Qualidade de Serviços em Redes IP Edgard Jamhour.

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1 Qualidade de Serviços em Redes IP Edgard Jamhour

2 Tipos de Comutação e Qualidade de Serviço cabeçalhodados... t 12 N12N quadro sincronismo de quadro slot de tempo = canal circuito pacote

3 Edgard Jamhour Medidas de Desempenho 1 transmitido recebido 234 atraso jitter 1234 tempo 1342 1 perda 234 tempo

4 Edgard Jamhour Excesso de Tráfego e Desempenho 1 2 atraso de propagação (fixo) fila com tamanho variável atraso fixo atraso variável (jitter) atraso densidade de probabilidade pacotes descartados atraso máximoRede muito ocupada Rede pouco ocupada

5 Edgard Jamhour Medidas de Disponibilidade funcionando 12 h falha tempo funcionando 2 h 16 h TTR= 1 TBF = 13 TBF = 18 Disponibilidade = (MTBF - MTTR)/ MTBF Disponibilidade = (15.5 - 1.5) / 15.5 = 0,90 (90%) falha 1 h TTR= 2 Taxa de Falhas = 2/31 = uma falha a cada 15.5 horas MTBF = (13+18)/2 = 15.5 MTTR = (1+2)/2 = 1.5

6 Edgard Jamhour SLA: Acordo de Nível de Serviço Provedor de Serviço A B SLA Os pacotes que forem enviados de A para B em a uma taxa de até 1 Mbps, terão uma perda máxima de 0.01% e um atraso médio inferior a 5 ms

7 Edgard Jamhour Necessidade de QoS em Redes IP CPE B-RAS PPPoE acesso núcleo CPE usuárionúcleo ISP externo 1 2 3 controle de admissão policiamento priorização condicionamento de tráfego descarte preventivo

8 Edgard Jamhour Requisitos de QoS Classe de ServiçoNecessidade de banda Tolerância em relação a... Perda de Pacotes AtrasoJitter VoIPbaixamuito baixa Video Conferênciamédiabaixa/médiamuito baixaalta Streaming de vídeoaltabaixa/médiamédiaalta Dados sensíveis ao atrasovariávelbaixabaixa/médiaalta Dados de grande vazãoaltabaixamédia/altaalta Padrão (melhor esforço)variávelalta

9 Edgard Jamhour Metodologias de QoS 3. Ferramenta de Gerenciamento nó host 1. Mecanismo de QoS Priorização Descarte Etc. Políticas de QoS (SLA, Controle de Admissão) sinalização2. sinalização sinalização

10 Edgard Jamhour Metodologias de QoS Melhor Esforço Serviços Diferenciados Serviços Integrados Controle de recursos por fluxo ao longo de um caminho pré-definido Controle de recursos para tráfego agregado sem caminho pré-definido Ausência de controle de recursos. O primeiro pacote a chegar é o primeiro a ser atendido. MPLS menos QoS mais QoS Controle de recursos para tráfego agregado ao longo de um caminho pré-definido

11 Edgard Jamhour Serviços Integrados e RSVP RSVP – Resource Reservation Protocol Servidor Cliente 1. Solicita conexão com o servidor Aplicação Multimídia Servidora Aplicação Multimídia Cliente 2. Informa requisitos para o cliente (PATH) 3. Solicita Reserva (RESV) 4. Confirma Reserva (RESVconf)

12 Edgard Jamhour Comportamento do Tráfego O que a rede deve suportar? Taxa média ou Taxa de Pico? r taxa (bytes/s) p t r taxa (bytes/s) p t r taxa (bytes/s) p t VoIP com supressão de silêncio Comportado p: taxa de pico r: taxa média VoIP sem supressão de silêncio Comportado Vídeo compactado Não comportado A a taxa média não provoca nenhum atraso Atribuir a taxa média prova um pequeno atraso Atribuir a taxa média prova um grande atraso

13 Edgard Jamhour O Modelo Balde de Fichas (Token Bucket) Permite descrever diversos tipos de tráfego Serviço Garantido se r <= R F b bytes r bytes/s chegada p bytes/s saída d <= b/p r saída (bytes/s) p t R B reserva R Modelo da fonte transmissora Reserva no roteador

14 Edgard Jamhour Exemplo de Reserva RSVP Servidor Cliente 2 3 1 Total: 100 Mbps 30 Mbps (delay 5ms) 10 Mbps (delay 0) PATH Total: 100 Mbps 15 Mbps (delay 10ms) 1 Mbps (delay 0) Total: 100 Mbps 10 Mbps (delay 10ms) 3 Mbps (delay 0) 5 Mbps Folga 30 ms Folga 20 ms Folga 10 ms

15 Edgard Jamhour Elementos de um Nó RSVP Classificador Escalonador ENTRADA DADOS Policiador Fila de Saída Policiador Fila de Saída SAÍDA DADOS ENTRADA SAÍDA Medidor Roteamento controle de admissão configuração controle de política FLUXO RSVP

16 Edgard Jamhour Serviços Diferenciados ROTEADOR DE BORDA ROTEADOR DE NÚCLEO cliente DOMÍNIO DIFFSERV

17 Edgard Jamhour borda 2 borda 1 Agregação de Fluxo Fluxos individuais Regras individuais para cada fluxo Fluxos agregados Regras apenas para os fluxos agregados ouro, prata e bronze usuário A nível ouro usuário B nível prata usuário C nível bronze usuário D nível bronze usuário E nível ouro usuário F nível ouro usuário G nível bronze usuário H nível bronze núcleo 1 núcleo 2

18 Edgard Jamhour Differentiated Services (DS) Field VERSHLEN TOS Comprimento Total ID 8 bits FLGDeslocamento TTLProtocoloCheckSum Cabeçalho IP Origem IP Destino Dados... DSCP (6 bits) ECN (2 bits) DS FIELD

19 Edgard Jamhour PHB’s Padronizados B'xxxxx0' – PHBs padronizados B'xxxx11' – PHBs de uso experimental ou local. B'xxxx01' – PHBs sem atribuição DS5DS4DS3DS2DS1ECN Seletores de Classe Códigos dentro da classe 0 PHB Padronizado ECN0

20 Edgard Jamhour PHBs Padronizados DF b‘000000 AF 1AF 2AF 3AF 4EF b‘101110 Baixa Preferência de Descarte AF11 b'010000' AF21 b'011000' AF31 b'100000' AF41 b'101000' Média Preferência de Descarte AF12 b'010010' AF22 b'011010' AF32 b'100010' AF42 b'101010' Alta Preferência de Descarte AF13 b'010100' AF23 b'011100' AF33 b'100100' AF43 b'101100' prioridade

21 Edgard Jamhour PHBs Padronizados: RFC 4594 Classe de ServiçoDSCPTratamento na BordaTolerância paraEscalonament o PerdaAtrasoJitter TelefoniaEFNenhummuito baixa prioridade Conferência MultimídiaAF4(1-3)Marcação em até três cores de acordo com a taxa de chegada. baixa/ média muito baixaaltataxa Streaming Multimídia Dados sensíveis a atraso Dados de grande vazão AF3(1-3) AF2(1-3) AF1(1-3) baixo/ médio baixo médio baixa/alto médio/alta alta taxa Standard (Best Effort)DFtaxa

22 Edgard Jamhour Elementos de um Nó Diffserv Classificador Policiador Marcador Fila de Saída Formatador de Tráfego ENTRADA Policiador Marcador Fila de Saída Policiador Marcador Fila de Saída SAÍDA ENTRADA SAÍDA Medidor Descartador

23 Edgard Jamhour Classificador: CORE e EDGE Classificador Policiador Marcador Fila de Saída Formatador de Tráfego ENTRADA Policiador Marcador Fila de Saída Policiador Marcador Fila de Saída SAÍDA Se IPsrc=200.1.2.0/24 e AF11 Se IPsrc=200.1.2.0/24 e TCP e PORTdst 80 Se IPsrc=200.10.1.0/24 Classificador Policiador Marcador Formatador de Tráfego ENTRADA Policiador Marcador Policiador Marcador SAÍDA Se AF1 Se AF2 Se AF3 Descartador Fila de Saída Descartador

24 Edgard Jamhour Policiador e Marcador Classificador Policiador Marcador Fila de Saída Formatador de Tráfego ENTRADA Policiador Marcador Fila de Saída Policiador Marcador Fila de Saída SAÍDA Se não houver transbordo no balde 1: Marcar com AF11 Se houver transbordo no balde 1: Passar ao balde 2 Se não houver transbordo no balde 2: Marcar com AF12 Se houver transbordo no balde 2 Descartar balde 1 (62,5kbytes) rate 500 kbps balde 2 (62,5kbytes) rate 500 kbps X dro p tráfego chegada AF11 AF12 Descartador

25 Edgard Jamhour Formador de Tráfego com Balde de Fichas 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

26 Edgard Jamhour Formatado de Tráfego AF 4 AF 3 AF 2 AF 1 SAÍDA Escolhe de qual fila o pacote será retirado para encaminhamento INJUSTO (UNFAIR): A fila mais prioritária é servida enquanto houver pacotes Algumas filas podem nunca transmitir pacotes JUSTO (FAIR): Cada fila é associada a um token bucket A fila mais prioritária é servida enquanto não ultrapassar a especificação do bucket r = 1 Mbps, b= 64Kbytes r = 2 Mbps, b= 0 Kbytes r = 4 Mbps, b= 0Kbytes Enlace com capacidade de 4 Mbps Video Conf. Video Stream. Dados Interativos Dados Download

27 Edgard Jamhour Descartador AF 4 AF 3 AF 2 AF 1 SAÍDA Escolhe de qual fila o pacote será retirado para encaminhamento r = 1 Mbps, b= 64Kbytes r = 2 Mbps, b= 0 Kbytes r = 4 Mbps, b= 0Kbytes Enlace com capacidade de 4 Mbps Video Conf. Video Stream. Dados Interat. Dados Download Um novo pacote está chegando para a classe AF4: Fila Máxima 10 ms - Se a fila estiver com mais de 90 de ocupação descartar o pacote - Se a fila estiver entre 75 e 90% de ocupação aceitar apenas AF41 - Se a fila estiver entre 50 e 70% de ocupação aceitar AF41 e AF42 - Se a fila estiver entre 0 e 50% de ocupação aceitar AF41, AF42 e AF43

28 Edgard Jamhour SLA: Service Level Agreement EF, AF4 NÓ ENTRE DOMÍNIOS remarcar AF4 para EF Remarcar AF2 para AF1 AF1, AF2 cliente PROVEDOR BACKBONE AF1, EF ENTRADA Classificador Policiador Marcador Fila de Saída Formatador de Tráfego Descartador Se EF, AF4 Se AF2, AF1 Remarca para AF 1 Remarca para AF4 Policiador Marcador Fila de Saída Descartador

29 Edgard Jamhour MPLS X Roteamento Tadicional (Hop by Hop) 200.0.0.0/24 1 4 5 3 2 1Gbps [900] 210.0.0.0/24 200.0.0.0/25 200.0.0.128/25 50 Mbps para 210.0.0.0/24 Melhor caminho: Para 200.0.0.0/24: 1 -2 -3 Para 210.0.0.0/24: 1-4-5 1Gbs [900] 100 Mbps para 200.0.0.0/25 50 Mbps para 200.0.0.128/25 100Mbps [50] 100Mbps [100] 100Mbps [50] 100Mbps [100] 100Mbps [50] Nova demanda 100Mbps [0] Cliente

30 Edgard Jamhour Roteamento MPLS 200.0.0.0/24 1 4 5 3 2 210.0.0.0/24 200.0.0.0/25 200.0.0.128/25 50 Mbps para 210.0.0.0/24 com LABEL 20 100 Mbps para 200.0.0.0/25 com LABEL 10 50 Mbps para 200.0.0.128/25 com LABEL 30 Cliente 30 31 32 33 34 35 20 21 22 23 10 11 12 13 LSP: Label Switch Path SE LABEL de entrada for 31 ENTÃO enviar para 4 com LABEL 32 SE LABEL de entrada for 11 ENTÃO enviar para 3 com LABEL 12 SE LABEL de entrada for 30 ENTÃO enviar para 2 com LABEL 31 SE LABEL de entrada for 10 ENTÃO enviar para 2 com LABEL 11 SE LABEL de entrada for 20 ENTÃO enviar para 4 com LABEL 21

31 Edgard Jamhour Conclusão Para suportar QoS, diversos mecanismos de controle de tráfego precisam estar disponíveis em roteadores e outros elementos de rede. Atualmente, três metodologias de QoS são empregadas em redes IP: – Serviços Integrados: QoS por fluxo com protocolo de sinalização – Serviços Diferenciados: QoS para grandes classes sem protocolo de sinalização. – MPLS: QoS para caminhos específicos, com ou sem protocolo de sinalização.