Servicios orientados a la conexion

CONTROL DE CONGESTION Y SERVICIOS ORIENTADOS A LA CONEXINMateria: Redes de DatosSemestre 2010-2

ContenidoDefinicion de la congestion1Control de Congestion2Causas de la congestin3Control de una congestion4Algoritmos de control5La congestin se refiere a la presencia en demasa de paquetes en una parte de una subred. En casos de extrema congestin, los routers comienzan a rechazar paquetes, disminuyendo de esta forma el rendimiento del sistema.

Las razones de la congestin son muchas, entre ellas estn: Por ejemplo, si por 4 lneas le llega informacin a un router y todas necesitan la misma lnea de salida competencia. Insuficiente cantidad de memoria en los routers. Pero aadir ms memoria ayuda hasta cierto punto.

Solamente, ya que si tiene demasiada memoria, el tiempo para llegar al primero de la cola puede ser demasiado. Procesadores lentos en los routers. El proceso de analizar los paquetes es caro, as que procesadores lentos pueden provocar congestin. A. El control de flujo y el control de la congestin no son lo mismo: Control de Flujo: se preocupa de que un emisor rpido no sature a un receptor lento.

Company LogoCongestinCuando hay muchos paquetes en la subred el rendimiento se degrada. Esta situacin se conoce con el nombre de congestin.

Cuando el nmero de paquetes a enviar a la subred se encuentran dentro de los lmites de capacidad de transporte, dichos paquetes se entregan a sus respectivos destinos sin mayor problema y, la cantidad que se entrega es proporcional a la cantidad que se transmite.

La congestin de redes es el fenmeno producido cuando a la red (o parte de ella) se le ofrece ms trfico del que puede cursar.

Control de congestionCongestinControl de Congestin: su funcin es tratar de evitar que se sobrecargue la red.

El control de flujo es una ms de las tcnicas para combatir la congestin. Se consigue con ella parar a aquellas fuentes que vierten a la red un trfico excesivo. Las soluciones para el problema de la congestin se pueden dividir en dos clases: Open Loop: Tratan de resolver el problema con un buen diseo. Usan algoritmos para decidir cuando aceptar ms paquetes, cuando descartarlos, etc.

Pero no utilizan el actual estado de la red. Closed Loop: La solucin en este caso se basa en la retroalimentacin de la lnea. Por lo general tienen tres partes: 1. Monitorean el sistema para detectar cundo y dnde ocurre la congestin. 2. Se pasa esta informacin hacia donde se puedan tomar acciones. 3. Se ajustan los parmetros de operacin del sistema para corregir los problemas. Varias medidas del rendimiento pueden ser usadas para medir la congestin. Las principales medidas que se utilizan son:

no de paquetes descartados. Largo de las colas. Nmero de paquetes que hace timed out y/o retransmitidos. El promedio del retardo de los paquetes.

Company LogoControl de CongestinHay varias causas de congestin.

* La Memoria insuficiente de los conmutadores.

Los paquetes se reciben demasiado deprisa para ser procesados (lo que produce que se llene la memoria de entrada). Adems puede ser que en la memoria de salida haya demasiados paquetes esperando ser atendidos, entonces se llena memoria de salida.

* Insuficiente CPU en los nodos.

Puede que el nodo sea incapaz de procesar toda la informacin que le llega, con lo que har que se saturen las colas. Velocidad insuficiente de las lneas.

Causas de la congestinControl de congestionVelocidad insuficiente de las lneas.

La velocidad que el usuario percibe y que es medida por los tests, es la tasa de transferencia de datos tiles (el ancho de banda til), por lo que siempre ser inferior a la contratada dado que hay que descontar el ancho de banda que ocupan los protocolos necesarios para el transporte (PPP, TCP/IP, ATM).

En el caso de una conexin ADSL, slamente los datos de control TCP/IP y ATM, ocupan un 13% del ancho de banda, y por lo tanto el ancho de banda til ser un 87% del contratado.Causas de la congestinControl de congestionComprende todo un conjunto de tcnicas para detectar y corregir los problemas que surgen cuando no todo el trfico ofrecido a una red puede ser cursado, con los requerimientos de retardo, u otros, necesarios desde el punto de vista de la calidad del servicio.

Por tanto, es un concepto global, que involucra a toda la red, y no slo a un remitente y un destinatario de informacin, como es el caso del control de flujo.

Figura 11 Congestin en un nodo

Control de una congestinControl de congestion

ALGORITMOS DE CONGESTIN DE TRFICO Tambin llamadas soluciones pasivas.

Combaten la congestin de las redes mediante un adecuado diseo de las mismas. Existen mltiples variables con las que el diseador puede jugar a la hora de disear la red. Estas variables influirn en el comportamiento de la red frente a la congestin. Las resumiremos en funcin del nivel del modelo OSI al que hacen referencia:

Nivel de enlace.

Variables de diseo: Diseo de temporizadores y poltica de retransmisiones: Cuando los temporizadores agotan su cuenta, los paquetes afectados sern retransmitidos por la fuente. Si este tiempo es muy pequeo, habr gran cantidad de retransmisiones. Por el contrario, si es grande, habr menos congestin, pero el retardo medio aumentar. Adems, podemos controlar lo que se retransmite cuando el temporizador se agota.

Poltica de descartes y almacenamiento de paquetes que llegan fuera de orden: El rechazo puede ser simple, que origina ms retransmisiones, o bien selectivo, obligando a un almacenamiento temporal de los paquetes que llegan fuera de orden y mejorando la congestin.Control de congestionSoluciones en bucle abiertob) Reaccin: envo de informacin a los puntos necesarios.

La comunicacin se realiza gracias a: 1. Paquetes especiales. No estn sometidos a control de congestin y se saltan las colas de espera en los nodos. Los enva el nodo que, gracias a la monitorizacin, ha detectado la congestin. 2. Bits de cabecera.

En los paquetes enviados, indico en la cabecera que empieza a haber congestin. (Ejemplo: Frame Relay). 3. Informacin especfica. Si se recibe una alerta de congestin (mediante bits de cabecera de paquetes que circulan por la red), se solicita ms informacin.Company LogoSoluciones en bucle cerrado

Poltica de asentimientos: El piggybacking, o utilizacin de parte de un paquete de datos para enviar asentimientos de paquetes anteriormente recibidos, reduce, en principio, el trfico, pero puede dar lugar a retransmisiones que contribuyan a la congestin.

Poltica de control de flujo: Parando a una fuente que vierte mucho trfico podemos reducir el riesgo de congestin.

Nivel de Red.

Variables de diseo: Circuitos Virtuales frente a datagramas: Muchos algoritmos de control de congestin funcionan slo en modo circuito virtual.Poltica de colas (Teora de colas) y de servicio: Los routers pueden disearse con una cola por lnea de entrada, una cola por lnea de salida, o ambos. Control de congestionSoluciones en bucle abierto Adems, puede jugarse con el orden en que los paquetes son procesados, dando ms prioridad a los paquetes de control, que contienen informacin til desde el punto de vista de la congestin.

Poltica de descarte de paquetes: De nuevo, la correcta eleccin de los paquetes que se descartan puede disminuir el riesgo de congestin.

Algoritmo de enrutamiento: Es bueno desde el punto de vista de la congestin el balanceo del trfico entre todas las lneas de la red.

Tiempo de vida de los paquetes: La correcta eleccin de esta variable permite reducir el nmero de retransmisiones, mejorando as el comportamiento de la red desde el punto de vista de la congestin.Control de congestionSoluciones en bucle abierto Tambin llamadas soluciones activas. Actan cuando se detectan problemas.

Tienen tres fases:

a) Monitorizacin de parmetros. Se vigilan los siguientes parmetros: 1. Ocupacin de los enlaces y de los buffers (colas de espera en los nodos). 2. Porcentaje de descartes. 3. Nmero de retransmisiones. 4.

Retardos y jitters. Los jitters son oscilaciones de la separacin temporal entre paquetes. En aplicaciones que requieren sincronizacin (videoconferencia, sincronizar audio con vdeo), es muy importante que esas oscilaciones sean pequeas.Company LogoSoluciones en bucle cerrado

Es un algoritmo de control de congestin en bucle cerrado. Se basa en que los nodos descartan paquetes cuando su ocupacin es alta. Para esto los nodos han de conocer sus recursos (CPU y memoria). Hace una asignacin dinmica de los buffers en base a las necesidades de cada lnea.Sin embargo, cada lnea necesita al menos una (o ms) posiciones de memoria para gestionar informacin relevante, tal como asentimientos, que permite la liberacin de posiciones de memoria ocupadas por paquetes que estaban esperando por si necesitaban retransmitirse.Si a la lnea llegan datos (no asentiminentos u otra informacin relevante) y el buffers de salida de la lnea correspondiente est lleno, se descarta el paquete. Algoritmo de descarte de paquetesAlgoritmo de descarte de paquetesHay varias formas de hacer la asignacin de buffers:a) En base al uso. No es muy eficiente, porque cuando una lnea se empieza a cargar acapara todos los recursos. b) Asignacin fija. Tampoco es muy buena, ya que desaprovecha recursos. c) Asignacin subptima (de Irland).

En terminologa inglesa, al paquete regulador se le llama choke packet. Se hace en bucle cerrado. Asocia un peso a cada lnea que cambia con el tiempo.Si el peso supera un cierto umbral, se pone la lnea en estado de alerta y se considera que puede haber congestin.Si pasa un determinado tiempo sin recibir notificaciones de congestin, se vuelve a subir el flujo que puede cursar el origen. Si por el contrario se supera un umbral mayor, se pasa directamente a hacer descarte de paquetes.Se fundamenta en la siguiente funcin: Un=aUn-1 + (1-a)f donde:Un es una funcin del peso que depende del instante actual a travs de f y del instante anterior a travs de Un-1 f tiene el valor 0 si no se transmite en el instante actual y 1 si se trata del instante actual. a es una constante, cuyo valor debe estar entre 0 y 1 y que debe de asignarse segn la importancia dada a cada enlace.

Algoritmo de paquetes reguladoresEn el momento en que Un alcanza el primer valor umbral asignado, la lnea se coloca en alerta, por lo que se enva un paquete regulador hacia atrs. En los sucesivos paquetes que el nodo anterior enva hacia adelante se coloca un flag a 1 que indica que el enrutador anterior est avisado. Este enrutador reduce su flujo de transmisin y si, en un tiempo estipulado, no vuelve a recibir un paquete regulador aumenta de nuevo su flujo de transmisin. Si se alcanza el segundo valor umbral asignado, se pasa a descartar paquetes.Variaciones de este algoritmo:Pueden mandarse paquetes reguladores con informacin de estado (grave, muy grave, etc.) . En vez de monitorizar las lneas de salida pueden medirse otros parmetros, tales como el tamao de las colas en los nodos.

Traffic Shaping significa conformado de trfico. Es un mecanismo en bucle abierto. Conforma el trfico que una fuente puede inyectar a la red. Se usa en redes ATM (Asynchronous Transfer Mode) con una tecnologa de red orientada a conexin.Si se tiene una rfaga lista para transmitir, el sistema obliga a no transmitir todo seguido (porque conforma el trfico). Requiere un acuerdo entre proveedor y cliente.El proveedor garantiza que se cursa el trfico si se transmite a una tasa determinada y tira el trfico si se supera. Esto puede realizarse mediante un algoritmo de Leaky Bucket (cubo agujereado), cuyo nombre se debe a que el sistema se comporta como un bidn que se va llenando con un caudal determinado y por el que sale el lquido con otro caudal (menor) distinto. Si llenamos muy deprisa el bidn acabar llenndose y vertindose por arriba, lo que asemeja una prdida de paquetes en una red.Mecanismo de Traffic Shaping Servicios orientados a la conexinQu es un servicio orientado a la conexin?Se modelo basndose en el sistema telefnico.Modelo telefnicoServicio orientado a la conexinActa en forma parecida a la de un tubo

El receptor recibe los datos de manera ordenada.El caso de los servicios sin conexin seria como el servicio postal.Servicio orientado a la conexin

Servicio orientado a la conexinCapa de transporteOfrece serviciosA laDiferencias entre las primitivasFuncionamiento basicoFunciones que se ocupan en el servicioServicios que necesitan tener conexin permanente para poder ejecutarse sin problemasGracias por su atencin