QoS para Serviços Multi-Domínios em Redes de Próxima Geração

Abstract

Com o aumento da ubiquidade da Internet ocorrido nos últimos anos, os provedores de serviços constataram que eles teriam a possibilidade de oferecer serviços a usuários que estão além de seus domínios administrativos. Em contrapartida, devido à evolução dos equipamentos, há uma crescente demanda por parte destes usuários por serviços de melhor qualidade. Contudo, prover servi¸cos de valor agregado em ambientes heterogˆeneos, tais como ambientes multi-dom´ınios/multi-provedores, ´e uma tarefa complexa. No dom´ınio da Internet, provedores operam com diferentes pol´ıticas, equipamentos e objetivos de neg´ocios. Desta forma, quando necessitam prover servi¸cos inter-domínios, os provedores dependem de negociações realizadas por pessoas e de configurações manuais de seus equipamentos, o que dificulta o estabelecimento de serviços de curta duração e que necessitem estar disponíveis imediatamente, tais como vídeo conferências e transmissões de TV sobre IP (IPTV). Assim sendo, o trabalho apresentado nesta tese foca no problema de provisionamento de servi¸cos com qualidade em ambientes inter-dom´ınios. Neste contexto, um modelo de qualidade de servi¸co chamado Quality of Service (QoS) for Inter-Domain Services (QIDS) foi proposto. QIDS tem por objetivo possibilitar que servi¸cos inter-dom´ınios sejam definidos, configurados e adaptados de maneira autom´atica, dinˆamica e sob-demanda. Isto pode ser alcan¸cado atrav´es dos seguintes mecanismos: (i) utiliza¸c˜ao de um canal de comunica¸c˜ao comum aos provedores (camada de neg´ocios), onde eles podem publicar e procurar por servi¸cos e interagir com outros provedores para contratar e gerir estes servi¸cos; (ii) defini¸c˜ao de modelos para especificar as caracter´ısticas t´ecnicas e de neg´ocios dos servi¸cos; (iii) composi¸c˜ao autom´atica de servi¸cos utilizando elementos de servi¸cos (servi¸cos menores), levando em considera¸c˜ao parˆametros de desempenho, espec´ıficos de servi¸cos e de neg´ocios; (iv) estabelecimento autom´atico de acordos de n´ıvel de servi¸co (contratos) entre as partes envolvidas de forma a garantir os requisitos do servi¸co; (v) cria¸c˜ao e execu¸c˜ao de regras de configura¸c˜ao nos equipamentos de rede; e (vi) adapta¸c˜ao da qualidade do servi¸co inter-dom´ınio caso ocorra viola¸c˜oes de contrato. Com o objetivo de validar o QIDS, um prot´otipo foi implementado e testes foram realizados neste prot´otipo. O cen´ario empregado na realiza¸c˜ao dos testes consiste no estabelecimento de uma rede privada virtual (VPN) inter-dom´ınio utilizando as tecnologias Border Gateway Protocol (BGP) e Multiprotocol Label Switching (MPLS) (BGP/MPLS VPN) para dar suporte ao provisionamento de servi¸cos de transmiss˜ao de vídeo. Os resultados dos testes são apresentados e discutidos nesta tese. Estes resultados corroboram os objetivos principais do QIDS, que constituem em compor e estabelecer serviços inter-domínios com qualidade e adaptar estes serviços de forma eficiente e dinâmica.

In the last years providers have come to realize that, with the increasing ubiquity of the Internet, they can reach customers that are beyond their administrative domains. At the same time, there is a growing customer demand for services of better quality as the network equipment evolves to support these services. However, providing value-added services in multi-domain/multi-provider environments is a complex task due to the intrinsic heterogeneity of these environments. In the Internet, providers are likely to have different policies, equipment and business goals. As a result, when providers want to establish an inter-domain service, they have to rely on human-based negotiation and manual configuration of equipment, which makes it difficult to establish more granular, “immediately available” and short-term services, such as video conference or Internet Protocol Television (IPTV) transmission. For that reason, this study addresses the problem of providing QoS-aware services in inter-domain environments. In this context, Quality of Service (QoS) for Inter-Domain Services (QIDS) is proposed to allow inter-domain QoS-aware services to be defined, configured and adapted in an automatic, dynamic and on-demand fashion. This can be achieved by the following measures: (i) using a common communication channel (business layer) through which providers can publish and search for services, and interact with each other to contract and manage these services; (ii) defining templates to specify the business and technical characteristics of the services; (iii) automatically composing services by means of service elements (smaller services) in accordance with QoS performance, service-specific, and business parameters; (iv) automatically establishing Service Level Agreement (SLA) contracts between the involved parties to guarantee the service requirements; (v) creating and enforcing configuration rules on underlying equipment; and (vi) adapting the QoS of the inter-domain service in case of contract violations. A prototype was implemented and tests were carried out in order to validate QIDS. The scenario employed to conduct the evaluation tests consisted of the establishment of inter-domain Virtual Private Networks (VPN) using Border Gateway Protocol (BGP) and Multiprotocol Label Switching (MPLS) technologies (BGP/MPLS VPN) to support the provisioning of video streaming services. The results of these tests are presented and discussed in this thesis. These results satisfy the main objectives of QIDS which are to efficiently and dynamically compose and establish inter-domain QoS-aware services and adapt the QoS of these services in a dynamic multi-domain environment.