6: Multimídia em Redes6b-1 Melhorando a QOS em Redes IP Ø Grupos do IETF estão trabalhando em propostas para prover melhor controle de QOS nas redes IP,

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1 6: Multimídia em Redes6b-1 Melhorando a QOS em Redes IP Ø Grupos do IETF estão trabalhando em propostas para prover melhor controle de QOS nas redes IP, isto é, indo além do “melhor esforço” para prover algumas garantias para a QOS. Ø O trabalho em andamento inclui RSVP, Serviços Diferenciados e Serviços Integrados. Ø Modelo simples para estudos de compartilhamento e congestionamento:

2 6: Multimídia em Redes6b-2 Princípios para a Garantia da QOS Ø Considere uma aplicação de telefonia a 1Mbps e uma aplicação de FTP compartilhando um canal de 1,5 Mbps. ü Surtos de FTP podem congestionar o roteador e causar a perda de pacotes de áudio. ü Gostaríamos de dar prioridade ao tráfego de áudio sobre o de FTP Ø PRINCÍPIO 1: É preciso marcar os pacotes para que o roteador faça uma distinção entre as classes diferentes; e uma nova política no roteador para tratar os pacotes de acordo com a marcação

3 6: Multimídia em Redes6b-3 Princípios para a Garantia da QOS (cont.) Ø As aplicações podem se comportar mal (áudio envia pacotes a uma taxa mais elevada do que os 1Mbps assumidos acima); Ø PRINCÍPIO 2: forneça proteção (isolamento) de uma classe sobre outras classes Ø Requer Mecanismos de Policiamento para garantir que as fontes aderem aos requisitos de largura de banda; Marcação e Policiamento devem ser feitos nas extremidades:

4 6: Multimídia em Redes6b-4 Princípios para a Garantia da QOS (cont.) Ø Alternativa à Marcação e Policiamento: alocar uma dada porção da largura de banda para cada fluxo das aplicações; pode levar ao uso ineficiente da banda se um destes fluxos não utilizar o que lhe foi alocado Ø PRINCÍPIO 3: Ao mesmo tempo em que provê isolamento, é desejável utilizar os recursos o mais eficientemente possível

5 6: Multimídia em Redes6b-5 Princípios para a Garantia da QOS (cont.) Ø Não é possível atender a um tráfego superior à capacidade do enlace Ø PRINCÍPIO 4: É preciso um Processo de Admissão de Chamadas; o fluxo da aplicação declara as suas necessidades, a rede pode bloquear a chamada se não puder atender a estas necessidades

6 6: Multimídia em Redes6b-6 Resumo QOS para Aplicações em Rede classificação dos pacotes isolamento: escalonamento e policiamento alta utilização dos recursos Admissão de chamadas

7 6: Multimídia em Redes6b-7 Mecanismos de Escalonamento e Policiamento Ø Escalonamento: a escolha do próximo pacote para transmissão num canal pode ser feita através de diversas políticas diferentes; Ø FIFO: na ordem de chegada à fila; os pacotes que ao chegar encontrarem o buffer cheio podem ser descartados, ou pode ser usada uma política de descarte para determinar qual o pacote a ser descartado entre o que chegou e aqueles que já se encontram na fila

8 6: Multimídia em Redes6b-8 Políticas de Escalonamento Ø Enfileiramento com Prioridades: as classes têm prioridades diferentes; as classes podem depender de uma marcação implícita ou outras infos do cabeçalho, ex: endereço origem ou destino, número da porta TCP, etc. Ø Transmite um pacote da classe de mais alta prioridade cuja fila não esteja vazia Ø Versões com e sem preempção

9 6: Multimídia em Redes6b-9 Políticas de Escalonamento (cont.) Ø Round Robin (circular): varre as filas das classes transmitindo um pacote de cada classe cuja fila não estiver vazia

10 6: Multimídia em Redes6b-10 Políticas de Escalonamento (cont.) Ø Weighted Fair Queuing (Fila justa com pesos): é uma fila circular generalizada na qual tenta-se prover cada classe com um tempo de serviço diferenciado dentro de um dado período de tempo

11 6: Multimídia em Redes6b-11 Mecanismos de Policiamento Ø Três critérios: ü (Longo prazo) Taxa Média (100 pacotes por seg ou 6000 pacotes por min??), é crucial o comprimento do intervalo ü Taxa de Pico: ex., 6000 p p minuto em Média e 1500 p p seg no Pico ü (Max.) Comprimento do Surto (Burst): Max. Número de pacotes enviados consecutivamente, ou seja, dentro de um período curto de tempo

12 6: Multimídia em Redes6b-12 Mecanismos de Policiamento Ø Mecanismo do Balde Furado (Token Bucket), provê um meio para limitar a entrada para um dado Comprimento do Surto e Taxa Média.

13 6: Multimídia em Redes6b-13 Mecanismos de Policiamento (cont.) Ø O balde pode conter até b marcas; as marcas são geradas a uma taxa de r marcas/seg a menos que o balde já esteja cheio de marcas. Ø Dentro de um intervalo de comprimento t, o número de pacotes que são admitidos é menor ou igual a (r t + b). Ø Balde de Marcas e WFQ podem ser combinados para prover um limite superior para o atraso.

14 6: Multimídia em Redes6b-14 Serviços Integrados Ø Uma arquitetura para prover garantias de QOS em redes IP para sessões individuais de aplicações Ø depende da reserva de recursos e os roteadores devem manter info de estado (Circuito Virtual??), manter registros dos recursos alocados e responder a pedidos de estabelecimento de conexões desta forma

15 6: Multimídia em Redes6b-15 Admissão de Chamadas Ø A sessão deve antes declarar os seus requisitos de QOS e caracterizar o tráfego que irá enviar através da rede Ø R-spec: define a QOS que está sendo solicitada Ø T-spec: define as características do tráfego Ø É preciso um protocolo de sinalização para levar as R-spec e T-spec aos roteadores envolvidos com a reserva de recursos Ø nos roteadores onde for necessária a reserva, o RSVP é um candidato preferencial para este protocolo de sinalização

16 6: Multimídia em Redes6b-16 Admissão de Chamadas Ø Os roteadores irão aceitar as chamadas baseado nas suas R-spec e T-spec e baseado na alocação de recursos atual nos roteadores para outras chamadas.

17 6: Multimídia em Redes6b-17 Serviços Integrados: Classes Ø QOS Garantida: é fornecida a esta classe limites estritos de atraso de enfileiramento num roteador; projetado para aplicações pesadas de tempo real que são altamente sensíveis à média esperada e variância Ø Carga Controlada: é fornecida a esta classe uma QOS que muito se aproxima da QOS fornecida por um roteador com carga leve; projetado para as aplicações de tempo-real atuais da rede IP que tenham um bom desempenho em uma rede sem carga.

18 6: Multimídia em Redes6b-18 Serviços Diferenciados Ø Proposto para resolver as seguintes dificuldades com o Intserv e o RSVP; Ø Escalabilidade: a manutenção de estados pelos roteadores em redes de alta velocidade é difícil devido ao grande número de fluxos Ø Modelos de Serviço Flexíveis: Intserv possui apenas duas classes, deseja prover mais classes de serviço qualitativas; deseja prover distinção relativa entre serviços (Platina, Ouro, Prata, e...) Ø Sinalização mais simples: (que a do RSVP) muitas aplicações e usuários podem querer especificar uma noção de serviço apenas de forma mais qualitativa

19 6: Multimídia em Redes6b-19 Serviços Diferenciados Ø Abordagem: ü Apenas funções simples no núcleo e funções relativamente complexas nos rotedores que se encontram nas extremidades (ou hosts) ü Não define classes de serviço, provê componentes funcionais com os quais as classes de serviço podem ser construídas

20 6: Multimídia em Redes6b-20 Funções de Borda Ø Num host habilitado para DS ou primeiro roteador habilitado para DS. Ø Classificação: nós das bordas marcam os pacotes de acordo com as regras de classificação a serem especificadas (manualmente pelo administrador, ou através de algum protocolo a ser determinado) Ø Condicionamento do Tráfego: nó da borda pode atrasar e depois retransmitir ou descartar

21 6: Multimídia em Redes6b-21 Funções do Núcleo Ø Encaminhamento: de acordo com o “Per-Hop- Behavior” ou PHB especificado para a classe particular de pacote; este PHB baseia-se estritamente na marcação das classes (nenhum outro campo do cabeçalho pode ser usado para influenciar o PHB) Ø GRANDE VANTAGEM: Não é necessário manter nenhuma info de estado nos roteadores!

22 6: Multimídia em Redes6b-22 Classificação e Condicionamento Ø O Pacote é marcado no campo de Tipo de Serviço (TPS) em IPv4 e, Classe de Tráfego no IPv6 Ø São usados 6 bits para fornecer a codificação dos Serviços Diferenciados e determinar a PHB que o pacote receberá Ø No momento há 2 bits que não estão sendo usados.

23 6: Multimídia em Redes6b-23 Classificação e Condicionamento Ø Pode ser desejável limitar a taxa de injeção de tráfego para alguma classe; o usuário declara o seu perfil de tráfego (ex. taxa e comprimento do burst); o tráfego é medido e moldado se não estiver de acordo

24 6: Multimídia em Redes6b-24 Encaminhamento (PHB) Ø PHB resulta num comportamento de desempenho de encaminhamento diferente observável (mensurável) Ø O PHB não especifica quais os mecanismos a serem usados para garantir o comportamento de desempenho PHB requisitado Ø Exemplos: ü Classe A recebe x% da banda do canal dentro de intervalos de tempo de comprimento especificado ü Pacotes da classe A deixam os buffers antes dos pacotes da classe B

25 6: Multimídia em Redes6b-25 Encaminhamento (PHB) Ø PHBs propostos: ü EF (Expedited Forwarding - Encaminhamento Rápido) [RFC 2598]:taxa de partida dos pacotes de uma classe é maior ou igual a uma taxa especificada (enlace lógico com uma taxa mínima garantida) ü AF (Assured Forwarding - Encaminhamento garantido) [RFC 2597]: 4 classes, a cada uma é garantida uma quantidade mínima de largura de banda e armazenamento; cada uma com três partições de preferência para o descate

26 6: Multimídia em Redes6b-26 Questões em Relação aos Serviços Diferenciados Ø AF e EF já foram propostos para se tornarem padrão na Internet Ø Estão sendo discutidos os serviços de “linha dedicada virtual” [RFC 2638] e “Olímpico” (serviços ouro/prata/bronze) [RFC 2597] Ø Impacto de atravessar diversos SAs e roteadores que não sejam habilitados para DS.