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out 24 2011

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QoS – Marcação de Pacotes – parte 2

Olá Pessoal,

  Conforme anúncio vamos prosseguir com nossos estudos voltados para QoS. No último post havíamos tratado do assunto focando na tecnologia NBAR, e devido ao pontos levantados para execução do laboratório e definições de parâmetros, vamos discutir sobre o cabeçalho IP e a marcação do pacote.

   O cabeçalho IP é composto por diversos campos, para qual define funcionalidades específicas para cada ” caixinha “. Todos esses valores são compostos por valores binários e podem ser visualizados através de uma ferramentas de monitoração ( WireShark ). 

  Segue as definições do cabeçalho IP, com uma relevância para a informação definida no ” ToS “.

Version: Contém o número da Versão IP ( 4 ou 6 ).
Tipo de Serviço (ToS): Valor binário de 8 bits que é usado para determinar prioridade no pacote.
Tempo de Vida (TTL): O valor TTL diminui em pelo menos um a cada vez que o pacote é processado por um roteador ( ou seja, a cada salto ).
Protocolo: Possibilita que a camada de rede passe os dados para camada superior ( 01 – ICMP ; 06 – TCP ; 17 – UDP )
CheckSum: Usado para a verificação de erros no cabeçalho do pacote.
Endereço de Origem: Endereço IP de Origem constituído de 32 bits ( x.x.x.x )
Endereço de Destino: Endereço IP de Destino constituído de 32 bits ( y.y.y.y )

  Podemos obter maiores informações sobre todos os campos inseridos dentro do cabeçalho IP utilizando a RFC  791, para qual traz em detalhes cada campo informado dentro do cabeçalho, bem como os valores binários que podemos obter em cada ” caixinha “.

 Com base nessa informação temos o formato do nosso IPV4 com 32 bits, para qual pode ser formado através de 4 conjuntos de 8bits cada. Neste formato podemos formar números decimais de 0 à 255. Não irei entrar nesse detalhe, pois iremos tratar desse assunto em outra ocasião, porém segue apenas como informação referenciando-se ao formato desse número que usamos hoje em qualquer lugar/equipamento.

  Com base em todas as informações mencionadas acima, vamos apresentar os dados referentes ao tipo de marcação que posso executar dentro do cabeçalho IP  para a ” caixinha ” ToS. Esse valor inserido exercerá uma funcionalidade para o pacote que viaja dentro da rede, fazendo com que a sua principal função é dar prioridade para determinados tipos de tráfego/aplicação.

  O QoS é o acrônimo de ” Quality of Service “. Trata-se de uma nomenclatura genérica para designar um conjunto de algoritmos capazes de fornecer vários níveis de tratamento para diferentes tipos de tráfego na rede.  O propósito dessa tecnologia é otimizar o uso da banda passante provendo um tráfego fim-a-fim eficaz e econômico. O QoS resolve a necessidade da aquisição de mais banda para a rede, pois supre a demanda de tráfego das LANs/WANs de forma inteligente e organizacional através dos mais diversos mecanismos que ele dispõe. Cada um desses tráfegos, merece um tratamento especial conforme suas características. Assim, é necessário que os cuidados especiais sejam obedecidos para que não ocorra possíveis problemas.

  Os pontos chaves que o QoS pode tratar melhorando assim a performance da rede, poderia se basear em quatro ítens:

  1. Jitter
  2. Perda de Pacotes
  3. Latência
  4. Bandwidth

  Devido aos ítens mencionados acima, foi criado em uma das características do QoS, a marcação do pacote através do DSCP ( Diff Service Point ) ou através de AF ( Assured Forwarding ).

  • DSCP =  ele é composto de 6 bits, no qual temos em decimal a 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 com DSCP 0 ou em binário 000000. Para a instância de voz sobre IP teremos o valor DSCP 46, para qual podemos consultar através da RFC 2598. Segue um exemplo:

 

  • AF = Define 4 classes para a proposta de fila, em conjunto com 3 níveis de probabilidade de drops dentro de cada fila. O formato que podemos seguir está baseado em AFxy , no qual esses valores vão implicar em uma tabela ( matriz ) 4 x 3. Os valores mais altos para o X irão ter preferência para serem transmitidos, e os valores maiores em Y terão uma probabilidade maior de drops dentro daquela mesma fila.

PS.: Quando temos a conversão do valor de AF para DSCP, podemos utilizar uma fórmula simples para calcular esse valor. Como mencionamos AFxy podemos fazer:
8x + 2y = valor decimal
Por exemplo: AF41 seria o valor decimal DSCP 34

  Com isso podemos mostrar alguns exemplos utilizando as tabelas explicativas abaixo:

  Nessa tabela podemos obter informações relacionadas a forma de marcação do DSCP e também como isso é disponibilizado através das categorias de classes. Lembrando-se que para essa marcação temos a disponibilização de 6 bits, podendo combinar diversos valores decimais.

  Segue um exemplo da conversão desse valor:

IP Prec 5 (101) maps to IP DSCP 101 000

 

 

  Essa tabela está referenciando-se ao formato do AFxy, para qual temos a matriz 4×3. Esse conceito pode ser consultados através da RFC 2597.

 Baseado nas conversões demonstradas ao lado podemos perceber que temos a utilização apenas 5 bits, para qual é transformado para os valores mapeados em DSCP.

 

 

   Todas essas informações podem ser consultadas através desse link

  A Cisco tem um modelo para qual podemos seguir dependendo da utilização e da demanda que irá ocorrer em nossa rede. A tabela abaixo pode mostrar o tipo de aplicação e em qual classe é recomendado trabalhar. Vocês poderiam se questionar sobre algumas informações contidas nessa tabela devido a não ter sido explicada anteriormente, mas a coluna ( Queuing and Dropping ), irei citar em outro post tratando especificamente desse assunto.

  Essa tabela também esta referenciada através da RFC 4594, seguindo assim as padrões que podemos utilizar para essa tecnlogia.

  Uma informação que acredito que seja importante quando falamos de QoS, estaria envolvido com o comportamento dos roteadores/switches. Vocês poderiam perguntar onde os equipamentos podem fazer essa classificação e marcação de pacotes?

Classificação = Somente ingress, e somente se a interface suportar o cabeçalho particular para aquele determinado campo.

Marcação = Somente egress, e somente se a interface suportar o cabeçalho particular para aquele determinado campo.

  Em função desses conceitos existe uma vídeo aula disponibilizada em nossa seção, para a demonstração e visualização desses campos, com a marcação dos pacotes trafegados dentro da rede. Sempre recordando que os arquivos para a configuração dos equipamentos está disponibilizado em nossa seção de arquivos.

 Os arquivos .txt podem ser utilizados dentro do GNS3, apenas tendo que montar a mesma topologia utilizada para nosso laboratório.

  Para nosso próximo post irei trazer informações sobre o tipo de enfileiramento e os modelos que podemos utilizar para o melhor aproveitamento/performance da nossa rede.

  Espero que gostem do post e aguardo comentários. 😉

PS.: Agradecimentos a Alis Silva pelo fornecimento do rack.

Abs,
Rodrigo

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