Noções de Controle de Congestionamento e QoS Prof. Mauro Tapajós
Controle de Congestionamento
Controle de Congestionamento <ul><li>Uma rede de pacotes pode ser modelada como uma rede de filas de serviços para pacotes
Se a fila de pacotes cresce além da taxa de serviço (saída de pacotes) pode ultrapassar o limite da fila ( buffers ) </li>...
Controle de Congestionamento <ul><li>Congestionamento significa que a carga na rede é temporariamente maior que a capacida...
Solução: aumentar os recursos ou diminuir a carga
Se muitos pacotes chegam e os equipamentos não tem capacidade de dar vazão a todos, ocorre congestionamento
Se difere do controle de fluxo (específico entre dois  hosts ) por abranger todos os equipamentos de comutação da rede e  ...
Situação Ideal
Situação de Congestionamento <ul><li>Na situação real, os buffers nos roteadores usados para enfileirar pacotes são finitos
Existe um tempo de processamento por pacote
Quantos mais pacotes na fila, maior o atraso para os que estão atrás
Aumento de carga é assimilado pela rede até um determinado limite próximo à sua capacidade
Depois disso os atrasos por pacotes crescem e levam o throughtput a cair a zero </li></ul>
Situação Real
Resposta da Rede ao Tráfego Injetado
Deadlock <ul><li>No processo de congestionamento, um roteador só pode dar vazão quando o seguinte der vazão
Por outro lado o seguinte somente pode dar vazão quando o primeiro assim o fizer
Esta espera de um roteador por outro cria um impasse </li></ul>
Tipos de Controle de Congestionamento <ul><li>Preventivo  – tenta prevenir o congestionamento de acontecer
Reativo  – age em resposta a uma situação de congestionamento </li></ul>
Controle de Congestionamento <ul><li>Transmissão em taxas uniformes (contratos com operadoras, uso de PVC's)
Mudança de rotas
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Redes de computadores II - 6.Noções de Controle de Congestionamento e QoS

  1. 1. Noções de Controle de Congestionamento e QoS Prof. Mauro Tapajós
  2. 2. Controle de Congestionamento
  3. 3. Controle de Congestionamento <ul><li>Uma rede de pacotes pode ser modelada como uma rede de filas de serviços para pacotes
  4. 4. Se a fila de pacotes cresce além da taxa de serviço (saída de pacotes) pode ultrapassar o limite da fila ( buffers ) </li></ul>
  5. 5. Controle de Congestionamento <ul><li>Congestionamento significa que a carga na rede é temporariamente maior que a capacidade dos recursos
  6. 6. Solução: aumentar os recursos ou diminuir a carga
  7. 7. Se muitos pacotes chegam e os equipamentos não tem capacidade de dar vazão a todos, ocorre congestionamento
  8. 8. Se difere do controle de fluxo (específico entre dois hosts ) por abranger todos os equipamentos de comutação da rede e hosts </li></ul>
  9. 9. Situação Ideal
  10. 10. Situação de Congestionamento <ul><li>Na situação real, os buffers nos roteadores usados para enfileirar pacotes são finitos
  11. 11. Existe um tempo de processamento por pacote
  12. 12. Quantos mais pacotes na fila, maior o atraso para os que estão atrás
  13. 13. Aumento de carga é assimilado pela rede até um determinado limite próximo à sua capacidade
  14. 14. Depois disso os atrasos por pacotes crescem e levam o throughtput a cair a zero </li></ul>
  15. 15. Situação Real
  16. 16. Resposta da Rede ao Tráfego Injetado
  17. 17. Deadlock <ul><li>No processo de congestionamento, um roteador só pode dar vazão quando o seguinte der vazão
  18. 18. Por outro lado o seguinte somente pode dar vazão quando o primeiro assim o fizer
  19. 19. Esta espera de um roteador por outro cria um impasse </li></ul>
  20. 20. Tipos de Controle de Congestionamento <ul><li>Preventivo – tenta prevenir o congestionamento de acontecer
  21. 21. Reativo – age em resposta a uma situação de congestionamento </li></ul>
  22. 22. Controle de Congestionamento <ul><li>Transmissão em taxas uniformes (contratos com operadoras, uso de PVC's)
  23. 23. Mudança de rotas
  24. 24. Prévia reserva de recursos de rede (Intserv)
  25. 25. Sinalização para forçar diminuição de envio de tráfego </li><ul><li>Implícita (“engana” o TCP, descartando pacotes)
  26. 26. Explícita (informações em mensagens) </li></ul><li>Em caso extremo: descarte de pacotes (pode haver algum mecanismo de priorização) </li></ul>
  27. 27. Mecanismos de Sinalização para Controle de Congestionamento
  28. 28. Algoritmo de “ Leaky Bucket ” <ul><li>Consiste de uma fila finita com taxa de serviço constante
  29. 29. Transforma um fluxo irregular de pacotes num fluxo regular, aliviando rajadas de tráfego e reduzindo o congestionamento
  30. 30. Descarta pacotes quando ultrapassa a capacidade (C) </li></ul>
  31. 31. Algoritmo de “ Token Bucket ” <ul><li>Consiste de uma fila finita de permissões de transmissão
  32. 32. Maior flexibilidade
  33. 33. Permite uma maior adequação da taxa de transmissão à chegada de pacotes (regras)
  34. 34. Nunca descarta pacotes, somente fichas </li></ul>
  35. 35. Enfileiramento Diferenciado <ul><li>A idéia é se ter várias filas para cada saída do roteador com tratamento adequado
  36. 36. Estas filas seriam atendidas de maneira igual, enviando um pacote de cada vez
  37. 37. Para não beneficiar hosts que produzem pacotes maiores que os que produzem menores, as filas podem ser organizadas para que se envie um byte de cada fila a cada vez
  38. 38. No caso de se diferenciar várias fontes de tráfego com diferentes prioridades, pode-se alocar os bytes proporcionalmente </li></ul>
  39. 39. Disciplinas de Enfileiramento <ul><li>Fila FIFO ( First In First Out ou FCFS ) - não provê diferenciação
  40. 40. Simple Fair Queuing – divide os pacotes que chegam em várias filas para cada fluxo (ou origem) e atende a cada uma delas de umas vez </li></ul>
  41. 41. Disciplinas de Enfileiramento <ul><li>Weighted Fair Queuing: </li><ul><li>Divide pacotes em interativos e não-interativos e cria filas para cada tipo de fluxo, tratando fluxos de maneira diferenciada
  42. 42. Atribui “pesos”para cada fila de forma que numa passagem sejam mandados mais de um pacotes, privilegiando fluxos </li></ul><li>O uso destas disciplinas é estabelecido com base em gerenciamento do tráfego (pré-reserva de recursos, estratégias de balanceamento de carga, etc) </li></ul>
  43. 43. Necessidade de QoS <ul><li>Redes datagramas são redes baseadas no melhor esforço ( best effort ): tratam todos os pacotes do mesmo modo
  44. 44. Para uma série de novas aplicações, são necessários mecanismos que garantam o tráfego contínuo de pacotes sem alteração e sujeitos a determinadas condições impostas pelas aplicações
  45. 45. Para isso mecanismos deve ser implementados, onerando o processamento de rede </li></ul>
  46. 46. Qualidade do Serviço - QoS <ul><li>Um mecanismo QoS traduz um pedido de serviço num conjunto de características de tráfego para aquele serviço (enfileiramento adequado, roteamento, disponibilização de recursos – capacidade, buffers, etc)
  47. 47. Grupos de trabalho demonstraram que é possível se oferecer este tipo de suporte sobre uma rede assíncrona de datagramas </li></ul>
  48. 48. Tipos de Tráfego <ul><li>Elástico </li><ul><li>Se ajusta bem dentro de determinada faixa de variação de atraso e banda
  49. 49. Normalmente roda sobre UDP e TCP (aplicações básicas da Internet)
  50. 50. Ex: FTP (sensível a throughput), SMTP (não é tão afetado por atrasos), TELNET e HTTP (razoavelmente sensível a atraso), todas com pequenas variações na exigência de QoS – necessidade modesta de suporte QoS </li></ul><li>Inelástico </li><ul><li>Não se adapta bem a mudanças da qualidade da rede
  51. 51. Melhor exemplo: Tráfego real-time
  52. 52. Em caso de congestionamento, continua a enviar a mesma carga na rede (não recua)
  53. 53. Requisitos (throughput, atraso, jitter , perda de pacotes) </li></ul></ul>
  54. 54. Tráfego Inelástico <ul><li>Uma rede terá dificuldade em atender este tipo de tráfego com atrasos variáveis e ocorrência de congestionamentos
  55. 55. Existe, assim, a exigência então de tratamento preferencial
  56. 56. Aplicações que geram este tipo de tráfego devem sinalizar requisitos
  57. 57. A rede deve ainda suportar tráfego elástico podendo priorizar recursos para atendimento de tráfego preferencial </li></ul>
  58. 58. Requisitos de Aplicação <ul><li>Existe a necessidade de se permitir que as aplicações apresentem seus requisitos de QoS
  59. 59. Duas maneiras de se fazer isto: </li><ul><li>Criação de um mecanismo para requerimento de QoS (melhor em caso de congetionamento da rede – caso a rede esteja congestionada, novos pedidos são negados) - Intserv
  60. 60. Indicação do QoS desejado no cabeçalho dos pacotes - Diffserv </li></ul></ul>
  61. 61. Requisitos de Aplicação - Exemplos

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