Soluções em redes IP:

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2 Soluções em redes IP: Integração Intserv / Diffserv Controle de Admissão Vítor Costa Consulting Systems Engineer 2

3 Integração Intserv / Diffserv para controle de admissão em redes IP: Onde estamos com o Diffserv? As opções para controle de admissão Como estamos com o Intserv / RSVP? Integração Intserv / Diffserv Case study: Controle de Admissão para uma Rede Multi-Serviços 3

4 Onde estamos com o Diffserv? 4

5 Onde estamos com o Diffserv? O Diffserv WG completou efectivamente todos os pontos que se propôs Essencialmente terminou o serviço que se propôs no inicio de 1998: métodos relativamente simples e grosseiros de providenciar classes de serviço diferenciadas para tráfego Internet, para suportar vários tipos de aplicações, O Diffserv é claramente a tecnologia preferida para suportar QoS em larga escala no momento presente (ex. SPs) 5

6 Arquitectura Diffserv: RFC2475 Domínio Diffserv VoIP Bus Best- Effort Classificação e condicionamento (medida, marcação e policiamento) na extremidade Colorização de pacotes com DSCP VoIP Bus Best- Effort PHBs agregados no núcleo (EF, AF, DF, CSn) 6

7 Recapitulação Diffserv Serviços providenciados por uma combinação de comportamento na extremidade (classificação complexa, policiamento / shaping, marcação, etc.) + comportamento no núcleo (PHBs) Complexidade mínima Sem estado, sem sinalização Exemplo: pode-se instalar DS com apenas 1 bit de header bit e 2 per-hop behaviors (PHBs) Serviços variados com o único PHB 7

8 Diffserv o que (não) nos dá? QoS por planeamento de capacidade por classe Fornece a capacidade de fazer sobre/sub aproveitamento numa base por classe O serviço (delay, jitter, loss) que o tráfego recebe é dependente do racional da carga oferecida e da capacidade disponível Assim permite que se definam SLAs numa base de classe de serviço Sem conceito de controle de admissão! 8

9 O controle de admissão é necessário? Sem controle de admissão: Para aplicações cuja performance não se degrada graciosamente com a congestão... ex. VoIP, vídeo se existe uma hipótese de congestionamento da capacidade disponível numa ligação para estas classes, então poderemos degradar o serviço para todas as ligações existentes nesse momento Só viável se os recursos para estas classes forem sobre-dimensionados de tal forma que nunca possa existir congestão O sobre-dimensionamento nem sempre é prático ou economicamente viável 9

10 Opções para controle de admissão É preferível recusar uma chamada / fluxo do que degradar todas as que se encontram já em progresso Possíveis aproximações ao controle de admissão em redes IP: Controle de admissão local estático Controle de admissão estático centralizado (servidor) System Resource Check (SRC) CAC Service Assurance Agent (SAA) CAC Controle de admissão dinâmico baseado na rede 10

11 Opções para controle de admissão (cont.) Controle de admissão local estático Cada gateway mantém uma tabela estática com por exemplo o nº máximo de chamadas para cada destino ou máximo nº de fluxos por cliente. Nota: efectivo para topologias simples, com problemas em escalar, não se adapta a mudança de recursos/topologia (ex. estados de backup) Controle de admissão estático centralizado Servidor centralizado (ex. gatekeeper) mantém tabelas de nº máximo de chamadas para cada destino ou nº máximo de fluxos por cliente Nota: como no caso precedente (acima) 11

12 Opções para controle de admissão (cont.) System Resource Check (SRC) CAC Controle de admissão por medida dos recursos locais: mede coisas como memória e recursos DSP disponíveis no gateway local para tomada de decisão Nota: Não há entendimento dos recursos de rede disponíveis Service Assurance Agent (SAA) CAC Controle de admissão por medidas realizadas na rede: basedo na resposta a sondas enviadas para o gateway de destino Nota: usa dados circunstanciais não fornece garantias Controle de admissão dinâmico baseado na rede Usa RSVP / Intserv 12

13 Como estamos com o Intserv / RSVP? 13

14 Integrated Services O RFC 1633 estabeleceu a filosofia dos serviços integrados ou seja Intserv ou IS O Intserv usa um protocolo de sinalização para explicitamente requerer e reservar os recursos necessários, extremo-a-extremo, para o fluxo de uma aplicação Serviço garantido (Guaranteed Service/GS) RFC 2212 Serviço de carga-controlada (Controlled-Load Service/CL) RFC 2211 Características chaves do Intserv: Controle de admissão com dependência topológica Reservas firmes para fluxos individuais 14

15 Intserv / RSVP O RFC2210 define o uso do RSVP com Intserv Em teoria o Intserv é independente do RSVP na prática são sinónimos O RSVP é usado para instigar três funções chave de controle de tráfego por micro-fluxo em cada salto numa interligação Controle de admissão Classificadores Reserva de recursos interna Preocupações que têm limitado o uso do RSVP: Escalabilidade Suporte nos pontos terminais 15

16 Referências Intserv / RSVP RFC1633 Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview RFC2205 Resource ReSerVation Protocol (RSVP) Version 1 Functional Specification RFC2210 The Use of RSVP with IETF Integrated Service RFC2211 Specification of the Controlled-Load Network Element Service RFC2212 Specification of Guaranteed Quality of Service RFC2214 Integrated Services Management Information Base Guaranteed Service Extensions using SMIv2 RFC2215 General Characterization Parameters for Integrated Service Network Elements RFC2216 Network Element Service Specification Template 16

17 Recapitulação Intserv / RSVP (1) Emissor Receptor Aplic. RSVP A aplicação emissora passa SENDER_TSPEC e ADSPEC para o RSVP via a API RSVP SENDER_TSPEC Traffic specifier descreve o tráfego que a aplicação espera gerar ADSPEC Gerado no ponto de envio e modificado dentro da rede Anuncia para os receptores (e emissor) as características de QoS do caminho da comunicação Pode incluir parâmetros requeridos para o bom funcionamento de serviços de QoS 17

18 Recapitulação Intserv / RSVP (2) Emissor Receptor Aplic. RSVP PATH Mensagem PATH gerada pelo emissor com: SENDER_TSPEC ADSPEC 18

19 Recapitulação Intserv / RSVP (3) Emissor TCon RSVP Receptor Instala o "path state" em cada nó ao longo do caminho Inclui pelo menos um endereço IP unicast do nó anterior usado para encaminhar as mensagens RESV salto-a-salto na direcção da reserva O ADSPEC é passado do RSVP para o módulo de controle de tráfego em cada salto O TCon actualiza o ADSPEC com informação sobre as capacidades de controle do QoS Pode incluir serviços disponíveis e estimativas de atraso e de largura de banda 19

20 Recapitulação Intserv / RSVP (4) Emissor TCon RSVP Receptor O ADSPEC actualizado é devolvido ao RSVP para entrega ao nó seguinte ao longo do caminho 20

21 Recapitulação Intserv / RSVP (5) Emissor TCon RSVP TCon RSVP Receptor PATH PATH PATH O processo é repetido para cada salto ao longo do caminho 21

22 Recapitulação Intserv / RSVP (6) Emissor Receptor Aplic. RSVP O SENDER_TSPEC e ADSPEC são entregues à aplicação receptora via a API do RSVP 22

23 Recapitulação Intserv / RSVP (7) Emissor Receptor Aplic. RSVP A aplicação receptora fornece parâmetros de reserva ao RSVP via a API do RSVP: Pedido de nível de serviço: Serviço Garantido (Guaranteed Service/GS) ou Carga Controlada (Controlled Load/CL) O RECEIVER_TSPEC descrevendo o nível de tráfego para o qual os recursos devem ser reservados Opcionalmente o RECEIVER_RSPEC pode conter quaisquer parâmetros requeridos para invocar o serviço 23

24 Recapitulação Intserv / RSVP (8) Emissor Receptor RESV Aplic. RSVP A mensagem RESV é enviada upstream FILTERSPEC informação de classificação que define o conjunto de pacotes de dados o fluxo que receberá o QoS definido pelo FLOWSPEC FLOWSPEC contem a informação gerada pela aplicação receptora descrevendo o serviço Intserv desejado: RECEIVER_TSPEC, RECEIVER RSPEC 24

25 Recapitulação Intserv / RSVP (9) Emissor TCon RSVP TCon RSVP TCon RSVP Receptor Aplic. RSVP RESV RESV RESV A mensagem RESV é processada em cada salto O FLOWSPEC é usado para controle de admissão e para configurar os recursos por fluxo O FILTERSPEC recebido é usado para instanciar os classificadores de fluxos Fusão de estados, encaminhamento de mensagens e gestão de erros procede de acordo com as regras do protocolo RSVP 25

26 Recapitulação Intserv / RSVP (10) Emissor Receptor Aplic. RSVP O objecto FLOWSPEC resultante da fusão chega a cada um dos extremos da sessão RSVP e é entregue à aplicação Informa cada um dos extremos do resultado global do pedido de reserva e das propriedades do caminho estabelecido 26

27 Escalabilidade do RSVP Cada nó mantém informação por fluxo aplicacional ou por estado de cliente Plano de controle Controle de admissão: estado da reserva por fluxo garante a disponibilidade de largura de banda Plano dos dados Classificadores por fluxo, condicionadores e escalonadores garantem o isolamento entre fluxos O requisito da manutenção do fluxo por aplicação ou do estado por cliente tem limitado a percepção da escalabilidade 27

28 O espectro do QoS O Diffserv foi criado, em grande parte, como resposta às preocupações de escalabilidade do RSVP Sem estado Estado agregado Estado por fluxo Best Effort Diff-Serv RSVP v1/ Intserv 28

29 Integração Intserv / Diffserv 2001, Cisco 2002, Systems, Cisco Systems, Inc. Inc. All rights reserved. 29

30 Integração Inserv / Diffserv A maioria dos problemas de escalabilidade do Intserv situamse no plano dos dados A integração Intserv / Diffserv fornece o melhor dos dois mundos No plano de controle é usado RSVP enquanto no plano dos dados é usado Diffserv Sem estado Estado agregado Estado por fluxo RSVP + Diffserv Best Effort Diffserv O estado agregado garante o controle de admissão RSVP v1/ Intserv 30

31 Intserv sobre Diffserv: RFC2998 Estrutura que descreve como se consegue atingir o Intserv na presença de nuvens Diffserv ( regiões ) Servidor Telefone As regiões Diffserv vistas como elementos de uma rede Intserv maior Mapeamento de fluxos RSVP para PHBs Diffserv Fundamental para o escalamento do RSVP tanto a nível empresarial como de SPs Como é conseguido o controle de admissão? Intserv PBX Servidor 31

32 Intserv sobre Diffserv: RFC2998 Múltiplas alternativas para controle de admissão sobre a nuvem DS: 1. Sem controle de admissão sobre os recursos DS Os routers de núcleo não são RSVP aware Os fluxos RSVP são mapeados para PHBs A região DS tem de ser aprovisionada por forma a garantir não existência de congestão para cada PHB Intserv Diffserv Servidor? Telefone PBX Servidor 32

33 Intserv sobre Diffserv: RFC2998 Múltiplas alternativas para controle de admissão sobre a nuvem DS: 1. Sem controle de admissão sobre os recursos DS 2. Controle de admissão apenas nas extremidades baseado na largura de banda contratada por PHB à entrada da nuvem DS Os routers de núcleo não são RSVP aware Os routers nas extremidades compreendem pedidos RSVP por fluxo Os fluxos RSVP são mapeados para PHBs Executa controle de admissão estático baseado em tabelas de recursos de largura de banda contratada por PHB Não faz um uso eficiente dos recursos na rede DS Intserv Diffserv Servidor PBX? Telefone Servidor 33

34 Intserv sobre Diffserv: RFC2998 Múltiplas alternativas para controle de admissão sobre a nuvem DS: 1. Sem controle de admissão sobre os recursos DS 2. Controle de admissão apenas nas extremidades baseado na largura de banda contratada por PHB à entrada da nuvem DS 3. Controle de admissão em cada salto da nuvem DS Todos os routers RSVP aware Controle de admissão dinâmico por fluxo Classificação agregada e scheduling baseado em DSCP Melhor escalabilidade que o tradicional RSVP porque não existe classificação e estado por fluxo Intserv Diffserv Servidor PBX Telefone??? Servidor 34

35 Escalabilidade do RSVP: Integração Intserv / Diffserv A sinalização RSVP é usada apenas para controle de admissão A classificação e o scheduling por fluxo estão desabilitados O Diffserv é usado para classificação e scheduling agregado baseado em DSCP Combina os benefícios da sinalização RSVP para o controle de admissão e a simplicidade do Diffserv no tratamento do tráfego O plano dos dados escala independentemente do número de fluxos Ainda é preciso manter a informação de estado de cada fluxo no plano de controle 35

36 Intserv sobre Diffserv: RFC2998 Múltiplas alternativas para controle de admissão sobre a nuvem DS: 1. Sem controle de admissão sobre os recursos DS 2. Controle de admissão apenas nas extremidades baseado na largura de banda contratada por PHB à entrada da nuvem DS 3. Controle de admissão em cada salto da nuvem DS 4. Controle de admissão em cada salto da rede DS, mas via reservas agregadas: Agregação RSVP E2E Intserv Diffserv Servidor PBX Telefone?? Servidor? Agregação RSVP 36

37 Agregação RSVP: RFC3175 Múltiplas reservas agregadas em apenas uma grande (fat pipe) reserva agregada Reduz a carga em termos de manutenção de estados e sinalização, no núcleo Tráfego pertencente à reserva agregada é mapeado para um DSCP da rede DS Controle dinâmico de admissão uso eficiente dos recursos do DS Cisco = Static pipes, MPLS- TE E2E Intserv Diffserv Servidor PBX Telefone?? Servidor? Agregação RSVP 37

38 Detalhes da agregação de RSVP (1) As mensagens RSVP extremo-a-extremo (E2E endto-end) representam micro-fluxos Mensagens RSVP agregadas representam fat pipes de muitos fluxos Uma região de agregação é criada configurando os routers para agregar e desagregar Tais routers têm uma interface interior e outra exterior A agregação ocorre quando um caminho E2E passa do interior para o exterior 38

39 Detalhes da agregação de RSVP (2) É criado um hiper-espaço para as mensagens RSVP dos micro-fluxos sobre a nuvem Diffserv O router de agregação muda o número do protocolo IP de RSVP para RSVP-E2E-IGNORE É ignorado pelos routers de núcleo É interceptado e restaurado para RSVP pelo router de desagregação (egress) O router de saída envia PathErr de volta para o de entrada Desta forma novos pontos de término para reservas agregadas são auto-descobertos 39

40 Detalhes da agregação de RSVP (3) Os routers de entrada e de saída constróem uma reserva agregada Tal como uma reserva normal, mas um novo tipo de sessão identifica o DSCP Todos os fluxos que partilhem o mesmo ponto de entrada, de saída e DSCP pertencem a uma sessão agregada A dimensão do agregado pode ser configurada estaticamente ou estabelecida dinamicamente Determinada pela sumarização dos caminhos E2E e RESVs Heurísticas podem ser usadas para reduzir o desperdício ajustáveis lentamente com hysteresis 40

41 Case study: Controle de Admissão para uma Rede Multi-Serviços 2001, Cisco 2002, Systems, Cisco Systems, Inc. Inc. All rights reserved. 41

42 Case study: Controle de Admissão para uma Rede Multi-Serviços (Sessão de Vídeo Unicast) 1. Pedido de stream 2. RSVP PATH 3. Rx proxy + Verificação de politica COPS/RSVP 4. Decisão da politica 5. Adm ctrl + RSVP RESV 6. streaming RTP 7. RSVP TEAR Núcleo da Rede PoP de agregação IP CPE GATEWAY GATE KEEPER COPS Radius COPS RSVP Telef. TV PC Billing 2 IP STB RTP RSVP RTCP MEDIA SERVER 42

43 Case study: Controle de Admissão para uma Rede Multi-Serviços (VoIP) 1. Offhook + digitos 2. Call continue 3. H.225 Setup 4. H.225 Call proceeding 5. RSVP PATH 6. RSVP RESV 7. Alerting 8. Disconnect 9. RESV TEAR 10. Accounting/ Billing 10 COPS Radius 8 Núcleo da Rede GATEWAY GATE KEEPER PoP de agregação COPS RSVP IP 2 CPE Phone TV PC Billing ATM STB RSVP MEDIA SERVER 43

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