Prof. Samuel Henrique Bucke Brito

Transcrição

1 - QoS e Engenharia de Tráfego ::: shbbrito@labcisco.com.br Prof. Samuel Henrique Bucke Brito

2 Introdução Em oposição ao paradigma best-effort (melhor esforço) da Internet, está crescendo uma nova abordagem orientada à qualidade de serviço (QoS) que se baseia no monitoramento da banda disponível para melhor utilizá-la. QoS = Combinação de Exigências na Rede: Atraso (Latência) Jitter Largura de Banda Integridade 2

3 Introdução Qualidade de Serviço (QoS) é um requisito das aplicações em rede que garante qualidade na transmissão de dados. Para isso é necessário que determinados parâmetros técnicos (métricas) estejam dentro dos limites de tolerância previamente definidos. 3

4 Introdução Qualidade de Serviço (QoS) é um requisito das aplicações em rede que garante qualidade na transmissão de dados. É importante ter em mente que nenhuma técnica de QoS é solução mágica para assegurar a qualidade de uma rede subdimensionada técnicos (métricas) e que estejam tenha dentro necessidade dos limites de de mais banda para Para isso é necessário que determinados parâmetros suas tolerância aplicações previamente do definidos. que realmente existe na infraestrutura! 4

5 Motivação É cada vez mais comum nas redes de dados a distribuição e utilização de tecnologias de transmissão baseadas em streaming (fluxo contínuo), bem como a disputa pela largura de banda: Vídeo-Conferência Transmissão de Voz (VoIP) Transmissão de Vídeo Tele-Medicina Aplicações de Realidade Virtual 5

6 Motivação Tabela. Aplicações e Largura de Banda Aplicações Voz Aplicações Web Transferência de Arquivos Grandes Streaming de Vídeo Aplicação de Conferência Vídeo MPEG Imagens Médicas Realidade Virtual Vazão 10Kbps a 120Kbps 10Kbps a 500Kbps 10Kbps a 1Mbps 100Kbps a 1Mbps 500Kbps a 1Mbps 1Mbps a 10Mbps 10Mbps a 100Mbps 80Mbps a 150Mbps 6

7 Requisitos de QoS 7

8 Crítica a QoS na Internet Vários acadêmicos são contrários às práticas de QoS porque argumentam que políticas de priorização do tráfego introduzem injustiça social na Internet. Neutralidade da Rede Propostas de priorização de tráfego dentro de uma empresa estão diretamente vinculadas às políticas da própria empresa (entidade privada). E na Internet? Quem seria o responsável pelas políticas de priorização de tráfego? 8

9 Propostas Basicamente, existem duas maneiras de prover QoS: 1. Oferecer recursos suficientes para atender ao maior pico de utilização da rede com margem de segurança. Essa solução é cara porque a rede ficará ociosa em vários momentos. 2. Através da priorização/reserva de recursos realizada entre os dois pontos envolvidos na comunicação. Nesse sentido, os dois modelos existentes são: IntServ e DiffServ. 9

10 Serviços Integrados (IntServ) IntServ Antes de iniciar uma comunicação, o emissor solicita ao receptor a alocação de recursos necessários para uma boa qualidade na transmissão. O protocolo RSVP (Resource Reservation Protocol) é responsável pelas mensagens de controle que são trocadas entre os dispositivos emissor e receptor. Os roteadores no meio do caminho alocam os recursos necessários por um determinado período de tempo (reserva). Caso o roteador não seja capaz de atender, então não é feita reserva nenhuma. O IntServ é impraticável em uma rede de grande porte e por isso não é muito popular. 10

11 Serviços Integrados (IntServ) IntServ Figura. Reserva Fim-a-Fim do Fluxo de Dados 11

12 Serviços Integrados (IntServ) IntServ Figura. Alocação de Recursos no Modelo IntServ 12

13 Serviços Integrados (IntServ) IntServ Figura. Alocação de Recursos no Modelo IntServ 13

14 Serviços Diferenciados (DiffServ) DiffServ É uma arquitetura baseada em agregações de acordo com o perfil das aplicações (classe de serviço) ou dos usuários. A ideia é que os pacotes sejam marcados com diferentes prioridades. Para esse fim existe, por exemplo, o campo ToS (Type of Service) em Pacotes IP. Utiliza o conceito de SLA (Service Level Agreement), que representa um acordo de nível de serviço. No SLA são determinadas as classes de serviços, quantidade de tráfego (banda), disponibilidade, etc. DiffServ tem sido muito utilizado para implementar QoS porque exige menos dos roteadores. 14

15 Serviços Diferenciados (DiffServ) DiffServ Figura. Modelo DiffServ Utilizando o Campo ToS no Cabeçalho IP 15

16 Serviços Diferenciados (DiffServ) Códigos de Marcação Padronizados: RFC

17 Engenharia de Tráfego Os roteadores sempre buscam os caminhos mais curtos até o destino. O problema do roteamento tradicional é que os caminhos mais curtos de várias fontes sempre convergem para enlaces específicos, causando congestionamento na rede. Apesar desse mecanismo agilizar o encaminhamento de pacotes, a consequência é que caminhos alternativos mais longos disponíveis na rede acabam sendo sub-utilizados! Ou seja, a distribuição (balanceamento) do tráfego é ruim... 17

18 Engenharia de Tráfego Para solucionar esse problema há equipamentos que implementam técnicas de Engenharia de Tráfego. Dessa maneira é possível distribuir melhor o encaminhamento de pacotes através dos diversos caminhos disponíveis e em função da prioridade do tráfego. 18

19 MPLS (Multiprotocol Label Switching) O MPLS é uma tecnologia que implementa técnicas de engenharia de tráfego através de rótulos que representam a prioridade (classe de serviço) de uma aplicação. O MPLS adiciona um rótulo em cada pacote IP. Ao fazê-lo, o pacote não é mais analisado por completo e equipamentos que suportam a tecnologia MPLS analisam apenas esses rótulos. Embora o MPLS seja comumente utilizado com IP (MPLS/IP), ele é compatível com qualquer protocolo da camada de rede porque adota o conceito de encapsulamento do datagrama. 19

20 MPLS (Multiprotocol Label Switching) Figura. Esquema Básico de Funcionamento do MPLS 20

21 MPLS (Multiprotocol Label Switching) Com MPLS o processo de encaminhamento de pacotes se torna muito mais rápido porque o processamento dos pacotes se restringem apenas à leitura dos rótulos que possuem 32 bits. Roteadores MPLS formam túneis (caminhos virtuais) da origem até o destino. Esses túneis são construídos em função da prioridade do tráfego, sendo essa informação obtida através da leitura dos rótulos. 21

22 MPLS (Multiprotocol Label Switching) Figura. Construção de Túneis (VPN) em Redes MPLS 22

23 MPLS (Multiprotocol Label Switching) Figura. Construção de Túneis (VPN) em Redes MPLS 23

24 MPLS (Multiprotocol Label Switching) Figura. Roteamento Baseado em Rótulo c/ Prioridade de Tráfego 24

25 QoE (Qualidade da Experiência) Um conceito importante que está diretamente relacionado com QoS é denominado QoE (Qualidade da Experiência). Essa métrica é subjetiva e traz uma visão de negócios voltada à percepção do usuário em relação aos serviços. 25

26 :::