Esforços de IP e Ethernet
Ao contrário das redes de proprietário único, a Internet é uma série de pontos de troca que interligam redes privadas.[3] Portanto, o núcleo da Internet pertence e é gerido por vários fornecedores de serviços de rede diferentes e não por uma única entidade. Seu comportamento é muito mais estocástico ou imprevisível. Portanto, a pesquisa continua sobre procedimentos de qualidade de serviço que podem ser implementados em redes grandes e diversas.
Existem duas abordagens principais para a qualidade de serviço nas modernas redes IP comutadas por pacotes: um sistema parametrizado baseado na troca de requisitos de aplicação com a rede e um sistema priorizado onde cada pacote identifica um nível de serviço desejado para a rede.
• Serviços Integrados (“IntServ”) implementam a abordagem parametrizada. Neste modelo, os aplicativos usam o protocolo de reserva de recursos para solicitar e reservar recursos na rede.
• Serviços Diferenciados (“DiffServ”) implementam o modelo priorizado. O DiffServ marca os pacotes de acordo com o tipo de serviço que desejam. Em resposta a essas marcações, roteadores e switches utilizam diversas estratégias de enfileiramento para adequar o desempenho às expectativas. As marcações de ponto de código de serviços diferenciados (DSCP) usam os primeiros seis bits no campo de tipo de serviço do cabeçalho do pacote IPv4.
Primeiro, foi utilizada a filosofia de serviços integrados (IntServ) de reserva de recursos de rede. Neste modelo, os aplicativos usavam o protocolo de reserva de recursos para solicitar e reservar recursos em uma rede. Embora os mecanismos IntServ funcionem, observou-se que uma rede de largura de banda típica de um grande provedor de serviços exigia que roteadores centrais aceitassem, mantivessem e removessem milhares ou possivelmente dezenas de milhares de reservas. Acreditava-se que esta abordagem não acomodaria o crescimento da Internet e, de qualquer forma, era antitética à noção de projetar redes de modo que os roteadores centrais fizessem mais do que apenas trocar pacotes nas taxas mais altas possíveis.
Em resposta a essas marcações, roteadores e switches utilizam diversas estratégias de enfileiramento para adaptar o desempenho aos requisitos. Na camada IP, as marcações de pontos de código de serviços diferenciados (DSCP) usam os 6 bits no cabeçalho do pacote IP. Na camada MAC, as VLANs IEEE 802.1Q e IEEE 802.1p podem ser usadas para transportar essencialmente as mesmas informações.
Roteadores que implementam DiffServ configuram seu escalonador de rede para usar múltiplas filas para pacotes aguardando transmissão de interfaces com largura de banda limitada. Os fornecedores de roteadores fornecem recursos diferentes para configurar esse comportamento, incluindo o número de filas suportadas, as prioridades relativas das filas e a largura de banda reservada para cada fila.
Na prática, quando um pacote deve ser encaminhado de uma interface enfileirada, os pacotes que exigem jitter de baixo atraso (por exemplo, VoIP ou videoconferência) recebem prioridade sobre os pacotes em outras filas. Normalmente, alguma largura de banda é alocada por padrão para pacotes de controle de rede (como Internet Control Message Protocol e protocolos de roteamento), enquanto o tráfego de melhor esforço pode receber qualquer excesso de largura de banda.
Na camada MAC, as VLANs IEEE 802.1Q e IEEE 802.1p podem ser usadas para distinguir entre quadros Ethernet e classificá-los. Modelos de teoria de filas foram desenvolvidos em análise de desempenho e QoS para protocolos da camada MAC.[4][5].
O Cisco IOS NetFlow e o Cisco Class-Based QoS Management Information Base são comercializados pela Cisco Systems.
Um exemplo convincente da necessidade de QoS na Internet está relacionado à quebra de congestionamento. A Internet depende de protocolos de prevenção de congestionamento, como aqueles incorporados ao protocolo de controle de transmissão, para reduzir o tráfego sob condições que, de outra forma, levariam a “travamentos”. Aplicações de qualidade de serviço, como VoIP e IPTV, por exigirem uma taxa de bits praticamente constante e baixa latência, não podem usar TCP e não podem, de outra forma, reduzir sua taxa de tráfego para ajudar a evitar congestionamentos. Os contratos de QoS limitam o tráfego que pode ser fornecido à Internet e, portanto, forçam a formação de tráfego que pode evitar que ela fique sobrecarregada e, portanto, uma parte indispensável da capacidade da Internet de lidar com uma combinação de tráfego em tempo real e não em tempo real sem “crash”.
Protocolos
• O campo tipo de serviço (ToS) no cabeçalho IPv4 (agora substituído por DiffServ).
• Serviços diferenciados (DiffServ).
• Serviços integrados (IntServ).
• Protocolo de Reserva de Recursos (RSVP).
• Multiprotocol Label Switching (MPLS) fornece oito classes de QoS.
• RSVP-tee.
• Frame Relay.
• X.25.
• Alguns modems ADSL.
• Modo de transferência assíncrona.
• IEEE 802.1p.
• IEEE 802.1Q.
• IEEE 802.11e.
• HomePNA – Criação de redes sobre cabos coaxiais e telefónicos.
• O padrão ITU-T G.hn oferece qualidade de serviço através de oportunidades de transmissão livre de contenção (CFTXOPs) que são atribuídas a fluxos que requerem QoS e que tenham negociado um “contrato” com o controlador de rede. G.hn também suporta operação sem QoS usando intervalos de tempo baseados em contenção.
• Ponte de Áudio e Vídeo.