Faculdade de Tecnologia SENAC PelotasRS Curso Superior de

Faculdade de Tecnologia SENAC Pelotas/RS Curso Superior de Tecnologia em Redes de Computadores Unidade Curricular Qualidade em Serviços de Rede Introdução ao Qo. S Professor Eduardo Maroñas Monks © 2006 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.

Sumário § Motivação para o uso de Qo. S. § Identificar os principais problemas em redes convergentes. § Cálculo que largura de banda de acordo com múltiplos fluxos § Mecanismos projetados para o uso eficiente de largura de banda. § Tipos de atrasos. § Formas de redução do impactos do atraso na qualidade do serviço. § Perdas de pacotes e formas de redução ou prevenção. Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 2

Rede tradicional não convergente § Características de tráfego de dados tradicional: q. Fluxo de dados em rajadas q. Acesso FIFO (First IN, First OUT) em filas q. Sem necessidade de tempos rígidos nas aplicações, atrasos são aceitáveis q. Breves paradas na rede são suportadas Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 3

Redes Convergentes § Características de redes convergentes: q. Pacotes pequenos de voz competindo com tráfego de dados em rajadas q. Tráfego crítico deve possuir prioridade em relação ao demais q. Voz e vídeo são sensíveis a atrasos q. Paradas na rede não são permitidas Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 4

Questões sobre qualidade em Redes Convergentes § Insuficiência de largura de banda: múltiplos fluxos competindo por largura de banda limitada. § Atraso fim a fim (fixo e variável): os pacotes devem passar por diversos enlaces e dispositivos o que acrescenta atraso na transmissão. § Variação de atraso (jitter): algumas vezes existe uma grande capacidade de outros tráfegos o que resulta em um aumento e variação do atraso § Perdas de pacotes: os pacotes podem ser descartados quando um enlace está congestionado Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 5

Características de Redes q Definem o desempenho de uma rede, são elas: Largura de Banda Medida em bit/s Quanto mais, melhor (limite financeiro e tecnológico) Latência (atraso) Medido em ms (1/1000 segundos) Inserção de atrasos em todo o caminho do pacote Jitter (variação do atraso) Medido em ms (1/1000 segundos) Variação do atraso Normalmente, devido ao congestionamento e tempo nas filas dos roteadores Perdas de pacotes Medido em % do total de pacotes Perdas podem ser causadas por congestionamento, meios físicos defeituosos, dispositivos com problemas, interferências Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 6

Medição de Largura de Banda § O máximo de largura de banda disponível é relacionado ao link mais lento § Múltiplos fluxos estã competindo pela mesma banda, resultando em menor capacidade de banda para cada aplicação. § A insuficiência de largura impacta no desempenho das aplicações de rede. Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 7

Aumentando a banda disponível § Aumentar o link (a melhor solução, mas nem sempre possível devido a motivos financeiros ou tecnológicos). § Aplicar Qo. S com recursos avançados de filas para repassar os pacotes importantes primeiro § Usar compressão na camada 2 (aumenta o atraso) § Usar compressão nos cabeçalhos IP. Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 8

Usando a largura de banda de forma eficiência Voz 1 1 2 2 3 3 3 4 4 4 (mais alto) Dados Voz • LLQ • RTP header compression 4 (alto) Dados (médio) Dados 4 3 2 1 1 Dados • CBWFQ • TCP header compression (baixo) § Usando mecanismos avançados de filas e compressão de cabeçalhos, a largura de banda disponível por ser usada com maior eficiência: Voz: filas do tipo LLQ e compressão do cabeçalho do protocolo RTP Tráfego interativo: filas do tipo CBWFQ e compressão de cabeçalho TCP Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 9

Tipos de atraso § Atraso de processamento: o tempo que leva para o roteador retirar o pacote da interface de entrada, examinar o pacote e colocá-lo na fila da interface de saída § Atraso de enfileramento: tempo que o pacote permanece na fila de saída do roteador § Atraso de serialização: tempo gasto para colocar o pacote no meio físico de saída § Atraso de propagação: tempo que o pacote leva para ser transmitido de um ponto a outro na rede Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 10

Impacto de atraso e jitter na qualidade § Atraso fim a fim: é o somatório de todos os atrasos (propagação, processamento, serialização e enfileiramento) no caminho § Jitter: é a variação do atraso (http: //www. ietf. org/rfc 3393. txt). § Em redes best-effort (melhor esforço) os atrasos de propagação e serialização são fixos, enquanto que os atrasos de processamento e enfileiramentos são imprevisíveis Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 11

Formas para reduzir o atraso § Aumentar o link (a melhor solução, mas nem sempre possível devido a motivos financeiros ou tecnológicos). § Aplicar Qo. S com recursos avançados de filas para repassar os pacotes importantes primeiro § Usar compressão na camada 2 (aumenta o atraso) § Usar compressão nos cabeçalhos IP. § Mudar a prioridade dos pacotes Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 12

Redução de atraso na rede § Roteador do cliente (customer): Compressão de cabeçalhos TCP/RTP Enfileiramento LLQ (prioridades) § Roteador do provedor (ISP): Mudança de prioridade conforme a política de Qo. S do roteador Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 13

Efeitos da perda de pacotes § Ligação telefônica: “Eu não entendi o que falastes. A voz está sendo cortada. ” § Teleconferência: “A imagem está distorcida. A voz não está sincronizada. ” § Usuário doméstico: “O arquivo está corrompido. ” § Call center: “Por favor, aguarde um momento que o sistema está lento. ” Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 14

Tipos de descarte de pacotes Outros tipos de descarte q. Fila de entrada: a cpu do roteador está ocupada e não é possíve processar novos pacotes. q. Ignore: o roteador não possui mais espaço em buffer. q. Overrun: a CPU está ocupada e não conseguiu liberar espaço no buffer para um novo pacote. q. Erros de quadros: o hardware detectou § Descarte de final de fila (Tail drops) acontecem erroa no CRC, quadros uqanod filaquadro, de saída por estáexemplo cheia. Estes descartes que o tamanho mínimo (runt) ou são menores comuns e acontecem quando o link está maiores que o tamanho máximo (giant). congestionado Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 15

Formas de evitar perdas de pacotes § Aumentar o link (a melhor solução, mas nem sempre possível devido a motivos financeiros ou tecnológicos). § Garantir largura de banda para pacotes de aplicações sensíveis a perdas, por exemplo voz. § Evitar o congestionamento descartando aleatoriamento pacotes menos importantes de ocorrer o problema Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 16

Traffic Rate Policing Traffic Policing e Traffic Shaping Time Traffic Rate Shaping Time Traffic Rate Time Comparativo: http: //www. cisco. com/en/US/tech/tk 543/tk 545/technologies_tech_note 09186 a 00800 a 3 a 25. shtml Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 17

Exemplo: reduzindo perdas de pacotes na rede § Problema: o congestionamento da intefrace causa a perda de pacotes TCP e de voz, causando uma transferência de arquivos lenta e a qualidade da ligação péssima. § Possibilidade: controle de congestionamento e enfileiramento com prioridades podem ajudar § Solução: Uso de WRED (Weighted Random Early Detection) e e LLQ (low latency queuing) nos roteadores. Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 18

Resumo § Redes convergentes possuem diversos tipos de tráfego em uma infraestrutura compartilhada. Isto cria a necessidade de diferenciar o tráfego e priorizar o tráfego sensível a atraso § Vários mecanismos existem para ajudar a maximizar o uso da banda disponível, incluindo filas e compressão § Todas a redes apresentam atraso. O atraso pode afetar o desempenho de aplicação de voz e vídeo § Sem provisionamento e gerenciamento, as redes podem obter perdas de pacotes. As perdas de pacotes são especialmente importantes em aplicações que utilizam o protocolo UDP, que são os casos de áudio e vídeo Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 19

Referências § PETERSON, L; DAVIE, B. Redes de Computadores – Uma Abordagem de Sistemas. Capítulo 6. 3ª Ed. Campus, 2004. § KUROSE, J; ROSS, K. Redes de Computadores e a Internet – Uma Abordagem top-down. Capítulo 7. 3ª Ed. Pearson, 2006. § Quality of Service Networking http: //www. cisco. com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc /qos. htm § Qo. S Congestion Avoidance http: //www. cisco. com/en/US/tech/tk 543/tk 760/tsd_technol ogy_support_protocol_home. html § Qo. S Congestion Management (queuing) http: //www. cisco. com/en/US/tech/tk 543/tk 544/tsd_technol ogy_support_protocol_home. html Curso Superior em Tecnologia de Redes de Computadores - Qualidade de Serviços em Redes – 2011 20