Universidad Técnica Federico Santa María
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 60

Memoria presentada por Sebastián Andrés Álvarez Moraga PowerPoint PPT Presentation


  • 74 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Electrónica. Estudio y Configuración de Calidad de Servicio para Protocolos IPv4 e IPv6 en una Red de Fibra Óptica WDM. Memoria presentada por Sebastián Andrés Álvarez Moraga. Profesor Guía: Agustín González Valenzuela

Download Presentation

Memoria presentada por Sebastián Andrés Álvarez Moraga

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Memoria presentada por sebasti n andr s lvarez moraga

Universidad Técnica Federico Santa María

Departamento de Electrónica

Estudio y Configuración de Calidad de Servicio para Protocolos IPv4 e IPv6 en una Red de Fibra Óptica WDM

Memoria presentada por

Sebastián Andrés Álvarez Moraga

Profesor Guía: Agustín González Valenzuela

Profesor Correferente: Walter Grote Hahn

Miércoles 18 de Agosto de 2004


Contenidos

Contenidos

  • Introducción

  • Concepto de Calidad de Servicio

  • Marcado de Paquetes

  • Arquitecturas de Calidad de Servicio

  • Implementación de Calidad de Servicio

  • Técnicas de Encolamiento

  • Pruebas Realizadas

  • Conclusiones


Introducci n

Introducción

  • El protocolo IPv4 y el naciente IPv6 constituyen la base de las comunicaciones de Internet.

  • Existen flujos de tráfico sobre estas redes que son críticos y deben ser tratados de forma especial en momentos de congestión.

  • Surge la necesidad de estudiar e implementar esquemas de Calidad de Servicio que permitan otorgar una distinción en la manipulación de estos flujos.


Calidad de servicio

Calidad de Servicio


Calidad de servicio1

Calidad de Servicio

  • “Capacidad de una red para sostener un comportamiento adecuado del tráfico que transita por ella, cumpliendo con parámetros relevantes para el usuario final.”

  • Se intenta acotar Ancho de Banda, Retardo, Jitter, y Porcentaje de Pérdida de los paquetes para ciertas clases de tráfico.


Calidad de servicio2

Calidad de Servicio

  • Cada tipo de tráfico es asociado a una Clase de Servicio.

  • Se utilizan diversos métodos en los enrutadores y conmutadores, para otorgar el servicio apropiado a cada clase.

  • Se utilizan campos de diferenciación en los protocolos IPv4 e IPv6 para lograr el marcado de los paquetes.


Marcado de paquetes

Marcado de Paquetes


Marcado en capa 2

Marcado en Capa 2

  • En los marcos Ethernet 802.1p y los marcos ISL, es posible incrustar información de calidad de servicio, CoS (3 bits).

  • Se obtienen 7 niveles de diferenciación que permiten dar preferencia en el proceso de conmutación de paquetes.


Marcado en capa 21

Marcado en Capa 2

Transmisión con Prioridad, basada en CoS

7

Marcos con valores CoS

0

7

4

3

0

4

Puerta A

3

Destino Puerta A


Marcado en capa 3

Marcado en Capa 3

  • IPv4 contiene el campo de 8 bits, Tipo de Servicio.

  • IPv6 contiene los campos Clase de tráfico (8 bits) y Etiqueta de Flujo (24 bits).


Protocolo ipv4

Protocolo IPv4


Protocolo ipv6

Protocolo IPv6


Arquitecturas de qos

Arquitecturas de QoS

  • Mejor Esfuerzo, servicio tradicional de transporte de datos, donde no hay garantía de la entrega del paquete.

  • Servicios Integrados, provee de servicio garantizado, negociando parámetros de red de extremo a extremo mediante RSVP.

  • Servicios Diferenciados, mediante la clasificación de paquetes utiliza mecanismos de encolamiento para dar prioridad a los paquetes.


Servicios integrados

Servicios Integrados

  • Cada dispositivo a lo largo de la ruta necesita comprender RSVP y señalizar la QoS requerida.

  • Cada reservación debe ser refrescada periódicamente, por lo que se añade tráfico a la red.

  • Además, cada reservación debe ser mantenida por cada uno de los dispositivos a lo largo de la ruta.


Servicios diferenciados

Servicios Diferenciados

  • Se definen varias clases de servicio, donde se agrupan los tráficos.

  • La clasificación y marcado ocurre sólo en los bordes de la red.

  • En base a esta clasificación se implementa en cada salto el comportamiento deseado.


Diffserv code point dscp

DiffServ Code-Point (DSCP)

  • Para el marcado de los paquetes IPv4 e IPv6 se utiliza el valor DSCP.

  • Provee hasta 64 niveles de diferenciación mediante 6 bits del campo Tipo de Servicio (IPv4) y del campo Clase de Tráfico (IPv6).

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5


Metodolog a de implementaci n

Metodología de Implementación

  • En primer lugar se Clasifican los paquetes entrantes.

  • Se les Limita su tasa de ingreso.

  • Se Marcan los paquetes mediante el valor DSCP.

  • Se Moldea su tasa se egreso.

  • Se aplican técnicas de Manejo de Congestión y Encolamiento.


Procesos en implementaci n de calidad de servicio

Procesos en Implementación de Calidad de Servicio


Clasificaci n de paquetes

Clasificación de Paquetes

  • Mediante Listas de Acceso. Se selecciona el tráfico según protocolo, direcciones de origen o destino IP, según puerto de origen o destino.

  • Según valor DSCP en paquete IP.

  • Según valor CoS de marco Ethernet.

  • Se agrupan estos tráficos mediante Mapas de Clase.


Limitaci n en ingreso

Limitación en Ingreso

  • Se define una tasa límite para el tráfico entrante, clasificado en los Mapas de Clase.

  • El tráfico que excede esta tasa puede ser remarcado, transmitido, o descartado.


Marcado de paquetes1

Marcado de Paquetes

  • Si es necesario, se establecen nuevos valores DSCP para paquetes que excedan límites de ancho de banda.

  • Se aplica el marcado mediante Mapas de Política, donde se define que acción tomar para cada Mapa de Clase creado.


Mapas de clase y de pol tica

Mapas de Clase y de Política


T cnicas de encolamiento

Técnicas de Encolamiento


T cnicas de encolamiento1

Técnicas de Encolamiento

  • FIFO, primer paquete en entrar es el primero en salir. Adecuado para interfaces de alta velocidad.

4

3

2

1

1

2

3

4

2

1

3

4

Cola FIFO


T cnicas de encolamiento2

Técnicas de Encolamiento

  • Encolamiento de Prioridad, colas servidas en estricto orden de prioridad.

1

2

5

4

3

2

1

5

3

4

1

Prioridad Baja

4

Prioridad Normal

5

Prioridad Media

3

2

Prioridad Alta

Colas de Prioridad


T cnicas de encolamiento3

Técnicas de Encolamiento

  • Encolamiento Personalizado, se define la cantidad de paquetes que serán atendidos en cada cola. Se atienden todas las colas.

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

3

2

4

1

5

1

Cola 1

6

4

Cola 2

Cola 16

7

3

2

Colas Personalizadas


T cnicas de encolamiento4

Técnicas de Encolamiento

  • Encolamiento Ponderado Basado en Clases, se define la cantidad de bytes que serán atendidos para cada clase.

7

6

5

4

3

2

1

6

5

4

1

7

3

2

5

1

Clase A

6

4

Clase B

Baja Latencia

Clase C

7

3

2

Colas Ponderadas


Evasi n de congesti n

Evasión de Congestión

  • Es posible descartar paquetes en vez de encolarlos para prevenir el fenómeno de Sincronización Global.

  • RED y WRED (Weighted Random Early Detection) descartan paquetes en forma aleatoria a medida que el tamaño de la cola aumenta.

  • Es útil para tráfico TCP, no para UDP.


Sincronizaci n global

Sincronización Global

Utilización de la Cola

100%

Tiempo

Tail Drop

3 Flujos de Tráfico comienzan a distintos tiempos.

Otro Flujo comienza en este instante


Resumen

Resumen

  • Clasificación de paquetes en enrutadores de borde y agrupación en Mapas de Clase.

  • Limitación y Marcado mediante Mapas de Política.

  • Manejo de Congestión mediante Técnicas de Encolamiento.

  • Evasión de Congestión utilizando RED o WRED.


Pruebas de calidad de servicio

Pruebas de Calidad de Servicio


Pruebas de calidad de servicio1

Pruebas de Calidad de Servicio

  • Asignación de Prioridad y Limitación para Tipos de Tráfico.

  • Evaluación de Tráfico Multimedia.

  • Limitación y Encolamiento en IPv6.

  • Evaluación de Tráfico Multimedia en Ipv6.


Pruebas de calidad de servicio2

Pruebas de Calidad de Servicio

Asignación de Prioridad y Limitación para Tipos de Tráfico

  • El objetivo es comprobar el marcado de paquetes mediante DSCP.

  • Aplicar limitación de tráfico a los paquetes marcados.

  • Más tarde, mediante manipulación de encolamiento se da prioridad al tráfico marcado.


Pruebas de calidad de servicio3

Pruebas de Calidad de Servicio

Asignación de Prioridad y Limitación para Tipos de Tráfico

  • Se marcarán paquetes clasificando mediante listas de acceso.

  • Verificar marcación de paquetes en enrutador de borde.

  • A los paquetes marcados se les limita su tasa de transmisión.


Pruebas de calidad de servicio4

Pruebas de Calidad de Servicio

Asignación de Prioridad y Limitación para Tipos de Tráfico

Clasificación y Marcado

Limitación de velocidad

Verificación y conteo de DSCP


Pruebas de calidad de servicio5

Pruebas de Calidad de Servicio

Asignación de Prioridad y Limitación para Tipos de Tráfico

  • Se originan dos flujos de tráfico desde un PC en la UCHILE, Santiago.

  • Se clasifica y marca el tráfico de prioridad en la interfaz de ingreso del enrutador en UTFSM, Valparaíso.

  • Se aplica QoS en la interfaz de salida congestionada.

  • Se toman estadísticas de los flujos recibidos en dos PC ubicados en la UTFSM.


Pruebas de calidad de servicio6

Pruebas de Calidad de Servicio

Asignación de Prioridad y Limitación para Tipos de Tráfico

1

Tráfico con QoS

Clasificación y Marcado

2

Tráfico Best-Effort

1

UCHILE

1

1

2

1

1

2

1

2

UTFSM

2

2

Encolamiento de baja latencia

Generación de Paquetes


Pruebas de calidad de servicio7

Pruebas de Calidad de Servicio

Asignación de Prioridad y Limitación para Tipos de Tráfico

  • Se transmitió durante 30 segundos tráfico sin calidad de servicio.

  • Durante el segundo 10 hasta el segundo 20, se incorporó el tráfico con prioridad.


Pruebas de calidad de servicio8

Pruebas de Calidad de Servicio

Asignación de Prioridad y Limitación para Tipos de Tráfico


Pruebas de calidad de servicio9

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia

  • El objetivo es comprobar la distribución de ancho de banda en caso de congestión.

  • Observar la variación del retardo en la cola de baja latencia.


Pruebas de calidad de servicio10

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia

  • Se utilizarán cuatro flujos de tráfico, que reflejan los que comúnmente circulan por la red: Http, Ftp, Audio y Video.

  • Mediante Encolamiento Basado en Clases, se realiza la asignación de ancho de banda para cada uno de los flujos, dando prioridad al de Audio y Video.


Pruebas de calidad de servicio11

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia

UTFSM

UCHILE

1

2

3

4

4

1

3

2

Clasificación y Marcado

Generación de Paquetes

Recolección de Estadísticas

Encolamiento Basado en Clases y de baja latencia

1

Audio

3

Http

2

Video

4

Ftp


Pruebas de calidad de servicio12

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia

  • Durante 40 segundos se transmitió tráfico de Audio.

  • En el segundo 5, y por 30 segundos, se transmitió tráfico Http.

  • En el segundo 10, y por 20 segundos, se transmitió tráfico Ftp.

  • En el segundo 15, y por 10 segundos, se transmitió trafico de Video.


Pruebas de calidad de servicio13

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia


Pruebas de calidad de servicio14

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia


Pruebas de calidad de servicio15

Pruebas de Calidad de Servicio

Limitación y Encolamiento en IPv6

  • El objetivo es corroborar la clasificación y limitación de tráfico IPv6.

  • Utilizar encolamiento basado en clases para asignar anchos de banda a las mismas.


Pruebas de calidad de servicio16

Pruebas de Calidad de Servicio

Limitación y Encolamiento en IPv6

  • Se selecciona todo tráfico del tipo IPv6, generado en UCHILE.

  • Se le aplica una limitación de ancho de banda en UTFSM.

  • Se monitorea la política de limitación en el enrutador.


Pruebas de calidad de servicio17

Pruebas de Calidad de Servicio

Limitación y Encolamiento en IPv6

UTFSM

UCHILE

1

3

1

2

3

4

Clasificación y Limitación

Generación de Paquetes

Monitoreo de política de limitación

Tráfico IPv6


Pruebas de calidad de servicio18

Pruebas de Calidad de Servicio

Limitación y Encolamiento en IPv6

Service-policy input: eloportpolicy

Class-map: classeloport (match-all)

5135 packets, 2900000 bytes

5 minute offered rate 75000 bps, drop rate 60000 bps

Match: access-group name eloport

police:

cir 500000 bps, bc 8000 bytes, be 8000 bytes

conformed 3597 packets, 804500 bytes; actions:

transmit

exceeded 9 packets, 7918 bytes; actions:

drop

violated 1529 packets, 2087582 bytes; actions:

drop

conformed 20000 bps, exceed 0 bps, violate 60000 bps

Class-map: class-default (match-any)

2518 packets, 2663421 bytes

5 minute offered rate 42000 bps, drop rate 0 bps

Match: any


Pruebas de calidad de servicio19

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia en IPv6

  • Al igual que en la prueba de Ipv4, se generan tráficos de Http, Ftp, Audio y Video.

  • Se clasifica y marca el tráfico en la interfaz de entrada en la UTFSM.

  • Se aplica Encolamiento basado en Clases a los distintos flujos.


Pruebas de calidad de servicio20

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia en IPv6

UTFSM

UCHILE

1

2

3

4

4

1

3

2

Clasificación y Marcado

Generación de Paquetes

Recolección de Estadísticas

Encolamiento Basado en Clases y de baja latencia

1

Audio

3

Http

2

Video

4

Ftp


Pruebas de calidad de servicio21

Pruebas de Calidad de Servicio

Evaluación de Tráfico Multimedia en IPv6

  • Fue posible verificar la limitación, mediante el monitoreo de la política y las estadísticas en el PC receptor.

  • No se realizó la distribución de ancho de banda de los tráficos restantes como se esperaba. No se pudo verificar la técnica de encolamiento configurada.


Conclusiones

Conclusiones


Conclusiones1

Conclusiones

  • Para IPv4 e IPv6 existe la capacidad de marcar los paquetes mediante DSCP y CoS para realizar la distinción de clases.

  • Mediante listas de acceso y mapas de clase y de políticas es posible clasificar y aislar flujos de tráfico.


Conclusiones2

Conclusiones

  • Es posible limitar el flujo de datos, al momento de ingresar a la interfaz o cuando egresa de ésta.

  • Se cuenta con variadas técnicas de encolamiento que permiten distribuir el ancho de banda disponible en un enlace.


Conclusiones3

Conclusiones

  • Se comprobó que la asignación de prioridades en IPv4 y la limitación son una herramienta factible de utilizar.

  • A pesar de verificar la capacidad de limitación de tráfico en IPv6, no fue posible constatar la característica de Encolamiento basado en clases.


Conclusiones4

Conclusiones

  • El equipo utilizado para implementar QoS en IPv4 posee una sólida estructura y capacidad de procesamiento para esta característica.

  • El equipo utilizado para implementar QoS en IPv6, presenta una arquitectura basada en Software para el tratamiento de los paquetes. Se observó un bajo desempeño y alto consumo de recursos.


Trabajo futuro

Trabajo Futuro

  • Evaluación de desempeño de QoS utilizando interfaces Gigabit Ethernet.

  • Incluir un esquema de red jerárquico, con nodos de acceso, distribución y nodos centrales, evaluando el comportamiento completo.


Trabajo futuro1

Trabajo Futuro

  • Utilizar equipamiento “maduro” para evaluar el manejo de congestión con tráfico IPv6.


Por su atenci n muchas gracias

Por su atención,Muchas Gracias


  • Login