Serviços integrados ( intServ)

Servicos integrados(intServ)

Entre 1995 e 1997, a IETF dedicou um grande esforço a criação de uma arquitetura para multimídia de fluxo. Esse trabalho resultou em mais de duas dezenas de RFCs, começando com as RFCs 2205 a 2210. O nome genérico desse trabalho e algoritmos baseados no fluxo ou serviços integrados. Ele teve como objetivo as aplicações de unidifusão e multidifusão. Um exemplo do primeiro tipo de aplicação e um único usuário que recebe um fluxo de um videoclipe transmitido por um site de noticias. Um exemplo do outro tipo de aplicação e um conjunto de estações de televisão digital que transmitem seus programas sob a forma de fluxos de pacotes IP para muitos receptores situados em diversos locais. Vamos nos conectar a seguir na multidifusão, pois a unidifusão e um caso especial de multidifusão.

Em muitas aplicações de multidifusão, os grupos podem alterar seus membros dinamicamente; por exemplo, quando as pessoas entram em uma vídeo conferencia ou se entediam e passam para uma novela ou para o canal de esportes. Nessas condições, a estratégia de fazer com que os transmissores reservem largura de banda com antecedência não funciona muito bem, pois ela exigiria que cada transmissor rastreasse todas as entradas e saídas de sua audiência. No caso de um sistema projetado para transmitir imagens de televisão a cabo, com milhões de assinantes,esse esquema não funcionaria de forma alguma.

RSVP — Resource reSerVation Protocol

O principal protocolo da IETF para a arquitetura de serviços integrados e o RSVP, descrito na RFC 2205 e em outras. Esse protocolo e empregado para fazer as reservas; outros protocolos são usados para transmitir os dados. O RSVP permite que vários transmissores enviem os dados para vários grupos de receptores, torna possível receptores individuais mudarem livremente de canais e otimiza o uso da largura de banda ao mesmo tempo que elimina o congestionamento.

Em sua forma mais simples, o protocolo utiliza roteamento por multidifusão com arvores de amplitude, como discutimos anteriormente. Cada grupo recebe um endereço de grupo. Para transmitir dados a um grupo, um transmissor coloca o endereço desse grupo em seus pacotes. Em seguida, o algoritmo de roteamento por multidifusão padrão constrói uma arvore de amplitude que cobre todos os membros. O algoritmo de roteamento não faz parte do RSVP. A única diferença em relação a multidifusão normal são algumas informações extras transmitidas periodicamente ao grupo por multidifusão, a fim de informar aos roteadores ao longo da arvore que devem manter certas estruturas de dados em suas respectivas memórias.

Para obter uma melhor recepção e eliminar o congestionamento, qualquer um dos receptores de um grupo pode enviar uma mensagem de reserva pela arvore para o transmissor. A mensagem e propagada com a utilização do algoritmo de encaminhamento pelo caminho inverso, discutido antes. Em cada hop, o roteador detecta a reserva e guarda a largura de banda necessária. Se a largura de banda disponível não for suficiente, ele reporta a falha. No momento em que a mensagem retornar a origem, a largura de banda já terá sido reservada ao longo de todo o caminho entre o transmissor e o receptor, fazendo a solicitação de reserva ao longo da arvore de amplitude.

Ao fazer uma reserva, um receptor pode (opcionalmente) especificar uma ou mais origens a partir das quais deseja receber informações. Ele também pode especificar se essas opções serão fixas durante o período de reserva, ou se o receptor deseja manter em aberto a opção de alterar as origens mais tarde. Os roteadores utilizam essas informações para otimizar o planejamento da largura de banda. Em particular, dois receptores só são configurados para compartilhar um caminho se ambos concordarem em não alterar as origens posteriormente.

O motivo para essa estratégia no caso totalmente dinâmico e que a largura de banda reservada e desacoplada da opção de origem. Quando reserva a largura de banda, um receptor pode alternar para outra origem e manter a parte do caminho existente que for valida para a nova origem.

O que é Intserv

 IntServ ou Serviços Integrados é um modelo de implementação do QoS desenvolvido para garantir a qualidade do serviço para fluxos individuais de trafego utilizando para tanto a sinalização fim-a-fim e a reserva de recursos por toda a rede, dos roteadores intermediários até o roteador de destino.

Características

-Reserva de recursos: o roteador deve saber a quantidade de recursos (buffers, largura de banda) que já está reservada para as sessões em andamento;
-Estabelecimento de chamadas: uma sessão que exige garantias de QoS deve, primeiramente, estar habilitada a reservar recursos suficientes em cada roteador da rede no trajeto fonte-destino (processo de aceitação de chamada)

-Alta granulariadade

-04 elementos componentes: escalonador de pacotes, controlador de admissão, classificador e protocolo de reserva de recursos,

-Como características principais do IntServ temos:

*Reserva de recursos: o roteador deve saber a quantidade de recursos (buffers, largura de banda) que já está reservada para as sessões em andamento;

*Estabelecimento de chamada: uma sessão que exige garantias de QoS deve, primeiramente, estar habilitada a reservar recursos suficientes em cada roteador da rede no trajeto fonte-destino;

*Alta granularidade no controle do fluxos;

*Composto por 4 itens: escalonador de pacotes, controlador de admissão, classificador e protocolo de reserva de recursos

MODELO DE QoS

O DiffServ ou Serviços Diferenciados trabalha o QoS em relação aos grandes fluxos de dados em oposição as reservas individuais de recursos do IntServ. Desta forma o DiffServ requer a negociação dos recursos para todos os pacotes de uma rede.

 Características
a) Menor granularidade na alocação de recursos;

b) Simplicidade no processamento dos roteadores de núcleo;

c) Apenas funções simples no núcleo da rede e funções relativamente complexas nos rotedores que se encontram nas extremidades (ou hosts);

d) Fluxos são agregados em classes de serviço Diffserv (não existe controle individual sobre cada fluxo)

e) Não é necessária sinalização entre cada roteador da rede

f) Tráfego é dividido em um número limitado de diferentes classes, com diferentes requisitos de QoS;

Serviços integrados

O modelo de serviços integrados é caracterizado pela reserva de recursos. Antes de iniciar uma comunicação, o emissor solicita ao receptor a alocação de recursos necessárias para definir-se uma boa qualidade na transmissão dos dados. O protocolo RSVP (Resource Reservation Protocol) é utilizado, nesse modelo, para troca de mensagens de controle de alocação dos recursos. A alocação de recursos diz respeito a largura de banda e ao tempo em que será mantida a conexão. Neste período de tempo, o emissor daquele serviço tem uma faixa da largura de banda disponível para transmitir seus dados.

O IntServ é caracterizado pela alocação de recursos para dois novos tipos de serviços que são os serviços garantidos para aplicações que necessitam de um atraso constante, e serviços de carga controlada para aplicações que requerem segurança e destacam o serviço de melhor esforço.

Na ilustração acima suponhamos que a máquina jazz.empresa1.com.br deseje fazer uma comunicação de voz através da Internet (voz sobre IP) com a máquina ciranda.empresa2.com.br. Esta aplicação requer baixo atraso e baixa variação do atraso (jitter) para que sejam mantidos os requisitos de qualidade. Então, jazz envia uma mensagem especificando as características para o tráfego (path) para ciranda. Quando a mensagem de path chega a ciranda, inicia-se o procedimento de reserva de recursos (resv) por todo caminho entre este dois nós da rede. Todos os roteadores entre os dois pontos passam pelo processo de alocação de recursos e qualquer um deles pode rejeitar a solicitação, informando para jazz que a solicitação não foi aceita. Caso todos os roteadores tenham condições de disponibilizar os recursos solicitados, é alocada a largura de banda e buffer necessários para a aplicação.

Durante a transmissão dos pacotes, são feitas classificações nos roteadores para cada fluxo, colocando-os em filas específicas para a aplicação. Como o controle é feito, basicamente, nos roteadores. Isso exige grande capacidade de processamento, armazenamento e bons algoritmos para tratamento de filas. Ou seja, aumenta o grau de complexidade nos roteadores.

Serviços diferenciados ( diffServ )

O modelo de serviços diferenciados implementa QoS com base na definição de tipos de serviços. No cabeçalho de um pacote IP, existe um campo chamado TOS (Type of Service) que pode representar o tipo do serviço. No entanto, serviços diferenciados ampliam a representação de serviços e o tratamento que pode ser dado para encaminhar um pacote, definindo um novo layout para o TOS, passando a chamá-lo de DS Field (Differentiated Service Field). No DS Field, são codificadas as classes para serviços diferenciados. O campo TOS já existia na definição do pacote IP, mas só recentemente se definiu uma utilização para o mesmo.

A arquitetura DiffServ parte do princípio que domínios adjacentes tenham um acordo sobre os serviços que serão disponibilizados entre os mesmos. Este acordo denomina-se SLA – Service Level Agreement. Um SLA determina as classes de serviços suportadas e a quantidade de tráfego na banda entre os domínios. Os domínios podem definir um SLA estático ou dinâmico, sendo que, neste último caso, um protocolo de sinalização e controle será necessário para o gerenciamento da banda.

Dois novos tipos de serviços especiais surgiram juntamente com o modelo de serviços diferenciados: serviços assegurados e os serviços premium. Serviços assegurados são os serviços para clientes que precisam de segurança para seus provedores serviços no momento que haja um congestionamento. E os serviços premium são para aplicações que necessitam de baixo atraso e baixo jitter.

Com DiffServ, os próprios clientes podem marcar seus DS Fields e enviar para o receptor. No entanto, dessa forma, não há como saber se há recursos disponíveis para a comunicação, fazendo com que, por exemplo, o pacote chegando em um roteador que não provê QoS com o DS Field marcado, seja remarcado e passe a ser um pacote de um serviço de melhor esforço.

Existem tipos de serviços que não podem conviver com essa incerteza. Por isso, um componente mediador foi inserido nesse modelo para gerenciar e recursos no domínio QoS. Este componente foi denominado Bandwidth Broker (BB). O BB trabalha como um gerente de recursos do domínio que tem com função básica controlar a largura de banda, as políticas e prioridades dentro e entre as organizações. Quando há uma solicitação de um fluxo, o BB é o componente que verifica a disponibilidade de recursos e a autorização do cliente para conexão dentro do domínio QoS. Ele também encarrega-se de fazer as alocações necessárias para a comunicação dentro do seu domínio e solicita ao BB do domínio adjacente, caso o pedido de conexão seja para fora do domínio, para fazer o mesmo. O processo de solicitação de alocação de recursos é continuado entre BBs adjacentes até que se chegue ao BB do domínio do receptor. O protocolo de sinalização para alocação de recursos entre os BBs pode ser o RSVP.