QoS Qualidade de Serviço em redes de dados

QoS
Qualidade de Serviço em redes
de dados
Prof. Marcos Argachoy
Conceitos
QoS – Em uma abrangência mais fiel:
Significa identificar e tratar de forma
diferenciada tipos de informação que
trafegam em uma rede.
Será que temos Qualidade de serviço
quando usamos uma rodovia?
Conceitos
NÃO
A não ser que pudéssemos escolher uma faixa de
rolamento e essa escolha garantisse não só a
nossa chegada ao destino mas também a
duração da viagem e a hora exata da chegada.
Conceitos
Uma “estrada” para cada tipo de tráfego
Redes diferentes para Voz, Dados e Vídeo.
Conceitos
Redes Convergentes
Muito se tem falado sobre redes convergentes, redes que
possibilitem REALMENTE a convivência entre tipos de
tráfego diferentes e com um resultado ótimo para os
usuários. Mas e na prática?
Por que QoS?
Atraso
(delay)
Variação
Do
Atraso
(Jitter)
Perda
De
Pacotes
Elementos que afetam Latência e
Jitter
STFC
router
IP WAN
Filial
Matriz
CODEC
G.729A: 25 ms
Filas
Variável
Serialização
Transporte
e Rede
Jitter Buffer
Variável
Fixo
(6.3 µs / Km) +
Delay da rede
(Variavel)
20
20--50 ms
Atraso PontoPonto-a-ponto ≤ 150 ms (unidirecional)
QoS para Voz
Voz
• Latencia ≤ 150 ms
• Jitter ≤ 30 ms
• Flat
• Sensível a
Descarte
• Sensível a Delay
UDP Priority
• Perda ≤ 1%
unidirecional
QoS para VideoVideo-Conferencia
Video
• Picos
• Variável
• Sensível a
Descarte
• Sensível a Delay
• Latencia ≤ 150 ms
• Jitter ≤ 30 ms
• Perda ≤ 1%
unidirecional
QoS para Dados
Dados
• Variável
• Insensível a
descarte
• Insensível a
atraso
• TCP Retransmite
• Aplicações diferentes com
cracterísticas diferentes
• Classificar Dados em um modelo de
prioridade relativa com no máximo 4
classes:
-Gold: MissãoMissão-Critica
- (ERP Apps, Transações)
-Silver: Banda garantida
- (Intranet, Messaging)
-Bronze: BestBest-Effort
- (Email, Internet)
-Resto
- (FTP, Backups, Napster/Kazaa)
Segundo Tanenbaum
Funçoes do QoS
Gestão de
congestionamentos
Classificação
Identificar Marcar o tráfego
e separar de acordo com
o tráfego
o
em
comportamento
diferentes e políticas de
classes
negócio
Condicionamento
do tráfego
Evitar
congestonamento
Priorizar, Discartar Discartar
proteger
trafego
pacotes
e isolar o specíficos impróprio
tráfego para evitar
Para
baseado congestio manter a
nas
namento integridade
marcas
da rede
na rede
Gestão eficiente
do link
Controlar Fragmentar
bursts e
e
formatar comprimir
para
tráfego
melhorar a
eficiencia
da WAN
Classificar e Marcar
Marcar
Classificar
Classification Tools:
Ethernet 802.1Q Class of Service
Pream. SFD
DA
Three Bits Used for CoS
(802.1p User Priority)
SA
Type
TAG
4 bytes
PT
Data
FCS
Ethernet Frame
PRI
CFI
• 802.1p User Priority field also
called Class of Service (CoS)
• Different types of traffic are
assigned different CoS values
• CoS 6 and 7 are reserved for
network use
802.1Q/p
Header
VLAN ID
CoS
Application
7
Reserved
6
Reserved
5
Voice Bearer
4
Video Conferencing
3
Call Signaling
2
High Priority Data
1
Medium Priority Data
0
Best Effort Data
Layer 3 Type of Service
IPv4 IP Precedence and DiffServ Code Points
Layer 3
IPV4
ToS
(DS)
7
6
Version
Length
5
4
IP Precedence
DSCP
Len ID Offset TTL Proto FCS IPIPOriginal
-SA IPIP-DA Data
ARPANET military
2
1
3
0
IP Precedence Values
(RFC 791)
Unused
Bits;
Flow
Control
for DSCP
Standard IPV4: Three ToS bits called IP Precedence (IPP)
DiffServ: Six DS bits called DiffServ Code Points (DSCP)
plus two for flow control
Number
0
1
2
3
4
5
6
7
Name
routine
priority
immediate
flash
flash-override
critical
internet – reserved
network – reserved
DiffServ Per Hop Behaviors
DiffServ Code Point
(DSCP)
Per-Hop Behaviors (PHB)
0
Default
(Best Effort)
Assured
Forwarding
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Expedited
Forwarding
0
000000
Low Drop
Pref
Med Drop
Pref
High Drop
Pref
AF11
AF12
AF13
AF21
AF31
AF41
AF22
AF32
AF42
AF23
AF33
AF43
Maps to
IP Prec.
10
12
14
18
20
22
26
28
30
34
36
38
001010 001100 001110
010010 010100 010110
011010 011100 011110
100010 100100 100110
1
2
3
4
46
EF
101110
5
Condicionar
Condicionar
Buffers
Tanenbaum
Garantia de Voz Requer Múltiplas
Filas
Determinar filas
baseadas em
classificação
CoS/ToS
Ethernet Switch
Data
RX
Data
RX
Data
To Core
TX
RX
Voz
RX
A Voz é colocada
em uma fila
sensível a “delay
and drop”
Traffic Rate
Policing
Traffic
Traffic
Policing versus Shaping
Time
Time
Shaping
Traffic
Traffic
Time
Traffic Rate
Traffic Rate
Traffic Rate
Time
• Policer
•Oscillation of TCP
windows
•Ingress
•Rate limiting with
No buffering (drop)
•Causes TCP
resends
• Shaper
•Egress
•Rate limiting with
Buffering (delay or
drop)
•Can adapt to
network congestion
(FR BECN, FECN)
Graphs shown illustrate UDP traffic - TCP window shrinks after drop
Transmitir
Transmitir
Atraso de serialização
•Atraso de serialização é o tempo que se
leva para colocar os bits num circuito
• Função da velocidade do Link e do tamanho do
pacote
Link Speed
Tamanho do pacote
64 bytes 128 bytes 256 bytes
512 bytes
1024 bytes
1500 bytes
56 Kbps
9 ms
18 ms
36 ms
72 ms
144 ms
214 ms
64 Kbps
8 ms
16 ms
32 ms
64 ms
128 ms
187 ms
128 Kbps
4 ms
8 ms
16 ms
32 ms
64 ms
93 ms
256 Kpbs
2 ms
4 ms
8 ms
16 ms
32 ms
46 ms
512 Kbps
1 ms
2 ms
4 ms
8 ms
16 ms
23 ms
768 Kbps
0.640
1.28 ms
2.56 ms
10.24 ms
15 ms
5.12 ms
Recommendações de Fragmentação
Link
Speed
10 ms
20 ms
30 ms
40 ms
56 kbps
70
bytes
140
bytes
210
bytes
280
bytes
350
bytes
700
bytes
1400
bytes
64 kbps
80
bytes
160
bytes
240
bytes
320
bytes
400
bytes
800
bytes
1600
bytes
128 kbps
160
bytes
320
bytes
480
bytes
640
bytes
800
bytes
1600
bytes
X
3200
bytes
256 kbps
320
bytes
640
bytes
960
bytes
1280
bytes
1600
bytes
X
3200
bytes
X
6400
bytes
512 kbps
640
bytes
1280
bytes
1920
bytes
2560
bytes
X
3200
bytes
6400
bytes
12800
bytes
768 kbps
1000
bytes
2000
bytes
X
3000
bytes
X
4000
bytes
X
5000
bytes
X
10000
bytes
20000
bytes
1536 kbs
2000
bytes
4000
bytes
6000
bytes
8000
bytes
10000
bytes
20000
bytes
X
X
X
X
X
50 ms 100 ms 200 ms
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
40000
bytes
X
X —Fragmentação não é problema
MTU 1500
Mission Critical
Services
POLICY-BASED
BASED NETWORKING
VoIP
IntServ
Multimedia
Video Conference,
Collaborative Computing
VPNs
MPLS
Hybrid
DiffServ
Signaling Techniques (RSVP,DSCP*,ATM (UNI/NNI))
Classification & Marking Techniques (DSCP, IP Precedence, NBAR, etc.)
Congestion Avoidance Techniques (WRED)
Traffic Conditioners (Policing, Shaping)
Congestion Management Techniques (PQ,CQ,WFQ,CBWFQ,LLQ)
Link Efficiency Mechanisms (Compression, Fragmentation)
Frame
Relay
PPP
HDLC
SDLC
ATM, POS
FE,Gig.E
10GE
Wireless
Fixed,Mobile
BroadBand
Cable,xDSL
PROVISIONING & MONITORING
Consolidação
QoS é necessário para Minimizar perda de
pacotes, Delay e variação de Delay
Onde QoS é necessário ?
Escritório Remoto
Central Campus
Si
Si
QoS—Campus Access QoS—Campus Distribution
Speed and Duplex
Settings
Layer 3 Policing for
Content Distribution
Classification/trust on IP
Phone , Vconf Station,
Content service and
Citirx Server
Multiple Queues on All
Ports; Priority Queuing
for Voip
Multiple Queues on IP
Phone and Access Ports
WRED Within Data
Queues for Congestion
Management
WAN
QoS—WAN
Low-latency Queuing
Data Traffic Queue
Provisioning
Link Fragmentation and
Interleave
Traffic Shaping
Admission Control
QoS—Branch
Speed and Duplex
Settings
Classification/trust on IP
Phone , Vconf Station,
Content service and Citirx
traffic
Multiple Queues on IP
Phone and Access Ports