Mecanismos de QoS em redes de pacotes
Existem três tipos de mecanismos de QoS em redes de pacotes.
- Mecanismos do plano de controle
- Mecanismos do plano de dados
- Suas compensações
Mecanismos do plano de controle
Tais mecanismos incluem gerenciamento de políticas de QoS, sinalização e controle de admissão. O gerenciamento de políticas de QoS trata de definir e provisionar os vários níveis e tipos de serviços de QoS, bem como gerenciar quais usuários e aplicativos recebem qual QoS. A figura mostra um sistema generalizado de gerenciamento de políticas, conforme descrito pela IETF, que pode ser usado para gerenciar políticas de QoS.
Os componentes do sistema incluem
(1) um repositório de políticas, que normalmente é um diretório que contém os dados da política, como nome de usuário, aplicativos e os recursos de rede aos quais eles têm direito.
(2) pontos de decisão de política (PDP), que traduzem os dados de política de nível superior em informações de configuração específicas para nós de rede individuais.
(3) pontos de aplicação de políticas (PEP), que são os nós do caminho de dados que atuam nas decisões tomadas pelo PDP.
(4) protocolos para comunicação entre o armazenamento de dados, PDP e PEP. Exemplos desses protocolos incluem LDAP (protocolo leve de acesso a diretório) [30] para comunicação entre a fonte de dados e PDP, e COPS (serviços de protocolo aberto comum) para comunicação entre PDP e PEP. A sinalização trata de como um usuário comunica os requisitos de QoS a uma rede. Os mecanismos de sinalização podem ser estáticos ou dinâmicos. No caso estático, o PDP pega as informações de política de alto nível nos dados da política e cria informações de configuração que são enviadas para cada PEP que aplica as políticas. Os dados de política geralmente são criados com base em acordos de nível de serviço (SLA) entre o usuário e o provedor de rede. No caso dinâmico, os requisitos de QoS são sinalizados pelo usuário ou aplicação conforme necessário, imediatamente antes do fluxo de dados. RSVP (protocolo de reserva de recursos) é um protocolo usado para tal sinalização.
Quando uma solicitação de uma determinada QoS chega ao PEP, ele verifica a aprovação do PDP e, se aceito, aloca os recursos necessários para entregar a QoS solicitada. O controle de admissão, outra função importante do plano de controle, é a capacidade de uma rede controlar a admissão a novo tráfego,
com base na disponibilidade de recursos. O controle de admissão é necessário para garantir que novo tráfego seja admitido na rede somente se tal admissão não comprometer o desempenho do tráfego existente. O controle de admissão pode ser feito em cada nó por salto, apenas no nó de entrada ou por um sistema centralizado que tenha conhecimento das condições da rede ponta a ponta.
Mecanismos do plano de dados
Esses métodos reforçam a QoS acordada, classificando os pacotes recebidos em diversas filas e alocando recursos apropriados para cada fila. A classificação é feita inspecionando os cabeçalhos dos pacotes recebidos; a alocação de recursos é feita usando algoritmos de agendamento apropriados e técnicas de gerenciamento de buffer para armazenar e encaminhar pacotes em cada fila. Existem fundamentalmente duas abordagens diferentes para como essas filas são definidas. A primeira abordagem, chamada manipulação por fluxo, é ter uma fila separada para cada sessão ou fluxo individual. Neste caso, os pacotes pertencentes a uma determinada sessão ou fluxo precisam ser identificados de forma única.
Para tráfego IP, normalmente são os cinco campos no cabeçalho IP: endereços IP de origem e destino, endereços de porta de origem e destino e campos de protocolo da camada de transporte. Os métodos IntServ definidos pelo IETF usam manipulação de pacotes IP por fluxo. Da perspectiva do usuário final, o tratamento por fluxo tende a melhorar a qualidade experimentada, uma vez que uma determinada sessão recebe recursos independentes de outras sessões. O tratamento de perflow, no entanto, exige que cada nó da rede mantenha o estado de sessões individuais e aplique processamento independente, o que se torna muito difícil ou impraticável quando o número de fluxos se torna muito grande, especialmente no núcleo da rede.
A segunda abordagem é classificar os pacotes em algumas classes genéricas diferentes e colocar cada classe em uma fila diferente. Essa abordagem é chamada de manipulação agregada, já que as filas aqui consistirão de pacotes de múltiplas sessões ou fluxos. Aqui, novamente, alguma forma de identificação no cabeçalho do pacote é usada para determinar a qual classe agregada o pacote pertence. DiffServ e 802.1p são exemplos de mecanismos agregados de tratamento de tráfego para pacotes IP e Ethernet, respectivamente. O manuseio agregado reduz a manutenção do estado e a carga de processamento nos nós da rede e é muito mais escalonável do que os métodos por fluxo. A qualidade da experiência do usuário, no entanto, pode ficar um pouco comprometida, pois é afetada pelo tráfego de terceiros.
Compensações
Tanto os mecanismos do plano de controle quanto os do plano de dados envolvem compensações. Maior complexidade em ambos os casos pode fornecer melhores garantias de QoS. No plano de controle, por exemplo, as decisões de controle de admissão e a eficiência de alocação de recursos podem ser melhoradas se o usuário sinalizar os requisitos com mais detalhes para a rede. Isto, no entanto, aumenta a carga de sinalização. A aplicação de requisitos de QoS refinados aumenta a complexidade dos mecanismos do plano de dados, como agendamento e gerenciamento de buffer. Os projetistas de rede precisam se esforçar para reduzir a complexidade desnecessária e, ao mesmo tempo, fornecer QoS significativa.