Gerenciamento de congestionamento e política de descartes

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Gerenciamento de congestionamento e política de
descartes
Abordar as principais ferramentas, RED e WRED, responsáveis pelo gerenciamento 
de congestionamento e política de descarte de pacotes.
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Introdução
Caro aluno, em épocas de gargalo de redes, evitar congestionamento,
realizar monitoramento e aplicar políticas de descarte de pacotes bem
elaboradas tem sido o caminho correto para otimizar os serviços de entrega
e promover, assim, uma excelente qualidade de serviços em redes ou, pelo
menos, chegar próximo a essa perfeição.
Entre as mais variadas técnicas usadas, encontramos o RED (Random Early
Detection), que normalmente se destina a redes de alta velocidade, e o
WRED (Weighted Random Early Detection), que combina o melhor do
algoritmo RED a o IP-Precedence.
RED
Trabalha com um descarte randômico assim que o tamanho da fila atinge um
limiar pré-definido. É um mecanismo para gerenciar ativamente as filas,
atualmente utilizado na internet. Sua indicação é para redes em que o
protocolo de transporte é capaz de responder a indicações de
congestionamento na rede. Ele assume que as filas de buffers nos roteadores
são formadas por pacotes vindos de diferentes conexões e assume que um
único pacote marcado ou descartado é suficiente para indicar a presença 
de congestionamento para a camada de transporte. Ele tem a capacidade de
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medir e monitorar o tamanho médio da fila de buffer para cada enlace de
saída. Os roteadores deste tipo têm a condição de marcar um pacote fazendo
o descarte ou inserindo um bit no cabeçalho da mensagem.
Quando o tamanho de uma fila excede seu limite, o RED entra em ação
controlando o tamanho médio da fila mesmo na ausência de um protocolo
de transporte cooperativo. Além disso, possui a facilidade de trabalhar com
o protocolo de transporte que estiver ativo no momento e também não exige
sua presença em todos os roteadores daquela rede em questão.
Os algoritmos RED podem marcar os pacotes em espaços intercalados para
evitar sincronização global e marcar pacotes com frequência suficiente para
controlar o tamanho médio da fila de buffer.
Como trabalha o RED
O funcionamento do RED leva vantagem ao utilizar-se do mecanismo de
controle de congestionamento do TCP. Através do descarte randômico de
pacotes em períodos de grande congestionamento, o RED conta com a
origem dos pacotes em que deve ocorrer uma diminuição na sua taxa de
transmissão. Como o pacote de origem está usando TCP, a fonte irá diminuir
sua taxa de transmissão até que todos os pacotes possam alcançar o seu
destino, indicando que o congestionamento não ocorre mais. Na verdade, o
TCP não para, totalmente, ele adapta-se rapidamente à taxa de transmissão
que a rede pode suportar.
Quando não há pacotes na fila, o RED não tem efeito. Quando a fila alcança o
limite, ele começa a descartar os pacotes até baixar a taxa. Isso faz os
servidores TCP enviarem mais devagar, aliviando o congestionamento. Se a
fila continuar a crescer, o RED começa a descartar mais agressivamente.
WRED (Weighted Random Early Detection)
O algoritmo WRED permite evitar congestionamento nas interfaces de rede
fornecendo gerenciamento de buffer e permite que o tráfego TCP seja
reduzido antes que os buffers sejam esvaziados. Isso ajuda a evitar
derivações residuais e problemas de sincronização global, maximizando,
desse modo, a utilização de rede e o desempenho de aplicações com base em
TCP.
Ele faz a antecipação de detecção de congestionamento possível e provê
múltiplas classes de tráfego. Por causa desses fatores o uso do WRED
predomina em qualquer interface de saída na qual é esperada uma
ocorrência de congestionamento. O WRED utiliza roteadores intermediários
ao invés de utilizar roteadores de borda justamente porque os últimos
utilizam a marcação de precedência IP (IP-Precedence). Com essa marcação,
o WRED aproveita para determinar como tratar diferentes tráfegos. O WRED
provê limites e pesos separados para diferentes IP-Precedence, permitindo,
assim, prover diferentes qualidades de serviços com descarte de pacotes para
diferentes tipos de tráfego.
Como trabalha o WRED
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O WRED avisa a fonte de pacotes de dados para descrever sua taxa de
transmissão toda vez que ocorrem períodos de congestionamento quando os
pacotes começam a ser descartados. Se a fonte está utilizando TCP,
decrescerá a taxa de transmissão até que todos os pacotes atinjam seu
destino, indicando, assim, a ausência de congestionamento. Normalmente, o
WRED descarta seus pacotes selecionados a partir do IP-Precedence, ou seja,
quanto maior o IP-Precedence, menor é a proporção de descarte do pacote.
Sendo assim, não sendo uma regra, mas uma lógica, grandes usuários com
grandes tráfegos acabam tendo maior chance de descarte de pacotes do que
os com pequenos tráfegos na rede. Por trabalhar ligado diretamente ao
TCP/IP, se, por ventura, um tráfego não for IP, sua precedência será zero, ou
seja, menor o IP-Precedence e maior a probabilidade do descarte do pacote,
ou seja, um tráfego que não é IP, será descartado pelo WRED.
1. Fábio Ribas Ardeola é autor de uma tese de mestrado de ciências da
computação que descreve em detalhes maiores os processos de
gerenciamento de tráfego e política de descarte de pacotes. Recomenda-se
sua leitura.
Disponível em:
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/2828/000326612.pdf
(http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/2828/000326612.pdf) .
Estimule seu raciocínio com o jogo da forca, clique no botão a seguir.
EXERCÍCIO (https://ead.uninove.br/ead/disciplinas/web/_g/quasar80_100/a10ex01_q
Referências
COMER, D. Interligação de Redes com TCP/IP. Tradução de Daniel Vieira. Revisão de Sérgio Guedes.
Rio de Janeiro: Elsevier/Campus, 2006.
KUROSE, J. F. Redes de Computadores e a Internet. 3. ed. São Paulo: Pearson/Prentice Hall, 2006.
ODOM, W.; CAVANAUGH, M. J. Cisco QOS exam certification guide, second edition. Cisco Press,
Indianápolis, USA, 2012.
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