Clasificación y Gestión del Tráfico en Redes

Clases de Servicios

Internet no permite que las aplicaciones multimedia sensibles al retardo soliciten ningún tratamiento especial. Objetivo: modelo de servicio que ofrezca algo más que el servicio de mejor esfuerzo de la red actual. Un modelo simple consiste en clasificar el tráfico en clases y proporcionar distintos niveles de servicio a esas distintas clases de tráfico.

Escenarios

Escenario 1

Con el servicio de entrega del mejor esfuerzo de Internet, los paquetes de audio y FTP se mezclan en la cola de salida de R1 y se transmiten según política FIFO. Una ráfaga de paquetes FTP podría llenar la cola, haciendo que los paquetes IP de audio sufran retrasos o pérdidas por el desbordamiento de R1. ¿Solución? Aplicando prioridad estricta a los paquetes de audio (antes que cualquier FTP). Cada paquete debe marcarse como perteneciente a una de las 2 clases. Hay que MARCAR los paquetes.

Escenario 2

Una app de audio de 1 Mbps y transferencia con prioridad alta. ¿Debe darse prioridad a los paquetes de audio a un usuario que ha comprado a su ISP un servicio «platinum» frente a los paquetes FTP? No. Hay que diferenciar a los paquetes según la dirección IP del emisor. CLASIFICAR los paquetes.

Escenario 3

Una app de audio con mal comportamiento y transferencia FTP. El router sabe que debe dar prioridad a los paquetes procedentes de la app de audio a 1 Mbps. La velocidad del enlace de salida es de 1,5 Mbps o más, los paquetes FTP no recibirán ningún servicio de R1 a R2. Tendríamos el mismo problema si varias app, todas ellas con la misma prioridad, tuvieran que compartir el ancho de banda de un enlace. Es preferible un grado de AISLAMIENTO entre clases de tráfico y los flujos individuales de cada clase, aunque en la realidad todos los paquetes son tratados del mismo modo.

Mecanismos de clasificación, marcado y vigilancia en la frontera de la red.

Planificación

Forma en que los paquetes puestos en cola son seleccionados para su transmisión.

• FIFO: Los paquetes que llegan a la cola de salida del enlace esperan para ser transmitidos si el enlace está ocupado transmitiendo otro paquete. Si no hay suficiente espacio en el buffer, la política de eliminación de paquetes determina si el paquete será eliminado o no. Los paquetes salen en el mismo orden que llegan.
• Colas con Prioridad: Los paquetes se clasifican en clases de prioridad en la cola de salida. Ésta puede depender de una marca explícita que transporta en su cabecera. Cada clase de prioridad tiene su propia cola. La elección de paquetes con la misma prioridad se realiza aplicando FIFO.
• Colas de Turno Rotatorio: En lugar de existir un servicio de prioridad estricta entre clases, un planificador de turno rotatorio alterna el servicio entre clases. Una disciplina de colas de turno rotatorio conservadora busca un paquete de una determinada clase, pero si no lo encuentra, comprueba inmediatamente la siguiente clase de la secuencia de turno rotatorio.

Vigilancia – La cubeta con pérdidas

Tres importantes criterios de vigilancia:

• Tasa promedio: paquetes por intervalo de tiempo. El problema es el intervalo de tiempo sobre el que se vigilará la tasa promedio. Limita la cantidad de tráfico que puede ser enviado a la red para un periodo de tiempo relativamente largo.
• Tasa de pico: limita el número máximo de paquetes que pueden ser enviados a la red en un intervalo de tiempo más corto.
• Tamaño de la ráfaga: limitar el número máximo de paquetes que pueden ser enviados en un intervalo extremadamente corto. En el límite, cuando la longitud tiende a 0, el tamaño de la ráfaga limita el número de paquetes que pueden ser enviados.

Una cubeta con pérdidas es una cubeta que puede almacenar x fichas. Las nuevas fichas se generan a r fichas/seg. Si la cubeta tiene menos de x fichas, la ficha que se acaba de generar se añade a la cubeta. Sino, se ignora y la cubeta sigue con x fichas. El número máximo de paquetes que pueden entrar en la red en cualquier intervalo de tiempo de longitud t es: rt+x. La tasa de generación de fichas r sirve para limitar la tasa promedio a largo plazo a la que los paquetes pueden acceder a la red.

->Cubeta con Pérdidas. ¿Retardo máximo que experimentará un paquete mientras espera para recibir servicio en la cola WFQ?

Diffserv

Arquitectura: proporcionar la capacidad de manejar diferentes clases de tráfico de formas distintas en Internet de manera ESCALABLE (pueden existir centenares de flujos simultáneos) y FLEXIBLE (pueden surgir nuevas clases de servicio y quedar obsoletas otras más antiguas). Flexible en el hecho de que no define servicios ni clases de servicios específicos. Proporciona componentes funcionales.

Servicios diferenciados Diffserv

Modelo de servicios diferenciados. Consta de 2 conjuntos de elementos funcionales:

1. Funciones de frontera: en la frontera de entrada de la red se marcan los paquetes que llegan (se asigna un cierto valor al campo DS de la cabecera del paquete). La marca que recibe un paquete identifica la clase de tráfico a la que pertenece. Las distintas clases de tráfico recibirán un servicio diferente en la red principal.
2. Función del núcleo: Reenvío. Cuando un paquete marcado con DS llega a un router DS, el paquete es reenviado al siguiente salto de acuerdo con el comportamiento por salto asociado a dicha clase de paquete. El comportamiento por salto de un router se basará únicamente en las marcas de los paquetes. Por tanto, si los paquetes que se están enviando de H1 a H3 reciben la misma marca que los paquetes de H2 a H4, los routers tratan estos paquetes como agregados sin distinguir los orígenes. La arquitectura Diffserv obvia la necesidad de controlar el estado del router para cada pareja individual.

Clasificación y acondicionamiento del tráfico de Diffserv

1. Los paquetes que llegan al router de la frontera se clasifican.
2. El clasificador selecciona los paquetes según la cabecera del paquete y la dirige a la función de marcado apropiada.
3. La marca de paquete se transporta dentro del campo DS.

Un usuario final puede limitar su velocidad de transmisión de paquetes con el fin de cumplir un perfil declarado de tráfico. Los paquetes van recibiendo su marca de prioridad y reenviados a través de su ruta hasta alcanzar su destino. Si se viola el perfil de tráfico, los paquetes se marcan de forma diferente o se eliminan.

Función de medida: comparar el flujo de paquetes entrantes con el perfil de tráfico negociado y determinar si el paquete cumple dicho perfil y decidir así si volver a marcar, reenviar, retardar o eliminarlo. Dicha política debe establecerla el administrador de la red y no es específica de la arquitectura Diffserv.

Comportamiento por salto. PHB

«Descripción del comportamiento de reenvío observable externamente de un nodo Diffserv aplicado a un agregado de comportamiento Diffserv particular». Consideraciones:

1. Puede hacer que diferentes clases de tráfico reciban distintos rendimientos.
2. No obliga al uso de ningún mecanismo concreto para conseguir estos comportamientos.
3. Las diferencias en el rendimiento deben ser observables.

PHB. Reenvío Expedito (EF)

Durante cualquier intervalo de tiempo, a la clase de tráfico se le garantizará el suficiente ancho de banda como para que la tasa de salida del tráfico sea igual o mayor que la tasa mínima configurada. Esta garantía se implementa independientemente de la intensidad de tráfico de cualquier otra clase que esté llegando a un router.

PHB. Reenvío Garantizado (AF)

Divide el tráfico en 4 clases, y a cada una de las clases se les garantiza que recibirá cierta cantidad mínima de ancho de banda y de buffer. Dentro de cada clase, los paquetes vuelven a clasificarse en una de las 3 categorías de preferencia de eliminación.