Serviços Diferenciados
Edgard Jamhour
Estratégias para Implantação de QoS

Serviços Integrados
–
–
–

Baseado em um protocolo de sinalização: RSVP
Reserva de recursos por fluxo, fim-a-fim
Controle de admissão no momento que a reserva é
solicitada.
Serviços Diferenciados
–
–
–
Não utiliza protocolo de sinalização.
Utiliza um conjunto de configurações de QoS estáticas.
Atribui os fluxos de usuários as configurações estáticas
através de acordos de nível de serviço (SLA)
Níveis de QoS
Serviços
Integrados
Serviços
Diferenciados
Melhor Esforço
Reserva de Recursos Fim-a-Fim
Protocolo de Sinalização
Priorização de Recursos
de Acordo com SLAs préestabelecidos
O primeiro pacote a
chegar é o primeiro a
ser atendido.
Serviços Diferenciados: Diff-Serv


Alternativa para Serviços Integrados, que
supostamente são pouco escaláveis devido ao
custo de manutenção das sessões RSVP.
Os conceitos básicos dos serviços diferenciados
(Diff-Serv) são:
–
–
–
–
–
Divisão da rede em roteadores de borda e core
SLA: Service Level Agreement
DS Field: marcação de pacotes
Tráfego Agregado
PHB: Per-Hop Behavior
Serviços Diferenciados (RFCs Iniciais)




K. Nichols, S. Blake, F. Baker, D. Black, "Definition of the
Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and
IPv6 Headers", RFC 2474, December 1998.
M. Carlson, W. Weiss, S. Blake, Z. Wang, D. Black, and
E. Davies, "An Architecture for Differentiated Services",
RFC 2475, December 1998
J. Heinanen, F. Baker, W. Weiss, J. Wroclawski, "Assured
Forwarding PHB Group.", RFC 2597, June 1999.
V. Jacobson, K. Nichols, K. Poduri, "An Expedited
Forwarding
PHB." RFC 2598, June 1999.
Arquitetura Diffserv
ROTEADOR DE
BORDA
cliente
ROTEADOR DE
CORE
DOMÍNIO DIFFSERV
Elementos da Rede Diffserv

Domínio Diff-Serv
–

Roteador de Borda
–
–

Conjunto de roteadores que disponibilizam serviço de
comunicação IP com QoS.
Roteador que faz interface direta com a rede do cliente.
Trata o tráfego na forma de fluxos individuais
Roteador de Core
–
–
Roteador que faz interface entre os roteadores de
borda.
Trata o tráfego na forma de fluxo agregado.
Agregação de Fluxo
Fluxos de entradas
Regras individuais para cada fluxo
(geralmente, dependentes de SLA)
Fluxos agregados
Regras apenas para
os fluxos agregados
(independentes de SLA)
O que significa fluxo agregado?


O roteador de borda deve ter uma regra para cada
fluxo individual, baseada nos campos dos
cabeçalhos IP e TCP.
Os pacotes são associados a regras de core
através da marcação dos pacotes.
pacotes do usuário A –
nivel gold
Roteador
borda
Roteador
core
pacotes do usuário B –
nivel silver
1
1
1
1
pacotes do usuário C –
nivel gold
2
2
2
2
pacotes do usuário D –
nivel gold
Marcação de Pacotes

Os pacotes IP precisam ser marcados nas fronteiras de
entrada na rede administrada em DS.
–
–
A marcação é feita utilizando os bits TOS do IPv4.
Os roteadores utilizam esses bits para identificar como os pacotes
são tratados na rede.
8 bits
VERS HLEN
TOS
ID
TTL
Comprimento Total
FLG
Protocolo
Deslocamento
CheckSum Cabeçalho
IP Origem
IP Destino
Dados
...
Marcação: Redefinição do Campo TOS

O campo TOS (8bits) foi renomeado para:
–

byte DS.
Este campo é formado da seguinte maneira:
–
DSCP (Differentiated Services CodePoint)

–
6 bits (classe de tráfego para o pacote)
ECN: Explicit Congestion Notification (experimental)

2 bits (reservado)
BYTE DS
DSCP
ENC
(6 bits)
(2 bits)
PHB: Per Hob Behavior

É possível definir 64 valores distintos de DS
–

O IETF denomina PHB o tratamento associado ao valor
do campo DS
Os PHBs são definidos em 3 grupos:
–
–
–
B'xxxxx0' – PHBs padronizados.
B'xxxx11' – PHBs de uso experimental ou local
B'xxxx01' – PHBs de uso experimental ou local, mas
com potencial de serem agregados ao grupo de PHBs
padronizados.
Regra para PHBs


Com carga equivalente, quanto maior o valor do seletor
de classe, melhor o comportamento associado a
classe.
São definidos 8 códigos seletores de classe
–
Class Selector Codepoints
ENC
(2 bits)
Seletores de
Classe
Códigos
dentro
da
classe
0
PHB
Padronizado
PHB’s Padronizados

BE PHB
–

EF PHB: b‘101110'
–

Best Effort
Expedited Forwarding
AF PHB
–
Assured Forwarding
AF 1
AF 2
AF 3
AF 4
Low drop
preference
b'010000'
b'011000'
b'100000'
b'101000'
Medium drop
preference
b'010010'
b'011010'
b'100010'
b'101010'
High drop
preference
b'010100'
b'011100'
b'100100'
b'101100'
DS e PHB


Os pacotes devem chegar ao domínio de DS com o
campo DSCP previamente marcado.
Se o DSCP não estiver configurado no roteador, o pacote
será tratado como Best-Effort.
cliente
DSCP=44
DSCP=44
cliente
DSCP=43
DSCP=0
DSCP=43
Se DSCP=43 então
PHB1: r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mpbs
Se DSCP=44 então
PHB2: r=1Mbps, b=1Mb, p=1,5Mbps
Arquitetura de um Nó Diffserv
Classificador


O classificador associa o fluxo de pacotes a um PHB.
São definidos 2 tipos:
–
Multicampos (MF):

–
Utiliza o Byte DS e outros campos do cabeçalho IP (IP, Porta, etc.)
Comportamento Agregado (BA):

Utiliza apenas o Byte DS.
r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mbps
192.168.0.3
192.168.1.4
DS=FF
DS=EF
Classificador Multicampos
Se IP=origem=192.168.0.0/24
e DS=FF
Fila 1
(PHBA)
r=1Mbps, b=1,5Mb, p=2Mbps
então PHB A
Se IP=origem=192.168.1.0/24
e DS=EF
então PHB B
Fila 2
(PHBB)
Medidor

O medidor calcula em tempo real o trafégo gerado por um
dado fluxo.
–

Taxa média, Taxa de pico, etc
Caso os parâmetros sejam excedidos, ele dispara triggers
para os outros módulos do roteador.
Trigger –
Tráfego Excedido na
Fila 2
Fila 1
Medidor
Fila 2
Shapper ou
Dropper
Formador/Descartador

Condiciona e policia o tráfego de saída de acordo
com o PHB atribuído ao pacote.
FILA 1
b=2
saída
(bytes/s)
b=1
p=2
b=1
b=1
Formatador
r=1
r=1
t
Tráfego Entrada
t
Tráfego Saída
Regra:
Aplicar PHB A para Fila 1
p=2
Marcador

Responsável por marcar ou remarcar o byte DS dos
pacotes.
–
–
A marcação acontece para pacotes sem marcação emitidos pelo
cliente.
A remarcação pode acontecer também porque o nó subseqüente
tem uma outra interpretação para o valor de DS.
FILA 1
Marcador (pacotes não marcados)
Se origem 192.168.0.0/24 marcar DSCP=34
FILA 2
Se origem 192.168.0.0/24 marcar DSCP=34
Marcador (remarcação de fronteira)
Se DSCP=3..35 então remarcar para DSCP 7
Se DSCP=36..50 então remarcar para DSCP 8
SLA: Service Level Agreement


O SLA é um acordo de QoS entre um cliente e
um provedor de serviço (Domínio DS).
O cliente pode ser um cliente final (e.g. uma
empresa) ou outro domínio de DS.
cliente
SLA1
Domínio de DS
provedor
cliente
SLA3
SLA2
Domínio de DS
backbone
Domínio de DS
provedor
SLA4
Gerenciamento de SLA’s

Os dispositivos da rede Diff-Serv (principalmente
os de fronteira de DS), devem estar previamente
configurados de acordo com os SLAs dos clientes
do domínio.
cliente
Limite para
SLA1:
r=1Mbps,
b=1Mb,
p=2Mpbs
SLA1
SLA2
cliente
Limite para SLA2:
r=1Mbps,
b=2Mb,
p=1,5Mpbs
Domínios de Serviços Diferenciados


A arquitetura Diff-Serv define que a Internet é formada por
uma coleção de domínios de serviços diferenciados
(supostamente contíguos).
Um domínio é uma porção da rede Internet controlada por
uma única entidade.
I
I
B
I
I
Domínio
Nó Interno
Nó de
Fronteira de
DS
B
I
I
Domínio
B
Remarcação (Exemplo)
Cada domínio pode ter sua própria interpretação
para o valor do DS, por isso os roteadores de
fronteira fazer remarcação.
PROVEDOR
Roteador Fronteira
DSCP =3
remarcado
Roteador Interno
classificado

3
7
BACKBONE
Roteador Fronteira
7
Conclusão



A arquitetura Diff-Serv tem por objetivo propor um
método simples e escalável para implantar QoS
sobre redes IP.
Na arquitetura, cada roteador de borda possui
regras para mapear fluxos de usuários em
classes agregadas padronizadas.
Os roteadores de core (que trabalham com
enlaces de alta capacidade), trabalham com
PHB´s padronizados configurados estaticamente.