Disciplina Redes de Computadores

Apresentação em tema: "Disciplina Redes de Computadores"— Transcrição da apresentação:

1 Disciplina Redes de Computadores
Professor: Edgard Jamhour

2 Aula 1 QoS sobre Redes IP QoS Ethernet
Edgard Jamhour

3 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

4 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.

5 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 QoS na Camada de APlicação QoS na Camada de Transporte QoS na Camada de Rede Internet QoS em Enlace QoS refere-se a capacidade de criar um caminho com banda e tempo de atraso garantidos entre dois pontos da rede.

6 QoS: Rede ou Enlace? Na camada de Enlace: Na camada de rede:
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.

7 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

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

9 Trecho (Round Trip Delay)
Tempo de Propagação Atrasos de Propagação - Fibras Ópticas – Exemplos Trecho (Round Trip Delay) Atraso de Propagação Miami a São Paulo 100 mseg New York a Los Angeles 50 mseg Los Angeles a Hong Kong 170 mseg

10 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, ...);

11 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.

12 Curva de QoS em Função do Atraso

13 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.

14 Requisitos de QoS Requisitos de QoS FTP E-mail Vídeo Broadcast
Requisitos de QoS Voz Interativa FTP Vídeo Broadcast Vídeo Interativo Exigência de largura de banda Média Baixa Alta Sensibilidade a perda (aleatória) de pacotes Sensibilidade ao atraso Sensibilidade ao jitter

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

16 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.

17 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

18 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. IP Header TOS PayLoad Bit Prioridade 000 Muito Baixa 001 Baixa .. Maximizar confiabilidade 111 Muito Alta Bit Requisição 1 Minimizar retardo 2 Maximizar vazão 3 Maximizar confiabilidade 4 Minimizar custo

19 Exemplo: CQ: Guaranteeing Bandwidth

20 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.

21 RED: Random Early Detection

22 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

23 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.

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

25 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.

26 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

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

28 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.

29 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

30 Arquitetura do RSVP Host Roteador RSVP RSVP RSVP Dados Controle de
Admissão Host Roteador RSVP RSVP RSVP Processo RSVP Processo RSVP aplicação Processo roteamento Controle de Política Controle de Política dados dados Classificador Escalonador Classificador Escalonador Dados

31 2. Especifica os requisitos
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. 1. Solicita serviço 2. Especifica os requisitos Servidor Cliente REDE 3. Faz reserva

32 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).

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

34 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.

35 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. d <= b/p r saída (bytes/s) p t r bytes/s R b bytes reserva chegada Serviço Garantido se r <= R saída R p bytes/s B

36 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 T o tráfego total pelo fluxo num período T: T < rT + b

37 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.

38 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. ...

39 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 PATH Cliente Servidor .... ADSPEC TPEC

40 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

41 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. 3 4 servidor cliente S 1 2 C 1) PATH 2) PATH 3) PATH Estado: 1 Estado: S Estado: 1 Estado: 2

42 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. RESV Cliente Servidor .... Flow Spec Filter Spec Service Class IP origem Rspec Porta origem ou Flow Label Tspec

43 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.

44 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. 3 4 servidor cliente S 1 2 C 3) RESV 2) RESV 1) RESV Estado: 1‘ Estado: S Estado: 1 Estado: 2

45 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.

46 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.

47 R1 = 3 Mb/s e S1= 10 ms, S2 = 10 ms – delay provocado por R3
Exemplo 4 Mb/s 2 Mb/s 4 Mb/s 3,5 Mb/s 5 Mb/s S R1 R2 R3 R4 R5 R Resv(R1,S1) Resv(R1,S1) Resv(R1,S1) R1 = 2,5 Mb/s e S1= 0 ResvErr 2 Mb/s 4 Mb/s 3,5 Mb/s 5 Mb/s 4 Mb/s S R1 R2 R3 R4 R5 R Resv(R1,S2) Resv(R1,S2) Resv(R1,S2) Resv(R1,S1) Resv(R1,S1) Resv(R1,S1) R1 = 3 Mb/s e S1= 10 ms, S2 = 10 ms – delay provocado por R3

48 RESVconf: Reservation Confirmation
Enviada do transmissor até o receptor através do PATH. Esta mensagem confirma para o cliente que a reserva foi bem sucedida. 3 4 servidor cliente S 1 2 C RESVconf Estado: 1‘ Estado: S Estado: 1 Estado: 2

49 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. 3 4 servidor cliente S 1 2 C 3) TearDown 2) TearDown 1) TearDown Estado: 1‘ Estado: S Estado: 1

50 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. O endereço de destino das mensagens PATH é do próximo roteador que suporta RSVP. Nuvem não RSVP cliente servidor

51 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.

52 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.

53 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.

54 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

55 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. cliente SLA1 Domínio de DS provedor SLA3 cliente Domínio de DS backbone SLA2 Domínio de DS provedor SLA4

56 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 cliente SLA2 Limite para SLA1: r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mpbs Limite para SLA2: r=1Mbps, b=2Mb, p=1,5Mpbs

57 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. 8 bits VERS HLEN TOS Comprimento Total ID FLG Deslocamento TTL Protocolo CheckSum Cabeçalho IP Origem IP Destino Dados ...

58 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) BYTE DS DSCP (6 bits) CU (2 bits)

59 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)

60 PHB – Per Hop Behavior O IETF tem um Working Group para serviços diferenciados: 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: O PHB EF (Expedited Forwarding): DSCP:

61 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=44 DSCP=44 cliente DSCP=0 DSCP=43 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

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

63 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. r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mbps FILA 1 (PHBA) DSCP=10 Classificador Multicampos Se IP=origem= /24 e DSCP=10 então PHB A Se IP=origem= /24 e DSCP=10 então PHB B r=1Mbps, b=1,5Mb, p=2Mbps DSCP=11 FILA 2 (PHBB)

64 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. saída (bytes/s) FILA 1 Tráfego Cliente 1 b=1 p=2 r=1 Medidor t saída (bytes/s) FILA 2 b=1,1 p=2 Tráfego Cliente 2 r=1,5 t

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

66 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. FILA 1 Marcador (pacotes não marcados) Se origem /24 marcar DSCP=34 FILA 2 Marcador (remarcação de fronteira) Se DSCP=3..35 então remarcar para DSCP 7 Se DSCP= então remarcar para DSCP 8

67 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.

68 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. Nó Interno Nó de Fronteira de DS I I B I B I B I I Domínio Domínio

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

70 Conclusão Serviços Integrados: Serviços Diferenciados:
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.

71 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.

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

73 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. FF.FF.FF.FF.FF.FF SWITCH FF.FF.FF.FF.FF.FF B FF.FF.FF.FF.FF.FF A,B,C: VLAN 1 D,E: VLAN 2 A C D E

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

75 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.

76 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. 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 2 Bytes 4 Bytes Endereço Físico de Destino Endereço Físico de Origem Identificador de Tipo de VLAN Prioridade e VLAN ID Dados CRC Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para uma interface do tipo access.

77 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.

78 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

79 Parâmetos de QoS no Switch
O padrão 802.1p define que as seguintes características de QoS devem ser controladas pelo Switch: Taxa de disponibilidade do Serviço Taxa de perda de quadros Reordenamento de quadros de mesmo endereço (proibido) Duplicação de Quadros (proibido) Atraso introduzido pelo Switch Controle do tempo de vida dos quadros Taxa de erros não detectados Controle de MTU Prioridade de Usuário Vazão

80 Estilos de Reserva RSVP
ANEXOS Estilos de Reserva RSVP

81 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. aglutinação S R1 R2 RESERVA R S1 S2 RESERVA desaglutinação

82 Estilos de Reserva As reservas em RSVP podem ser feitas de formas diferentes (estilos): Seleção do Emissor Reserva Distinta Reserva Compartilhada Explícita Filtro Fixo (FF) Explícito Compartilhado (SE) Curinga Não Definido Filtro com Curinga (WF)

83 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})

84 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},...}

85 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})