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Internet de Banda Ancha, asignatura distribuida (UPC, UPV, UC3M, UPM) Febrero-Junio 2001

Servicios Diferenciados en la Internet 1

QoS en la Internet de BandaAncha

Servicios Diferenciados en laInternet

Luis Guijarro Coloma

http://www.upv.es/~lguijar

Estructura

n Conceptou Objetivo, antecedentes, requisitos

n Elementos básicos de la Arquitecturau Escenario de provisión

n Asignación del Servicio y de los Recursosu Ejemplos de asignación

n Iniciativa Qbone



Objetivo DiffServ

n Tratamientodiferenciado del tráficoen Internetu según aplicacionesu según clientes

Objetivo DiffServ

n Escalabilidadu Internet: 110 millones de nodos1 y una tasa

anual de crecimiento 300%-700%F direccionamiento

F encaminamiento

F seguridad

F calidad de servicio

1Hobbes' Internet Timeline v5.3



Concepto DiffServ

n Es esencialmente un esquema deprioridades relativasu Ofrece QoS relativa a agregados

n Suposiciónu El tráfico dominante en Internet continuará

siendo best-effort

Concepto DiffServ

n Símil clases de servicio

TURISTA



Concepto DiffServ

n Símil DiffServ: Facturación aeropuerto

TURISTA

Antecedentes DiffServ

n Campo Type of Service (TOS)u 3-bit precedence

F 0 (peor tratamiento)-7 (mejor tratamiento)

u 3-bit TOSF bits D (low delay)

F bit T (high throughput)F bit R (high reliability)

u InconvenientesF implementación propietaria

RFC 791




n Internet de Servicios Integrados:IntServ/RSVPu Ofrecer QoS cuantitativa a un flow

F Parámetros de tráfico

F Parámetros de QoS

u Los routers aceptan/rechazan las reservaspara un flow

F Protocolo RSVP

RFC 2205RFC 2211RFC 2212


n Símil IntServ: Asientos avión

TURISTA




n Internet de Servicios Integrados:IntServ/RSVPu Inconvenientes

F Falta de escalabilidad en core routersF Requerimientos funcionales altos en todos

los routers

F Implantación global para ofrecer guaranteedservice

Requisitos DiffServ

n Implantación progresiva y retrocompatible

n Poca carga en core routersn Diferenciación tráfico

n Diferenciación usuarios



Arquitectura DiffServ

n Elementos básicos de la arquitecturau Campo Differentiated Services

u Comportamientos PHB

u Escenario de provisiónF Ejemplo de provisión

n Asignación del Servicio y de los Recursos

Arquitectura DiffServ

CampoDifferentiatedServices Comportamientos

PHB



Campo Differentiated Services

n El “usuario” marca los datagramas:u codificando un valor DSCP (Differentiated

Services Codepoint)

u en el campo DSfield, que ocupa los 6 bitsmás significativos de

F IPv4• campo Type Of Service (RFC 791)

F IPv6• campo Traffic Class (RFC 2460)

RFC 2474

Campo Differentiated Services

n El “usuario” marca aquellos datagramas:u que son los que el usuario desea marcar

F direcciones IP origen/destino

F protocol IDF puerto origen/destino

u que son los que cumplen el patrón de tráficoacordado



Per-Hop Behavior (PHB)

n Conceptou Cada router otorga un tratamiento

diferenciado a cada datagrama en funcióndel valor DSCP

n Tipos normalizadosu default

u class-selector

u expedited forwarding

u assured forwarding

Default y Class-Selector

n Defaultu destinado a proporcionar el servicio actual

de Internet

n Class-selectoru se corresponden con los 7 valores

Precedence de IPv4: 001000 a 111000

u aquella PHB de mayor valor DSCP tienemayor probabilidad de que sus datagramassean conmutados antes

RFC 2474



Expedited Forwarding (EF)

n Valor DSCPu igual a 101110

n Característicasu El tráfico EF experimenta valores bajos de:

F pérdida, retardo y jitter

n Mecanismosu No se generen colas de tamaño considerable

F Cada router reserva un valor mayor o igual a un valorconfigurable de ancho de banda

n Servicio Premium

RFC 2598

Servicios

n Premium (o Virtual Leased Line)u Tráfico

F no supera una tasa de pico

u Mecanismo redF otorga prioridades altas en las colas de los

routers

u QoSF bajo retardo y baja variabilidad de retardo



Assured Forwarding (AF)

n Valor DSCPu define 4 clases AF (cccxxx) y dentro de cada clase,

F 3 niveles de prioridad ante pérdidas (xxxppp), queforman un grupo

n Característicasu El tráfico AF experimenta valores bajos de pérdida

n Mecanismosu Preferentemente descartará datagramas con valor

alto de prioridadF Cada router reserva una cantidad mínima de recursos

para cada clase AF

n Servicio Assured

RFC 2597

Servicios

n Assuredu Tráfico

F no supera un determinado perfil

u Mecanismo de redF no descarta sus datagramas en los routers

u QoSF mejor fiabilidad que best-effort



Escenario de provisión

n SLS (Service Level Specification)u Utilidad

F Permite que un cliente reciba DiffServ de suISP

u ContenidoF Clases de servicio soportadas

F Cantidad de tráfico permitido en cada clase

u TiposF estáticos

F dinámicos

Escenario de provisión

Leaf router

Edge router

Edge router

Border router

Border router

Corerouter

ISP

red corporativa 1

redcorporativa 2



Leaf routers

n Clasificador MF (Multi-field)u Selecciona en función de

varios campos

n Medidor (metering)u Mide y comprueba

propiedades temporalesflujo

n Marcador (Marking)u Asigna valor DSCP

n Planificador/Gestor

Leaf router

Clasif.MF

Med. 1

Med. 2

Marc . 1

Planif.Marc . 2

Core routers

n Clasificador BA(Behavior Aggregate)u Selecciona en

función del campoDSfield

n Gestor de memoria(Buffer management)u Asigna buffers

n Planificador(Scheduling)u Disciplina de servicio

Corerouter

Clasif.BA

Planif.



Border routers

n Clasificador BA

n Medidor

n Marcador

n Dropper (policing)u Descarta datagramas

no conformes


Borderrouter

Clasif.BA

Med. 1

Med. 2

Marc .

Planif.Drop

Edge routers

n Clasificador BA

n Medidor

n Marcador

n Conformador(shaping)u Retrasa datagramas

para forzarconformidad


Edgerouter

Clasif. BA

Med. 1

Med. 2

Marc .

Planif.Conform.



Ejemplo Provisión

n Servicios y PHBu Premium

F EF PHB

u AssuredF AF PHB: una clase y una prioridad

u Best-effortF Default

Planificación

n FCFS con prioridadesu Dos colas

F Cola alta prioridad• se sirve según FCFS (First-Come First-Served)

F Cola baja prioridad• sólo se sirve cuando no hay datagramas de alta

prioridad en espera

• se sirve según FCFS



Gestión de Memoria

n RED (Random EarlyDetection)u se activa por umbralu descarta datagramas

aleatoriamente

n RED with In and Outu maneja dos umbralesu umbral A activa RED

para flujo Outu umbral B activa RED

también para el flujoIn

Out

In

AB

Medición

n Datagrama conformeu el datagrama

encuentra tantostokens como sutamaño

n Datagrama noconformeu al contrario

b

m

b’

1/r

¿?

b’ >= m

b’ < m



Leaf routers

Clas. MF

EF

AF

Marc.EF

Marc.AFBE

sí

no

sí

Leaf router

Core routers

Clas. BA

EF

AF y BE

prioridad alta

prioridad baja

RIOEF AF BE

Corerouter



Border routers

Clas. BA

EF

AF

Desmarc.AF

BEsí

no

sí

Borderrouter

Edge routers

Clas. BA

EF

AF

Desmarc.AF

BEsí

no

Edgerouter



Asignación del Servicio

n Conceptou Aplicable en la red del cliente

u Cómo compartir el servicio especificado enel SLS

n Alternativasu Estación

u Bandwidth Broker (BB)

LR

ER1

red corporativa 1

1

23

45

BB

Asignación de recursos

n Conceptou Aplicable en la red del ISP

u Cómo configurar los border routers paramanejar el tráfico entrante

n Alternativasu distribuida

F border routers

u centralizadaF bandwidth broker

ER1

BR1 CR

BB2

BR2

ISP



Ejemplo asignación A

LR

ER1

ER2BR1

BR2

CR

ISP

red corporativa 1

redcorporativa 2

Bandwidth Broker Servicio Assured, SLSestático, BB en red

corporativa

1

23

45

6 7

8

9

Ejemplo asignación B

LR

ER1

ER2BR1

BR2

CR

ISP

red corporativa 1

redcorporativa 2

BB1

BB2

BB3

Servicio Premium, SLSdinámico, BB en red

corporativa e ISP

1 3

4

2

5

66779

10

8

1112

13 14

15

16



Internet2 Qbone

n Iniciativa Qbone (1998)u Internet2 QoS WG

u Testbed DiffServ inter-dominios

u ParticipantesF vBNS, Abilene, Esnet, NREN, etc.

u Arquitectura QboneF Servicio Premium, basado en EF PHB

F Despliegue progresivo de BB

http://www.internet2.edu/qbone

Cosas que recordar

n DiffServ se planteó en 1997 como unaalternativa a IntServ para proporcionar QoSen Internet

n DiffServ no trata flujos sino agregados

n DiffServ no proporciona una QoScuantitativa

n Los ISP y los fabricantes abogan por unadiferenciación al estilo DiffServ

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