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

Melhor Esforço

Serviços Diferenciados

ServiçosIntegrados

Reserva de Recursos Fim-a-FimProtocolo de Sinalização

Priorização de Recursos de Acordo com SLAs pré-estabelecidos

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

ROTEADOR DE CORE

cliente

DOMÍNIO DIFFSERV

Elementos da Rede Diffserv

Domínio Diff-Serv– Conjunto de roteadores que disponibilizam serviço de

comunicação IP com QoS.

Roteador de Borda– 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

pacotes do usuário B – nivel silver

pacotes do usuário C – nivel gold

pacotes do usuário D – nivel gold

1 1 1 1

2 2 2 2

Roteadorborda

Roteadorcore

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.

VERS HLEN TOS Comprimento Total

ID

8 bits

FLG Deslocamento

TTL Protocolo 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)

DSCP

(6 bits)

ENC

(2 bits)

BYTE DS

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

0PHB

Padronizado

PHB’s Padronizados

BE PHB– Best Effort

EF PHB: b‘101110'

– 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=43

Se DSCP=43 entãoPHB1: r=1Mbps, b=1Mb, p=2MpbsSe DSCP=44 entãoPHB2: r=1Mbps, b=1Mb, p=1,5Mbps

clienteDSCP=44

DSCP=44

DSCP=43

DSCP=0

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.

Classificador Multicampos

Se IP=origem=192.168.0.0/24 e DS=FF

então PHB A

Se IP=origem=192.168.1.0/24 e DS=EF

então PHB B

192.168.0.3 DS=FF

r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mbps

192.168.1.4 DS=EF

Fila 1(PHBA)

Fila 2(PHBB)

r=1Mbps, b=1,5Mb, p=2Mbps

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.

Medidor

Trigger – Tráfego Excedido na

Fila 2Fila 1

Fila 2

Shapper ou Dropper

Formador/Descartador

Condiciona e policia o tráfego de saída de acordo com o PHB atribuído ao pacote.

Formatador

b=1

r=1

saída(bytes/

s) p=2

t

Tráfego Saída

b=2

r=1

p=2

t

Tráfego Entrada

b=1b=1

FILA 1

Regra: Aplicar PHB A para Fila 1

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.

Marcador (pacotes não marcados)

Se origem 192.168.0.0/24 marcar DSCP=34

Se origem 192.168.0.0/24 marcar DSCP=34

FILA 1

FILA 2

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.

Domínio de DSprovedor

Domínio de DSbackbone

cliente

cliente

Domínio de DSprovedor

SLA1

SLA2

SLA3

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 clienteSLA1

Limite para SLA1:

r=1Mbps,b=1Mb,

p=2Mpbs

Limite para SLA2:r=1Mbps,b=2Mb,

p=1,5Mpbs

SLA2

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.

B I B

I

I

I

I

B

I

Domínio Domínio

Nó InternoNó de

Fronteira de DS

Remarcação (Exemplo)

Cada domínio pode ter sua própria interpretação para o valor do DS, por isso os roteadores de fronteira fazer remarcação.

DSCP =3

Roteador Interno Roteador FronteiraRoteador Fronteira

3 7

7

clas

sific

ado

rem

arca

do

PROVEDOR BACKBONE

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.