GA-027 Redes de Computadores

Transcrição

1 GA-027 Redes de Computadores Qualidade de Serviço (QoS) Artur Ziviani LNCC/MCT

2 Gestão de QoS Qualidade de Serviço (QoS) IP atual oferece serviço de melhor esforço sem garantias de quando ou quantos pacotes transmitidos chegam ok para aplicações elásticas Ex.: telnet, ftp, Novas aplicações demandam mais... características de tempo real e interatividade necessidade de novo suporte de redes ou desenvolvimento de aplicações adaptativas

3 Métricas de interesse Algumas métricas taxa de transmissão atraso variação do atraso (jitter) confiabilidade taxa de perda de pacotes (redes comutadas a pacotes) taxa de erro binário (redes sem fio) Demandas às diferentes métricas mudam em função da aplicação de interesse Qual o problema fundamental? Suporte a uma gama variada de aplicações telefonia, vídeo, dados, etc... Problema: congestionamento da rede durante um congestionamento, todos os pacotes são tratados igualmente controle somente nos extremos da comunicação controle de congestionamento atual é lento demais (e.g., centenas de ms) para aplicações de tempo real (e.g., comunicações interativas)

4 Soluções? (1/2) Abordagem conservadora arquitetura IP não muda abordagem fim-a-fim melhora do serviço pelas extremidades adaptação das aplicações controle aplicativo recursos devem ser suficientes dimensionamento Dimensionamento da rede aumento da capacidade dos enlaces e roteadores predição do tráfego engenharia de tráfego Soluções? (2/2) Abordagem progressista sempre haverá falta de recursos de rede a penúria deve ser administrada arquitetura de rede deve evoluir os protocolos de transporte não bastam rede deve fornecer serviços preferenciais atraso taxa de transmissão Gestão de recursos IntServ/RSVP DiffServ

5 Engenharia de Tráfego Engenharia de Tráfego Objetivos em redes IP evitar congestionamentos na rede aproveitar melhor os recursos disponíveis adaptar-se a condições de tráfego de rede

6 Exemplo de roteamento IP Engenharia de Tráfego Habilidade de controlar fluxos na rede otimiza recursos de transmissão disponíveis desvia (parte do) tráfego do caminho de roteamento normal para caminho menos congestionado

7 Engenharia de Tráfego Anos 90!!!! Infra-estrutura roteamento interno completo decisão independente de nível 3 a cada salto troncos DS-1 (1,544 Mbps) e DS-3 (44,746 Mbps) Engenharia de Tráfego Anos 90!!!! Mecanismos de Eng. Tráfego overprovisioning manipulação de métricas Limitações redirecionamento de fluxos para R5 via R4, também desvia tráfego de R6! alguns enlaces tornam-se sub ou super-utilizados abordagem de tentativa e erro

8 MultiProtocol Label Switching (MPLS) Túnel MPLS

9 MPLS IP e QoS Abordagem por Reserva de Recursos

10 Ideia básica Reserva de recursos (memória, tempo de CPU, capacidade nos enlaces, etc) Necessita conhecer requisitos dos fluxos para dimensionar reservas Problema de ordenamento Gargalo nos caixas Como solucionar? filas prioritárias? melhor tempo de serviço? mais caixas?????

11 Exemplo Multiplexação de tráfego Multiplexação FIFO modificação da taxa de pico do tráfego suavização do tráfego Problema de caracterização do tráfego

12 Fila de pacotes no roteador Roteador recebe tráfego de múltiplas fontes Que política de ordenamento usar? Há impacto do próprio tráfego nele mesmo Ordenamento FIFO Mais simples e largamente utilizado Idéia de uma certa igualdade entre fluxos Características ruins para alguns fluxos mais sensíveis todos desfrutam dos atrasos em fila

13 Uso de prioridades Análise de informações na chegada dos pacotes Possível perda de dados em fluxos não-prioritários starvation de fluxos não-prioritários Ordenamento por classes CBQ: Class-Based Queuing Técnica oriunda de sistemas operacionais Classificação a priori de pacotes segundo certos critérios (ToS por exemplo - marcado nos pacotes)

14 IP e QoS Modelo IntServ Abordagem IntServ IntServ = INTegrated SERVices Três tipos de perfil: melhor esforço serviço clássico carga controlada (controlled load) a rede se comporta como uma rede de melhor esforço com baixa carga serviço garantido (guaranteed service) garantia de taxa de transmissão, atraso e jitter Deve haver sinalização para reservar recursos

15 Sinalização de reserva de rescursos: RSVP Especificação de um fluxo Especificação de uma QoS (taxa, atraso,...) Necessidade de tráfego conforme policiamento e controle de admissão Reservas não dependem do protocolo algoritmos locais RSVP: algumas definições Noção de fluxo (à moda IP) endereço fonte, endereço destino, [número de porta] Descrição de fluxo Flow Spec classe de serviço qualidade de serviço QoS desejada (Rspec) descrição do tráfego esperado (Tspec) Filter Spec como reconhecer os pacotes do fluxo endereço IP da fonte porta TCP/UDP na fonte

16 Implementação de RSVP Uma reserva atende a um fluxo um estado armazenado por fluxo roteadores reconhecem os fluxos Tratamento de pacotes não é mais indiscriminado RSVP

17 Protocolo RSVP Descrição do tráfego controle de admissão estabelecimento de reserva Protocolo RSVP Atualização periódica de reservas uso de soft state = reserva volátil abandono de reservas não atualizadas

18 RSVP: balanço Protocolo padronizado Produtos que implementam RSVP existem Culturalmente satisfatório Bem adaptado às redes corporativas Mal adaptado a redes de longa distância IP e QoS Modelo DiffServ

19 Algumas reflexões comuns... Em geral, rede de longa distância é uma de um operador de telecomunicações Um operador possui clientes que demandam serviços conhecidos (relativamente previsíveis) mesmo que seja preciso pagar por isto no caso de certas aplicações Possível conclusão: compartilhamento igualitário de recursos na Internet deveria ser abandonado... (?) Mais reflexões... Do ponto de vista técnico RSVP é custoso (demais?) em termos de memória e processamento nos roteadores de núcleo 1 estado armazenado por fluxo deve-se conceber um método para tratar reservas de forma agregada introdução de múltiplos níveis (pré-definidos) de sinalização na rede IP

20 Classes de serviço Na entrada da rede (roteador de ingresso) fluxos são classificados e marcados como pertencentes a uma classe No interior da rede (rotedores interiores) cada roteador trata um pacote conforme sua classe DiffServ: classes Serviço EF (Expedited Forwarding) premium Serviço AF (Assured Forwarding) olímpico : ouro, prata, bronze... Serviço de melhor esforço (BE) Codificação usando DSCP Differentiated Services Code Point (redefinição ToS)

21 Critérios de classificação Tipo de tráfego sensível à taxa de transmissão ou ao atraso Tipo de aplicação interativa, tempo real, transferência de arquivos Tipo de assinatura reconhecimento dos usuários/clientes classes de tráfego associadas ao tipo de assinatura Expedited Forwarding (EF)

22 Assured Forwarding (AF) EF + AF

23 Comparação: IntServ e DiffServ Muitos desafios perduram em QoS QoS em grades computacionais distribuídas, clouds, P2P,... redes sem fio ad hoc, móveis, de sensores, mesh... Especificação, tradução e adaptação de QoS Estimação e verificação de QoS baseada em medições Tarifação e contabilidade (pricing & billing) Negociação automática de SLAs IntServ e DiffServ em redes de longa distância...

24 Discussão longa... IntServ e DiffServ são propostas do fim da década de 90 para a Internet ~10-15 anos de discussão sobre reserva de recursos tráfego prioritário serviço diferenciado... Discussão antiga? ultrapassada?

25 04 de agosto de de agosto de 2010 net neutrality? Discussão atual!!!!