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Transcripción

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5 0#'# # Tiempo de Servicio Sin Congestión Congestión Moderada Congestión Fuerte Carga Rendimiento Sin Congestión Congestión Moderada Congestión Fuerte Carga QoS inútil QoS útil y viable QoS inviable QoS inútil QoS útil y viable QoS inviable

6 # Parámetro Unidades Significado Ancho de Banda (bandwidth) Kb/s Indica el caudal máximo que se puede transmitir Retardo (delay) o latencia (latency) ms El tiempo medio que tardan en llegar los paquetes Jitter ms La fluctuación que se puede producir en el Retardo Tasa de pérdidas (loss rate) % Proporción de paquetes perdidos respecto de los enviados

7 33' #' # # # Probabilidad El retardo mínimo depende de las características físicas de la red Retardo mínimo Retardo Retardo máximo Jitter Tiempo Los datagramas que llegan después del retardo máximo se consideran perdidos

8 > 8 Emisor Receptor Red A B C Emisor Transmite t 50 ms A B C 50 ms 90 ms Receptor Recibe t Red vacía Congestión Retardo: 70 ms ± 20 ms (retardo: 70 ms, jitter: 40 ms)

9 8 0 ## # ( 3 )? =. 23# * 47#. ##' ( ',.* # #7# (, # #2#7# '. 0'##+ #' #2#@7#'#. #### -# (?#.

10 # ## Tipo de aplicación Ancho de Banda Retardo Jitter Tasa de Pérdidas Interactivo (telnet, www) Bajo Bajo Medio/alto Media 1 Batch ( , ftp) Alto Alto Alto Alta 1 Telefonía Bajo Bajo Bajo Baja Vídeo interactivo Alto Bajo Bajo Baja Vídeo unidireccional (streaming) Frágil (ej.: emulación de circuitos) Alto Medio/alto Bajo Baja Bajo Bajo Medio/alto Nula 1 En realidad la aplicación requiere pérdida nula, pero esto lo garantiza el protocolo de transporte TCP

11 1# A 0-###3## '# # 1 BC1 # ## -#.%## #%' # B %31 # # #.%## #.0 1 $%&#674.; # ' ##.

12 # A Ventajas Inconvenientes Reserva Prioridad Da una garantía casi total Los paquetes no necesitan llevar ninguna marca que indique como han de ser tratados, la información la tienen los routers Los routers no necesitan conservar información de estado. Requiere mantener información de estado sobre cada comunicación en todos los routers por lo que pasa Se requiere un protocolo de señalización para informar a los routers y efectuar la reserva en todo el trayecto Los paquetes han de ir marcados con la prioridad que les corresponde La garantía se basa en factores estadísticos, es menos segura que la reserva de recursos (puede haber overbooking)

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19 3 >FE;:;E6;! " #$$ %&( ' ' &)!*+ #+ +), -$!.$/+ &$$ &$$ )$ Octeto TOS: Precedencia D T R C X Precedencia: prioridad (ocho niveles). Mayor es mejor D,T,R,C: flags para indicar la ruta que se quiere utilizar: D: Delay (mínimo retardo) T: Throughput (máximo rendimiento) R: Reliability (máxima fiabilidad) C: Cost (mínimo costo), RFC 1349 X: bit reservado

20 ' Precedencia (decimal) Precedencia (binario) Nombre Control de red Control de interred Reservados para tráfico de control Crítico / ECP Flash Override Flash Inmediato Disponibles para usuario Prioridad Rutina

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24 ### ' # Tolerantes a retardos (Elásticas) No tolerantes a retardos (Tiempo Real) Tolerantes a pérdidas Datos UDP: DNS, SNMP, NTP, etc. Flujos Multimedia de todo tipo: vídeo streaming, videoconferencia, telefonía sobre Internet, etc. Intolerantes a pérdidas Datos sobre TCP: FTP, Web, , etc. Emulación de circuitos (simulación de líneas dedicadas)

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28 > # A B Flujo vídeo A->B: :2056 -> :4065 Flujo audio A->B: :3567 -> :2843 Flujo vídeo B->A: :1734 -> :6846 Flujo audio B->A: :2492 -> :5387

29 0 #A C # # # #. # #I*(# ) # # #3 # %. %### -(. 0#, #,#. &# '##, >:?:?:.

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31 ># $# # ## ' ' # á 3#. %#í#*# #ó# 2 # *. 2: Cuando más tarde E y D realizan sus peticiones no son propagadas hacia arriba por C o B, pues ya no es necesario Reserva 1,5 Mb/s Emisor (flujo de 1,5 Mb/s) A B Reserva 1,5 Mb/s Reserva 1,5 Mb/s C Reserva 1,5 Mb/s Reserva 1,5 Mb/s 1: F pide a C que reserve 1,5 Mb/s del caudal descendente para el flujo que le va a enviar A. C propaga la petición a B quien a su vez la propaga a A D E F Receptor Receptor Receptor

32 ## Servicio Características Equivalencia en ATM Garantizado Garantiza un caudal mínimo y un retardo máximo Cada router del trayecto debe dar garantías A veces no puede implementarse por limitaciones del medio físico (Ej. Ethernet compartida CBR VBR-rt Carga Controlada ( Controlled Load ) Calidad similar a la de una red de datagramas poco cargada Se supone que el retardo es bajo, pero no se dan garantías VBR-nrt Best Effort Ninguna garantía (como antes sin QoS) UBR

33 ## Servicio Best Effort (mínima prioridad) Caudal Servicio de Carga controlada (prioridad intermedia) Servicio Garantizado (máxima prioridad) Tiempo

34 3# 5 ;EE!?;EEF' ( #(. $ *( 3# 3## ( #.0#23# ' # #: ) =.

35 3#3 Estos routers han de mantener información sobre muchos flujos y por tanto mucha información de estado Core de Internet

36 3# 5 $#3 # # 2# ##:3 # 2 J #' # # # ' ( #. 3 ' #2# # #'####. %,#392 # ' 9# $ $3 J2'.0 ####/ ### '

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39 - $4! 12 #!3 $ +! &$$ &$$ Prioridad (4 bits): hasta 16 niveles posibles. Mayor es mejor Etiqueta de flujo (24 bits): el host emisor incluye aquí una etiqueta que identifica de forma única cada flujo que genera. Esto permite a los routers distinguir más fácilmente los paquetes que pertenencen al mismo flujo (no tienen que inspeccionar tantos campos). Aun no se han desarrollado aplicaciones que hagan uso del campo etiqueta de flujo

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43 ">4F Campo DS DSCP CU Clase "1" #.#3# 3 3 ## # C1 C# #.0##* '#(0&:>@;!6

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45 % "! IPv4 Antes Precedencia D T R C X IPv4 e IPv6 Ahora DSCP CU Clase IPv6 Antes Prioridad Etiq. de Flujo (1-4) El significado de los tres primeros bits es compatible en los tres casos

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47 # " Servicio Características Equivalencia en ATM Expedited Forwarding o Premium Assured Forwarding Es el que da más garantías. Equivale a una línea dedicada Lo garantiza todo: Caudal, tasa de pérdidas, retardo y jitter Asegura un trato preferente, pero sin fijar garantías (no hay SLA) Se definen cuatro clases y en cada una tres niveles de descarte de paquetes CBR VBR-rt VBR-nrt Best Effort Ninguna garantía, obtiene solo las migajas UBR

48 '###" Rango Valor Significado Equivalente (decimal) (binario) precedencia xxx Control de la red xxx Control de la red xxx Expedited Forwarding xxx Assured Forwarding clase xxx Assured Forwarding clase xxx Assured Forwarding clase xxx Assured Forwarding clase xxx Best effort (default) 0

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51 # %> 7 Mientras que en la clase mas es mejor en la probabilidad de descarte mas es peor Mayor prioridad Mayor probabilidad de descarte Clase ccc AF AF33 30 Precedencia de descarte dd Alta 11 Media 10 Baja AF AF32 28 Menor probabilidad de descarte AF AF31 26 Binario Nombre Decimal AF AF AF21 18 Menor prioridad AF AF AF11 10

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53 ' %> Paquetes enviados por el host Paquetes que desbordan la capacidad del pozal B c Paquetes que desbordan la capacidad del pozal B e1 B c Paquetes que desbordan la capacidad del pozal B e2 B e1 CAR dd=01 EAR1 CAR = Committed Access Rate dd=10 EAR2 B e2 dd=11 Descartar

54 #" Dec. Binario Significado Reserv Reserv Reserv Preced. 7 (routing y control) Reserv Reserv Reserv Preced. 6 (routing y control) EF (Premium) Config. Usuario Config. Usuario Preced AF AF AF Preced. 4 Dec. Binario Significado AF AF AF Preced AF AF AF Preced AF AF AF Preced Config. usuario Config. Usuario Config. Usuario Preced. 0 (Best Effort, default)

55 ##" Servicio Best Effort Caudal Servicios Assured Forwarding Servicio Expedited Forwarding o Premium Tiempo

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58 >" 1: Dos usuarios establecen una vídeoconferencia H.323 Empresa X 2: Los routers de salida asignan EF al audio y AF41 al vídeo (política de QoS). Realizan traffic shaping 3: Los routers de ingreso de ISP realizan traffic policing sobre el tráfico entrante, por separado para cada clase Empresa Y ISP 1 AS 234 4: Los routers frontera entre ISPs realizan traffic shaping sobre el tráfico saliente y traffic policing sobre el entrante (para cada clase). Opcionalmente remarcan paquetes ISP 2 AS527 Dominio DiffServ I Dominio DiffServ II

59 ># ## # # Identifica y separa paquetes en las diferentes clases Descarta paquetes que exceden el SLA para garantizar la integridad de la red Asigna a cada paquete el DSCP que le corresponde Coloca cada paquete en la cola que le corresponde. Descarta los que superan el umbral acordado de ocupación del buffer Controla (suaviza) ráfagas y conforma tráfico para enviar por la interfaz

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63 0 ##'4674.; Trama Dir. MAC Destino Dir. MAC Origen Ethertype/ Longitud Datos Relleno (opcional) CRC Trama 802.1Q Dir. MAC Destino Dir. MAC Origen X 8100 Tag Ethertype/ Longitud Datos Relleno (opcional) CRC El Ethertype X 8100 indica protocolo VLAN Pri CFI VLAN Ident. Bits Pri: Prioridad (8 niveles posibles) CFI: Canonical Format Indicator (indica formato de direcciones MAC) VLAN Ident.: Identificador VLAN (máximo 4096 en una misma red)

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65 ' Tipo de tráfico Etiqueta DSCP Clase Prior p/Q Cola salida Caudal salida Tamaño buffer Datos VoIP 46 (EF) 5 5 1(Priority) 10% 10% Control Voz y vídeo 26 (AF31) 3 3 Prot. Routing (WRR) 10 % 10% Spanning Tree Vídeo t. real 34 (AF41) 4 4 Datos oro (1ª) (WRR) 60% 26% Datos plata (2ª) (WRR) 20% 54% Datos resto (3ª) 0 (BE) 0 0 WRR: Weighted Round Robin

66 0# # #4@ Cola 1 (10%) Cola 2 (10%) PQ Cola 3 (60%) Cola 4 (20%) WRR Interfaz de salida Algoritmos de encolamiento: PQ: Priority Queue. Siempre va la primera, pero no recibe más de lo asignado. WRR: Weighted Round Robin. Cada cola obtendrá al menos su parte, y si hay caudal libre obtendrá más

67 # )?> >A= M D#: 8.@&N;. 2155JJJ.#.5J 535FGE5 O@?;5 O@?;O#.2 # 12155JJJ.. '52.2 #5#? JJJ.. '52.2 #5 #? JJJ.#.5 #53.2 "# 12155JJJ.. '52.2 #5#?2.2 M JJJ. 4.5#5J' B.31) 431%#B " #=:2155JJJ.#. '5EE5 '#55O; JJJ..5

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72 DSCP ECN D## # 0&. 7; 0D## # 0&#. ;7 0D## # 0&#. ;; 0D## 0&.$ 2 '#(.

73 > 3 Antes de ECN: 4 bits 6 bits 6 bits Long. Cabecera Reservado U R G A C K P S H R S T S Y N FI N Después de ECN: 4 bits 4 bits 8 bits Flags Long. Cabecera Reservado C W R E C E U R G A C K P S H R S T S Y N FI N Flags CWR: Congestion Window Reduced ECE: ECN Echo

74 >0& 1: A envía un paquete a B IP: ECN = 10 TCP: CWR = 0, ECE = 0 2: Router Y recibe el paquete, detecta congestión y cambia ECN IP: ECN = 11 3: B recibe el paquete y detecta que ha habido congestión en el camino (ECN = 11 ) 5: A recibe aviso de B (ECE = 1) A 1 2? 6 X Y Z 6: TCP de A reduce su ventana y envía confirmación a B indicando que ha recibido el aviso IP: ECN = 10 TCP: CWR = 1, ECE = < B 4: TCP de B envía paquete de aviso a A IP: ECN = 10 TCP: CWR = 0, ECE = 1 7: B recibe confirmación (CWR = 1) y se queda tranquilo (sabe que no ha de insistir con ECE = 1)

75 0& ' 2# 1: A envía paquete a B IP: ECN = 10 TCP: CWR = 0, ECE = 0 2: Router X pone ECN = 00 y lo envía 3: Router Z recibe paquete, pone ECN = 10 y lo envía a B Red del ISP A 1 2 X Y Z 3 B Router frontera de ISP Cuando router Y sufra congestión descartará paquetes (nunca cambiará ECN pues la red no lo soporta) Router frontera de ISP Host B nunca detecta congestión, por tanto nunca pone a 1 flag ECE

76 0& 0# ':#2# #'3. ##3# # # '#( 2# #2,#+ 'I #. # Q#3#2 # 0&=;7= =7;=. #3 + ' R 3# (# -(.

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79 '10 3 * Problema: Usuario A Tarifa premium A X Enlaces de alta capacidad Y Backbone del ISP Z El ISP no puede controlar en X que solo vaya por la ruta de alta capacidad el tráfico dirigido a C desde A y no el de B C Usuario C Usuario B Tarifa normal B V W Enlaces de baja capacidad Solución ATM: Usuario A Tarifa premium Usuario B Tarifa normal A B X PVC A-C Y Backbone del ISP V W PVC B-C Z Al crear diferentes PVCs el ISP puede separar fácilmente el tráfico de A del de B C Usuario C Este es un ejemplo de lo que se denomina Ingeniería de Tráfico

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83 $ 3* α - β 5 δ - γ 3 α 5 β 4 α 4 β - γ 7 β - Las etiquetas solo tienen significado local y pueden cambiar a lo largo del trayecto (como los VPI/VCI de ATM) Usuario A Tarifa premium Usuario B Tarifa normal A B Los routers X y Z se encargan de etiquetar los flujos según origen-destino α δ X β 5 α β 4 Y α 3 7 γ 2 γ α V W β α β α 3 β 2 α 2 β 7 Z β C Usuario C C ha de distinguir de algun modo los paquetes que envía hacia A o B (puede usar subinterfaces diferentes)

84 '$ (0(1 0*& 1 # $ # *: 3# #.& # ' # #.C>0 ' # #: # á# >0# #' $# # #>0.0# %>. $ 12$& 1 #ó $ 3 31$3# #$. *? *#? # $#$# #* #1 $10# $.#ó #ú3 ## >0#'ú#$B $( 1$## $ $. '# ## >0# ## ##. $( 1$## # $$. ' $: á#3

85 '$ LSPs FECs α - β 5 δ - γ 3 LIB α 5 β 4 α 4 β - γ 7 β - Router IP ordinario (no MPLS enabled ) Routers IP ordinarios (no MPLS enabled ) A B α δ X β γ α β 5 4 Y 3 7 α β 2 β V α W α γ Z β C LSR Frontera de ingreso LIB LIB α 3 β 2 α 2 β 7 LSR Frontera de egreso LSRs Interiores (V, W, Y)

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88 $ $#3 '+# 1 $+##. $%&#. %. >. 0%> $' 5"$. $$#,#3. $## #:.0# ' '#' ' #.0## #3.

89 > $ Bits Etiqueta Exp S TTL Etiqueta: Exp: S: TTL: La etiqueta propiamente dicha que identifica una FEC (con significado local) Bits para uso experimental; una propuesta es transmitir en ellos información de DiffServ Vale 1 para la primera entrada en la pila (la más antigua), cero para el resto Contador del número de saltos. Este campo reemplaza al TTL de la cabecera IP durante el viaje del datagrama por la red MPLS.

90 $ PPP (Líneas dedicadas) CabeceraPPP Pila de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola PPP LANs (802.2) Cabecera MAC CabeceraLLC Pila de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola MAC Campo VPI/VCI ATM Etiqueta MPLS Superior Resto de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cabecera ATM Campo DLCI Frame Relay Etiqueta MPLS Superior Resto de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola Frame Relay Cabecera Frame Relay

91 $ % $ ' # *$# # 3. " $$ # #.03 #. %# ' #3 $$+:#. '/$7##. 2###3$ #,# 3.#I2 :### #+3.

92 %#$ IP (17) IP (17) Paquete IP (TTL) U Red MPLS ISP A 4 (16) V LSR de Ingreso 2º nivel LSR de Egreso 2º nivel 2 (15) Etiqueta (TTL) de 1 er nivel 7 (14) Etiqueta (TTL) de 2º nivel LSR de Ingreso 1 er nivel LSR Interior 1 er nivel 2 (15) Los routers U y Z han constituido un LSP con dos LSR interiores, V e Y Para el ISP B parece como si V e Y fueran routers IP ordinarios (no MPLS enabled ) W 7 (14) 2 (15) Red MPLS ISP B X 2 (13) Y LSR Interior 1 er nivel LSR de Egreso 1 er nivel Red MPLS ISP C 8 (12) Los routers V e Y están enlazados por un LSP que ha creado el ISP B. V e Y no ven las etiquetas rojas que manejan W y X En cierto modo es como si entre V e Y se hubiera hecho un túnel que atravesara W y X Z IP (11)

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