Servicios Diferenciados (DiffServ) y Servicios Integrados (IntServ). Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Introducción El actual modelo de servicio que ofrece IP es el de mejor esfuerzo o best-effort, todos los paquetes son tratados de igual forma por la red. Las aplicaciones tradicionales (Web, FTP, e-mail, etc.) son tolerantes a retardos pero no a pérdidas. La posibilidad de un mayor tráfico multimedia parecía plantearse como el futuro problema para Internet. Tráfico multimedia: Sensible al retardo (“tiempo real”). Necesita que la pérdida de paquetes sea justa y baja. Los datos multimedia son generados en forma constante y es necesario que sean reproducidos de la misma forma. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Introducción Aplicaciones multimedia de tiempo real no funcionan bajo el mismo estándar de mejor esfuerzo, son tolerantes a pérdidas pero no a retardos. Se requieren garantías sobre el servicio, lo cual se traduce en la distinción y diferenciación de paquetes. Tráfico multimedia es tolerante a pérdidas < 2%, que podrían ser eliminadas con TCP disminuyendo la tasa de emisión debido a la retransmisión de paquetes (retardo), por lo tanto se utiliza UDP. Por esto el objetivo de la QoS es dar soporte a servicios que posean necesidades específicas como: Ancho de Banda Latencia (retardo extremo a extremo) Jitter (variaciones de la latencia) Pérdidas Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Introducción La posibilidad de otorgar garantías de QoS permitirá el uso de nuevas aplicaciones en Internet y de nuevas aplicaciones de negocio. La implementación de QoS en los routers de una red IP consta de dos fases: Distinción de paquetes: Marcado: Código en cabecera. Clasificación: Agrupar paquetes por criterio o regla. Tratamiento Diferenciado: Monitorización de tráfico: medición, marcado y remarcado. Planificación de recursos: buffer y BW Conformado de tráfico: cumplimiento de acuerdo de servicio. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Algunas Definiciones: Introducción Algunas Definiciones: Qos: Quality of Service (Calidad de Servicio) Servicio que cumple los requisitos solicitados CoS: Class of Service (Clase de Servicio) Categorías de Servicio (Diferentes tipos de servicio). Realmente significa “Differentiated Class of Service” Debido a que existen varios tipos de servicio, se subentiende que los miembros que ingresan a las clases, deben ser diferenciados ANTES de ingresar a una de ellas. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Introducción La Diferenciación puede ser a nivel de: Layer 2 direcciones MAC Interfaces Layer 3 direcciones IP (source, destination) Type of Service (ToS) Flow label (IPv6) Protocolo en la “carga”: (IP, TCP, UDP, IPX, etc.) Layer 4 UDP/ TCP port numbers. Layer > 4 for example HTTP content type Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Principios de la admisión de QoS Introducción Principios de la admisión de QoS Para cada flujo las fuentes declaran su patrón de tráfico y los requisitos de QoS. El marcado y clasificación permiten a un router la distinción de paquetes. Las fuentes deben conformar su patrón de tráfico al declarado y la red debe monitorizar su cumplimiento. Los flujos o clases de tráfico deben aislarse para evitar interferencias en las QoS. Se necesita un mecanismo de control de admisión, esto es, admitir o rechazar un flujo si la QoS solicitada no puede ser satisfecha sin comprometer la de otros flujos ya aceptados. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Introducción Conceptualmente existen 3 tipos de QoS fin-a-fin Best-Effort: también conocido como “sin-QoS” Diferenciado: cierto tráfico es preferido a otro Garantizado: absoluta reserva de recursos de red Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Introducción Primer acercamiento: Encabezado IP v4 campo ToS, 8 bits. Procesar tráfico de alta “precedencia” como el más importante en alta carga. Existe un compromiso entre bajo-delay, alta-confiabilidad, y alto-throughput. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Segundo acercamiento: Encabezado IP v6 campo Priority, 8 bits para diferenciar tráfico y por ende que sean tratados con prioridades distintas Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Introducción Se intentan los siguientes acercamientos: Integrated Services (IntServ) – En conjunto con Resource reSerVation Protocol (RSVP). Differentiated Services (DiffServ) – Class of Service (CoS) junto con QoS Servers. Multiprotocol Label Switching (MPLS) – Mejoras a IP routing (uso de etiquetas). De estos acercamientos se analizarán los dos primeros. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) Extensión compatible para la arquitectura de Internet Algunas características: Servicio de mejor esfuerzo se mantendrá siempre disponible. “Reservas de recursos” no es aplicable para conexiones TCP cortas Algunas aplicaciones multimedia serán adaptivas La distribución Multicast es fundamental (< BW) El Tráfico es manejado por flujos de paquetes Así, el overhead de la inicialización de la conexión permanece aceptable. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) Componentes del modelo de Servicios Integrados 1.- Requerimientos de QoS: 1.1 Control y caracterización de los servicios integrados 1.2 Clases de servicio: 1.2.1 De carga controlada 1.2.2 De QoS garantizada 1.3 Control de tráfico 2.- Requerimientos de recursos compartidos (resource-sharing). 3.- Protocolo de reserva de recursos (Resource ReSerVation Protocol, RSVP). Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) Componentes del modelo de Servicios Integrados 1.- Requerimientos de Qos: Se destacan 3 áreas de importancia. 1.1 Control y caracterización de los servicios integrados: Conjunto de parámetros utilizados para controlar y caracterizar el servicio de QoS requerido por la aplicación. Ejemplos: PATH_MTU: Representación de la Máxima unidad de transmisión para paquetes que atraviesan un determinado camino, medido en bytes. NON_IS_HOP: Provee información sobre la presencia de nodos que no implementan Servicios de Control de QoS a lo largo del camino recorrido por los datos. AVAILABLE_PATH_BANDWIDTH: Provee información sobre el ancho de banda disponible a lo largo del camino recorrido por el flujo de datos, etc. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) Componentes del modelo de Servicios Integrados 1.2 Clases de servicio: 1.2.1 De carga controlada (Controlled Load Service Class, RFC 2211) Simula una red con “baja carga” (no congestionada) Garantía suave (soft guarantee) Baja seguridad Bajo costo Para aplicaciones adaptivas, que toleran variaciones de retardo. Puede ser pensada como un simple servicio por prioridad con control de admisión. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) Componentes del modelo de Servicios Integrados 1.2.2 De QoS garantizada (Guaranteed QoS Service Class, RFC 2212) El receptor puede manejar un máximo retardo de encolamiento Garantía estricta (hard guarantee) Alta seguridad Alto costo Para aplicaciones no adaptivas, que no toleran variaciones de retardo. Puede ser pensada como un servicio de Encolamiento justo (Weighted Fair Queueing, WFQ). Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) Componentes del modelo de Servicios Integrados 1.3 Control de tráfico: Este a su vez tiene 4 componentes. 1.3.1 Organizador de paquetes (Packet Scheduler): Maneja diferentes flujos de paquetes remitiéndolos a un conjunto de colas. Debe implementarse en el punto donde son encolados los paquetes Asume la función de policiamiento de tráfico porque el debe determinar cuando un flujo en particular puede ser admitido en la red. 1.3.2 Clasificador de paquetes (Packet Classifier): Lleva cada paquete entrante a una clase específica, así, esas clases pueden actuar individualmente para entregar diferenciación de tráfico. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) 1.3.3 Control de Admisión (Admission Control) Determina cuando un flujo puede ser garantizado con la QoS solicitada sin afectar las demás conexiones establecidas. 1.3.4 Reserva de Recursos (Resources Reservation) Un protocolo de reserva de recursos (en este caso, RSVP) es necesario para establecer un flujo en los sistemas finales como también en cada router en el camino recorrido por el flujo de datos . Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) 2.- Requerimientos de recursos compartidos (resource-sharing) La reserva de recursos de la red es llevada a cabo flujo por flujo (flow-by-flow) Cada flujo es sujeto a criterios de control de admisión Los flujos comparten los recursos disponibles en la red, esto recibe el nombre de enlace compartido (link sharing). El ancho de banda de la red es compartido por varios tipos de tráfico. El modelo incluye una función adicional de control de admisión llamado Weighted Fair Queuing (WFQ) Preferencia a los flujos de bajo volumen y equitativamente reparte el resto entre los de alto volumen.   Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía 3.- Protocolo de reserva de recursos (Resource ReSerVation Protocol, RSVP) Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) Resumen La arquitectura de los servicios integrados fue diseñada a partir de la idea de que la arquitectura básica de Internet no necesita ser modificada para proveer un soporte para diferentes aplicaciones Sólo se necesita un conjunto de extensiones al modelo de mejor esfuerzo actual de Internet. La arquitectura de los servicios integrados es conceptualmente muy parecido a lo expuesto sobre ATM, es decir, es un esfuerzo por proveer ”servicios garantizados”, como también diferentes niveles de “mejor esfuerzo” por medio de un mecanismo de control de carga. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Integrados (IntServ) Resource ReSerVation Protocol (RSVP) Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía RSVP fue diseñado para ser el protocolo de señalización que activa la reserva de recursos de los Servicios Integrados en los routers y hosts. RSVP pretende proporcionar QoS estableciendo una reserva de recursos para un flujo determinado. Es un diálogo entre emisor, receptor y elementos de red con el fín de reservar recursos para una aplicación. Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Resource ReSerVation Protocol (RSVP) Objetivos Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Que receptores heterogéneos puedan realizar reservas específicas según sus necesidades. Especificar los recursos requeridos. Tratar los cambios en las rutas entre un emisor y un receptor de manera independiente al protocolo de encaminamiento. Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Resource ReSerVation Protocol (RSVP) Características Protocolo de Reserva de Recursos. Permite la reserva de recursos para mensajes Unicast y Multicast. No es un protocolo de encaminamiento, sino que está pensado para trabajar conjuntamente con éstos. Los protocolos de encaminamiento determinan dónde se reenvían los paquetes mientras que RSVP se preocupa por la QoS de los paquetes reenviados de acuerdo con el encaminamiento. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Resource ReSerVation Protocol (RSVP) Características Es un protocolo símplex: petición de recursos sólo en una dirección, diferencia entre emisor y receptor. El intercambio entre dos sistemas finales requiere de reservas diferenciadas en ambas direcciones. La reserva es orientada al receptor. Se crean estados de reserva de recursos (soft state) en los routers. El mantenimiento del “estado de la reserva” se realiza periódicamente por los usuarios finales. Permite diferentes tipos de reservas. Protocolo transparente para los routers no RSVP. Soporta IPv4 (campo ToS, tipo de servicio) e IPv6 (campo Flow Label), aunque no sea un protocolo de transporte. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Resumen (RSVP) RSVP es un protocolo de control de red que le permite a las aplicaciones de Internet obtener diferentes calidades de servicio (QoS) para sus flujos de datos. RSVP no es un protocolo de enrutamiento, trabaja en conjunto con ellos. Es un protocolo símplex: petición de recursos sólo en una dirección, diferencia entre emisor y receptor. El intercambio entre dos sistemas finales requiere de reservas diferenciadas en ambas direcciones. Protocolo transparente para los routers no RSVP. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Descripción Los Servicios Diferenciados (SD) son un esquema de prioridades, el cual permite garantizar Calidad de Servicio. Esto se logra modificando un campo especial ubicado en el encabezado de cada paquete, el cual es denominado “Campo de Servicios Diferenciados” (SD field). Características Tiene como principal característica la implementación de un Dominio de SD. Un Dominio de SD es un conjunto de nodos que opera con las mismas políticas y el mismo “Comportamiento por Salto”(Per Hop Behavior o PHB). Comportamiento por salto es la manera en la cual un nodo hace “forward” a los paquetes. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Descripción El campo DS en la práctica En IPv4 el campo DS es el octeto TOS y en IPv6 corresponde al octeto de Clase de Tráfico (Traffic Class). En la práctica son usados 6 bits para determinar el comportamiento de cada paquete (Differentiated Services Codepoint o DSCP). Dos bits están actualmente desocupados. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Descripción “Servicios Diferenciados” implementa un IP QoS: Modular. Escalable (hasta un cierto número de clases). Implementable en forma incremental. Que introduce una complejidad mínima en cada nodo. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Un DS-Domain consta de nodos de Ingreso nodos de Interior nodos de Egreso. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Funcionalmente, todos los nodos de Ingreso y Egreso pueden ser categorizados como nodos Frontera, dado que actúan como un punto de demarcación entre una red con DiffServ y otra sin DiffServ. Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Los Nodos Frontera clasifican y marcan el tráfico entrante. Con esto se asegura que el paquete circulante posee un PHB soportado por el dominio. Dominio de SD: una o más redes bajo un mismo administrador, por ejemplo, un mismo ISP. El Administrador (ISP, Intranet de una organización) es responsable por asegurar el cumplimiento del “Contrato de Nivel de Servicio” (Service Level Agreement o SLA) en el dominio SD. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Definiciones Flujo de datos: Se llama así a un conjunto de paquetes que viajan por la red entre emisor y receptor y a los cuales se les aplica un conjunto de reglas que determinan su propagación en la red. Frontera del Servicio Diferenciado (Differential Services Boundary): Corresponde al borde de un “DS domain”, donde los “clasificadores” y “condicionadores de tráfico” son implementados. Comportamiento por Dominio (Per Domain Behaviour) (PDB): Corresponde al tratamiento que recibirá un tipo de tráfico de borde-a-borde en un “DS domain”. Comportamiento por Salto (Per Hop Behaviour) (PHB): Define el servicio en cada salto; puede ser relativo (comparado con otro PHB) o absoluto (en términos de BW o retardo). Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Definiciones: SLA: Es un contrato de servicio entre el cliente y el ISP que especifica el servicio de “forwarding” que el cliente recibirá. Si especifica además las condiciones de tráfico entonces hablamos de un Contrato de Condiciones de Tráfico (Traffic Conditioning Agreement o TCA). TCA: contrato que especifica las reglas de clasificación y el perfil de tráfico (medición, marcado, descarte y shaping). Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Nodos Internos y Externos Un dominio esta formado por ambos tipos de nodos, los nodos internos interconectan nodos que pertenecen solo al mismo dominio. Nodos externos interconectan distintos dominios con los nodos internos e implementan funciones para traducir los distintos PHB entre dominios, además implementan funciones para hacer cumplir el TCA. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Clasificación y Acondicionado del Tráfico Diferentes tipos de servicios son brindados a lo largo de la frontera del dominio. La clasificación y el acondicionado del tráfico esta especificado en el SLA. Clasificación: Identifica el tráfico y le asigna el comportamiento que tendrá dentro del dominio. Acondicionamiento: Realiza medición, policiamiento y modelado (ajuste del retardo) y/o remarcado para asegurar que el tráfico dentro del dominio cumple con lo estipulado por el TCA Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Clasificación y Acondicionado del Tráfico Clasificador de Tráfico: Selecciona los paquetes del flujo basados en alguna porción del encabezado de dichos paquetes. Comportamiento (Behavior Aggregate BA): Clasifica los paquetes solo de acuerdo al campo SD (DSCP). Multicampo (MF): Clasifica los paquetes basado en uno o mas campos del encabezado, como dirección fuente, destino, puerto, etc. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Clasificación y Acondicionado del Tráfico Perfil de Tráfico: Especifica propiedades temporales de un flujo seleccionado por un clasificador. Especifica reglas para decir si un paquete esta dentro del perfil o no. Distintas acciones pueden ser aplicadas a paquetes dentro y fuera del perfil. Como por ejemplo el que se cambie el código del campo SD. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Acondicionador de Tráfico: Arquitectura Clasificación y Acondicionado del Tráfico Acondicionador de Tráfico: Este posee las siguientes elementos: Medición Policiamiento Modelado El clasificador selecciona un flujo de tráfico y lo lleva al acondicionador. Medición es usada para cuantificar el tráfico y compararlo con el perfil del flujo. El resultado de la medición puede generar una acción de marcado, borrado o modelado. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Acondicionador de Tráfico: Arquitectura Clasificación y Acondicionado del Tráfico Acondicionador de Tráfico: Medición: Cuantificar el tráfico y lo compara con el perfil de flujo. Marcación: Modifica el campo SD, asignando al paquete un cierto comportamiento. Modelado: Ajusta el jitter del tráfico con el fin de ajustarlo a su perfil. Descarte: Elimina los paquetes del flujo. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Sistema Autónomo 2 Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía AS2 AS1 Y X AS3 X Y AS4 Y X AS5 X Las letras X e Y representan Routers (nodos) de Frontera. Los Routers de Frontera contienen “Condicionadores de Tráfico” (traffic conditioners) que aseguran y hacen cumplir el rendimiento (ej:, shapers y policers). Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura (Traffic Conditioner) Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Clasificador: selecciona los paquetes de acuerdo al contenido de una porción del encabezado (header). Medidor: revisa el cumplimiento de los parámetros de tráfico (ej: Token Bucket) y pasa el resultado al Marker o al Shaper/Dropper dependiendo si el paquete está o no en cumplimiento Marcador: escribe o re-escribe el valor del campo DSCP Shaper: agrega retardo (buffer) o descarta (caso congestión) algunos paquetes para que cumplan con el perfil de tráfico Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Los 6 bits del Campo DSCP se dividen en: xx xx x0: PHB estándares (32) xx xx 11: Uso experimental o Local: Sólo válidos dentro de un DS Domain xx xx 01: Uso experimental o Local: Podrían ser estandarizados en el futuro. A mayor # DSCP, mejor tratamiento. Se hacen coincidir los primeros 3 bits con la definición clásica del estándar cd IPv4. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Arquitectura Tunneling Es necesario encapsular los paquetes cuando estos atravesarán un sector de la red que no se comporta correctamente a los estándares de SD. En caso contrario, los paquetes serian mal ruteados provocando el deterioro en el desempeño. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía A continuación se muestran ejemplos de una arquitectura de Servicios Diferenciados. Esta estructura provee servicio Asegurado y Premium, además del servicio de mejor esfuerzo. Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Asegurado Servicio destinado a clientes que necesitan un servicio confiable, aún si existe congestión. Clasificación y policiamiento son realizados en los routers de entrada a la red de ISP. Si el tráfico no excede la tasa especificada por el SLA (Contrato de Nivel de Servicio) es clasificado como tráfico “dentro del perfil” (in). Caso contrario es clasificado como trafico “fuera del perfil” (out). Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Asegurado Ambos tipos de paquetes son puestos en una cola (Cola Asegurada) para su entrega en orden. La cola es administrada con uno de los siguientes esquemas RED o RIO. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos RED (Random Early Detection) Descarta los paquetes en forma aleatoria. Puede gatillar mecanismos de control en los host finales, reduciendo la tasa de transmisión. De esta manera RED previene que se produzca overflow en la cola del router. Con esto se previene un descarte sucesivo de los paquetes al final de la cola, ya que esto hace que el flujo disminuya y luego aumente deteriorando el servicio [QOS]. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) No se excede umbral no hay descarte Ejemplos RIO Más avanzado que RED, es básicamente dos algoritmos RED, uno para paquetes in y otro para paquetes out. Posee dos umbrales Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía No se excede umbral no hay descarte Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos RIO Si se excede el primer umbral se descartan los paquetes del tipo out. Posee dos umbrales Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Se excede un umbral solo hay descarte de paquetes del tipo out Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos RIO Si se excede el primer umbral se descartan los paquetes del tipo out. Posee dos umbrales Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Se excede ambos umbrales hay descarte de paquetes del tipo in y out. Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium Brinda bajo retardo y bajo jitter para clientes con tasa peak fija. El cliente es responsable de no exceder tasa contratada, cualquier paquete que la exceda será descartado. Es un servicio más caro que el anterior por lo que se desea tener SLA dinámico, para contratarlo según las necesidades. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium El router debe clasificar y hacer clasificaciones multicampo (MF) y modelar el tráfico. Podemos pensar que existe un bit P en el campo SD. Los paquetes Premium son enviados primero que los Asegurados. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Asignación de Servicio (Dom. del cliente) Cada host elige que servicio utilizará. Un host central, llamado “mediador de ancho de bada”(BB), toma la decisión por todos los host. En el primero, el host envía los paquetes sin marcar y estos son clasificados en el router. En el segundo, el host puede o no, enviar los paquetes marcados por él mismo. Si no los marca el BB debe implementar un protocolo para setear la clasificación, marcado y modelado. Por ejemplo RSVP (Resource reSerVation Protocol ). Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Asignación de Recursos (Dom. del ISP) Dado los SLA’s, el ISP debe decidir como configurará los ruoters frontera. Para SLA estático, pueden configurarse manualmente las reglas, de esta manera los recursos son asignados de forma estática a los clientes. Para SLA dinámico, la asignación de recursos esta muy relacionada con el proceso de señalización. El BB usa RSVP para solicitar recursos. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio asegurado con SLA estático. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Ejemplo: Servicio asegurado con SLA estático. Host S envía un mensaje RSVP al mediador de ancho de banda CN1-BB, requiriendo tráfico de Servicio Asegurado. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 1 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio asegurado con SLA estático. CN1-BB concede la petición e informa a LR1 para que setea el bit A de los paquetes de ese flujo. CN1- BB contesta al Host S. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 2 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio asegurado con SLA estático. Host S envía paquetes al router LR1. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 3 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio asegurado con SLA estático. Paquetes desde LR1(exclusive) a ER1(inclusive) realizan una clasificación por comportamiento (BA) si el bit A está marcado son clasificados como in, se encolan y aplica RIO. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 5 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio asegurado con SLA estático. BR1 realiza policiamiento del tráfico. A los paquetes in que exceden el tráfico les es reseteado el bit A. Se aplica RIO. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 6 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio asegurado con SLA estático. Los paquetes son ruteados a través del ISP1. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 7 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Ejemplo: Servicio asegurado con SLA estático. ER2 ejecuta las mismas funciones que BR1. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 8 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio asegurado con SLA estático. Los paquetes son entregados al Host D. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 9 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium con SLA dinámico Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium con SLA dinámico Host S envía un mensaje de RSVP Path a CN1-BB. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 1 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium con SLA dinámico CN1-BB acepta o no la petición. Si la rechaza envía un mensaje de error al Host S. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 2 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Servicio Premium con SLA dinámico CN1-BB acepta y envía la petición a ISP1-BB. Ejemplos Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 3 CN2-BB ISP1-BB Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium con SLA dinámico ISP1-BB realiza la decisión Si falla envía un error a CN1-BB. Si acepta envía el mensaje de petición a CN2-BB. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 4 CN2-BB ISP1-BB Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium con SLA dinámico CN2-BB realiza la decisión Si falla envía un error a ISP1-BB, S será notificado. Si acepta utiliza RSVP para setear a ER2 y se envía un mensaje de reserva a ISP1-BB. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 CN2-BB ISP1-BB 5 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium con SLA dinámico ISP1 setea los routers de frontera y envía un mensaje de reserva a CN1-BB. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 6 CN2-BB ISP1-BB Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium con SLA dinámico CN1-BB setea a LR1 con las políticas de clasificación y modelado, también las de policiamiento y remodelamiento en ER1. Se envía un mensaje de reserva al Host S. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 7 CN2-BB ISP1-BB Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Ejemplos Servicio Premium con SLA dinámico Host S comienza la transmisión. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía LR1 ER1 ER2 Core Router BR2 BR1 ISP1 CN1-BB Host S CN1 HOST D CN2 CN2-BB ISP1-BB 8 Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Diferencias entre IntServ y DiffServ Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Diferencias entre IntServ y DiffServ Comparación Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía IntServ fue desarrollado con anterioridad, pero se utiliza mayormente DiffServ. Como DiffServ permite agregar flujos esto lo hace escalable, a diferencia de los Servicios Integrados. Debido a estas diferencias muchos fabricantes de routers implementan versiones eficientes de Servicios Diferenciados pero no de IntServ. Muchos ISP implementan DiffServ. Qbone (red experimental de QoS en Internet 2) utiliza Diferenciación de Servicio. Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Bibliografía Basado en las presentaciones de: Servicios Integrados y RSVP, Christian Bravo 2002. Servicios Diferenciados , Marcelo Maraboli, año 2004. Servicios Diferenciados, Romain Barrallon, año 2005. Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006

Servicios Diferenciados (DiffServ) Introducción Servicios Integrados Componentes RSVP Resumen Servicios Diferenciados Descripción Arquitectura Ejemplos Comparación Bibliografía Fin… Universidad Técnica Federico Santa María Seminario de Redes de Alta Velocidad 2006