Serviços Diferenciado (DiffServ) Patrícia Corrêa Fonseca

Principais componentes em do tratamento de QoS SBRC2001 Tratamento dos dados Classificação dos Fluxos Prevenção do congestionamento “Condicionamento”: shaping, policing, dropping Gestão do congestionamento: escalonamento /enfileiramento Ações de contrele sobre os parâmetros de admissão (CAC) Configuração estática Sinalização por fluxo agregado(MPLS) Sinalização por micro-fluxo(RSVP) Plano de controle QoS Plano de dados Roteamento pelo caminho mais curto Engenharia de tráfego Roteamento por restrições e por fluxo agregados Plano de roteamento

Soluções existentes para a garantia de QoS em redes IP IntServ 1994 – Integrated Services Fluxo em tempo-real e fluxo best effort Gerenciamento de QoS no nível de micro fluxos DiffServ 1998 – Differentiated Services Diferentes níveis de QoS alocados em diferentes grupos de usuários Gerenciamento de QoS no nível de fluxos agregados Especificações do IETF Internte Engineering Task Force

DiffServ A qualidade de serviço na solução DiffServ é garantida através de mecanismos de priorização de pacotes na rede Não utiliza nenhum tipo de mecanismo de reserva de recursos Os pacotes são classificados, marcados e processados segundo o seu rótulo (DSCP - Differentiated Service Code Point )

Idéia básica da solução DiffServ Reduzir o nível de processamento necessário nos roteadores para fluxos de dados (streams ). Realizado com a definição de poucas "Classes de Serviço" numa estrutura comum de rede Os inúmeros fluxos de tráfego (Pacotes IP) gerados pelas aplicações são agregados a poucas classes de serviço em função da qualidade de serviço (QoS) especificada para o fluxo.

Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Network Boundary: Localizado entre diferentes domínios administrativos ou sistemas autônomos Network Edge: particular nodo “limite” conectado a um conjunto de áreas cientes do serviços diferenciados. Núcleo da Rede Borda da Rede

Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Formato do campo DS DSCP (Differenciated Services Code Point) DU (Currently Undefined) Compatibilidade ascendente com o campo ToS do IPv4 DSCP CU

Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Utiliza-se dos elementos Per Hop Behavior Comportamento exterior observável de um nó realizado por técnicas proprietárias de gerência de filas de espera e de escalonamento Comportamento local ao nível de um nó e não global ao nível da rede Traffic Conditioners Bandwidth Broker

Idéia básica da solução DiffServ Inúmeros fluxos de tráfegos (pacotes IP) gerado pelas aplicações Agrega os fluxos a poucas classes de serviço em função da QoS especificada para o fluxo Processamento fica mais simplificado e independente dos fluxos individuais das aplicações

Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Os roteadores de backbone roteiam "agregados de fluxos” Cada pacote recebe um processamento baseado na sua marcação (DSCP). O DiffServ define duas classes de serviço que podem também ser entendidas como "comportamentos" (PHB - Per-Hop Behavior), na medida em que definem como os equipamentos (Roteadores, ...) se comportam com relação aos pacotes (Como os pacotes são processados)

Classses definidas pelo DiffServ Expedited Forwarding (EF): Provê o maior nível de qualidade de serviço. Emula uma linha dedicada convencional minimizando os atrasos, probabilidade de perda e jitter para os pacotes Utiliza mecanismos de traffic shaping, buferização (buffering) e priorização de filas.

Classses definidas pelo DiffServ Assured Forwarding (AF): Emula um comportamento semelhante a uma rede com pouca carga mesmo durante a ocorrência de congestionamento. A latência negociada é garantida com um alto grau de probabilidade. AF define 4 níveis de prioridade de tráfego (Ouro, Prata, Bronze e Best Effort)*. Para cada nível de prioridade são definidos 3 preferências de descarte de pacotes (semelhante ao Frame Relay). Este serviço usa mecanismos de Traffic Shaping (Token Bucket pg15) e usa o algoritmo RED (Randon Early Detection pg22), durante o congestionamento. * Os níveis de prioridade foram inspirados na premiação dos jogos olímpicos

Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ Exemplo: f = medida do fluxo de pacotes do endereço IP a.b.c.d if ( f < 200kbps ) then DS-byte = x else DS-byte = y if ( f > 600kbps ) then Descartar os pacotes “excedentes”

Princípios de DiffServ Objetivos A solução deve ser aplicável a todas as aplicações sem necessidade de API em particular, nem de protocolo de sinalização particular (como RSVP) Os roteadores do núcleo da rede não devem mais ter que controlar a instanciação de micro fluxos nem gerenciar os estados associados Os ISPs poderiam diferenciar os serviços que eles propõem a seus clientes

Princípios de DiffServ Abordagem proposta por DiffServ consiste em Classificar, na borda da rede, cada micro fluxo em uma classe de serviço pré definido. Essa classificação se efetua em função de vários campos do pacote IP Tratar de forma adaptada cada classe de serviço no núcleo da rede Os micro fluxos de host a host são assim reagrupados em um fluxo agregado que é tratado de forma particular no núcleo da rede

Questões a resolver em uma arquitetura DiffServ Plano de dados Classificação (classifier) Identificar os pacotes que pertençam a uma classe Escalonamento (scheduler) Serviço garantido (escalonamento/rejeição) para todos s pacotes de uma classe Configuração/Policiamento Plano de Controle (Política de controle) Plano de roteamento

Análise crítica de DiffServ * Vantagens Forma simples de diferenciar as classes de serviços para um ISP (base de uma tarifação diferenciada A gerência de classes de tráfego se aplica aos fluxos agregados sem utilizar explicitamente nenhum protocolo de sinalização Resolução dos problemas de escalabilidade de IntServ Os roteadores do núcleo da rede se preocupam apenas com a classificação As funções complexas serão realizadas unicamente na borda da rede

Análise crítica de DiffServ * Inconvenientes Complexidade crescente das técnicas de configuração e do dimensionamento do núcleo da rede Falta de maturidade dessas técnicas Importância da engenharia de tráfego para conhecer com precisão: Os perfis do tráfego e os volumes transitandos nos nós da rede A topologia da rede e as diferentes rotas As garantias de QoS são relativas a uma classe de tráfego agregada e nào mais a um fluxo aplicativo

IntServ X DiffServ Alocação de recursos Priorização do tráfego Serviços são alocados de acordo com as requisições de QoS e sujeitos às políticas de gerenciamento de bandwidth. O protocolo RSVC – Resource ReSerVation Protocol - é usado para reservar recursos em um caminho de nós intermediários da rede; Priorização do tráfego O tráfego de rede é classificado e os recursos de rede são alocados de acordo com o critério de política de gerenciamento da bandwidth. Para permitir QoS, a classificação dá um tratamento preferencial para aplicações identificadas como tendo mais demanda por recursos.

IntServ X DiffServ Sinalização RSVP Controle de Admissão Classificador/Policiamento Escalonador de pacotes Não escalável Tráfego em uma única infra-estrutura de rede Reserva “soft” de recursos Funciona em paralelo ao fluxo dos protocolos TCP e UDP Policiamento Escalonador Fluxo de tráfego em uma ou mais redes Escalável Trafego em uma ou mais rede

Próximo assunto: As ferramentas que suportam QoS Mecanismo de controle de congestionamento de TCP Ferramentas de condicionamento de tráfego Ferramentas para o tratamento de filas de espera Ferramentas para o tratamento de congestionamento