Do que se trata o artigo:

Este artigo aborda a utilização de controle de banda e qualidade de serviço a fim de racionalizar a utilização da banda disponível para o acesso à Internet pelos computadores em uma rede local. Serão expostos tanto os principais conceitos necessários ao entendimento deste tipo de solução quanto os mecanismose técnicas existentes. Ao final, para firmar os conceitos expostos, um tutorial de instalação e configuração da ferramenta MasterShaper será apresentado.

Em que situação o tema é útil:

Muito utilizado em redes locais onde há várias máquinas acessando a Internet ao mesmo tempo, o controle de banda tem como intuito evitar que um usuário consuma toda a banda (ou grande parte dela) disponível para toda a rede. Uma utilização muito comum do controle de banda se dá em provedores de acesso à Internet, onde o cliente recebe a velocidade equivalente ao plano que pagou. A qualidade de serviço desperta maior interesse em empresas e ambientes corporativos, principalmente quando existe a intenção de melhorar os esforços quanto à garantia de um menor atraso às aplicações sensíveis, como são os casos de aplicações de vídeo-conferência e voz sobre IP.

Resumo do DevMan:

Este artigo aborda a premissa de controle de banda com o intuito de preservar a qualidade dos serviços oferecidos sob uma rede baseada no melhor esforço, ou seja, uma rede onde não há garantias em relação ao atraso ou a entrega dos pacotes enviados. A intenção principal deste artigo é que se entendam os principais conceitos que envolvem uma melhor utilização dos recursos de banda disponível na rede e possa, ao final, empregar estes mecanismos em seu ambiente corporativo como auxílio ao ganho de desempenho da rede. Dessa forma, será conceituado este ambiente, assim como o que vem a ser controle de banda, e suas disciplinas mais utilizadas. Também será abordado o que vem a ser qualidade de serviço e o porquê de seu emprego. Neste artigo ainda serão apresentadas as ferramentas mais utilizadas, incluindo a ferramenta MasterShaper, para instalação em um servidor Linux.

Autores: Eduardo Pagani Julio eEdelberto Franco Silva

Os recursos disponíveis à rede, como largura de banda, controle de acesso, priorização de tráfego, entre outros, devem ser observados atentamente pelo seu administrador com a finalidade de se obter a melhora no serviço prestado, aumentando assim a disponibilidade e confiabilidade para as aplicações que os usuários venham a utilizar neste ambiente.

É necessário entender que hoje o enlace de acesso à Internet se mostra como um dos pontos mais críticos dentro desse cenário. O compartilhamento do enlace por vários clientes simultâneos é comumente utilizado tanto nas pequenas quanto nas grandes empresas e ambientes operacionais. A motivação para tal compartilhamento vai desde a falta de endereços IPs (Internet Protocol) válidos disponíveis para todos os computadores (o que normalmente se “soluciona” com a utilização de NAT - Network Address Translation), passando pela utilização do modelo de intranet, bem como a diminuição dos gastos no aluguel de enlaces de acesso à Internet. O cuidado para a não escassez desse recurso deve ser um dos pontos priorizados, junto a outros, como a segurança, por exemplo. Algumas ferramentas, como proxies que realizam cache (armazenamento local) de conteúdo, programas de controle de banda e qualidade de serviço (Quality of Service - QoS), têm como um de seus objetivos auxiliar a otimização do desempenho, principalmente do acesso à Internet.

O controle de banda visa, sobretudo, a utilização da melhor forma possível dos recursos de rede no que diz respeito ao acesso por meio do enlace de rede. Basicamente emprega-se o controle de banda para garantir a certos serviços, ou clientes, velocidade de conexão. Já a qualidade de serviço visa priorizar aqueles serviços que apresentam maior necessidade de recursos, seja em relação à banda disponível ou atraso, por exemplo.

Este artigo apresenta os conceitos básicos de controle de banda e qualidade de serviço. Também apresenta os principais conceitos que envolvem essas técnicas a fim de auxiliar no ganho de desempenho da rede. Ao final, o leitor estará apto a instalar e configurar uma ferramenta que fornece recursos para a empregabilidade das técnicas relacionadas aos conceitos abordados. Essa ferramenta tem o nome de MasterShaper, é gratuita, de código-fonte aberto, e é totalmente configurável por meio de sua interface gráfica. A ferramenta em questão é executada sobre o Sistema Operacional Linux e seu guia disponível neste artigo descreve de forma genérica a sua instalação e configuração, o que facilita ao leitor instalá-la em qualquer distribuição Linux.

Qualidade de Serviço

O princípio fundamental da qualidade de serviço pode ser descrito como a busca pelo respeito a uma faixa de requisitos da aplicação ou da rede, seja ela: a consideração de um atraso mínimo para a entrega de um pacote, uma vazão (throughput) mínima ou uma perda mínima, por exemplo. O requisito de QoS mais comumente utilizado, e mais simples de ser administrado, diz respeito à vazão, ou velocidade do enlace dedicada a uma aplicação ou às aplicações de um computador da rede. Neste ponto, podemos citar o controle de banda, que será explicitado mais à frente neste artigo.

A qualidade de serviço pode ser observada de duas formas: do ponto de vista da aplicação ou da rede. Para uma aplicação, oferecer seus serviços com qualidade significa atender às expectativas do usuário em termos do tempo de resposta e da qualidade, muitas vezes subjetiva, do serviço que está sendo provido, ou seja, fidelidade adequada do som e/ou da imagem sem ruídos nem congelamentos, garantindo neste caso tanto a vazão quanto o atraso mínimo. Já a qualidade de serviço da rede depende das necessidades da aplicação, ou seja, do que ela requisita da rede a fim de que funcione bem e atenda, por sua vez, às necessidades do usuário que a utiliza. Esses requisitos são traduzidos em parâmetros que indicarão o desempenho da rede como, por exemplo, o atraso máximo sofrido pelo tráfego da aplicação entre o computador origem e destino.

Aplicações consideradas avançadas são mais exigentes que as aplicações convencionais. Pode-se considerar como aplicações avançadas: vídeo interativo, voz sobre IP (VoIP), telemedicina, entre outras. Aplicações de vídeo interativas requisitam da rede um limite máximo para o atraso fim a fim e uma baixa perda de pacotes, enquanto que as aplicações de vídeo não interativas toleram melhor uma pequena perda de pacotes e variação do atraso, comuns sobre o meio da Internet.

Outro exemplo de aplicações avançadas são aquelas que utilizam realidade virtual. Através delas os usuários podem interagir, colaborar, compartilhar um ambiente virtual como se estivessem num mesmo local, entre outras possibilidades. Uma aplicação deste tipo é a de torcida virtual, que consiste na transmissão de um vídeo de um jogo de futebol e permite que usuários participem remotamente da torcida, escolhendo um assento em um mapa de um estádio virtual. Para os usuários é dada a sensação de estarem juntos no estádio, participando da partida de futebol.

No modelo de serviço atual da Internet é empregado o melhor esforço (Best Effort), ou seja, não é prometido nada quanto à QoS que uma aplicação receberá. Será concedido à aplicação que utiliza seu meio o nível de desempenho (por exemplo, atraso fim-a-fim e perda de pacotes) que a rede estiver capacitada a dar naquele determinado momento. A Internet atual não diferencia o serviço de forma a dar um tratamento especial a algum tipo de aplicação sensível a atraso, por exemplo, como é o caso das aplicações avançadas já citadas anteriormente. O modelo de melhor esforço utiliza a política de enfileiramento dos pacotes FIFO (First In First Out), ou seja, o primeiro pacote a entrar é o primeiro pacote a sair, não priorizando àqueles mais sensíveis a este aguardo (atraso) em fila.

Mecanismos de Escalonamento e Regulação

A seguir serão detalhados mecanismos que tentam garantir tais necessidades em respeito à QoS, sendo abordados mecanismos de escalonamento de pacotes, assim como a aplicação da regulação da taxa de pacotes injetados na rede.

Mecanismos de Escalonamento

O modo como os pacotes são enfileirados nos buffers associados à saída de um enlace, comumente, roteadores, é chamado de disciplina de escalonamento do enlace e, dependendo da técnica utilizada, será possível auxiliar na garantia de QoS.

A Figura 1 ilustra o mecanismo básico utilizado conhecido como FIFO, e respeita a ordem de chegada dos pacotes não a alterando durante sua permanência no buffer. Neste caso, se o enlace estiver congestionado, os pacotes aguardarão até que o meio seja liberado para enviar os pacotes de sua fila. Como os pacotes podem ficar por tempos demasiadamente grandes em espera no buffer, e como estes não têm espaço infinito, haverá a necessidade de descarte de alguns pacotes conforme uma política adotada para isto, que pode ser, por exemplo, o pacote mais antigo no buffer.

Figura 1. Enfileiramento FIFO, baseada em Kurose (2006).

Outro mecanismo classifica os pacotes por prioridade. É o chamado enfileiramento prioritário, e pode depender de uma marcação no cabeçalho do pacote (por exemplo, no campo ...

Quer ler esse conteúdo completo? Seja um assinante e descubra as vantagens.
  • 473 Cursos
  • 10K Artigos
  • 100 DevCasts
  • 30 Projetos
  • 80 Guias
Tenha acesso completo