Architetture software per la QoS

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1 Corso di architetture multimediali Università di Milano Corso di laurea specialistica in Informatica per la Comunicazione A.A Architetture software per la QoS

2 Perché software? Le soluzioni hardware sono tropo costose e difficili da rendere compatibili con le infrastrutture esistenti Se riusciamo a fare tutto via software possiamo ottenere QoS senza obbligare gli operatori a cambiare apparecchiature e protocolli 164

3 Due soluzioni: Software a livello di rete Network-aware solution Chiediamo agli apparati di rete di gestire il traffico in modo da garantire i parametri trasmissivi Non trasmettiamo cose diverse, solo trasmettiamo gli stessi datagrammi ma con politiche ad-hoc Software unicamente sulle applicazioni End-to-end solution Le applicazioni si arrangiano, indipendentemente da cosa riesce a fare la rete 165

4 Soluzioni software a livello rete Sono state proposte due architetture: Integrated services (Int-serv) Differentiated Services (Diff-serv) In tutti e due i casi ci si appoggia su reti IP multiservizio Call admission distribuito Classificazione del traffico Forwarding secondo priorità 166

5 Evoluzione storica 1. ATM + SONET 2. Int-Serv 3. Diff-Serv 4. MPLS 167

6 Bibliografia IETF, Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview, rfc IETF, Resource ReSerVation Protocol (RSVP), rfc Solo i primi due paragrafi 168

7 Integrated Services La QoS viene garantita separatamente ad ogni flusso di pacchetti Ogni sessione è tenuta a: 1. Dichiarare i parametri richiesti di QoS 2. Caratterizzare il traffico che verrà inviato R-spec: la QoS richiesta dal ricevente T-spec: la caratterizzazione del traffico del mittente È necessario un protocollo di segnalazione per la prenotazione delle risorse lungo il percorso 169

8 Architettura Int-Serv Realizza un sistema connect & reservation routing agent RSVP agent routing database reservation database IN classifier scheduler OUT 170

9 Modelli di servizio Un modello di servizio è una classificazione dell insieme dei servizi di QoS supportati da una rete Nel caso di Int-serv se ne identificano tre 1. Guaranteed service Comunicazioni real-time con QoS ben specificata 2. Controlled load Comunicazioni con margini di tolleranza Usato per servizi elastici 3. Best effort 171

10 Routing agent Si tratta del software che gestisce le politiche di instradamento Non è possibile usare le politiche standard Queste minimizzano il numero di hop, ora il percorso dipende dalle risorse disponibili 172

11 RSVP agent Implementa il protocollo RSVP Si occupa operativamente della call admission Per ogni richiesta di servizio viene mandato un messaggio Resv contenente le R-spec Il destinatario valuta le R-spec e se accetta di inviare i dati risponde con un messaggio Path contenente le T-spec Il messaggio Path effettua la prenotazione delle risorse su ogni router attraversato un base a T-spec Da ricordare: 1. Il flusso dei dati va in senso contrario rispetto a chi fa la richiesta 2. I percorsi delle due direzioni potrebbero essere asimmetrici 173

12 Call admission Se il messaggio Path viene recapitato la call admission è andata a buon fine Ogni router instrada la risposta attraverso un link 1. Verso la destinazione 2. Con sufficienti risorse disponibili (riguardo T-spec) Se tale link non esiste il messaggio torna indietro di un hop e viene instradato sul secondo migliore link Se dovesse tornare indietro fino alla sorgente, allora la trasmissione non può avere luogo con quei parametri di QoS 174

13 Pro e contro Pro Di facile implementazione Cons Occorre modificare il software sulle apparecchiature di rete Potrebbero esserci risorse non utilizzate Non è scalabile 175

14 Chi lo implementa? Sugli apparati 3com Cabletron Cisco Nei sistemi operativi BSD Linux Windows 176

15 Differentiated Services Si suddivide la rete in domini all interno dei quali viene garantito un controllo diff-serv della QoS (DS-domain) Si definiscono dei comportamenti hop-by-hop atti ad ottenere una certa QoS locale (PHB) La QoS richiesta diventa una caratteristica relativa per pacchetto e non più per flusso 177

16 Bibliografia IETF, An Architecture for Differentiated Services, rfc

17 Architettura diff-serv Aggrega flussi dati in base alla qualità richiesta meter IN classifier marker shaper OUT 179

18 Diff-serv Facendo admission control e condizionando il traffico solo all ingresso dell isola si riesce ad ottenere QoS end-to-end Occorre stabilire dei sistemi di contrattazione sulla QoS offerta nel transito tra isole Ogni operatore è autorizzato a definire la QoS secondo suoi criteri interni 180

19 Classi di servizio indipendenti dalla rete Per poter permettere a operatori diversi di avere un terreno comune di confronto nella contrattazione tra isole adiacenti, IETF ha introdotto delle classi di servizio indipendenti dalla rete (o, se vogliamo, buone per tutte le occasioni) Expedited forwarding Assured forwarding 181

20 Expedited forwarding Descritta in RFC 3246 Si divide il traffico in due classi Il traffico normale E quello con priorità Il traffico con priorità deve essere in grado di attraversare la rete come se il traffico normale non esistesse Di fatto, tolgo dal buffer di un router prima i pacchetti marcati come prioritari e mando gli altri solo se non ce ne sono di prioritari in attesa 182

21 Assured forwarding Descritto in RFC 2597 Si divide il traffico in 4 classi, ad ognuna delle quali vengono allocate delle proprie risorse Gold, silver, bronze, e best effort. Inoltre, esistono 3 priorità di scarto (discard class) per i pacchetti soggetti a congestione Totale: 12 classi di servizio distinte 183

22 Assured forwarding 184

23 Pro e contro Pro Meno invasivo sulle apparecchiature Più scalabile Le analisi simulative prospettano rendimenti migliori Cons Attualmente non ne esistono implementazioni commerciali 185

24 Call admission Il sistema di call admission è sempre stato l anello debole della catena Completamente distribuito non è mai stato implementato Complessità troppo elevata 186

25 Bibliografia A. S. Tanenbaum, Computer networks, 5 a edizione, e