QoS
QUALITY OF SERVICE
Qos
 A implantação de qualidade de serviço (QoS,
Quality of Service) na rede é essencial para o
funcionamento apropriado de diversas
aplicações, como videoconferência e VoIP
 Estas aplicações demandam, além de grande
largura de banda, um serviço diferenciado.
Em muitos casos, é preciso garantir que a
transmissão de dados seja feita sem
interrupção ou perda de pacotes.
Qos
 Protocolo IP não privilegia o Qos
 Tem como objetivo o controle de tráfego baseado na
regra de menor esforço (sem mecanismos de
qualidade).
 O tráfego será enviado “o mais rápido que puder” sem
garantias.
 A qualidade de serviço é definida pelo IETF
(Internet Engineering Task Force,
http://www.ietf.org) como o conjunto de
requerimentos que devem ser satisfeitos quando
do transporte de um fluxo.
Qos
 Latência
 O tempo que um pacote leva para ir de sua origem a
seu destino.
 Jitter
 Constância dos pacotes
 Devido a situações diferenciadas na transmissão de
pacotes, estes podem ser tratados de forma diferente
recebendo uma latência diferente entre cada um. A
variação é chamada de Jitter
 Normalmente um buffer no recebedor pode ser
instituído para compensar o Jitter. Contudo, quanto
maior for o jitter maior terá de ser o buffer.
Jitter
Qos
 Melhor esforço
 Redes comuns de IP (Internet)
 A rede não prove nenhuma garantia de
transmissão ou prioridade
 Quando
 Como
 E Se será entregue o pacote
 Aceitável para algumas aplicações
 Não aceitável para aplicações em tempo-real
Qos
Qos
 Aplicações como Telefonia e Vídeo
 Precisam de garantias na transmissão
 A simples expansão de banda (bandwidth) ainda
não garante a qualidade e a certeza na entrega
dos pacotes
 Estas aplicações precisam de garantia de
performance.
 Best Effort x Garantia de Performance
(Antônimos)
Qos
 Cenários: Telefonia IP
 Se tornaram populares devido ao surgimento de hardwares
 Aumento das bandas disponíveis ao cliente final (Casa ou
trabalho)
 Problemas
 Compressão de áudio altíssima para utilização de baixa largura
de banda.
 Se ao menos um pacote não for entregue ou se atrasar muito
haverá uma queda significativa de qualidade
 Em redes longas é difícil não atingir 300ms de delay fazendo a
imitação de uma telefonia normal sucumbir
 Jitter – Em função do aumento de tráfego pelas redes ip o
congestionamento é normal. Se a rede estiver ocupada demais
os pacotes terão de esperar. A transmissão em tempo real terá
sido afetada.
Qos
 Vídeo e Áudio simultaneamente
 Melhor disponibilidade de redes (casa e trabalho)
 Jitter no envio dos pacotes
 Não há garantias no envio
 Quando
 Como
 E se irá chegar
 Somente uma baixa resolução pode ser ofertada
Qos
 Aumentar a banda (largura de banda
disponível) ajuda?
 Em partes resolveria (primeiro momento)
 Cenários
 Mais serviços e pessoas conectadas transmitindo
mais informações
 Mais aplicações pessadas de tempo-real sendo
usadas por mais pessoas
 ??? A não garantia da entrega do pacote
 A limitação de banda de outras porções da rede não
controladas por você
Qos
 Soluções para redes de Best Effort (melhor
esforço)
 Serviços Integrados
 Permite ao remetente definir demanda de latência e
Jitter necessários
 Serviços diferenciados
 Permite trafégos distintos serem tratados e enviados por
caminhos diferenciados
 MPLS e Engenharia de Tráfego
 Permite que os roteadores escolham o melhor caminho
ajudando-os a trabalharem mais rapidamente
diminuindo latência e jitter
Qos
 Os 4 pontos de Qos
 Serviços Integrados
 Reserva de um canal na rede para que haja uma
garantia de banda disponível
 Serviços diferenciados
 Separação de tráfegos diferentes. Tráfego de
aplicações em tempo real podem ser processados
mais rapidamente
 MPLS
 Evita congestionamento em backbones
Qos
 Serviços Integrados
 Garantia de Serviço
 Carga de trabalho controlada
 RSVP
 Reserva de Canal
 Primeiro modelo desenvolvido para Qos pelo IETF
 Reservas por fluxo (per flow reservations
 Diferentemente da arquitetura de datagramas tradicional
em que cada pacote percorre caminhos diferentes. SI
permite a reserva de passagem em um caminho por inteiro
 Efetua a reserva antes de iniciar a transmissão
Qos
 A aplicação irá primeiramente definir os
recursos que irá precisar.
 A rede utilizará um protocolo de reserva
RSVP
 Cada roteador irá verificar se pode garantir
aquele canal durante toda a transmissão
 Depois que todo o caminho (hops) tiverem
garantido o canal a transmissão é iniciada.
Qos
Qos
Qos – Serviços Integrados
 Plano de Controle
 Encarrega-se das reservas
 Plano de Dados
 Encarrega-se da transferência
 Quanto mais informações de métricas estiverem
disponíveis para a análise das rotas melhor




Custo do envio
Banda disponivel
Delay esperado
etc
Qos
 Serviços Diferenciados
 Redes comuns não conseguem distinguir entre
pacotes importantes e pacotes não importantes
 Neste tipo de serviço os roteadores podem
trabalhar sobre os pacotes (per packet basis)
 Enquanto nos serviços integrados temos a reserva
de todo um caminho
 No S. Diferenciado temos que os pacotes
receberam prioridade na passagem pelos
roteadores
Qos
 Classes de envio
 FTP – pertence a classe de menor precedência
 Telefonia IP (Maior precedência)
 É codificado no cabecalho do pacote
 Cada roteador possui uma tabela de como
trabalhar com essas classes de precedencia.
Qos – Serviços Diferenciados
Qos – SD
 Os nós de ingresso
 Classificação (Qual tipo de classe é este pacote)
 Medição (Tráfico pago – Quanto de trafego foi
pago)
 Marcação (Imprime a classe correta no inicio do
pacote)
 Condicionamento e Formatação (baseado no
segundo item trata o pacote)
Qos
 Por que usar SD a não somente SI?
 SI podem garantir certa quantidade de banda
 SD pode garantir certa quantidade de banda
 Ambos atuam de forma semelhante nestes
aspecto
 Mas os SD não foram desenhados para manter a
garantia seja qual for. Foi projetado para permitir
o tratamento e o processamento
(encaminhamento) o mais rápido possível.
Qos
 Resumindo:
 SD. É mais flexível e permite que todo o fluxo
passe de forma mais ordenada
 SI. Garante a exclusividade temporal sobre a
transmissão de determinado conjunto de pacotes
 Cada tipo de serviço será apropriado para tipos
diferentes de situações.
MPLS
 Foco em melhorar a performance em
operação de backbones
 Criado para permitir a integração de ATMs e redes
IP (melhor esforço).
 Multi Protocol Label Switching
 A diferença entre uma rede IP normal é a
presença de roteadores LER (label Edge
Routers – Roteadores de Rotulação)
Qos
Qos
 São os primeiros e os últimos na rede
 Verifica o destino do pacote e insere um novo
cabecalho com um Rotulo MPLS
 Indicará aos roteadores LSRs da rede que o
pacote faz parte de uma transmissão e por
este motivo não precisam verificar os
cabecalhos de endereçamento para definir
rotas para entrega.
 A rota é decidida no LER
Qos
 Agregação de fluxo para aumentar a velocidade de





transferência entre dois pontos
Remove a necessidade de verificar o cabeçalho IP
LERs controlam o tráfego entrando e saindo da rede
Classes de Encaminhamento identificam e
classificam o tráfego entrando na rede
LER adiciona um rotulo no cabeçalho do pacote para
rápido processamento pelos LSRs.
No destino tem-se um LER que remove o cabecalho
adicional e entrega o pacote.
Qos
 Engenharia de Tráfego
 Evita congestionamento dos pacotes na rede
garantindo que as rotas utilizadas são as mais
eficientes possíveis
Qos
 As duas rotas são boas mas somente uma
será usada
Qos
 Overlay Model
 É comum utilizar backbones com ATM
 É comum construir circuitos virtuais selecionando
um caminho por toda a rede.
 Evita que cada roteador defina uma rota diferente
para os pacotes
 O Administrador constrói as rotas e não deixa que
os roteadores decidam
 Em redes IP utiliza-se MPLS
Qos
 Problemas: Cada maquina nova exige a
reconfiguração de todas as outras