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Tutorial de vídeo – Modelos de QoS
Clique em Executar para obter uma breve explicação do propósito da QoS.
Selecionando um modelo de política de QoS apropriado
Como o QoS pode ser implementado em uma rede? Existem três modelos para implementar QoS:
- Modelo de melhor esforço
- Serviços integrados (IntServ)
- Serviços diferenciados (DiffServ)
A tabela resume esses três modelos. QoS é implementado em uma rede usando IntServ ou DiffServ. Embora o IntServ forneça a mais alta garantia de QoS, ele consome muitos recursos e, portanto, não é facilmente escalonável. Em contraste, DiffServ consome menos recursos e é mais escalonável. Os dois às vezes são co-implantados em implementações de QoS de rede.
Modelos para implementação de QoS
| Modelo | Descrição |
|---|---|
| Modelo de melhor esforço | Isso não é realmente uma implementação, pois o QoS não está explicitamente configurado. Use-o quando o QoS não for necessário. |
| Serviços integrados (IntServ) | IntServ fornece QoS muito alto para pacotes IP com entrega garantida. Ele define um processo de sinalização para aplicativos para sinalizar para a rede que eles requerem QoS especial por um período e que a largura de banda deve ser reservada. O IntServ pode limitar severamente a escalabilidade de uma rede. |
| Serviços diferenciados (DiffServ) | DiffServ fornece alta escalabilidade e flexibilidade na implementação de QoS. Os dispositivos de rede reconhecem classes de tráfego e fornecem diferentes níveis de QoS para diferentes classes de tráfego. |
Melhor esforço
O design básico da Internet é a entrega de pacotes com o melhor esforço e não oferece garantias. Essa abordagem ainda é predominante na Internet hoje e continua apropriada para a maioria dos propósitos. O modelo de melhor esforço trata todos os pacotes de rede da mesma maneira, portanto, uma mensagem de voz de emergência é tratada da mesma forma que uma fotografia digital anexada a um e-mail. Sem QoS, a rede não pode dizer a diferença entre os pacotes e, como resultado, não pode tratar os pacotes preferencialmente.
O modelo de melhor esforço é semelhante em conceito ao envio de uma carta usando o correio postal padrão. Sua carta é tratada exatamente como qualquer outra carta. Com o modelo de melhor esforço, a carta pode nunca chegar e, a menos que você tenha um acordo de notificação separado com o destinatário da carta, você pode nunca saber que a carta não chegou.
A tabela lista as vantagens e desvantagens do modelo de melhor esforço.
Benefícios e desvantagens do modelo de melhor esforço
| Benefícios | Inconvenientes |
|---|---|
| O modelo é o mais escalonável. | Não há garantias de entrega. |
| A escalabilidade é limitada apenas pela largura de banda disponível, caso em que todo o tráfego é igualmente afetado. | Os pacotes chegarão sempre que puderem e em qualquer ordem possível, se chegarem. |
| Nenhum mecanismo especial de QoS é necessário. | Nenhum pacote tem tratamento preferencial. |
| É o modelo mais fácil e rápido de implantar. | Os dados críticos são tratados da mesma forma que um e-mail casual. |
Serviços Integrados
O modelo de arquitetura IntServ (RFC 1633, 2211 e 2212) foi desenvolvido em 1994 para atender às necessidades de aplicativos em tempo real, como vídeo remoto, conferência multimídia, aplicativos de visualização de dados e realidade virtual. IntServ é um modelo de serviços múltiplos que pode acomodar muitos requisitos de QoS.
O IntServ oferece a QoS ponta a ponta que os aplicativos em tempo real exigem. IntServ gerencia explicitamente os recursos de rede para fornecer QoS para fluxos ou fluxos individuais, às vezes chamados de microfluxos. Ele usa reserva de recursos e mecanismos de controle de admissão como blocos de construção para estabelecer e manter QoS. Isso é semelhante a um conceito conhecido como “QoS difícil”. O QoS rígido garante características de tráfego, como largura de banda, atraso e taxas de perda de pacotes, de ponta a ponta. O QoS rígido garante níveis de serviço previsíveis e garantidos para aplicativos de missão crítica.
A figura mostra uma ilustração simples do modelo IntServ.
Exemplo IntServ simples
IntServ usa uma abordagem orientada à conexão herdada do projeto de rede de telefonia. Cada comunicação individual deve especificar explicitamente seu descritor de tráfego e recursos solicitados para a rede. O roteador de borda executa o controle de admissão para garantir que os recursos disponíveis sejam suficientes na rede. O padrão IntServ assume que os roteadores ao longo de um caminho definem e mantêm o estado para cada comunicação individual.
No modelo IntServ, o aplicativo solicita um tipo específico de serviço da rede antes de enviar os dados. O aplicativo informa à rede seu perfil de tráfego e solicita um determinado tipo de serviço que pode abranger seus requisitos de largura de banda e atraso. IntServ usa o protocolo de reserva de recursos (RSVP) para sinalizar as necessidades de QoS do tráfego de um aplicativo ao longo dos dispositivos no caminho de ponta a ponta através da rede. Se os dispositivos de rede ao longo do caminho podem reservar a largura de banda necessária, o aplicativo de origem pode começar a transmitir. Se a reserva solicitada falhar ao longo do caminho, o aplicativo de origem não enviará nenhum dado.
O roteador de borda executa o controle de admissão com base nas informações do aplicativo e nos recursos de rede disponíveis. A rede se compromete a atender aos requisitos de QoS do aplicativo, desde que o tráfego permaneça dentro das especificações do perfil. A rede cumpre seu compromisso mantendo o estado por fluxo e, em seguida, realizando a classificação de pacotes, o policiamento e o enfileiramento inteligente com base nesse estado.
A tabela lista as vantagens e desvantagens do modelo IntServ.
Benefícios e desvantagens do modelo IntServ
| Benefícios | Inconvenientes |
|---|---|
| Admissão de recursos de ponta a ponta explícita control Per-request política de admissão control Signaling de números de porta dinâmica | Uso intensivo de recursos devido ao requisito de arquitetura com estado para sinalização contínua. Abordagem baseada em fluxo não escalonável para grandes implementações, como a Internet. |
Serviços Diferenciados
O modelo de QoS de serviços diferenciados (DiffServ) especifica um mecanismo simples e escalonável para classificar e gerenciar o tráfego de rede. Por exemplo, DiffServ pode fornecer serviço garantido de baixa latência para tráfego de rede crítico, como voz ou vídeo, enquanto fornece garantias de tráfego de melhor esforço simples para serviços não críticos, como tráfego da web ou transferência de arquivos.
O projeto DiffServ supera as limitações dos modelos de melhor esforço e IntServ. O modelo DiffServ é descrito nos RFCs 2474, 2597, 2598, 3246, 4594. O DiffServ pode fornecer uma QoS “quase garantida” ao mesmo tempo em que é econômico e escalonável.
O modelo DiffServ é semelhante em conceito ao envio de um pacote usando um serviço de entrega. Você solicita (e paga por) um nível de serviço ao enviar um pacote. Em toda a rede de pacotes, o nível de serviço pelo qual você pagou é reconhecido e seu pacote recebe um serviço preferencial ou normal, dependendo do que você solicitou.
DiffServ não é uma estratégia de QoS de ponta a ponta porque não pode impor garantias de ponta a ponta. No entanto, DiffServ QoS é uma abordagem mais escalonável para implementar QoS. Ao contrário do IntServ e do QoS rígido, em que os hosts finais sinalizam suas necessidades de QoS para a rede, o DiffServ não usa sinalização. Em vez disso, o DiffServ usa uma abordagem de “QoS suave”. Ele funciona no modelo de QoS provisionado, em que os elementos de rede são configurados para atender a várias classes de tráfego, cada uma com requisitos de QoS variados.
A figura mostra uma ilustração simples do modelo DiffServ.
Exemplo DiffServ Simples
À medida que um host encaminha o tráfego para um roteador, o roteador classifica os fluxos em agregados (classes) e fornece a política de QoS apropriada para as classes. O DiffServ impõe e aplica mecanismos de QoS salto a salto, aplicando uniformemente o significado global a cada classe de tráfego para fornecer flexibilidade e escalabilidade. Por exemplo, DiffServ poderia ser configurado para agrupar todos os fluxos TCP como uma única classe e alocar largura de banda para essa classe, em vez de para os fluxos individuais como o IntServ faria. Além de classificar o tráfego, o DiffServ minimiza os requisitos de sinalização e manutenção de estado em cada nó da rede.
Especificamente, DiffServ divide o tráfego de rede em classes com base nos requisitos de negócios. Cada uma das classes pode então receber um nível de serviço diferente. À medida que os pacotes atravessam uma rede, cada um dos dispositivos de rede identifica a classe do pacote e o atende de acordo com essa classe. É possível escolher vários níveis de serviço com DiffServ. Por exemplo, o tráfego de voz de telefones IP geralmente recebe tratamento preferencial em relação a todo o tráfego de outros aplicativos, o e-mail geralmente recebe o serviço de melhor esforço e o tráfego não comercial pode receber um serviço muito ruim ou ser bloqueado inteiramente.
A figura lista as vantagens e desvantagens do modelo DiffServ.
Nota: As redes modernas usam principalmente o modelo DiffServ. No entanto, devido aos volumes crescentes de tráfego sensível a atrasos e jitter, o IntServ e o RSVP são às vezes implantados em conjunto.
Benefícios e desvantagens do modelo DiffServ
| Benefícios | Inconvenientes |
|---|---|
| Altamente escalável Oferece muitos níveis diferentes de qualidade | Sem garantia absoluta de qualidade de serviço. Requer um conjunto de mecanismos complexos para funcionar em conjunto em toda a rede |
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