A Engenharia de Tráfego permite determinar os melhores caminhos para o encaminhamento dinâmico na rede consoante as características dos tráfegos e as suas necessidades de QoS de forma a evitar o congestionamento. De facto, a engenharia de tráfego favorisa a QoS, pois permite dar prioridades às aplicações e alterar o seu caminho de encaminhamento por outro com melhores condições de desempenho de tráfego. A Engenharia de Tráfego optimiza a rede, pois balanceia o tráfego nas possíveis ligações e consequentemente evita deixar os caminhos ociosos.
A Engenharia de Tráfego é definida como um aspecto da Engenharia de Redes que trata da avaliação e optimização do desempenho de redes [LEE, 2006]. Para isto, são utilizados princípios científicos e tecnológicos que possibilitam a medição, a caracterização, a modelação e o controlo do tráfego da rede. Os principais objectivos de desempenho podem ser classificados como:
Orientados aos recursos: dizem respeito à optimização da utilização dos recursos da rede, de maneira que não haja congestionamento e sobrecarga de certas partes da rede,
bem como pontos onde haja pouca utilização. A principal função da Engenharia de Tráfego é gerir a largura de banda da rede de maneira eficiente, e;
Orientados ao tráfego: engloba aspectos relacionados com a QoS do tráfego. Melhora as medidas de desempenho tais como a variação de atraso, o atraso, a perda de pacotes e o débito efectivo. Aqui a minimização da perda de pacotes é possível.
Um dos principais objectivos de desempenho, do ponto de vista do tráfego e dos recursos, é minimizar o congestionamento. O congestionamento ocorre sobre dois cenários [LEE, 2006]:
Os recursos de rede são insuficientes ou inadequados para atender à demanda. Neste caso, pode-se expandir a capacidade da rede, aplicar mecanismos clássicos de controlo de congestionamento (que regulam a demanda ao delimitar o tráfego) ou ambos, e; O tráfego é encaminhado de maneira eficiente nos recursos disponíveis. Neste caso, a Engenharia de Tráfego é útil por conseguir encaminhar o tráfego de maneira diferente ao encaminhamento produzido por protocolos de encaminhamento baseados em SFP (Shortest Path First) e por realizar um melhor balanceamento de carga.
Historicamente, tem sido difícil efectuar a Engenharia de Tráfego nas redes IP de maneira satisfatória [LEE, 2006]. Tal constatação deve-se às limitações das funcionalidades das tecnologias IP convencionais. As limitações das funções de controlo de encaminhamento interno são outro problema nos sistemas IP. Os protocolos de encaminhamento interno IGP (Internet Gateway Protocol) baseados no algoritmo SPF, como o IS-IS (Intermediate System – Intermediate System) e o OSPF (Open Shortest Path First), são encaminhados de acordo com as decisões de encaminhamento efectuadas recorrendo à instância local de uma tabela de estados. A selecção de encaminhamento é baseada na selecção do menor caminho (menor número de saltos) [LEE, 2006]. Esta abordagem é largamente escalável e distribuída, mas contém falhas. As falhas são que estes protocolos não consideram características do tráfego e as restrições de capacidades da rede ao fazer as decisões. Isto resulta no congestionamento em certas ligações, enquanto outros caminhos permanecem subutilizados. A Engenharia de Tráfego através do encaminhamento CBR (Constraint Based Routing) procura corrigir este tipo de problema, pois é exercida uma pressão sobre o fluxo de dados (restrições) com o objectivo de optimizar a eficiência da rede [LEE, 2006].
Os protocolos de encaminhamento IGP utilizam o algoritmo SPF baseado na selecção do caminho com o número menor de saltos. Desta forma, o processo de Engenharia de Tráfego é aperfeiçoado com a utilização do CBR. Com o CBR é possível seleccionar caminhos diferentes dos obtidos pelo SPF baseando-se nas restrições definidas aos parâmetros QoS (atraso, largura de banda, entre outros). O CBR considera fluxos agregados, também conhecido por “fluxos macro”, e não os fluxos individuais ou “micro-fluxos” tal como o fluxo HTTP (Hypertext transfer protocol). A função do CBR é seleccionar o caminho de acordo com os critérios de encaminhamento. Existem
dois critérios de encaminhamento: o QBR (Qos-Based Routing) e o PBR (Policy-Based Routing) [Younis, 2007]. O QBR consiste em realizar encaminhamentos com base na restrição de Qualidade de Serviço (atraso, largura de banda, perda de pacotes ou variação de atraso) solicitada, onde requer a classificação de fluxos e escolhas de caminhos distintos para cada classe. O PBR consiste em escolher caminhos com base em decisões administrativas e dos SLA (Service Level Agreements) onde é possível, por exemplo, proibir o tráfego comercial de utilizar certos troços da rede. Os encaminhamentos que satisfazem as restrições têm como objectivo reduzir os custos, balancear a carga da rede e aumentar a segurança.
As estratégias de encaminhamento são classificadas de acordo com os mecanismos que accionam a procura de caminhos que satisfazem o constrangimento solicitado e com o valor do estado mantido. O mecanismo que acciona a procura de caminhos, denominado de encaminhamento DV (Distance Vector), distribui o seu cálculo do caminho entre os nós da rede. Cada nó troca, periodicamente, informações dos vectores de distância com os seus vizinhos. Cada nó utiliza a informação dos vectores de distância para calcular os caminhos. A limitação desta abordagem é a falta de conhecimento global da rede que provoca uma convergência lenta e loops de encaminhamento. O mecanismo que acciona a procura de caminhos, denominado de encaminhamento LS (Link State), distribui periodicamente o estado de todas as ligações locais a todos os nós da rede. Baseado neste estado, o caminho pretendido é determinado localmente. Este tipo de encaminhamento tem as vantagens da simplicidade, da exactidão e evita loops. Em contrapartida este encaminhamento tem três limitações que consistem no elevado armazenamento no cabeçalho, na elevada computação exercida no cabeçalho e na elevada actualização do estado no cabeçalho. O encaminhamento DV é proactivo e o encaminhamento LS é reactivo. Segundo [Younis, 2007], o encaminhamento reactivo é o menos popular devido ao seu elevado custo em termos de atraso e valor do estado mantido.