Title: Controle de Admiss
1Controle de Admissão para Fornecer QoS em Redes
DiffServ IP A Abordagem TEQUILA
- Professor Eduardo Parente
- Aluno Edson Watanabe
2Principais 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
3Soluções 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 nÃvel de micro fluxos
- DiffServ 1998 Differentiated Services
- Diferentes nÃveis de QoS alocados em diferentes
grupos de usuários - Gerenciamento de QoS no nÃvel de fluxos agregados
- Especificações do IETF
- Internte Engineering Task Force
4DiffServ
- 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 )
5Idéia básica da solução DiffServ
- Reduzir o nÃvel 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.
6Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ
- Network Boundary Localizado entre diferentes
domÃnios 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
7Arquitetura de Serviços Diferenciados - DiffServ
- Formato do campo DS
- DSCP (Differenciated Services Code Point)
- CU (Currently Undefined)
- Compatibilidade ascendente com o campo ToS do IPv4
8Arquitetura 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 nÃvel de um nó e não
global ao nÃvel da rede - Traffic Conditioners
- Bandwidth Broker
9Idéia 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
10Arquitetura 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)
11Classes definidas pelo DiffServ
- Expedited Forwarding (EF)
- Provê o maior nÃvel 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.
12Classses 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 nÃveis de prioridade de tráfego
(Ouro, Prata, Bronze e Best Effort). - Para cada nÃvel 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 nÃveis de prioridade foram inspirados na
premiação dos jogos olÃmpicos
13Arquitetura 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
14PrincÃpios 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
15PrincÃpios 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
16Questões 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
- (PolÃtica de controle)
- Plano de roteamento
17Análise crÃtica 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
18Análise crÃtica 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
19IntServ X DiffServ
- Alocação de recursos
- Serviços são alocados de acordo com as
requisições de QoS e sujeitos à s polÃticas 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
polÃtica de gerenciamento da bandwidth. - Para permitir QoS, a classificação dá um
tratamento preferencial para aplicações
identificadas como tendo mais demanda por
recursos.
20IntServ 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
21TEQUILA 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 HolÃstica - Altamente Parametrizado
- Arquitetura Unificada
- Modelo baseado em Realimentação
22TEQUILA Modelo de Hierarquia de serviço
23TEQUILA 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 nÃvel de
serviço (SLSs). - As classes QoS descrevem as capacidades de
transferência elementares de um domÃnio do
Provedor de Serviço(SP)
24TEQUILA Ciclo de Provisão de Recursos
25TEQUILA 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)
26TEQUILA 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.
27TEQUILA 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.
28TEQUILA 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).
29TEQUILA Conjunto de PolÃtica de operação de
Melhores Práticas
30TEQUILA Conjunto de PolÃtica 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.
31TEQUILA Decomposição da Chamada do Controle de
Admissão
32TEQUILA 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.
33TEQUILA 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
34TEQUILA Operação Dinâmica da Gerência de Admissão
35TEQUILA 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
36TEQUILA 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
37TEQUILA 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
38TEQUILA 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 admissÃvel. - 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.
39TEQUILA Conclusão
- Modelo baseado em Realimentação
- Demanda antecipada
- Avalia o risco de deterioração
- Minimizar o tempo de pedido de resposta de
serviço - Altamente Parametrizada
40PROJETO TEQUILA
FIM