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Entender como a classe de serviço gerencia o congestionamento e controla os níveis de serviço na rede

Normalmente, os roteadores IP encaminham pacotes de forma independente e sem qualquer controle sobre taxa de transferência ou atraso. Este é conhecido como serviço de melhor esforço . Esse serviço é tão bom quanto os equipamentos e links de rede, e o resultado é satisfatória para muitos aplicativos IP tradicionais que enfatizam a entrega de dados, como e-mail ou navegação na Web. No entanto, aplicativos IP, como vídeo e áudio (ou voz) em tempo real, exigem parâmetros de atraso, jitter e perda mais baixos do que as simples redes de melhor esforço podem fornecer durante os tempos de congestionamento da rede.

Quando uma rede experimenta congestionamento e atraso, alguns pacotes devem ser descartados. A classe de serviço (CoS) do sistema operacional Junos OS (Junos OS) da Juniper Networks permite que você atribua tráfego às aulas e ofereça vários níveis de taxa de transferência e perda de pacotes quando ocorre congestionamento.

CoS é a atribuição de fluxos de tráfego para diferentes níveis de serviço. Os provedores de serviços podem usar recursos de CoS baseados em roteador para definir níveis de serviço que fornecem diferentes características de atraso, jitter (variação de atraso) e perda de pacotes a aplicativos específicos atendidos por fluxos de tráfego específicos.

Um roteador não pode comprometer o desempenho de encaminhamento de melhor esforço para entregar recursos de CoS, porque isso simplesmente troca um problema por outro. Quando os recursos de CoS são habilitados, eles devem permitir que os roteadores processem melhor pacotes críticos, bem como fluxos de tráfego de melhor esforço, mesmo em tempos de congestionamento. A taxa de transferência de rede é determinada por uma combinação de largura de banda e atraso disponíveis. O CoS garante uma largura de banda mínima dedicada a uma classe de serviços.

O principal impacto do CoS no atraso da rede está na fila de atrasos, quando os pacotes normalmente fazem fila para saída na ordem de chegada, independentemente da classe de serviço. Os atrasos na fila aumentam com o congestionamento da rede e muitas vezes resultam em pacotes perdidos quando os buffers de fila transbordam. Os outros dois elementos do atraso geral da rede, atrasos na transmissão em série determinados por velocidades de enlace e atrasos de propagação determinados por tipo de mídia, não são determinados pelas configurações de CoS.

Para interfaces que transportam tráfego IPv4, IPv6 e MPLS, você pode configurar os recursos do Junos OS CoS para fornecer várias classes de serviço para diferentes aplicativos. No dispositivo de roteamento, você pode configurar várias classes de encaminhamento para transmissão de pacotes, definir quais pacotes são colocados em cada fila de saída, agendar o nível de serviço de transmissão para cada fila e gerenciar o congestionamento usando um algoritmo de detecção antecipada aleatória (RED).

Os recursos do Junos OS CoS fornecem um conjunto de mecanismos que você pode usar para fornecer serviços diferenciados quando a entrega de tráfego de melhor esforço é insuficiente. Ao projetar aplicativos CoS, você deve dar uma consideração cuidadosa às suas necessidades de serviço, e você deve planejar e projetar completamente sua configuração de CoS para garantir consistência em todos os dispositivos de roteamento em um domínio cos. Você também deve considerar todos os dispositivos de roteamento e outros equipamentos de rede no domínio cos para garantir a interoperabilidade entre todos os equipamentos.

Aplicações de CoS

Você pode configurar recursos de CoS para atender às necessidades de vários aplicativos. Como os componentes são genéricos, você pode usar uma única sintaxe de configuração cos em vários dispositivos de roteamento. Os mecanismos de CoS são úteis para duas amplas classes de aplicativos. Essas aplicações podem ser referidas como na caixa e em toda a rede.

Os aplicativos in-the-box usam mecanismos de CoS para fornecer tratamento especial para pacotes que passam por um único nó na rede. Você pode monitorar o tráfego de entrada em cada interface, usando o CoS para fornecer serviço preferido a algumas interfaces (ou seja, para alguns clientes) ao mesmo tempo em que limita o serviço fornecido a outras interfaces. Você também pode filtrar o tráfego de saída pelo destino do pacote, fornecendo assim serviço preferido para alguns destinos.

Aplicativos em toda a rede usam mecanismos de CoS para fornecer tratamento diferenciado a diferentes classes de pacotes em um conjunto de nós em uma rede. Nesses tipos de aplicativos, você normalmente controla os dispositivos de roteamento de entrada e saída para um domínio de roteamento e todos os dispositivos de roteamento dentro do domínio. Você pode usar os recursos do Junos OS CoS para modificar pacotes que viajam pelo domínio para indicar a prioridade do pacote em todo o domínio.

Especificamente, você modifica os pontos de código CoS em cabeçalhos de pacote, remapeando esses bits em valores que correspondem aos níveis de serviço. Quando todos os dispositivos de roteamento no domínio são configurados para associar os bits de precedência a níveis de serviço específicos, os pacotes com os mesmos pontos de código que viajam pelo domínio recebem o mesmo nível de serviço desde o ponto de entrada até o ponto de saída. Para que o CoS funcione nesse caso, o mapeamento entre os pontos de código e os níveis de serviço deve ser idêntico em todos os dispositivos de roteamento do domínio.

Os aplicativos Junos OS CoS oferecem suporte à seguinte variedade de mecanismos:

  • Serviços diferenciados (DiffServ)— o aplicativo CoS oferece suporte ao DiffServ, que usa um ponto de código de serviços diferenciado (DSCP) de 6 bits no campo de serviços diferenciado do cabeçalho de pacotes IPv4 e IPv6. Para o IPv6, o DSCP é chamado de classe de tráfego. A configuração usa valores de DSCP para determinar a classe de encaminhamento associada a cada pacote. O tráfego IPv4 também pode usar os bits de precedência IP de 3 bits para classificar o tráfego.

  • Mapeamento de CoS de Camada 2 a Camada 3 — o aplicativo CoS oferece suporte ao mapeamento dos cabeçalhos de pacotes de Camada 2 (IEEE 802.1p) para roteamento de valores de classe de encaminhamento de dispositivos e prioridade de perda.

    O mapeamento de CoS de Camada 2 a Camada 3 envolve definir a classe de encaminhamento e a prioridade de perda com base nas informações do cabeçalho de Camada 2. A saída envolve mapear a classe de encaminhamento e a prioridade de perda para uma marcação específica de Camada 2. Você pode marcar os cabeçalhos de Camada 2 e Camada 3 simultaneamente.

  • MPLS EXP — oferece suporte à configuração de mapeamento das configurações de bits experimentais MPLS (EXP) para as aulas de encaminhamento de dispositivos de roteamento e vice-versa.

  • Marcação de rótulo externo VPN — oferece suporte à configuração de bits EXP de rótulo externo, também conhecidos como bits CoS, com base no mapeamento MPLS EXP.

Padrões cos

Os padrões para recursos de classe de serviço (CoS) do Junos OS são definidos nos seguintes RFCs:

  • RFC 2474, Definição do campo de serviços diferenciados nos cabeçalhos IPv4 e IPv6

  • RFC 2597, grupo PHB de encaminhamento garantido

  • RFC 2598, um PHB de encaminhamento acelerado

  • RFC 2698, um marcador de cores de duas taxas três