Serviços Diferenciados

1. Serviços Diferenciados Edgard Jamhour

2. 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)

3. Níveis de QoS Reserva de Recursos Fim-a-Fim Protocolo de Sinalização Serviços Integrados Priorização de Recursos de Acordo com SLAs pré-estabelecidos Serviços Diferenciados O primeiro pacote a chegar é o primeiro a ser atendido. Melhor Esforço

4. 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

5. 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. 

6. Arquitetura Diffserv ROTEADOR DE BORDA cliente ROTEADOR DE CORE DOMÍNIO DIFFSERV

7. 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.

8. 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)

9. 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. Roteador borda Roteador core pacotes do usuário A – nivel gold pacotes do usuário B – nivel silver 1 1 1 1 2 2 2 2 pacotes do usuário C – nivel gold pacotes do usuário D – nivel gold

10. 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. 8 bits TOS VERS HLEN Comprimento Total ID FLG Deslocamento TTL Protocolo CheckSum Cabeçalho IP Origem IP Destino Dados ...

11. 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) BYTE DS DSCP (6 bits) ENC (2 bits)

12. 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.

13. 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) Códigos dentro da classe Seletores de Classe 0 PHB Padronizado

14. PHB’s Padronizados • BE PHB • Best Effort • EF PHB: b‘101110' • Expedited Forwarding • AF PHB • Assured Forwarding

15. 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. DSCP=44 cliente DSCP=44 cliente DSCP=0 DSCP=43 DSCP=43 Se DSCP=43 então PHB1: r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mpbs Se DSCP=44 então PHB2: r=1Mbps, b=1Mb, p=1,5Mbps

16. Arquitetura de um Nó Diffserv

17. 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. r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mbps Fila 1 (PHBA) 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=1,5Mb, p=2Mbps 192.168.1.4 DS=EF Fila 2 (PHBB)

18. 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. Trigger – Tráfego Excedido na Fila 2 Fila 1 Shapper ou Dropper Medidor Fila 2

19. Formador/Descartador • Condiciona e policia o tráfego de saída de acordo com o PHB atribuído ao pacote. FILA 1 saída (bytes/s) b=1 b=2 b=1 b=1 p=2 p=2 Formatador r=1 r=1 t t Tráfego Entrada Tráfego Saída Regra: Aplicar PHB A para Fila 1

20. 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. FILA 1 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 2 Marcador (remarcação de fronteira) Se DSCP=3..35 então remarcar para DSCP 7 Se DSCP=36..50 então remarcar para DSCP 8

21. 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. cliente SLA1 Domínio de DS provedor SLA3 Domínio de DS backbone cliente SLA2 Domínio de DS provedor SLA4

22. 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 SLA1 cliente SLA2 Limite para SLA1: r=1Mbps, b=1Mb, p=2Mpbs Limite para SLA2: r=1Mbps, b=2Mb, p=1,5Mpbs

23. 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. Nó Interno Nó de Fronteira de DS I I B I B B I I I Domínio Domínio

24. Remarcação (Exemplo) • Cada domínio pode ter sua própria interpretação para o valor do DS, por isso os roteadores de fronteira fazer remarcação. PROVEDOR BACKBONE Roteador Fronteira Roteador Fronteira Roteador Interno 7 remarcado classificado DSCP =3 3 7

25. 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.