Como prometido no meu penúltimo artigo vamos falar um pouco sobre componentes do QoS

Modelos de QoS

• IntServ

Serviços Integrados, usa um conceito baseado em fluxo unido com uma sinalização do protocolo ao longo do caminho que o pacote percorrer.

Subdividido em Serviços Garantidos, para fornecer o fim-a-fim, e Carga Controlada, para carregar e descarregar tráfegos na rede.

Vantagens: conceito simples. Como exemplo de uso desse serviço temos o CAC (Controle de Admissão de Chamadas) e descreve para o fluxo de QoS, marcando a arquitetura chamada.

Desvantagens: todos os pontos são implementados pelo RSVP (Protocolo de Reserva de Recursos), é pouco escalável, apresenta periódica atualização de mensagens que são usadas durante o transporte fim-a-fim e todos os elementos da rede obrigam principalmente o estado do câmbio sinalizar as mensagens.

• DiffServ

Serviços Diferenciados, usa a marcação para classificar e tratar cada pacote independentemente.

Vantagens: escalável, performance devido à decisão de QoS ser realizado no valor fixo, flexível, como todos os fabricantes usam IPv4 ou IPv6 o DiffServ torna-se inter-operante  e apresenta baixo consumo de CPU para os equipamentos. 

Desvantagens: sem fim-a-fim de reservação de banda, garantia de serviços pode ser prejudica pela rede, não é capaz de implementar o mecanismo com atuação do RSVP.

• BestEffort

Serviço de Melhor Esforço. Na realidade, não é definido como um tipo de QoS, pois ele trata todos os pacotes como de igual importância. Portanto, nele o pacote que chegar primeiro é o que sairá primeiro. Um exemplo clássico é o tráfego pela Internet, pois não há como propogar diferenciação de pacote por esse meio, salvo no caso de QoS Pré-classificado e tunelado

• MPLS
  

Multi-layer Protocol Label Switching, normalmente é implementado somente pelos switches modulares de camada 3 ou roteadores de alto porte. Ele é o protocolo que engloba todas funcionalidades de QoS, incluindo InterServ+DiffServ e integrando de forma inteligência um pré-roteamento, feito pelo LabelSwitching. Recomenda-se que toda comutação seja feita pelos switches chassis de camada 3, pois apresentam um maior vazão de velocidade. O MPLS é bem inteligente e é capaz de utilizar tanto fluxo por camada 2 ou 3, de modo a garantir menor latência possível.  Então, de forma abstrata, ele trata o fim-a-fim das transmissões de maneira bem otimizada.

Reforçando: para os roteadores do lado cliente não há necessidade de implantação de MPLS, pois ele atua de forma transparente.

Os comportamentos dos Serviços Diferenciados

Como foi citado, o DiffServ é bem flexível, mas para enterdemos esse modelo mais a fundo, precisamos saber que tudo começa no byte ToS (Type of Service) que fica dentro do cabeçalho do IPv4.

Como o ToS é um byte, ele é obviamente composto de 8 bits, sendo que apenas 6 bits são utilizados propriamente para formação do DS Field (Campo dos Serviços Diferenciados) e os outros dois bits são tidos como reservados.

O DS Field é quem define o tal do DSCP que significa DiffServ Code Point. Como ele é composto de 6 bits, temos em decimal então uma permutação de 2 elevado à 6 que é 64 valores possíveis, variando portanto de 0 à 63. Essa faixa de valores é que define literalmente a marcação dos pacotes. De antemão, todo pacote BestEffort (BE) ou Melhor Esforço é tratado como DSCP 0 ou em binário 000000.

O DSCP dispõe de algumas convenções são elas: precendência de IP, classe seletora e marcação convencial em hexadecimal como AFxy e EF, por exemplo. O AF significa Assured Forward e o EF significa Expedited Forward. Há uma padronização para a marcação em hexadecimal, portanto ela ou seus valores equivalentes em decimal, por exemplo, são os mais utilizados quando precisamos marcar os pacotes. Mas é importante citar que o pensamento AFxy não foi à toa, onde o valor X e o Y tem sua importância determinística, é como pensar em uma matriz 4×3, tratando de forma grosseira. O valor X representa o grau de importância da matriz, onde o 4 está na frente do 3,2,1 e o Y representa o grau de preferência a descarte, sendo o valor 1 de menor preferência, 2 de média e o 3 de alta preferência para descarte. 

Eita! Ainda não estou entendo essa tal da marcação! Calma, iremos abordar esse assunto com maior detalhe no post II. Mas confiram a imagem da convenção DSCP em decimal:

                                                                          

Não é nosso objetivo tratarmos sobre o IPv6, mas vale frisar que ele já é adepto ao QoS por padrão.

Ações básicas de acionar o QoS

Existem duas ações para disparar um conjunto de de QoS. São elas: match-all (padrão) e o match-any. Afinal, qual a diferença entre eles? A diferença está justamente na “porta lógica” usada. O match-all utiliza a porta AND, ou seja, só haverá um “match”, uma vez que todas as regras sejam dependentes daquele grupo sejam ativas. Já o match-any utiliza a porta lógica OR, ou seja, se pelo menos uma das regras que pertence ao grupo for ativa, haverá um “match”. É muito comum o uso dessas ações de forma atrelada às listas de acesso. Se você não compreende este assunto, recomendo a leitura da série de ACL feita pela Márcia. Bem, então vamos conferir o exemplo abaixo:

                       

Assim, o nosso primeiro caso da CLASSE_DADOS_ALTA uma vez havendo um hit em qualquer uma das ACL’s haverá um “match” do DiffServ (porta lógica OR). Já no segundo caso só haverá um “match” se ambas ACL’s SIP e RTP fizerem um hit (porta lógica AND).

Auto-QoS, CLI e MQC

Antes de essas técnicas de implantação de QoS, precisamos conhecer um pouco como se baseia uma política de QoS.

Política de QoS

A Política de QoS define regras que organizam o tráfego conforme a necessidade do uso  da banda passante, podendo vigorar em níveis de prioridade, reserva de banda e pré-roteamento. Ela é fundamental para um rendimento eficaz e produtivo do controle de entrada e saída do tráfego. Através dela, amplia-se a visão relacional, todo controle de banda é facilitado e otimizado.  Nos casos de média ou alta complexidade é interessante elaborar documentos definindo todo o escopo  da Política de QoS, inclusive a topologia de rede.

Confiram a imagem:

                                        

Para a realização da implantação da Política de QoS destacamos três passos dentro do escopo de planejamento. São eles:

1º passo:

Identificar tráfego e seus requirementos. Consiste no princípio de separar a banda necessária para cada aplicação dentro da rede de forma otimizada.

Problemas: “Raramente os responsáveis pela rede conhecem todo o tráfego que passa pela rede”; “Os encarregados pela rede possuem grande idéia das aplicações, mas desconhecem todos os protocolos que elas usam”.

Soluções: analisar, através de protocolos de gerenciamento, o que se tráfega pela rede, usar ferramentas de reconhecimento de aplicação ou qualquer outro mecanismo que possa identificar o volume do tráfego e os protocolos.  Além disso, devemos determinar a importância do tráfego descoberto e percebemos se é realmente importante deixá-lo na rede.

2º passo:

Dividir o tráfego em classe. Consiste em designar o tráfego para sua determinar classe, relacionando-a com precisão a fim de atender a aplicação.

3º passo:

Definir as Políticas de QoS para cada classe. Essencialmente, a Política de QoS é baseada no trabalho realizado nos dois primeiros passos.

A Política define a ação dos pacotes dentro da classe de serviço. Essas ações causam alguma mudança em algum dos quatro fatores que influência a transmissão. É neste passo, que designamos as ferramentas de QoS. Por exemplo, podemos escolher a ferramenta de enfileiramento para garantir uma quantidade de banda para a classe de serviço. Podemos destacar outro exemplo como sendo o mecanismo de evitar congestionamento dentro das filas.

Auto-QoS

O Auto-QoS é uma das formas mais simples de implementação de QoS nos equipamentos de rede, com apenas poucos comandos ou poucos ajustes consegue-se aplicá-lo. Denominou-se de Auto-QoS, pois toda estrutura da Política de QoS é montada automaticamente seguindo padrão para atender a necessidade de estruturas de VoIP de pequeno à médio porte.  Nos roteadores ele classifica os pacotes dentro de três classes, são elas: voz, sinalização de voz e todo o restante do tráfego.

O Auto-QoS não requer grandes conhecimentos em QoS para aplicá-lo na rede. Além desta vantagem, ele pode ser ajustado conforme a necessidade de configuração.

Nos switches, o princípio também é elementar. Ocorre um mapeamento básico para esses dispositivos na estrutura de mapeamento de CoS para DSCP e vice-versa, tornando-se capaz a interação e o reconhecimentos dos pacotes vindos dos roteadores. Ah, e CoS significa Class of Service.
O Auto-QoS é muito simples também para desabilitá-lo. Entretanto, se alguém fizer algum ajuste nas configurações, deverá desfazê-lo manualmente. A maioria dos fabricantes define a sua Política de QoS baseando-se nas melhores práticas e a Cisco(r) participa dessa idéia.

CLI

O modelo de configuração via CLI (Command Line Interface) à configuração é realizada via comandos de forma personalizada. Assim, requisita-se maior entendimento para realização de execução, operação e manutenção.

MQC

O modelo MQC (Modular QoS Configuration) segue um padrão específico para configurações via CLI. Ele é o mais usado nos equipamentos Cisco, por ser padronizado e apresentar apenas três etapas simples:

1. Criar a política para cada classe de serviço.
2. Aplicar o QoS nos níveis desejados, marcando pacotes e provendo recursos.
3. Apontar dentro da interface a política como saída ou entrada.

O que é válido informar é que o princípio do MQC é o mesmo para circuitos Frame-relay e PPP/HDLC, entretanto suas sintaxes são bem diferentes!!! Mas, para finalizar, vamos conferir como seria uma simples configuração de MQC para um circuito PPP, vejam a imagem:

                                               

Na proxima matéria vou falar como podemos fazer a marcação dos pacotes.

Até lá!