Preven

1
Prevenção e Controlo de Congestão

• Sistemas Telemáticos
• Licenciatura em Engenharia de Sistemas e
  Informática
• Departamento de Informática
• Universidade do Minho

2
Materias utilizados

• Internet Congestion Control with Active Queue
  Management (AQM), Seungwan Ryu
  (sryu_at_eng.buffalo.edu)

3
Sumário

• Introdução
• Controlo de Congestão no TCP
• Gestão Activa de Filas
• Notificação Explícita de Congestão

4
Congestão (1)

• As redes de comutação de pacotes têm recursos
  limitados
• Largura de banda das linhas que interligam os
  encaminhadores
• Comprimento finito das filas em que são
  armazenados os pacotes à espera de transmissão
• Os recursos da rede devem ser partilhados entre
  as diversas conexões suportadas

5
Congestão(2)

• Quando muitos pacotes têm que ser enviados
  através da mesma linha
• As filas ultrapassam o seu limite máximo
• Alguns pacotes são descartados
• Se o descarte é muito frequente...a rede fica
  congestionada

6
Congestão(3)

• Transformou-se num problema sério
• Aumento da utilidade e uso das redes de
  computadores
• Mistura de diferentes tecnologias
• Exemplo Pares entraçados e fibras ópticas
• Fibras permitem grandes larguras de banda
• Desadaptação entre diferentes débitos

7
O que é a congestão?

• O que é a congestão ?
• A necessidade agregada de largura de banda excede
  a capacidade disponibilizada pela linha.
• O que acontece ?
• Degragação de desempenho
• Perdas múltiplas de pacotes
• Baixa utilização da ligação
• Tempos de atraso altos
• Colapso de congestão

8
Métricas de detecção

• Podem ser usadas vários métricas para detectar se
  uma rede está congestionada
• Percentagem de pacotes descartados por falta de
  espaço de armazenamento
• Tamanho médio das filas
• Número de pacotes que disparam o temporizador e
  são retransmitidos
• Tempo médio de atraso dos pacotes
• Desvio padrão para o atraso dos pacotes
• Em qualquer dos casos o aumento nos números
  significa aumento da congestão

9
As razões da congestão

• Inundação de tráfego destinado à mesma linha de
  saída
• As filas enchem e os pacotes são descartados
• O problema pode não ser resolvido única e
  simplesmente com aumento de memória
• Processadores lentos ou software de
  encaminhamento pouco eficiente.
• Desadaptação entre partes do sistema (várias
  linhas rápidas e uma lenta)
• A congestão tem tendência a alimentar-se a si
  própria e piorar a situação.

10
Congestão vs. Controlo de Fluxo

• O controlo de congestão têm que se certificar que
  a rede é capaz de transportar o tráfego
• A congestão é um problema global, envolve todos
  os sistemas finais e encaminhadores
• O controlo de fluxo lida com tráfego
  ponto-a-ponto entre uma fonte e um destino (por
  exemplo um supercomputador a descarregar para um
  PC através duma fibra)

11
Congestão

• As redes mais modernas têm que ter algum
  mecanismo para controlar a congestão
• Essas técnicas estão estreitamente relacionadas
  com a forma como os recursos limitados são
  alocados às várias conexões activas na rede
• Dois paradigmas alternativos
• Alocação de Recursos em tempo de estabelecimento
  de conexão como forma de prevenir a congestão
• A fonte detectar a congestão e a ajudar na sua
  redução ou eliminação quando ela ocorre.

12
Congestão

• Uma alternativa é a rede ter um papel activo na
  alocação de recursos
• Embora isto possa evitar a congestão, a conexão
  pode ser rejeitada se houver recursos disponíveis
  insuficientes
• É contudo uma tarefa difícil uma vez que essas
  alocações devem ocorrer em todos os
  encaminhadores e linhas da rede.
• Adicionalmente, esta abordagem pode potenciar a
  sub-utilização dos recursos que são limitados.
• Outra alternativa é permitir às fontes enviarem
  os dados que quiserem para rede, e forcá-la a
  recuperar de situações de congestão.
• Uma abordagem mais simples, mas a congestão pode
  demorar algum tempo a ser dissipada (com a perda
  de pacotes a persistir).

13
Fluxos numa rede não orientada à conexão

• O conceito de fluxo é essencial para o processo
  de alocação de recursos
• É feita pela rede uma expedição independente de
  cada datagrama entre e endereço IP fonte e o IP
  destino.
• Contudo, na prática, é suposto que uma sequência
  de pacotes siga a mesma rota na rede entre a
  fonte e o IP destino
• Esta sequência de pacotes constitui um fluxo

14
Fluxos numa rede não orientada à conexão

• Na prática o fluxo não é estabelecido
• Geralmente um encaminhador reconhece os fluxos
  pela análise de cadeia de pacotes que passam por
  ele.
• Basta analisar a fonte e o destino dos pacotes IP
• O encaminhador pode manter informação a respeito
  de cada fluxo que passa por ele para efeitos de
  alocação de recursos
• Chamada muitas vezes informação de estado ligeira
• (soft state)

15
Mecanismos de alocação de recursos

• Existem inúmeras formas das redes realizarem na
  prática as operações de alocação de recursos
• Contudo, iremos analisar três critérios de
  classificação para os mecanismos de alocação de
  recursos
• Centrado no encaminhador ou no sistema final
• Baseado em reserva ou em realimentação
• Baseado em janela ou em débito

16
Centrado na rede ou na fonte

• As fontes IP e os os encaminhadores estão
  envolvidos na alocação de recursos
• Classificação que localiza as responsabilidades
• Centrado na rede
• Encaminhadores têm a a responsabilidade de
  decidir quando os pacotes são expedidos ou
  descartados
• Informam as fontes IP de quanta informação estão
  autorizados a enviar
• As fontes devem respeitar estas mensagens de
  conselho
• Centrado na fonte
• Fontes monitorizam a rede e ajustam o seu
  comportamento em conformidade
• Encaminhadores sob congestão descartam os pacotes

17
Reserva vs realimentação

• Numa abordagem baseada em reserva
• A fonte requisita explicitamente recursos
  (buffer e/ou capacidade nas linhas) dos
  encaminhadores (portanto centrado na rede) quando
  o fluxo é estabelecido
• Cada encaminhador aloca os recursos requisitados,
  se isso não ultrapassar a sua capacidade
  limitada.
• Numa abordagem baseada em realimentação
• Não há o processo de reserva
• As fontes IP ajustam o seu débito de acordo com a
  informação de realimentação, que pode ser
• Explícita Mensagens de Controlo de Congestão
  (centrada na rede)
• Implicita Como resultado da medição do
  comportamento da rede (centrada na fonte)

18
Baseada em janela ou débito

• Como é que o nó fonte IP é informado da
  quantidade dos dados que pode enviar?
• Este critério classifica os mecanismos de
  controlo de congestão na forma de relato usado
  para indicar à fonte quantos dados pode enviar
• Como um tamanho de janela aconselhada pelos
  encaminhadores usados por um fluxo.
• Como um débito (i.e. Entidades por unidade de
  tempo que a fonte pode transmitir para a rede).

19
Avaliação da alocação de recursos

• Um mecanismo de alocação de recursos pode ser
  avaliado em termos tanto da sua eficácia como
  equidade(fairness).
• A eficácia pode ser avaliada com
• Throughput e atraso são parâmetros que competem
  forçar mais dados para a rede aumenta o tamanho
  das filas e portanto aumenta o atraso

20
Equidade da alocação de recursos

• A equidade dum algoritmo de alocação de recursos
  é uma quantidade mais difícil de medir.
• Para uma dada linha entre dois encaminhadores,
  há maior equidade quando todos fluxos recebem uma
  parte equitativa da largura de banda?
• Uma métrica comum para a equidade é o índice de
  Jain.

21
Índice de equidade de Jain

• Para um dado conjunto de fluxos x1, x2, . xN, o
  índice de equidade é dado por
• O índice de equidade varia entre 0 e 1 (1 é o
  maior valor)

22
Prevenção e Controlo de Congestão

• Duas abordagens para lidar com a congestão
• Controlo de Congestão (Reactiva)
• Actua depois da rede estar sobrecarregada
• Prevenção de Congestão (Proactiva)
• Actua antes da rede estar sobrecarregada

23
Algoritmos de Controlo de Congestão

• São conhecidos muitos algoritmos de controlo de
  congestão
• Foi desenvolvida uma taxonomia para os organizar
• A taxonomia começa por dividí-los em algoritmos
  em anel aberto e em anel fechado
• As soluções em anel aberto são divididas entre
  aquelas que actuam na fonte e as que actuam no
  destino

24
Categorias em anel fechado

• Divididas em duas sub-categorias
• Realimentação explícita
• São enviados pacotes de aviso dos pontos de
  congestão para a fonte
• Realimentação implícita
• As fontes deduzem a existência de congestão pelas
  suas próprias observações

25
Controlo de Congestão

Controlo de congestão

• Em anel aberto
• usado principalmente em redes de comutação de
  circuitos (GMPLS)

• Em anel fechado
• usado principalmente em redes de comutação de
  pacotes
• usa informação de realimentação global local

• Controlo de Realimentação implícito
• End-to-end congestion control
• Exemplos
• TCP Tahoe, TCP Reno, TCP Vegas, etc.

• Controlo de realimentação explícito
• controlo de congestão assistido pela rede
• Exemplos
• IBM SNA, DECbit, ATM ABR, ICMP source quench,
  RED, ECN

26
Políticas que afectam a congestão
27
Anel Aberto Calibração de Tráfego Traffic
shaping

• Uma das principais causas de congestão é a o
  tráfego são as rajadas (bursty) de tráfego.
• A calibração de tráfego é um método em anel
  aberto que tenta gerir a congestão forçando que
  os pacotes sejam transmitidos a um débito
  previsível
• O seu objectivo é regular o débito médio (e
  rajada) na transmissão dos dados
• Quando se estabelece a ligação a calibração é
  acordada entre o utilizador e o transportador.

28
Algoritmo do balde vazanteLeaky Bucket Algorithm

• O que se pretende é disponibilizar um fluxo
  consistente e regular de tráfego
• Imagine um balde com um buraco em baixo ou uma
  torneira com o fluxo de saída é constante,
  independente da água que entra ou que existe.
• É essa a ideia de suporte a este algoritmo

29
Algoritmo do Balde vazante
O fluxo de saída tem um débito constante ?,
quando há agua no balde e é zero qunado o balde
está vazio
30
Algoritmo do Balde vazante Concretização

• Um balde vazante não é mais que um sistema de
  fila com um único servidor com um tempo de
  serviço constante
• Os pacotes podem chegar a qualquer instante, mas
  o host só está autorizado a colocar um pacote na
  rede por cada tique do relógio.
• Se os pacotes forem de diferentes tamanhos é
  melhor usar um número fixo de bytes por tique em
  vez de um pacote.
• Quando a fila enche, os novos pacotes são
  descartados

31
Algoritmo do Balde com CréditosToken Bucket
Algorithm

• O balde vazante força um padrão de saída rígido
• O algoritmo do balde com créditos permite
  acelerações na saída quando chegam muitos pacotes
  (rajadas)
• Aqui cada balde mantém créditos que são gerados
  por um relógio à velocidade de um crédito em cada
  ?T segundos
• Para transmitir precisa de um crédito
• Os hosts que ficam períodos em silêncio, podem
  enviar rajadas mais tarde.

32
Realimentação Implícita vs Explícita

• Controlo de Congestão com Realimentação Implícita
• A rede descarta pacotes quando a congestão ocorre
• A fonte infere a congestão implicitamente
• Disparo de temporizadores, confirmações
  duplicadas, etc.
• Examplo Controlo de Congestão fim-a-fim do TCP
• Fácil de concretizar mas imprecisa
• Concretizada apenas na camada de transporte (TCP)

33
Realimentação Implícita vs Explícita

• Controlo de Congestão com realimentação explícita
• O encaminhador indica explicitamente a congestão
  às fontes
• Marcação de pacotes
• Exemplos DECbit, ECN, etc.
• Disponibiliza informação mais precisa às fontes
• Mais complicado de concretizar
• É preciso mudar algoritmos dos elementos da rede
  e de das fontes
• É necessária a cooperação entre as fontes e os
  componentes da rede

34
Controlo de Congestão no TCP

• Ideia
• Assumir rede melhor- esforço (encaminhadores FIFO
  ou FQ) em que cada fonte determina a capacidade
  da rede por si só
• Usa realimentação implícita
• As confirmações fazem aumentar as transmissões
  (auto-relógio)
• Desafio
• Determinar em primeiro lugar a capacidade
  disponível
• Ajuste a mudanças na capacidade disponível

35
Controlo de Congestão no TCP

• Usa controlo de congestão fim-a-fim
• Usa realimentação implícita
• i.e., time-out, ACKs triplos duplicados, etc.
• Usa controlo de fluxo baseado em janela
• cwnd min (pipe size, rwnd)
• Auto-relógio (self-clocking)
• Arranque lento e prevenção de congestão
• Exemplos
• TCP Tahoe, TCP Reno, TCP Vegas, etc.

36
Controlo de Congestão no TCP

• Arranque lento e prevenção de congestão

Prevenção de Congestão
W1
W
W/2
RTT
37
Arranque lento no TCP

• Quando pensamos num algoritmo de controlo de
  fluxo baseado em janela deslizante
• Assumimos que a fonte pode enviar segmentos até
  ao tamanho da janela
• Isto funciona bem para dois computadores ligados
  à mesma LAN
• mas pode causar problemas se houver
  encaminhadores e linhas mais lentas no percusros
  entre os dois
• O TCP precisa de suportar um algoritmo chamado de
  arranque lento

38
Arranque lento no TCP

• O arranque lento adiciona uma outra janela para a
  emissor TCP a janela de congestão
• Quando se estabelece uma nova conexão, a janela
  de congestão é inicializada a 1 segmento.
• Cada vez que se recebe uma confirmação, a janela
  de congestão é aumentada de 1
• O emissor pode enviar até um número de segmentos
  que é o mínimo entre a janela de congestão e a
  janela de controlo de fluxo

39
Arranque lento no TCP
1
tempo 0
tempo 4
1
1
tempo 1
1
tempo 5
1
tempo 2
tempo 6
1
1
tempo 3
tempo 7
1
40
Arranque lento no TCP
2
tempo 8
tempo 13
2
3
2
3
tempo 9
tempo 14
2
3
2
3
tempo 10
tempo 15
2
3
2
3
tempo 11
4
tempo 16
3
3
tempo 12
5
4
2
tempo 17
41
Arranque lento no TCP
6
5
4
tempo 18
tempo 23
6
7
4
5
7
6
5
4
8
tempo 19
tempo 24
6
7
5
7
6
5
tempo 20
9
8
tempo 25
4
6
7
6
7
tempo 21
10
9
8
tempo 26
4
5
7
7
tempo 22
11
10
9
8
2
tempo 27
4
5
42
Arranque lento no TCP
12
11
10
9
tempo 28
8
13
12
11
10
tempo 29
9
8
14
13
12
11
tempo 30
10
9
8
15
14
13
12
tempo 31
10
9
8
11
43
Arranque lento no TCP

• A janela de congestão é o controlo de fluxo
  imposto pelo emissor, enquanto a outra janela é o
  controlo de fluxo do receptor
• A capacidade da Internet pode ser atingida a
  qualquer instante, e um encaminhador
  intermediário começar a decartar pacotes
• Isso indica ao emissor que a janela de congestão
  está muito grande

44
Que tamanho deve ter a janela?

• No exemplo apresentdo a janela atingiu os 8
  segmentos.
• A capacidade do pipe ou o produto atraso e
  largura de banda pode ser dada por
• capacidade(bits) largura de banda (bps) x
  tempo-de-ida-e-volta(seg)
• Exemplos
• T1 (1.54mbps), através dos EUA (60ms RTT) dá
  11,580bytes (max tamanho de janela TCP é 64K)
• T3 (45mbps), dá 337,500bytes!!

45
Controlo de Congestão no TCP

• Duas fases
• Arranque lento
• Prevenção de congestão
• Variáveis importantes
• Congwin
• threshold define a fronteira entre as duas fases

• probing da largura de banda utilizável
• Idealmente transmitiro mais rápido possível
  (Congwin o maior possível) sem perdas
• Aumentar Congwin até haver perdas l(congestão)
• Perdas diminuir a Congwin, e então recomeçar o
  probing (aumento) novamente.

46
Controlo de Congestão no TCP
Prevenção de Congestão
/arranque lento terminado/ / Congwin gt
threshold / Until (loss event) every w
segments ACKed Congwin threshold
Congwin/2 Congwin 1 Executar arranque lento
47
Controlo de Congestão no TCP

• TCP Tahoe
• Usa arranque lento/prevenção da congestão
• Uma melhoria rápida retransmissão
• Detectar pacotes (segmentos) descartados por três
  ACKs duplicados
• W W/2, e começa a prevenção da congestão
• TCP Reno (recuperação rápida)
• Depois de receber três ACKs duplicados
• ssthresh W/2, e retransmitir pacotes em falta
• W ssthresh 3
• Depois de receber a confirmação (ACK) W
  ssthresh
• Permitir ao tamanho da janela crescer depressa
  para manter cheio o pipeline

48
Controlo de Congestão no TCP TCP SACK (Selected
Acknowledgement)

• O emissor TCP (Thaoe) pode apenas saber duma
  única perda por tempo-de-ida-e-volta ( RTT)
• A opção SACK disponibiliza uma melhor recuperação
  de uma situação de múltiplas perdas
• O emissor pode transmitir todos os pacotes
  perdidos
• Mas esses pacotes podem já ter sido recebidod
• Operação
• Adicionar a opção SACK ao cabeçalho TCP
• O receptor envia um SACK ao emissor para o
  informar da recepção do pacote
• Então, o emissor pode retransmitir apenas o
  pacote em falta

49
Gestão Activa de FilasActive Queue Management
(AQM)

• Degradação de desempenho no Controlo de Congestão
  do TCP
• Múltiplas perdas de pacotes
• Baixa utilização das linhas
• Colapso de congestão
• O papel dos encaminhadores torna-se importante
• Controlo eficiente da congestão nas redes
• Alocação apropriada da largura de banda

50
Técnicas de Gestão de Filas

• Um dos aspectos mais básicos da alocação de
  recursos é como os pacotes são colocados nas
  filas quando aguardam a sua transmissão
• As duas técnicas mais comuns são
• Filas FIFO
• Filas com Equidade (Fair queuing)

51
Filas FIFO

• Tem uma capacidade finita de armazenar pacotes
• Os pacotes são armazenados pela ordem de chegada
• O pacote no topo da fila é transmitido pela
  linha
• Uma fila FIFO introduz alguma latência (atraso)
  já que os pacotes esperam na fila até a sua
  transmissão
• Com a fila cheia, um pacote que chega é
  descartado
• A FIFO é uma disciplina de serviço da fila
  enquanto o descarte da cauda é uma política de
  descarte

52
Filas FIFO com Prioridade

• Uma ligeira variação das filas FIFO básicas
• Cada encaminhador mantém múltiplas filas FIFO
• Cada fila tem pacotes com uma certa prioridade
• Os pacotes são enviados por ordem de prioridade
• É um ligeiro melhoramento do conceito melhor
  esforço da Internet.
• Uma geração não controlada de pacotes de alta
  prioridade pode tornar esta abordagem não usável
• É necessário um mecanismo para controlar os
  pacotes com alta prioridade enviada por cada
  fonte.

53
Filas FIFO Comentários

• As filas FIFO colocam todo ênfase do controlo de
  congestão nos sistemas finais (fonte e destino)
• Adicionalmente não diferenciam o tráfego com base
  em fluxos
• É bastante provável que um sistema final não
  adira (incompreensão ou desobediência) aos
  pedidos para reduzir o seu fluxo
• Desta forma pode apoderar-se de grandes
  quantidades dos recursos FIFO
• Uma solução mais equitativa seria os
  encaminhadores terem uma FIFO para fluxo
• Não aderência a pedidos só afecta o próprio
  fluxo

54
Filas com EquidadeFair Queuing (FQ)

• Num sistema FQ, o encaminhador mantém uma FIFO
  por cada fluxo.
• As FIFOs são servidas de forma circular
  (round-robin)
• Quando a fila dum fluxo fica cheia, qualquer
  pacote posterior é descartado (até que a fila se
  reduza).
• O FQ não é por si só um algoritmo de controlo de
  congestão, simplesmente segrega os fluxos
• Não diz nada à fonte para reduzir o seu fluxo
• Precisa de ser combinado com um algoritmo de
  controlo de congestão fim-a-fim

55
Filas Equitativas Problemas

• A abordagem FQ básica ignora o impacto do tamanho
  dos pacotes na fila
• Um fluxo com pacotes grandes obtém um maior
  número de recursos que outro com pacotes curtos
• Um algoritmo FQ mais justo deveria considerar o
  tamanho dos pacotes
• Um abordagem ideal (mas obviamente impraticável)
  seria servir cada FIFO na base do bit.

56
Filas EquitativasConcretização

• Considere um encaminhador com n fluxos activos
• O encaminhador concretiza um relógio que se
  incrementa cada vez que são transmitidos n bits
• Qunado o pacote i (num fluxo particular) chega ao
  encaminhador é etiquetado com uma estampilha
  temporal com um valor (Fi) , igual à soma
  seguinte
• Fi Tempo em que se finaliza a transmissão do
  pacote i
• Ai Tempo de chegada do pacote i ao encaminhador
• Pi O tamanho do pacote i (em bits)

57
Filas EquitativasConcretização

• Quando uma linha de saída fica inactiva, o
  próximo pacote a ser transmitido é com a menor
  estampilha temporal (valor Fi)
• Desta forma, para um pacote permanecer numa FIFO
  durante um certo tempo, a linha de saída não pode
  estar jnactiva durante esse tempo.
• Este característica é chamada conservação do
  trabalho
• Algumas das características mais importantes da
  técnica de conservação são
• Cada fluxo tem garantido pelo menos 1/n of da LB
  de saída
• Se a largura de banda dum fluxo é usada por
  outros (se as FIFOs não estiverem vazias)

58
Filas Equitativas Ponderadas Weighted Fair
Queuing (WFQ)

• A WFQ permite ser associado um peso a cada fila
• Isto resulta a alocação aos diferentes fluxos
  proporções maiores ou mais pequenas da largura de
  banda da linha de saída (que o 1/n da FQ)
• Considere 3 fluxos ( 1, 2 e 3) respectivamente
  que recebem 1/6, 1/3e 1/2 da LB da linha saída
• Em termos práticos, este processo pode ser
  concretizado usando os pesos para o desiquilíbrio
  do valor Pi usado para calcular Fi

59
Filas Equitativas Ponderadas Weighted Fair
Queuing (WFQ)

• Os pesos dos valores para o WFQ usado no
  encaminhador podem ser
• Configurados manualmente (não é prático)
• Inicializados pela fonte do fluxo com alguma
  forma de sinalização
• É um tipo de alocação baseada em reserva mas é
  imprecisa
• A proporção da LB atribuída a cada fluxo depende
  do número de fluxos activos no encaminhador.

60
Gestão Activa de Filas

• Problemas com os algoritmos convencionais dos
  encaminhadores
• Usam uma gestão de filas FIFO com descarte dos
  pacotes na cauda (Tail Drop- TD)
• Dois problemas com a descarte na cauda
• Um pequeno número de fluxos monopolizam a
  capacidade do buffer
• A fila está sempre cheia (atrasos altos na fila)
• Solução possível Gestão activa de filas
• Definição Um grupo de mecanismos de gestão de
  filas FIFO para suportar o controlo de congestão
  fim-a-fim na Internet

61
Gestão Activa de Filas

• Objectivos
• Reduzir o tamanho médio da fila
• Diminuir o atraso fim-a-fim
• Reduzir perda de pacotes
• Uma mais eficiente alocação de recursos
• Métodos
• Descartar pacotes antes do buffer ficar cheio
• Usar uma ponderação exponensial do tamanho médio
  da fila como indicador de congestão
• Exemplos RED, BLUE, ARED, SRED, FRED,.

62
Gestão Activa de Filas Random Early Detection
(RED)

• Usa um algoritmo de rede para detectar congestão
  incipiente
• Objectivos da concepção
• Minimizar perda de pacotes e atraso na fila
• Evitar sincronização global
• Manter uma utilização alta da linha
• Remover desiquilíbrios gerados por fontes em
  rajada (bursty source )
• Métodos utilizados
• Descarte aleatório de pacotes
• Manter um tamanho médio de fila

63
Gestão Activa de Filas RED
P
1

• 0 lt Wq lt 1 (0.002)

maxp
minth
maxth
K
64
Gestão Activa de Filas REDDetalhes do RED

• A notificação é implícita
• Basta descartar o pacote
• TCP dispara o temporizador
• Pacote poderia ser marcado explicitamente
• Descarte antecipado de pacotes
• Em vez de de esperar que a fila encha descarta-se
  os pacotes com probablilidade p uma vez antingido
  determinado valor de limiar

65
Gestão Activa de Filas REDDetalhes do RED

• Dois valores de corte na fila
• if AvgLen lt MinThreshold then
• colocar o pacote na fila
• if MinThreshold lt AvgLen lt MaxThreshold then
• calcular a probabilidade P
• descartar pacote chegado com
  probablilidade P
• if ManThreshold lt AvgLen then
• descartar pacote

66
Gestão Activa de Filas REDAfinação do RED

• Probablilidade de descarte de um pacote dum dado
  fluxo
• é aproximadamente proporcional à de largura de
  banda usada pelo fluxo.
• MaxP é colocada em 0.02
• Quando o tamanho médio da fila está a meio dos
  dois valores de corte é descartado um pacote em
  cada 50.
• Se houver rajadas de tráfego
• O MinThreshold deve ser suficientemte grande
  para manter a utilização da linha a um nível
  aceitável.

67
Gestão Activa de Filas REDAfinação do RED
(cont.)

• A diferença entre os dois valores de corte deve
  ser suficientemente grande
• É razoável colocar
• MaxThreshold 2 MinThreshold

68
Gestão Activa de Filas BLUE

• Conceito
• Para eliminar problemas do RED
• Ajuste de parâmetros
• Flutuação do tamanho da fila
• Desliga o controlo de congestão do tamanho da
  fila
• Usa só as perdas e a inactividade como eventos
  indicadores
• Mantém uma única probablidade de descarte, pm
• Problema
• Não consegue evitar algum grau de múltiplas
  perdas de pacotes e/ou baixa utilização da linha

• Algoritmo
• Perda de pacotes
• if (now - last_update gtfreeze_t)
• Pm pm d1
• last_update now
• Linha inactiva
• if (now - last_update gtfreeze_t)
• Pm pm - d2
• last_update now

69
Gestão Activa de Filas SRED

• Conceito
• Estabilizar a ocupação da fila
• Usar o tamanho actual da fila
• Penalizar fluxos mal comportados
• Problemas
• P(i)-1 não é um bom estimador para tráfego
  heterogéneop
• Ajuste de parâmetros Psred, Pzap, etc.
• Estabiliza a ocupação da fila quando o tráfego é
  alto.
• (E quando a carga é baixa ?)

• Algoritmo
• O iésimo pacote chegado é comparado com um
  seleccionado aleatóriamente da lista
• Acerto 1, se forem do mesmo fluxo
• Acerto 0, se não
• p(i) frequência de acerto (1-?)p(i-1) ?Acerto
• p(i)-1 estimador de de fluxos activos
• Probablidade de descarte de pacotes

70
Gestão Activa de Filas ARED

• Adaptar a agressividade do RED consoante a
  mudança da carga de tráfego
• Adaptar maxp baseado no comportamento da fila
• Operação
• Aumentar maxp quando avgQ ultrapassa maxth
• Diminuir maxp quando avgQ é inferior a minth
• Congelar maxp após mudança para prevenir
  oscilações

71
Gestão Activa de Filas RIO RIO (RED in and out)

• Separar fluxos em duas classes Dentro e Fora
  do perfil de serviço
• O encaminhador mantém duas estatísticas
  diferentes para cada perfil de serviço
• Parâmetros e tamanho médio das filas diferentes
• Quando congestionado aplica políticas de controlo
  diferentes para cada classe

72
Gestão Activa de Filas Problemas existentes

• Problemas com proposta existentes
• Incompabitilidade entre o comportamento
  microscópico e macroscópico das filas
• Insensibilidade à mudança do tráfego de entrada
• Problemas de configuração
• Definição dos valores dos parâmetros
• Razões
• Média do tamanho das filas
• Uso de indicador de congestão não apropriado
• Uso de função de controlo não apropriada

73
Notificação Explícita da Congestão Explicit
Congestion Notification (ECN)

• Indicação actual da congestão
• Usa o descarte de pacotes para indicar a
  congestão
• A fonte infere a congestão implicitamente
• ECN
• Obter menos perdas de pacotes e melhor desempenho
• Marcar em vez de descartar pacotes
• É preciso a cooperação entre as fontes e a rede
• São necessários 2 bits no cabeçalho IP ECT-bit,
  CE-bit

74
Notificação Explícita da Congestão
ECT
CE
1 0
Cabeçalho IP
1
Cabeçalho TCP
0
CWR
Cabeçalho do ACK TCP
1
ECN-Echo
3
Cabeçalho TCP
1
4
CWR
Fonte
Encaminhador
Destino
75
Sumário
pl(t)

• AQM
• DropTail
• RED
• RIO

xi(t)

• TCP
• Reno
• Vegas