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
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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).

29
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

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PROJETO TEQUILA
FIM