Introdução

Qualidade de serviço (QoS – Quality of Service) é uma propriedade importante na comunicação de dados. Naturalmente a transmissão de dados na Internet ocorre seguindo o modelo “best-effort”, pelo qual os serviços não são diferenciados (por exemplo pela sua ocupação de banda ou latência). Cada stream de dados transferidos detêm a mesma “prioridade” no canal.

O ITU (International Telecommunication Union), órgão responsável por definir padrões principalmente de telefonia, no padrão X.902, refere-se a QoS como “Um conjunto de requisitos de qualidade no comportamento coletivo de um ou mais objetos. O número de parâmetros de QoS descreve a velocidade e confiabilidade da transmissão, como throughput, atraso e taxa de erro.”
O objetivo de se construir uma arquitetura que implemente o QoS é permitir, através de uma escolha de serviços, que alguns pacotes trafeguem com maior prioridade do que outros. Com isso podemos, por exemplo, priorizar tráfego de voz ao de download de mp3, fazer reserva de banda, melhorar o sistema de congestionamento do tráfego e a perda de pacotes.

A diferenciação do serviços deve estar associada ao comportamento daquele serviço na rede. Assim, podemos construir uma arquitetura de QoS para prover uma entrega fim-a-fim através de uma rede heterogênea baseada em vários níveis:

• Nível host: QoS em um nó da rede implica em enfileiramento dos pacotes, escalonamento e controle de banda

• Nível host-to-host: técnicas de QoS para sinalização entre os nós

• Nível network: Funções de gerenciamento e políticas de QoS para controlar o tráfego da rede

Nem todas as técnicas serão apropriadas para todos os roteadores e hosts da rede, pois eles podem ter funções diferentes em cada ambiente implantado.

No geral, roteadores de borda implementam:

• Enfileiramento de pacotes (Queueing)

• Classificação de pacotes

• Políticas de roteamento

Já nos backbones:

• Gerenciamento do congestionamento

Veremos abaixo como essas técnicas podem ser implantadas nos sistemas Linux e *BSDs.

Ferramentas e sistemas operacionais:

• Linux

O sistema Linux 2.2 ou superior está preparado para aceitar diversas políticas de roteamento avançadas baseadas em políticas diversas. Na seção Networking Options do kernel 2.6.21, por exemplo, temos que habilitar a opção
“QoS and/or fair queueing”
que irá permitir a utilização do “Differentiated services (diffserv)” e o “Resource Reservation Protocol (RSVP)” no seu roteador. Além disso, precisamos habilitar qual algoritmo de enfileiramento de pacotes iremos utilizar (Class Based Queueing, Hierarchical Token Bucket, Random Early Detected, etc) e o sistema de classificação de cada pacote (Routing Decisio, Netfilter Mark – utilizado pelo iptables, RSVP, etc). Com isso podemos utilizar as ferramentas no nível do usuário para configurar esses itens selecionados.

A ferramenta iproute, criada por Alexey Kuznetsov, um dos contribuidores do kernel Linux, é ideal para a configuração de rotas e endereços IPs. Ela veio para substituir o antigo ifconfig que persiste na maioria das distribuições. Com essa ferramenta você pode:

• Habilitar / Desabilitar interfaces de redes

• Configurar interfaces de redes

• Criar diversas tabelas de roteamento para cada tipo de serviço

• Criar túneis e políticas de roteamento avançadas

Podemos utilizar junto com o iproute a ferramenta tc, que faz a divisão da banda (tráfego de saída), escalonamento (garantia de banda para todos) e cria políticas para entrada de dados.

Algumas outras técnicas podem ser utilizadas para controlar o tráfego. A utilização do iptables + iproute é muito utilizada em locais onde existem mais de um link para internet. Nesse caso o iptables marca os pacotes que deverão sair por uma interface e por outra. O iproute é utilizado para definir as tabelas de roteamento de cada pacote marcado.

Uma outra idéia seria utilizar o squid para priorizar tráfego http. Com as configurações das chamadas “delay_pools” podemos criar classes com prioridades diferentes. Uma classe pode conter um conjunto de hosts, usuários e /ou combinação de ACLs (Access Control Lists) definidas pelo administrador.

• BSDs

O *BSD foi criado pela Universidade de Berkley para ser um sistema operacional livre, gratuito. Ganhou fama pela sua robustez, segurança e desempenho em servidores.

Na família BSDs (NetBSD, OpenBSD, FreeBSD), utilizamos o sistema Packet Filter (pf) para implementar o firewall, controle de banda, priorização de pacotes e balanceamento de carga. Uma ferramenta completa

Conclusões:

Percebemos que o QoS está diretamente ligado ao tipo de serviço oferecido para os usuários. Os provedores de acesso são os maiores utilizadores das técnicas mostradas para controlar a banda de acordo com o cliente, para estabelecer reserva de banda mínima, etc. Devemos tomar cuidado para que a rede não perca sua neutralidade. Os backbones querem implantar técnicas de QoS para controlar cada serviço utilizado por você e cobrar por eles. VoIP, SMS, P2P, MMS, VoD são alguns dos alvos dos grandes provedores.

Podemos dizer que o QoS está para a futuro da comunicação de dados assim como o IP para a Internet. A interação entre as diversas tecnologias de enlace na Internet, Telefonia e TV refletem a importância dos avanços das técnicas de QoS para a continuidade desses serviços.

Nos próximos artigos falarei sobre a implementação do QoS e suas aplicações no dia a dia do administrador. Leiam as referências e aguardem.

Referências

[1] Next steps for the IP QoS Architecture
http://www.faqs.org/rfcs/rfc2990.html
[2] Quality of Service
http://www.objs.com/survey/QoS.htm
[3] Requirements of a Quality of Service solution for Mobile IP
http://rfc.sunsite.dk/rfc/rfc3583.html
[4] Introduction: Quality of Service Overview – Cisco Systems
http://www.cisco.com/en/US/docs/ios/12_0/qos/configuration/guide/qcintro
[5] Iproute manual pages
man ip
[6] Traffic Control manual pages
man tc
[7] Packet Filter manual
http://www.openbsd.org/faq/pf/