EXERCÍCIOS PROPOSTOS Desempenho de redes

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1 FACULDADE PITÁGORAS Curso Superior em Tecnologia: Redes de Computadores DESEMPENHO DE REDES Prof. Ulisses Cotta Cavalca EXERCÍCIOS PROPOSTOS Desempenho de redes Data de entrega: 21.jun pontos 22.jun pontos 23.jun pontos Belo Horizonte/MG 2015

2 1. Faça uma breve análise sobre a diferença entre Qualidade de Serviço e Níveis de Acordo de Serviço (SLA) Qualidade de Serviço (QoS) trata de um conceito relativo à garantia de que níveis de serviços serão alcançados em um ambiente de rede. Abrange serviços de telecomunicações, além da possibilidade de ser aplicado em outras àreas tecnológicas. SLA (Service Level Agreement): determinação dos limiares que irão compor os níveis aceitáveis de serviço, entre requisitantes (usuários) e responsáveis pelo serviço 2. A recomendação ITU-T Y.1291 apresenta uma metodologia para gerenciamento de Qualidade de Serviço em redes baseadas em pacotes. O processo de gerencia é dividos nos três seguintes planos: a) gerência, controle e monitoramento b) gerência, dados e segurança c) dados, controle e desempenho d) gerência, controle e dados e) dados, informação e conhecimento 3. Sobre atributos de QoS, assinale a alternativa que menos se adequa em uma infraestrutura de rede, sob o ponto de vista de gerência a) Ambientes que possuem oferta significativa de recurso, onde aparentemente pareça ser infinito, também necessita de políticas de Qualidade de Serviço. Ao longo do tempo, a demanda dos usuários tendem a aumentar. b) Um cliente pode necessitar de diferentes perfis de parâmetros de QoS, em função do tempo ou de demanda de serviço. Tanto a evolução da demanda dos usuários como a oferta de serviços caracterizam um cenário dinâmico no contexto da gerência de redes. c) Qualidade de Serviço é uma tecnologia aplicada exclusivamente no funcionamento de serviços de videconferência, sendo dificilmente aplicada na infraestrutura de rede como um todo. d) Um provedor de serviço (provedores de Internet, operadoras de Telecomunicações) deve estar preparado para atender diferentes demandas de diferentes cliente, ao longo de intervalos distintos de tempo. 4. Sobre controle de admissão e reserva de recurso, não podemos dizer que: a) Controle de admissão implementa técnica para que os recursos e qualidade do serviço, para demandas futuras, sejam garantidos. b) Reserva de recursos implica na garantia dos recursos, independente das demandas atuais ou futuras dos usuários c) IntServ e DiffServ são exemplos de arquitetura de QoS para reserva de recursos d) Controle de admissão e reserva de recursos possuem a mesma finalidade de bloqueio de demandas, em função dos níveis de acordo de serviço (SLA). 5. No contexto de QoS, podemos citar as seguintes arquiteturas de reserva de recursos: a) Serviço Integrado, Serviço Distribuído, Melhor Esforço b) Serviço Diferenciado, Serviço Paralelizado, Serviço Centralizado c) Serviço Integrado, Serviço Diferenciado, Melhor Esforço d) Serviço Integrado, Melhor Esforço, Serviço Centralizado

3 6. Faça uma breve comparação sobre os gerenciadores de fila tail drop e front drop. Em quais situações cada um dos gerenciados podem ser aplicados Tail drop: Novos pacotes que chegam a fila são descartados. A utilização comum dessa gerenciador de fila seria um processo de transferência de arquivo. Chegada Fila Saída Front drop: Mantém os pacotes mais novos, e descarta-se o que estão no começo da fila. A utilização comum dessa gerenciador de fila seria uma sessão de videoconferência (ou qualquer serviço em temo real), onde os pacotes mais novos são os mais importantes. Chegada Fila Saída 7. Como funciona o Random Early Detection (RED)? Realiza descarte probabilístico de pacote; Possui melhor desempenho que tail drop, por possuir melhor detecção à tráfego de rajada; Se a fila estive vazia, novo pacote é aceito (0% de chance de ser descartado); Probabilidade de descarte aumenta a medida que o tamanho máximo da fila cresce. Se a fila estivar cheia (conforme parâmetro), pacote novo tem 100% de chance de ser descartado. Outras implementações como WRED, que trata a implementação de QoS na arquitetura DiffServ.

4 8. Sobre as arquiteturas IntServ e DiffServ de reserva de recursos, assinale verdadeiro (V) ou falso (F) para as afirmações a seguir. Justifique as alternativas falsas quando necessário. Para auxílio na resolução deste exercício faça a leitura da seção 2.1 Qualidade de Serviço (página 6) do arquivo: a) (V) O funcionamento de reserva de recursos na arquitetura de Serviços Integrados está condicionado ao suporte e configuração do IntServ em todos os ativos de rede. b) (F) Na arquitetura IntServ, o TSpec é o protocolo responsável para a reserva de recurso em todos os ativos de rede, entre o host remetente e destinatário Na arquitetura IntServ, o RSVP é o protocolo responsável para a reserva de recurso em todos os ativos de rede, entre o host remetente e destinatário c) (V) Ainda sobre o o TSpec, é o protocolo responsável pela especificação do tráfego na origem da transmissão d) (V) Na arquitetura IntServ, o RSVP é garantido pelas mensagens do tipo PATH e RESV e) (F) A aquitetura IntServ propicia um ambiente escalável e de fácil gerência, quando se trata de Qualidade de Serviço e garantia de recursos para diversos host. A aquitetura IntServ não propicia um ambiente escalável e de fácil gerência, quando se trata de Qualidade de Serviço e garantia de recursos para diversos host. f) (F) O RSVP é um protocolo de reserva de recurso do tipo hard, ao qual garante recursos de redes em um ambiente independetemente da existência de demanda. O RSVP é um protocolo de reserva de recurso do tipo soft, ao qual libera recursos de redes caso não haja demanda. g) (V) As mensagens PATH contém parâmetros da técnica de modelagem de tráfego token bucket, referentes à reserva de recurso necessária h) (F) Na arquitetura DiffServ, os ativos de rede são divididos em funções de borda (determinação do próximo salto do pacote conforme a classe do tráfego prédeterminada), e função central (realiza marcação do campos DS presente no cabeçalho IP) Na arquitetura DiffServ, os ativos de rede são divididos em funções central (determinação do próximo salto do pacote conforme a classe do tráfego pré-determinada), e função de borda (realiza marcação do campos DS presente no cabeçalho IP) i) (V) Na arquitetura DiffServ, a função de borda tem a responsabilidade de classificar, medir, marcar e rejeitar/modelar o tráfego submetido às regras de QoS; j) (F) A marcação dos equipamentos de função central na arquitetura DiffServ é feita através dos valores de DSCP (DiffServ Code Point)

5 A marcação nos equipamentos de função de borda na arquitetura DiffServ é feita através dos valores de DSCP (DiffServ Code Point) k) (V) O equipamentos de função central tem a tarefa de realizar o encaminhamento de pacotes a partir da sua classe de tráfego, determinada pelos equipamentos de função de borda, ao qual denominamos PHB (Per Hope Behavior) l) (V) O PHB admite a marcação de pacotes como EF (Expedited Forward) e AF (Assured Forward) m) (F) O EF (Expedited Forward) prevê a criação do esquema de marcação DSCP (Differentiared Services Codepoint) para 4 classes de tráfego e 3 níveis de prioridades de pacotes. O AF (Assured Forward envio assegurado) prevê a criação do esquema de marcação DSCP (Differentiared Services Codepoint) para 4 classes de tráfego e 3 níveis de prioridades de pacotes. n) ( ) O AF (Assured Forward envio assegurado) garante a qualidade de serviço para pacotes referentes à aplicações de tempo real. O EF (Expedited Forward) garante a qualidade de serviço para pacotes referentes à aplicações de tempo real. 9. Descreva o funcionamento do SFQ (Stochastic Fair Queue) Stochastic Fair Queuing (SFQ): algoritmo probabilístico, que tem como objetivo dar a mesma oportunidade de transmissão para todos os fluxos de conexão. Para cada fluxo de conexão é aplicado uma função hash, com base no IP de origem e destino do pacote tratado; A partir do valor obtido, os fluxos são separados em n filas do tipo FIFO. O número de filas é determinado em função da função hash; O envio de cada pacote das filas FIFO é determinada pelo algortimo Round Robin de enfileiramento, onde o primeiro pacote da FIFO1, FIFO2, FIFO3,... é enviado (na sequência); A função hashing é reconfigurada a partir do valor de variável pertub.

6 10. O que são agendadores (scheduling) de fila. a) Técnica que realiza o policiamento (regulagem) dos recursos de rede. b) Algoritmos que realizam a gerencia da fila a partir do momento que a mesma já está formada. c) Algoritmos que determinam rotas alternativas entre redes, a partir de uma determinada métrica de desempenho de rede. d) Algoritmos que modelam a vazão de dados de fluxos de conexão. 11. Sobre traffic shaping (modelagem de tráfego), apresente o funcionamento do modelador de tráfego TokenBucket, juntamente com as suas respectivas características. Token bucket (balde de fichas): Modelo decorrente ao leaky bucket, onde para cada pacote que entra na fila, uma ficha (permissão) é associada. A transmissão de cada pacote será realizada somente se houver ficha disponível (fichas são geradas à uma taxa octetos/seg ). Se não houver ficha, pacote aguarda na fila. É um algoritmo mais flexível, em virtude do controle da taxa de geração de fichas. Possui partida em rajada para pacotes; COMPLEMENTANDO... Leaky bucket (balde furado): Imprime uma taxa de vazão, conforme política de modelagem de tráfego, sempre em função da demanda do ambiente analisado. A priori, não há política de descarte de pacotes, o que possibilita a regulariza do fluxo de pacotes, evitando cenários de rede congestionada. O descarte só ocorrerá quando a quantidade de pacotes ultrapassar a capacidade da fila. Possui partida suave de pacotes. 12. Sobre a prevenção de congestionamento do protocolo TCP, faça uma leitura das seções 1.2 Mecanismos de controle de congestionamento e 1.3 Implementações do TCP da do trabalho a seguir: a) Defina o que são janelas de recepção (RWND) e janelas de congetionamento (CWND) b) A partir dessas janelas, como o TCP determina a quantidade de informação a ser transmitida no host de origem

7 c) O que é slow start e avoidance congestion d) O que são os algoritmos de retransmissão rápida (Fast Retransmit) e recuperação rápida (Fast Recovery) e) O que é TCP Tahoe f) O que é TCP Reno g) O que é TCP New Reno h) O que é TCP Vegas 13. Considere o seguinte código de implementação de traffic shaping HTB, implementado pelo traffic control, ao qual cria as classes de tráfego de um determinado ambiente de rede. tc qdisc add dev eth0 root handle 1:0 htb default 20 tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 20mbit tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 2mbit ceil 20mbit prio 1 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 5mbit ceil 20mbit prio 3 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:30 htb rate 7mbit ceil 20mbit prio 2 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:40 htb rate 1mbit ceil 20mbit prio 6 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:50 htb rate 2mbit ceil 20mbit prio 5 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:60 htb rate 3mbit ceil 20mbit prio 4 a) Como o HTB irá tratar o fluxo de conexão que não estiver contido em nenhuma das classes de tráfego criadas. Fluxos não classificados irão ser tratados pela classe 20 b) Quais classes de tráfego apresentam, respectivamente, a maior e a menor prioridade. Classe 10 e Classe 40 (menor valor de prio representa maior prioridade da classe de tráfego) (maior valor de prio representa menor prioridade da classe de tráfego) c) Os valores de taxa garantida (rate) estão configurados corretamente? Justifique. Sim, porque o somatório dos valores de taxa garantida (rate) corresponde ao valor de largura de banda configurado (L=20Mbps) d) Apresente um grafo que ilustre as classes de tráfego proposta.

8 14. Considere o seguinte código de implementação de traffic shaping HTB, implementado pelo traffic control, ao qual cria as classes de tráfego de um determinado ambiente de rede. Neste caso, é considerado uma largura de banda de 15Mbps tc qdisc add dev eth0 root handle 1:0 htb default 90 tc class add dev eth1 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 20mbit tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 2mbit ceil 15mbit prio 1 tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 4mbit ceil 15mbit prio 2 tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:30 htb rate 1mbit ceil 15mbit prio 2 tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:40 htb rate 5mbit ceil 10mbit prio 6 tc class add dev eth0 parent 1:20 classid 1:50 htb rate 2mbit ceil 10mbit prio 5 tc class add dev eth0 parent 1:20 classid 1:60 htb rate 6mbit ceil 2mbit prio 4 Apresente ao menos 3 erros na implementação das classes de tráfego. O HTB irá apontar os fluxos de conexão não classificados por uma classe de tráfego inexistente; O HTB irá criar classes de tráfego para as interfaces eth0 e eth1, o que neste caso, representará incosistência na configuração do QoS. Se o sistema possui duas interfaces de rede, esse conjunto de regras deverá ser criado para cada uma; Classes 20 e 30 possuem o mesmo valor de prioridade. Dependendo da aplicação pode ser um erro, pois os fluxos de conexão dessas classes não terão distinção. Na prática, classes com mesma prioridade serão tratadas de formas iguais; A classe 60 possui o valor de taxa garantida muito maior que o valor máximo de transmissão. Na prática, a classe de tráfego irá oferecer um recurso que não tem; O link considerado é de 15Mbps, ao qual os valores de ceil não podem exceder esse número. Dessa forma, a configuração da classe pai (linha 2) deve corresponder à 15Mbps, e não à 20Mbps. Um cuidado deve ser tomado na definição dos valores de ceil de cada classe de tráfego. Pode ocorrer situações onde, se uma classe de tráfego não possui demanda, a mesma pode ficar subutilizada devido ao seu limite máximo ser menor que o link disponível. Isso caracteriza uma subutilização do recurso. 15. Para as demandas de tráfego a seguir, e configuração de QoS implementada pelo HTB, calcule a taxa de transmissão alocada para cada classe de tráfego

9 a) Caso 1 Classe Demanda Prioridade Assured Rate Ceil Estado Taxa alocada Classe Kbps 3 1Mbps 12Mbps Classe 20 13,6Mbps 4 6,8Mbps 12Mbps Classe 30 12Mbps 6 2Mbps 12Mbps Classe Kbps 1 1Mbps 12Mbps Classe Kbps 2 1Mbps 12Mbps Classe 60 23Kbps 5 200Kbps 12Mbps b) Caso 2 Classe Demanda Prioridade Assured Rate Ceil Estado Taxa alocada Classe Kbps 3 1Mbps 12Mbps Classe 20 2Mbps 4 6,8Mbps 12Mbps Classe 30 2,1Mbps 6 2Mbps 12Mbps Classe Kbps 1 1Mbps 12Mbps Classe Kbps 2 1Mbps 12Mbps Classe 60 3,5Mbps 5 200Kbps 12Mbps c) Caso 3 Classe Demanda Prioridade Assured Rate Ceil Estado Taxa alocada Classe 10 2,5Mbps 1 1Mbps 5Mbps Classe 20 1,7Mbps 2 800Kbps 5Mbps Classe 30 2,1Mbps 3 200Kbps 5Mbps Classe 40 4,3Mbps 4 1Mbps 5Mbps Classe 50 1,8Mbps 5 1,5Mbps 5Mbps Classe 60 2,2Mbps 6 1,5Mbps 5Mbps d) Caso 4 Classe Demanda Prioridade Assured Rate Ceil Estado Taxa alocada Classe 10 2,5Mbps 6 250Kbps 15Mbps Classe Kbps 4 250Kbps 15Mbps Classe 30 2Mbps 5 250Kbps 15Mbps Classe 40 2,1Mbps 2 250Kbps 15Mbps Classe Kbps 3 1,5Mbps 15Mbps

10 Classe Kbps 7 1,5Mbps 15Mbps Classe 70 3,5Mbps 8 5Mbps 15Mbps Classe 80 6Mbps 1 5Mbps 15Mbps e) Caso 5 Classe Demanda Prioridade Assured Rate Ceil Estado Taxa alocada Classe Kbps 1 1Mbps 4Mbps Classe 20 1,7Mbps 2 800Kbps 4Mbps Classe 30 2,1Mbps 3 200Kbps 4Mbps Classe 40 1,3Mbps 2 1Mbps 4Mbps