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Controle de Admiss

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Controle de Admiss o para Fornecer QoS em Redes DiffServ IP: A Abordagem TEQUILA Professor: Eduardo Parente Aluno: Edson Watanabe Principais componentes no ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Controle de Admiss


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Controle de Admissão para Fornecer QoS em Redes
DiffServ IP A Abordagem TEQUILA
  • Professor Eduardo Parente
  • Aluno Edson Watanabe

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Principais componentes no tratamento de QoS
SBRC2001
  • Tratamento dos dados
  • Classificação dos Fluxos
  • Prevenção do congestionamento
  • Condicionamento shaping, policing, dropping
  • Gestão do congestionamento escalonamento
    /enfileiramento
  • Ações de controle sobre os parâmetros de admissão
    (CAC)
  • Configuração estática
  • Sinalização por fluxo agregado(MPLS)
  • Sinalização por micro-fluxo(RSVP)

Plano de controle
QoS
Plano de dados
  • Roteamento pelo caminho mais curto
  • Engenharia de tráfego
  • Roteamento por restrições e por fluxo agregados

Plano de roteamento
3
Soluções existentes para a garantia de QoS em
redes IP
  • IntServ 1994 Integrated Services
  • Fluxo em tempo-real e fluxo best effort
  • Gerenciamento de QoS no nível de micro fluxos
  • DiffServ 1998 Differentiated Services
  • 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

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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 )

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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.

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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ
  • Network Boundary Localizado entre diferentes
    domínios administrativos ou sistemas autônomos
  • Network Edge particular nodo limite conectado
    a um conjunto de áreas clientes do serviços
    diferenciados.

Núcleo da Rede
Borda da Rede
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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ
  • Formato do campo DS
  • DSCP (Differenciated Services Code Point)
  • CU (Currently Undefined)
  • Compatibilidade ascendente com o campo ToS do IPv4

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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ
  • Utiliza-se os 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

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Idéia básica da solução DiffServ
Inúmeros fluxos de tráfegos (pacotes IP) gerado
pelas aplicações
Agrega os fluxos a poucas classes de serviço em
função da QoS especificada para o fluxo
Processamento fica mais simplificado e
independente dos fluxos individuais das aplicações
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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)

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Classes 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.

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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

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Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ
  • Exemplo
  • f medida do fluxo de pacotes do endereço IP
    a.b.c.d
  • if ( f lt 200kbps )
  • then DS-byte x
  • else DS-byte y
  • if ( f gt 600kbps )
  • then Descartar os pacotes excedentes

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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

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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

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Questões a resolver em uma arquitetura DiffServ
  • Plano de dados
  • Classificação (classifier)
  • Identificar os pacotes que pertençam a uma classe
  • Escalonamento (scheduler)
  • Serviço garantido (escalonamento/rejeição) para
    todos s pacotes de uma classe
  • Configuração/Policiamento
  • Plano de Controle
  • (Política de controle)
  • Plano de roteamento

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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

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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 transitando 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 não mais a um fluxo aplicativo

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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.

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IntServ X DiffServ
  • Sinalização RSVP
  • Controle de Admissão
  • Classificador/Policiamento
  • Escalonador de pacotes
  • Não escalável
  • Tráfego em uma única infra-estrutura 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

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TEQUILA Traffic Engineering for Quality of
Service in the Internet at Large Scale
  • Solução Completa para QoS baseada em Redes IP
    Diffserv
  • Combinação de funções de SrvMgt e de TE
  • Visão Holística - Altamente Parametrizado
  • Arquitetura Unificada
  • Modelo baseado em Realimentação

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TEQUILA Modelo de Hierarquia de serviço
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TEQUILA Modelo de Hierarquia de serviço
  • Os SLAs descrevem todos os aspectos de um
    contrato de serviço
  • Os aspectos técnicos de um contrato de serviço
    são descritos pelas especificações do nível de
    serviço (SLSs).
  • As classes QoS descrevem as capacidades de
    transferência elementares de um domínio do
    Provedor de Serviço(SP)

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TEQUILA Ciclo de Provisão de Recursos
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TEQUILA Ciclo de Provisão de Recursos
  • As funções de TE fornece a infra-estrutura em que
    as funções de SrvMgt operam
  • As funções de SrvMgt ajustam metas de tráfego
    para que as funções de TE cumpram
  • Funções de SrvMgt
  • estabelecer assinaturas baseadas na função da
    previsão do tráfego produzindo a matriz do
    tráfego (TM)

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TEQUILA Ciclo de Provisão de Recursos
  • Matriz de Tráfego(TM)
  • especificar a demanda antecipada do tráfego de
    QoS entre bordas da rede. A demanda do tráfego é
    prevista dos dados históricos e/ou das
    expectativas do SP (por exemplo, alvos de
    vendas).
  • Baseado na demanda prevista do tráfego, a rede é
    calculada nas dimensões apropriadamente pelas
    funções de TE, nos termos dos parâmetros da
    configuração de PHB e da rota de QoS.

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TEQUILA Ciclo de Provisão de Recursos
  • Funções de TE
  • produzir a matriz de disponibilidade do recurso
    (RAM), que especifica estimativas da
    disponibilidade da rede projetada para acomodar o
    tráfego de QoS entre bordas da rede. Baseado nas
    estimativas da disponibilidade, as funções de
    SrvMgt, utilizando também a informação do estado
    da rede, seguram a admissão de pedidos do serviço
    de modo a para não sobrecarregar a rede.

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TEQUILA Ciclo de Provisão de Recursos
  • As interações acima ocorrem em épocas do ciclo do
    provisioning do recurso (RPC). Caso a antecipação
    da demanda de tráfego mude significativamente, um
    novo TM será produzido, a rede é redimensionada
    apropriadamente, a RAM por sua vez é produzida, e
    começa um novo RPC(Ciclo de Fornecimento de
    Recurso).

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TEQUILA Conjunto de Política de operação de
Melhores Práticas
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TEQUILA Conjunto de Política de operação de
Melhores Práticas
  • Controle de Admissão
  • A eficácia do controle de admissão depende
    grandemente da carga oferecida
  • Lógica de Assinatura
  • Lógica de Chamada
  • Garantia de Qualidade de Serviço
  • Especifica alvos de desempenho
  • Os desvios de QoS acordado podem somente ser
    avaliados a posteriori através de medidas.

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TEQUILA Decomposição da Chamada do Controle de
Admissão
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TEQUILA Decomposição da Chamada do Controle de
Admissão
  • Modelo de Admissão
  • A maioria das abordagens utiliza informação da
    capacidade prealocada da rede.
  • TEQUILA usa estimativas da disponibilidade do
    recurso calculadas pelas funções TE na RAM por
    tráfego tronco (TT).
  • Lógica de Assinatura
  • Determinar se os pedidos da subscrição do serviço
    podem ser aceitos, com a finalidade de não
    sobrecarregar a rede, maximizando o tráfego
    subscrito.

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TEQUILA Decomposição da Chamada do Controle de
Admissão
  • Lógica de Chamada
  • Controlar o número e o tipo de serviços ativos
  • Controlar o volume do tráfego injetado por
    serviços ativos
  • Lógica de Assinatura
  • Maximizar o número de serviços admitidos e do QoS
    contratado,
  • Maximizar a utilização da rede e impedir a
    degradação de QoS causada pela sobrecarga da rede
  • Resolver eficazmente os congestionamentos

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TEQUILA Operação Dinâmica da Gerência de Admissão
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TEQUILA Operação Dinâmica da Gerência de Admissão
  • Gerenciamento
  • Ocorrerão monitorações nos eventos recebidos
    avaliação de alarmes do estado da rede e do seu
    tráfego agregado
  • Operação
  • O algoritmo opera-se em três estados distintos
    normal, reativo, e normalização

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TEQUILA Operação Dinâmica da Gerência de Admissão
  • Operação
  • No estado normal o status da rede é verde
  • maximizar a satisfação do serviço
  • evitar congestionamento.
  • Vermelho
  • o congestionamento precisa ser resolvido
  • o algoritmo prevê estratégias de severidade caso
    este estado persistir

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TEQUILA Escalabilidade
  • Entidades de ambiente que afetam
  • O número de bordas da rede
  • O número de classes de QoS
  • O número das assinaturas
  • O número total de SLSs (número de bordas da
    rede)2
  • O número de TTs por assinatura (nº de bordas da
    rede)2 x nº das classes de QoS

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TEQUILA Controle de Admissão
  • Assinatura
  • A decisão de admissão envolve uma comparação da
    nova demanda total de tráfego com o ponto inicial
    que designa a área admissível.
  • Chamada
  • Algoritmo opera por TT - a estratégia de admissão
    é deduzida deterministicamente pelo estado atual
    do algoritmo e monitoração do evento recebido.
  • A complexidade da gerência dinâmica de admissão
    cresce linear com o número de TTs afetados.

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TEQUILA Conclusão
  • Modelo baseado em Realimentação
  • Demanda antecipada
  • Avalia o risco de deterioração
  • Minimizar o tempo de pedido de resposta de
    serviço
  • Altamente Parametrizada

40
PROJETO TEQUILA
FIM
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