O Modelo de Servi¸cos Integrados – IntServ

Como referido anteriormente, os atrasos no transporte dos pacotes e as perdas por congest˜ao fazem com que as aplica¸c˜oes de tempo real n˜ao funcionem bem com tr´afego

best–effort. Estas aplica¸c˜oes precisam assim de largura de banda garantida.

O modelo IntServ foi desenvolvido com o objectivo de optimizar a utiliza¸c˜ao dos recursos de rede por novas aplica¸c˜oes (multim´edia, de tempo real), que requerem garantias de QoS. Fornece assim garantias de disponibiliza¸c˜ao de recursos fim-a- fim, para fluxos individuais. Um encaminhador que o suporte tem de ser capaz de fornecer uma QoS apropriada para cada fluxo, de acordo com o modelo de servi¸co.

O fornecimento de diferentes n´ıveis de qualidade de servi¸co ´e efectuado, nestes encaminhadores, por uma fun¸c˜ao de controlo de tr´afego, constitu´ıda pelos seguintes componentes:

• Classificador de pacotes: Identifica os pacotes de um fluxo IP nos nodos, mapeando-os para um classe espec´ıfica. Todos os pacotes que s˜ao classificados aqui com a mesma classe, recebem o mesmo tratamento no Escalonador de Pacotes. 10 de Integrated Services 11 de Differentiated Services 12

• Escalonador de pacotes: Faz a gest˜ao do envio das sequˆencias de dados nos nodos, de acordo com a sua classe de servi¸co. Utiliza mecanismos de gest˜ao de filas, al´em de v´arios algoritmos de escalonamento. Este componente ´e implementado no ponto onde os pacotes s˜ao ”enfileirados”.

• Fun¸c˜ao de Controlo de admiss˜ao: Cont´em o algoritmo que o encaminhador usa para determinar a existˆencia de recursos suficientes para aceitar a QoS requisitada para determinado fluxo.

O RFC 2215 [30] define um conjunto de parˆametros de caracteriza¸c˜ao e controlo, usados no modelo de Servi¸cos Integrados. Entre os mais importantes, destacam-se parˆametros relativos `a gest˜ao do tr´afego, cujo parˆametro-chave ´e T OKEN BU- CKET T SP EC, abreviadamente designado por T SP EC.

Fruto do trabalho desenvolvido pelo Integrated Services Working Group do IETF, foram definidas duas classes de servi¸co espec´ıficas, que se juntam ao tradicional Servi¸co Best–effort:

• Guaranteed Service [44]: trata-se de um servi¸co semelhante `a emula¸c˜ao de um circuito dedicado virtual. Fornece fronteiras r´ıgidas em atrasos nas filas fim- a-fim, atrav´es da combina¸c˜ao de parˆametros de v´arios elementos da rede ao longo do caminho. Assegura ainda disponibilidade de largura de banda, de acordo com parˆametros TSpec.

• Controlled Load Service [43]: classe de servi¸co equivalente ao servi¸co best– effort em condi¸c˜oes controladas. Na pr´atica, trata-se de um servi¸co melhor que o best-effort, mas sem o controlo r´ıgido do Guaranteed Service.

Resource Reservation Protocol - RSVP

O modelo de Servi¸cos Integrados pressup˜oe que os recursos (principalmente os dos encaminhadores), devam ser explicitamente reservados para atender `as necessidades das aplica¸c˜oes, partindo do princ´ıpio que os utilizadores podem “requisitar” uma qualidade de servi¸co espec´ıfica para cada transmiss˜ao, superior `a oferecida pelo servi¸co best-effort.

Este pressuposto traduz-se na necessidade da realiza¸c˜ao pr´evia de reserva de recursos e controlo de admiss˜ao, tal como acontece no sistema telef´onico.

A reserva de recursos pode ser efectuada de forma est´atica ou dinˆamica. No modelo IntServ, a sinaliza¸c˜ao das especifica¸c˜oes do servi¸co solicitado e consequente reserva dinˆamica de recursos atrav´es dos elementos da rede ´e efectuada pelo Proto- colo RSVP - Resource Reservation Protocol [45, 46].

As instˆancias IntServ comunicam entre si atrav´es do protocolo RSVP, para criar e manter estados de fluxos espec´ıficos nos diferentes nodos (encaminhadores e sistemas finais) ao longo do caminho de um fluxo.

Apresenta-se de seguida, de forma simplificada, o processo de reserva de recursos baseado na sinaliza¸c˜ao do RSVP:

• O Emissor define os requisitos do tr´afego de sa´ıda de acordo com os limites m´aximo e m´ınimo de largura de banda, atrasos e perdas. De seguida, o RSVP envia uma PATH message, que transporta a informa¸c˜ao TSpec at´e ao receptor;

• Para efectuar a reserva dos recursos, o(os) receptor(es) envia(m) uma RESV

message (mensagem de reserva) pelo caminho definido pela PATH message,

at´e ao emissor. Adicionalmente `a TSpec, a RESV message inclui a Request

specification – Rspec, que indica o tipo de servi¸cos integrados requeridos (Con- trolled Load ou Guaranteed) e a filter specification (filter spec), que caracteriza

a forma como os pacotes v˜ao ser reservados (por exemplo pelo protocolo de transporte e n´umero do respectivo porto); Em conjunto, o RSpec e o filter spec definem o descritor de fluxo que os encaminhadores usam para identificar cada reserva.

• Quando cada encaminhador RSVP ao longo do caminho recebe a RESV mes-

sage, vai utilizar um processo de controlo de admiss˜ao para autenticar o pedido

e alocar os recursos necess´arios. Se o pedido n˜ao pode ser satisfeito (por falta de recursos ou falha na autentica¸c˜ao) o encaminhador envia um erro de volta at´e ao receptor. Se o pedido for aceite, o encaminhador envia a mensagem para o pr´oximo encaminhador no caminho at´e ao emissor;

• Quando o ´ultimo encaminhador recebe a RESV message e aceita o pedido, envia uma mensagem de confirma¸c˜ao de volta para o receptor do fluxo que se est´a a reservar;

• No final de uma sess˜ao RSVP tem de haver uma termina¸c˜ao explicita da mesma.

Apesar de representar uma significativa altera¸c˜ao no actual paradigma de fun- cionamento da Internet, o modelo IntServ apresenta um conjunto de limita¸c˜oes im- portantes, que limitam a sua escalabilidade para funcionamento em larga escala [52]:

• a quantidade de informa¸c˜ao de estado cresce proporcionalmente com o n´umero de fluxos individuais, o que se traduz numa elevada carga de processamento e armazenamento adicional, nos encaminhadores. Por esse motivo, esta ar- quitectura n˜ao consegue escalar bem ao n´ıvel das grandes redes centrais da Internet.

• S˜ao exig´ıdos elevados recursos aos encaminhadores. Todos tˆem de implementar o protocolo RSVP, realizar controlo de admiss˜ao, classifica¸c˜ao multi-field e escalonamento de pacotes.