –Intolerantes a perda de pacotes –Aplicações elásticas Aplicações que não são afetadas pelo atraso.

15 Requisitos de QoS Voz Interativa FTPE-mailVídeo Broadcast Vídeo Interativo Exigência de largura de banda MédiaBaixa Alta Sensibilidade a perda (aleatória) de pacotes Média Sensibilidade ao atraso AltaBaixa Alta Sensibilidade ao jitterAltaBaixa MédiaAlta

16 Arquiteturas para QoS As arquiteturas de QoS envolvem 3 elementos: 1.Técnicas para implementar QoS em um nó da rede. 2.Técnicas de sinalização de QoS, para informar aos vários nós da rede como proceder na passagem de um fluxo. 3.Funções para gerenciamento, política e contabilização do QoS de uma rede como um todo. 3. Ferramenta de Gerenciamento nó 1. Mecanismo de QoS Priorização Descarte Etc. Políticas de QoS (SLA, Controle de Admissão) sinalização2. sinalização sinalização

17 Mecanismos de QoS no Nó Priorização de Pacotes –Utiliza técnicas de escalonamento diferenciadas para os pacotes armazenados nas filas de transmissão/recepção do roteador (ou computador). Antecipação de Congestionamento –Introduz técnicas que tomam ações preventivas para evitar o congestionamento. Adequação do Perfil de Tráfego –Forçam um perfil de tráfego específico na saída, de maneira independente do fluxo de tráfego na entrada.

18 Mecanismos de QoS no Nó: Priorização de Pacotes A classificação dos pacotes é feita de acordo com regras para descriminação de fluxo. As regras comumente utilizadas são: –IP origem –IP destino –Porta origem –Porta destino –Tipo de Protocolo –TOS –Interface do roteador

19 Prioridades no IP O protocolo IPv4 possui um campo denominado tipo de serviço, com informações que podem ser utilizadas para definir a prioridade dos pacotes. BitRequisição 1Minimizar retardo 2Maximizar vazão 3Maximizar confiabilidade 4Minimizar custo BitPrioridade 000Muito Baixa 001Baixa..Maximizar confiabilidade 111Muito Alta PayLoadIP Header TOS

20 Exemplo: CQ: Guaranteeing Bandwidth

21 Mecanismos de QoS no Nó: Antecipação de Congestionamento As técnicas para evitar congestionamento antecipam a tendência de congestionamento na rede e agem antes que o congestionamento ocorra. RED: Randon Early Detection –Descarte randômico quando o congestionamento é detectado. WRED: RED ponderado –A operação de descarte acontece levando em conta as informações de prioridade do campo TOS dos pacotes IP.

22 RED: Random Early Detection

23 Mecanismos de QoS no Nó: Adequação do Perfil de Tráfego GTS –Generic Traffic Shaping –Baseado no Token Bucket Approach –Reduz o tráfego de saída de uma interface para um taxa constante

24 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.

25 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.

26 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.

27 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

28 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)

29 RSVP Padronizado pela RFC2205,Setembro de 1997. –Complementada pelas RFCs 2206, 2207, 2210, 2380, 2745, 2747, 2961. 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.

30 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

31 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

32 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

33 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).

34 Sessões RSVP Podem ser de dois tipos: Multicast (239.0.64.240),TCP,[dstport]) Unicast (168.100.64.5,TCP,5000) IGMP Endereço Classe D Os receptores precisam formar um grupo multicast para poder receber as mensagens. Transmissor Receptor Transmissor

35 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.

36 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

37 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

38 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.

39 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.

40 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....

41 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

42 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 2 1 3 C cliente 1) PATH 2) PATH 3) PATH Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1

43 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

44 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.

45 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 2 1 3 C cliente 3) RESV 2) RESV 1) RESV Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1‘

46 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.

47 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.

48 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)

49 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 2 1 3 C cliente RESVconf Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1‘

50 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 2 1 3 C cliente 3) TearDown Estado: S 4 1) TearDown Estado: 1‘ 2) TearDown Estado: 1

51 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.

52 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.

53 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: http://www-vs.informatik.uni-ulm.de/soft/JavaQoS/ Em Linux –Suporta RSVP, mas API estão disponíveis para serviços diferenciados.

54 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.

55 Serviços Diferenciados: Diff-Serv O IETF está definindo uma série de RFC que regulamentam a implementação de redes IP de grande porte segundo a arquitetura de Serviços Diferenciados. Serviços Diferenciados são uma alternativa para Serviços Integrados, que supostamente são pouco escaláveis devido ao custo de manutenção das sessões RSVP. O conceito básico dos serviços diferenciados (Diff-Serv) é o SLA: –Service Level Agreement

56 SLA: Service Level Agreement O SLA é um acordo de QoS entre um cliente e um provedor de serviço (Domínio DS). O cliente pode ser um cliente final (e.g. uma empresa) ou outro domínio de DS. Domínio de DS provedor Domínio de DS backbone cliente Domínio de DS provedor SLA1 SLA2 SLA3 SLA4

57 Fundamentos do Diff-Serv Diff-Serv não utiliza protocolo de sinalização. Os dispositivos da rede Diff-Serv (principalmente os de fronteira de DS), devem estar previamente configurados de acordo com os SLAs dos clientes do domínio. cliente SLA1 Limite para SLA1: r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mpbs Limite para SLA2: r=1Mbps, b=2Mb, p=1,5Mpbs SLA2

58 Marcação de Pacotes Os pacotes IP precisam ser marcados nas fronteiras de entrada na rede administrada em DS. –A marcação é feita utilizando os bits TOS do IPv4. –Os roteadores utilizam esses bits para identificar como os pacotes são tratados na rede. VERSHLENTOSComprimento Total ID 8 bits FLGDeslocamento TTLProtocolo CheckSum Cabeçalho IP Origem IP Destino Dados...

59 Redefinição do Campo TOS O campo TOS (8bits) foi renomeado para: –byte DS. Este campo é formado da seguinte maneira: –DSCP (Differentiated Services CodePoint) 6 bits (classe de tráfego para o pacote) –CU: currently unused 2 bits (reservado) DSCP (6 bits) CU (2 bits) BYTE DS

60 Uso do DS O DS é utilizado como critério (ou um dos critérios) de classificação em um roteador com capacidade de policiamento e condicionamento tráfego de saída. Por exemplo, pode-se ter uma regra: –Se DSCP=X, use token-bucket r, b token bucket meter with rate r and burst size b. Cada roteador de uma rede Diff-Serv deve ser capaz de interpretar o DS a uma regra de QoS específica. A configuração do roteador é denominada PHB (Per-Hop Behavior)

61 PHB – Per Hop Behavior O IETF tem um Working Group para serviços diferenciados: –http://www.ietf.org/html.charters/diffserv-charter.htmlhttp://www.ietf.org/html.charters/diffserv-charter.html Entre outras especificações, o IETF define uma RFC para auxiliar na padronização do PHB: –RFC 3140: Per Hop Behavior Identification Codes. PHP são definidos em grupos, formados por um ou mais PHB. Exemplos: –O PHB padrão (best effort): DSCP: 00000. –O PHB EF (Expedited Forwarding): DSCP: 101100

62 DS e PHB Os pacotes devem chegar ao domínio de DS com o campo DSCP previamente marcado. Se o DSCP não estiver configurado no roteador, o pacote será tratado como Best-Effort. cliente DSCP=43 Se DSCP=43 então PHB1: r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mpbs Se DSCP=44 então PHB2: r=1Mbps, b=1Mb, p=1,5Mbps cliente DSCP=44 DSCP=43 DSCP=0

63 Arquitetura de um Nó Diff-Serv Um roteador Diff-Serv deve suportar Traffic Shapping baseado nas informações de DS. DS Classificador DS Medidor Marcador Formador/ Descartador Traffic Shapping

64 Classificador O classificador associa o fluxo de pacotes a um PHB. São definidos 2 tipos: –Multicampos (MF): Utiliza o Byte DS e outros campos do cabeçalho IP (IP, Porta, etc.) –Comportamento Agregado (BA): Utiliza apenas o Byte DS. Classificador Multicampos Se IP=origem=192.168.0.0/24 e DSCP=10 então PHB A Se IP=origem=192.168.1.0/24 e DSCP=10 então PHB B 192.168.0.3DSCP=10 r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mbps 192.168.1.4DSCP=11 FILA 1 (PHBA) FILA 2 (PHBB) r=1Mbps, b=1,5Mb, p=2Mbps

65 Medidor O medidor calcula em tempo real o trafégo gerado pelo cliente em termos dos parâmetros r, b e p. Caso os parâmetros sejam excedidos, ele dispara triggers para os outros módulos do roteador. Medidor b=1 r=1 saída (bytes/s) p=2 t r=1,5 saída (bytes/s) p=2 t b=1,1 Tráfego Cliente 1 Tráfego Cliente 2 FILA 1 FILA 2

66 Formador/Descartador Policia (por descarte) e formata o tráfego de saída de acordo com o PHB atribuídos aos pacotes. Formatador b=1 r=1 saída (bytes/s) p=2 t Tráfego Saída b=2 r=1 p=2 t Tráfego Entrada b=1 FILA 1 Regra: Aplicar PHB A para Fila 1

67 Marcador Responsável por marcar ou remarcar o byte DS dos pacotes. –A marcação acontece para pacotes sem marcação emitidos pelo cliente. –A remarcação pode acontecer também porque o nó subseqüente tem uma outra interpretação para o valor de DS. Marcador (pacotes não marcados) Se origem 192.168.0.0/24 marcar DSCP=34 FILA 1 FILA 2 Marcador (remarcação de fronteira) Se DSCP=3..35 então remarcar para DSCP 7 Se DSCP=36..50 então remarcar para DSCP 8

68 Marcação e Domínios de Origem Serviços Diferenciados podem ser transparente para as aplicações clientes. –Se o cliente suportar Diff-Serv, ele mesmo marca os pacotes. Os pacotes podem ser marcados: Pelos aplicativos (opção na criação do socket ou pelo S.O.) Pelo roteador que conecta com o provedor. –Se o cliente não suporta Diff-Serv, os pacotes podem ser marcados pelo roteador do provedor Através de regras de mapeamento entre DSCP e IP´s e portas.

69 Domínios de Serviços Diferenciados A arquitetura Diff-Serv define que a Internet é formada por uma coleção de domínios de serviços diferenciados (suportamente contíguos). Um domínio é uma porção da rede Internet controlada por uma única entidade. B I B I I I I B I Domínio Nó Interno Nó de Fronteira de DS

70 Remarcação (Exemplo) Cada domínio pode ter sua própria interpretação para o valor do DS, por isso os roteadores de fronteira fazer remarcação. DSCP =3 Roteador Interno Roteador Fronteira 37 7 classificado remarcado PROVEDOR BACKBONE

71 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.

72 QoS Ethernet A família Ethernet, padronizada pela série 802.3x tornou- se o modelo de LAN mais utilizado na atualidade, e sua utilização está se estendendo também a criação de enlaces WAN. –IEEE 802.1z (1 Gbe) e 10 Gbe (10 Gigabit Ethernet) A importância do IEEE 802.3x motivou o IEEE a propor extensões do padrão original para suportar QoS: –IEEE 802.1Q: define o funcionamento de VLANs Acrescenta dois campos no quadro: –Identificador de VLAN –Prioridade –IEEE 802.1p: define o uso do campo prioridade.

73 Quadros Ethernet MAC destino (6 bytes) MAC origem (6 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) CRC (4 bytes) Ethernet I & II Tipo Proto. (2 bytes) MAC destino (6 bytes) MAC origem (6 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) CRC (4 bytes) IEEE 802.3 Tamanho (2 bytes) >= 1536 < 1536 MAC destino (6 bytes) MAC origem (6 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) CRC (4 bytes) IEEE 802.1Q Tipo Proto (2 bytes) VLAN id e prioridade (2 bytes) Tipo 802.1Q = 0x8100 Prioridade (3 bits) + CF (1bit) + VLANID (12 bits)

74 LANS Virtuais SEGMENTO = Domínio de Colisão –Os computadores de um Hub estão no mesmo segmento físico. VLAN = Domínio de Broadcast –O tráfego de broadcast pode passar de uma VLAN para outra apenas através de um roteador. A SWITCH B C D FF.FF.FF.FF.FF.FF E A,B,C: VLAN 1 D,E: VLAN 2

75 Interligação de Switches SWITCH A B C D E VLAN 1,2,3 VLAN 1 VLAN 2 VLAN 3 VLAN 2 TRUNK ACCESS Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANs IEEE 802.1Q Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN IEEE 802.3

76 Modos das Portas de Switch As portas de um switch pode trabalhar em dois modos: –Modo Access Cada porta do switch pertence a uma única VLAN. Quadros Ethernet: Formato Normal. –Modo Trunk O tráfego de múltiplas VLANs é multiplexado em um único link físico. Usualmente interconectam switches. Quadros Ethernet: formato especial (VLAN). Apenas computadores com placas especiais podem se conectar a essas portas.

77 Protocolos Trunk Os quadros nas interfaces Trunk são formatados em quadros especiais para identificar a quais LANs eles pertencem. O IEEE 802.1Q é um protocolo para inteface Trunk. Endereço Físico de Destino Endereço Físico de Origem Identificador de Tipo de VLAN Prioridade e VLAN ID DadosCRC 6 Bytes 2 Bytes Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para uma interface do tipo access. 4 Bytes

78 Tipos de Tráfego: Exemplos Switches Ethernet precisam diferenciar o tráfego, pois cada tipo de aplicação pode ter requisitos de QoS distintos: a) Gerenciamento da Rede: alta disponibilidade b) Voz: Atraso < 10 ms c) Video: Atraso < 100 ms d) Carga Controlada e) Excellent Effort: Best Effort para usuários importantes f) Best Effort: Best Effor para os demais usários g) Background: Transferências em batch, jogos, etc.

79 Uso de Prioridade: Exemplo De acordo com a abordagem do padrão 802.1p, o diferentes tipos de tráfego podem ser tratados utilizando 8 níveis de prioridade: –000 = 0 : Best Effort –001 = 1 : Background –010 = 2 : Não Utilizado –011 = 3: Excellent Effort –100= 4 : Carga Controlada –101 = 5 : Vídeo –110 = 6 : Voz –111= 7 : Controle de Rede

80 Parâmetos de QoS no Switch O padrão 802.1p define que as seguintes características de QoS devem ser controladas pelo Switch: 1.Taxa de disponibilidade do Serviço 2.Taxa de perda de quadros 3.Reordenamento de quadros de mesmo endereço (proibido) 4.Duplicação de Quadros (proibido) 5.Atraso introduzido pelo Switch 6.Controle do tempo de vida dos quadros 7.Taxa de erros não detectados 8.Controle de MTU 9.Prioridade de Usuário 10. Vazão

81 ANEXOS Estilos de Reserva RSVP

82 Aglutinação de Reservas As reservas RSVP precisam ser aglutinadas a fim de não desperdiçar recursos quando a reserva está vinculada a uma transmissão em Multicast. S R1 R2 RESERVA aglutinação R S1 S2 RESERVA desaglutinação

83 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)

84 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})

85 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},...}

86 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})