Serviços Diferenciado (DiffServ)
Patrícia Corrêa Fonseca
Principais componentes em do
tratamento de QoS SBRC2001
Ações de contrele sobre os
parâmetros de admissão (CAC)
•Configuração estática
•Sinalização por fluxo
agregado(MPLS)
•Sinalização por microfluxo(RSVP)
Tratamento dos dados
•Classificação dos Fluxos
•Prevenção do
congestionamento
•“Condicionamento”: shaping,
policing, dropping
•Gestão do congestionamento:
escalonamento /enfileiramento
Plano de dados
Plano de roteamento
QoS
Plano de controle
•Roteamento pelo caminho
mais curto
•Engenharia de tráfego
•Roteamento por restrições e
por fluxo agregados
Soluções existentes para a
garantia de QoS em redes IP

IntServ 1994 – Integrated Services



DiffServ 1998 – Differentiated Services


•
Fluxo em tempo-real e fluxo best effort
Gerenciamento de QoS no nível de micro fluxos
Diferentes níveis de QoS alocados em diferentes
grupos de usuários
Gerenciamento de QoS no nível de fluxos agregados
Especificações do IETF
Internte Engineering Task Force
DiffServ



A qualidade de serviço na solução DiffServ é
garantida através de mecanismos de
priorização de pacotes na rede
Não utiliza nenhum tipo de mecanismo de
reserva de recursos
Os pacotes são classificados, marcados e
processados segundo o seu rótulo (DSCP Differentiated Service Code Point )
Idéia básica da solução
DiffServ



Reduzir o nível de processamento necessário
nos roteadores para fluxos de dados (streams ).
Realizado com a definição de poucas "Classes
de Serviço" numa estrutura comum de rede
Os inúmeros fluxos de tráfego (Pacotes IP)
gerados pelas aplicações são agregados a
poucas classes de serviço em função da
qualidade de serviço (QoS) especificada para o
fluxo.
Arquitetura de Serviços
Diferenciados - DiffServ

Núcleo da Rede

Borda da Rede
Network Boundary: Localizado entre
diferentes domínios administrativos ou sistemas
autônomos
Network Edge: particular nodo “limite”
conectado a um conjunto de áreas cientes do
serviços diferenciados.
Arquitetura de Serviços
Diferenciados - DiffServ

Formato do campo DS


DSCP (Differenciated Services Code Point)
DU (Currently Undefined)
DSCP

CU
Compatibilidade ascendente com o campo
ToS do IPv4
Arquitetura de Serviços
Diferenciados - DiffServ

Utiliza-se dos elementos

Per Hop Behavior




Comportamento exterior observável de um nó
realizado por técnicas proprietárias de gerência
de filas de espera e de escalonamento
Comportamento local ao nível de um nó e não
global ao nível da rede
Traffic Conditioners
Bandwidth Broker
Idéia básica da solução
DiffServ
Inúmeros fluxos de
tráfegos (pacotes
IP) gerado pelas Agrega os fluxos a
aplicações
poucas classes de
serviço em função da
QoS especificada para
o fluxo
Processamento fica mais
simplificado e independente
dos fluxos individuais das
aplicações
Arquitetura de Serviços
Diferenciados - DiffServ



Os roteadores de backbone roteiam "agregados
de fluxos”
Cada pacote recebe um processamento
baseado na sua marcação (DSCP).
O DiffServ define duas classes de serviço que
podem também ser entendidas como
"comportamentos" (PHB - Per-Hop Behavior),
na medida em que definem como os
equipamentos (Roteadores, ...) se comportam
com relação aos pacotes (Como os pacotes são
processados)
Classses definidas pelo
DiffServ

Expedited Forwarding (EF):



Provê o maior nível de qualidade de serviço.
Emula uma linha dedicada convencional
minimizando os atrasos, probabilidade de
perda e jitter para os pacotes
Utiliza mecanismos de traffic shaping,
buferização (buffering) e priorização de filas.
Classses definidas pelo
DiffServ

Assured Forwarding (AF):





Emula um comportamento semelhante a uma rede com pouca
carga mesmo durante a ocorrência de congestionamento.
A latência negociada é garantida com um alto grau de
probabilidade.
AF define 4 níveis de prioridade de tráfego (Ouro, Prata,
Bronze e Best Effort)*.
Para cada nível de prioridade são definidos 3 preferências de
descarte de pacotes (semelhante ao Frame Relay).
Este serviço usa mecanismos de Traffic Shaping (Token
Bucket pg15) e usa o algoritmo RED (Randon Early Detection
pg22), durante o congestionamento.
* Os níveis de prioridade foram inspirados na premiação dos jogos olímpicos
Arquitetura de Serviços
Diferenciados - DiffServ
Exemplo:
f = medida do fluxo de pacotes do endereço IP a.b.c.d
if ( f < 200kbps )
then DS-byte = x
else DS-byte = y
if ( f > 600kbps )
then Descartar os pacotes “excedentes”

Princípios de DiffServ

Objetivos



A solução deve ser aplicável a todas as aplicações sem
necessidade de API em particular, nem de protocolo
de sinalização particular (como RSVP)
Os roteadores do núcleo da rede não devem mais ter
que controlar a instanciação de micro fluxos nem
gerenciar os estados associados
Os ISPs poderiam diferenciar os serviços que eles
propõem a seus clientes
Princípios de DiffServ

Abordagem proposta por DiffServ consiste em
 Classificar, na borda da rede, cada micro fluxo em
uma classe de serviço pré definido. Essa
classificação se efetua em função de vários
campos do pacote IP
 Tratar de forma adaptada cada classe de serviço
no núcleo da rede
 Os micro fluxos de host a host são assim
reagrupados em um fluxo agregado que é tratado
de forma particular no núcleo da rede
Questões a resolver em uma
arquitetura DiffServ

Plano de dados

Classificação (classifier)


Escalonamento (scheduler)



Serviço garantido (escalonamento/rejeição) para todos s
pacotes de uma classe
Configuração/Policiamento
Plano de Controle


Identificar os pacotes que pertençam a uma classe
(Política de controle)
Plano de roteamento
Análise crítica de DiffServ
* Vantagens



Forma simples de diferenciar as classes de serviços
para um ISP (base de uma tarifação diferenciada
A gerência de classes de tráfego se aplica aos fluxos
agregados sem utilizar explicitamente nenhum
protocolo de sinalização
Resolução dos problemas de escalabilidade de IntServ


Os roteadores do núcleo da rede se preocupam apenas com
a classificação
As funções complexas serão realizadas unicamente na borda
da rede
Análise crítica de DiffServ
* Inconvenientes



Complexidade crescente das técnicas de configuração
e do dimensionamento do núcleo da rede
Falta de maturidade dessas técnicas
Importância da engenharia de tráfego para conhecer
com precisão:



Os perfis do tráfego e os volumes transitandos nos nós da
rede
A topologia da rede e as diferentes rotas
As garantias de QoS são relativas a uma classe de
tráfego agregada e nào mais a um fluxo aplicativo
IntServ X DiffServ

Alocação de recursos
Serviços são alocados de
acordo com as requisições
de QoS e sujeitos às
políticas de gerenciamento
de bandwidth.
O protocolo RSVC – Resource
ReSerVation Protocol - é
usado para reservar
recursos em um caminho de
nós intermediários da rede;

Priorização do tráfego
O tráfego de rede é classificado e os
recursos de rede são alocados
de acordo com o critério de
política de gerenciamento da
bandwidth.
Para permitir QoS, a classificação dá
um tratamento preferencial para
aplicações identificadas como
tendo mais demanda por
recursos.
IntServ X DiffServ








Sinalização RSVP
Controle de Admissão
Classificador/Policiamento
Escalonador de pacotes
Não escalável
Tráfego em uma única infraestrutura de rede
Reserva “soft” de recursos
Funciona em paralelo ao fluxo
dos protocolos TCP e UDP

Policiamento

Escalonador



Fluxo de tráfego em uma ou
mais redes
Escalável
Trafego em uma ou mais rede
Próximo assunto: As
ferramentas que suportam
QoS




Mecanismo de controle de congestionamento
de TCP
Ferramentas de condicionamento de tráfego
Ferramentas para o tratamento de filas de
espera
Ferramentas para o tratamento de
congestionamento