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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁUNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁSETOR DE TECNOLOGIASETOR DE TECNOLOGIADEPTO. DE ENGENHARIA ELÉTRICADEPTO. DE ENGENHARIA ELÉTRICADisciplina: TE 723 – Transmissão de DadosDisciplina: TE 723 – Transmissão de DadosProfº. Eduardo Parente RibeiroProfº. Eduardo Parente Ribeiro
Transporte de Tráfego TCP/IP sobre o serviço DiffServ Assured Forwarding
Marcelo Nascimento dos Santos
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Setembro/2004 2
Desafios da Internet: Aumentar a capacidade da rede; Garantir a qualidade de serviço para as aplicações existentes e para as novas aplicações.
Introdução
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Setembro/2004 3
Proposta: Uma nova política para controle do tráfego TCP em situações de congestionamento na rede.
Introdução
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Setembro/2004 4
IETF Frameworks: Integrated Services (IntServ) Differentiated Services (DiffServ)
QoS na Internet
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Setembro/2004 5
Arquitetura DiffServ Condicionamento do tráfego
Medição “Shapping” “Dropping”
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Setembro/2004 6
O IETF definiu três tipos de envio para o DiffServ: Expedited Forwarding (EF) Assured Forwarding (AF) Best Effort (BE)
Formas de envio
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Setembro/2004 7
Classifica o tráfego IP em quatro classes de tráfego e três níveis de precedência para descarte
Dependendo do nível do congestionamento pode descartar ou armazenar os pacotes, de acordo com a classificação.
Assured Forwarding Service
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Setembro/2004 8
Tráfego TCP no serviço Assured Forwarding
Problema O protocolo TCP aumenta a ocupação da rede de
acordo com o nível de descarte de pacotes Essa característica pode levar a uma
performance ruim com o serviço “Assured Forwarding”
Solução Uma nova técnica adaptativa de marcação de
pacotes para solucionar o problema da degradação da performance
Utilização de um procedimento de sinalização entre os roteadores de borda e internos
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Setembro/2004 9
Algoritmo RIO
A operação de descarte de pacotes no serviço Assured Forwarding pode ser realizada pelo algoritmo RIO (RED for In and Out).
O RIO é um algoritmo simples para a gerência de filas
Baseado no mecanismo RED (Random Early Detection)
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Setembro/2004 10
Condicionamento do Tráfego
Filtro de tráfego do tipo “token bucket” Divide o fluxo de dados em “conformant
flow” e “non-conformant flow”
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Setembro/2004 11
O Buffer RIO
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Setembro/2004 12
Proposta para um novo Filtro
Variando o fator α o percentual de pacotes “non-conformant” pode ser alterado
O parâmetro α é controlado por um algoritmo de sinalização de congestionamento (CSA).
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Setembro/2004 13
Controle do TráfegoBuffer de
entrada cheio?
Descarta pacote Pacote enviado
como Conformant para o buffer
RIO
Tráfego enviado como
Best Effort para o buffer RIO
Token removido do
bucket Conformant
Existe token no bucket out-of-
profile?
Token removido do bucket Best
Effort
Pacote deixado no Buffer de entrada
Coloca o pacote no buffer de
entrada
Existe token no bucket
de entrada?
Existe token no bucket out of
profile?
Pacote AF
Para o buffer RIO
Para o buffer RIO
SIM
SIM
NÃO
NÃO
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Setembro/2004 14
Controle do parâmetro α
Na chegada do oitavo pacote OUT: Caso (t - t0) > T1 o parâmetro α é
decrementado em Δα, T1 e T2 são resetados;
Caso (t - t0) < T1 o parâmetro α não é alterado.
Quando T2 expira, se o RIO buffer não está congestionado, o valor de α é incrementado em Δα.
tt0
P = 0
(t - t0)
P = 1
Na chegada do primeiro pacote OUT os contadores T1 e T2 (T1 < T2) são iniciados.
P = 2 P = 3 P = 4 P = 5 P = 6 P = 7
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Setembro/2004 15
Análise da Performance
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Setembro/2004 16
Throughput Respect of Service (RoS) Perda de Pacotes
Parâmetros de Performance
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Setembro/2004 17
Comportamento no Cenário 1
Throughput x Número de Fontes
0200400600800
1000120014001600
10 15 20 25 30
Número de Fontes AF
Th
rou
gh
pu
t [k
bit
/s]
Fixed α = 0.4
Fixed α = 0.2
Fixed α = 0
Variável comCSA
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Setembro/2004 18
Comportamento no Cenário 1
Respect of Service X Número de Fontes
0
20
40
60
80
100
120
10 15 20 25 30
Número de Fontes
Resp
ect
of
Serv
ice [
%]
Fixed α = 0.4
Fixed α = 0.2
Fixed α = 0
Variável com CSA
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Setembro/2004 19
Comportamento no Cenário 2
Caso A: NAF = 10, NBE = 10
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Setembro/2004 20
Comportamento no Cenário 2
Caso B: NAF = 25, NBE = 10
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Setembro/2004 21
Comportamento no Cenário 2
Caso C: NAF = 10, NBE = 40
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Setembro/2004 22
Comportamento no Cenário 2
Caso D: NAF = 25, NBE = 40
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Setembro/2004 23
Conclusão
O tráfego TCP pode apresentar uma performance ruim com o Assured Forwarding Service
Com a implementação de um algoritmo token bucket melhorado e utilização do CSA pode-se garantir um RoS próximo de 100% em condições de congestionamento por excesso de tráfego BE