O IEEE 802.1p tem dois principais objetivos:

• definir uma maneira de fazer encaminhamento expresso de trafegos, isto é, permitir a inclusão de definições de prioridade no nível do quadro.
• definir filtros, de maneira a suportar o uso dinâmico de Grupos de Endereços MAC.

O IEEE 802.1p rotula os quadros os três bits reservados para a prioridade do quadro localizados no campo TAG, especificado em IEEE 802.3ac, que é comentado adiante. É imortante não confundir esses três bits com os três bits de precedência do cabeçalho IP: os três que carregam a prioridade do quadro estão no cabeçalho MAC (Ethernet) na camada MAC/Enlace. Os quadros marcados (tagged) têm sua prioridade explícita. Esta não deriva do endereço MAC de origem ou do endereço MAC de destino, nem é computada através de informações retiradas do quadro. Mas é explícitamente definida em um campo reservado para essa finalidade. Para se fazer uso dessa prioridade do 802.1p, é necessário que a Ponte (ou Switch) em questão tenha algum mecanismo para controlar a QoS bem como algoritmos de filtragem em caso de congestionamento. Ou seja, tem que ser implementado com filas separadas, com políticas de encaminhamento específicos para quadros com prioridades diferentes, e consequentemente com necessidades de QoS também diferentes.

A norma IEEE 802.1p para Encaminhamento Expresso de Tráfego e Filtro Dinâmico Multicast, explicita importantes métodos para prover QoS no nível MAC:

Disponibilidade do Serviço ("Service Availability")

A Disponibilidade do Serviço é medida como sendo a razão de um tempo total o qual o Serviço MAC esteve disponível. A operação de uma Ponte pode aumentar, mas também pode diminuir o desempenho de uma rede. A Disponibilidade do Serviço pode ser aumentada devido a capacidade de auto-configuração das Pontes, tentando assim evitar algum caminho que esteja comprometido, ocasionado por algum equipamento avariado ou mal contato nos conectores. Mas esta também pode ser prejudicada se a Ponte em sí falhar ou funcionar incorretamente, ocasionando perdas de quadros, corrompimentos ou a filtragem de algum quadro indevida.

Perda de Quadro ("Frame Loss")

O Ethernet não garante que o quadro vai ser entre no destino, mas existe uma alta probabilidade de que seja entregue. Visto isso existem alguns fatores que influencia na perda de um pacote:

• Corrompimento do quadro no meio físico.
• O quadro é descartado por uma ponte devido:
  • ao quadro ter alcançado seu "lifetime"
  • ao estouro do buffer interno de uma das Pontes
  • ao tamanho da SDU (Service Data Unit) que está carregando é muito grande para a LAN de destino
  • ao descarte na Ponte para manter características de QoS

Desordenamento dos Quadros ("Frame Misordering")

O Serviço MAC não permite reordenamento de quadro quando o user_priority é o mesmo para um mesmo par origem/destino. A operação de encaminhamento de uma Ponte é feito de maneira que o ordenamento característico do Serviço MAC seja preservado.

Duplicação de Quadros ("Frame Duplication")

O serviço MAC não permite dupicação de quadros. A possibilidade de uma duplicação pode ser diferente de zero em um ambiente onde existem caminhos múltiplos entre origem e destino.

Atraso de Trasmissao ("Transit Delay")

O Serviço MAC intruduz um Atraso de Transmissão por quadro que é dependente do meio e do método MAC aplicado. O Atraso de Transmissão é o tempo entre que demora entre a primitiva de requisição e a primitiva de indicação em uma transmissão bem sucedida. Como o Serviço MAC provê uma interface abstrata com a estação de destino, não é possível especificar precisamente o Atraso de Transmissão total de um quadro. Porém é possível medir o atraso relativo ao acesso ao meio e ao tempo de transmissão e recepção, além do atraso causado por um ator intermediário, como uma Ponte. O mínimo atraso adicionado por uma Ponte é o tempo entre a recepção de um quadro e a transmissão deste. Note que para a Ponte poder começar a transmitir, é necessário que esta receba o quadro por inteiro, valide seu campo FCS e, se for validado, comece o mecanismo de acesso ao meio para começar a transmissão.

Tempo de Vida do Quadro ("Frame Lifetime")

O Serviço MAC especifica um limite superior para o tempo de vida de um quadro. Esse Tempo de Vida máximo é necessário para garantir a operação correta de protocolos de camadas superiores. Para garantir esse Tempo de Vida máximo uma Ponte pode discartar um quadro. Isso ocorre, porque como a sub-camada MAC não inclui o "Atraso de Transmissão" decorrido até o momento para um quadro específico, é necessário que ocorra esse descarte.

Taxa de Erros Não Detectados ("Undetected frame error rate")

O Serviço MAC introduz uma Taxa de Erros Não Detectados muito baixa. O campo FCS é introduzido de maneira a minimizar essa taxa. Esse campo será checado no destinatário, e caso não esteja comforme será descartado. O FCS é dependete do do método MAC aplicado, portanto para uma Ponte que provendo "relay" entre diferentes tipos de MAC, será necessário que o FCS seja recalculado de acordo com o MAC para o qual está sendo encaminhado.

Tamanho Máximo de SDU ("Maximum Service Data Unit Size")

O Tamanho Máximo de Unidade de Dados de Serviços que é suportado pelas LANs IEEE 802 é variável e depende da tecnologia e método MAC. Portanto, o tamanho máximo permitido pela Ponte deve ser o menor tamanho máximo entre as LANs conectadas nessa Ponte.

Prioridade ("Priority")

O Serviço MAC inclui "user_priority" como um parâmetro de QoS. Uma primitica de requisição com uma prioridade alta terá precedência na estação local e possivelmente em outras também, além de poder ter uma primitiva de indicação adiantada em outras maquinas pertencentes a mesma LAN. A subcamada MAC, então, mapeia a requisição de "user_priority" em uma de "access_priority" que seja suportada pelo método MAC.

O Atraso de Transmissão de um quadro em uma Ponte pode ser gerenciado com a associação de um "user_priority" com esse quadro.
O Atraso de Transmissão consiste em:

• o atraso na fila até que o quadro esteja na vez de ser transmitido
• o atraso de acesso ao meio para a transmissão do quadro

A Ponte mapeia o "user_priority" em um ou mais classes de tráfego. Pontes que suportam mais de uma classe de tráfego podem suportar encaminhamento expresso de classes. O processo de encaminhamento, que será descrito mais adiante, terá o papel de controlar essas classes de acordo com seus campos "user_priority". É importante lembrar que por causa da questão do Desordenamento dos Quadros esses mapeamentos devem ser estáticos.

Sobre circunstancias normais, o campo "user_priority" não é modificado por uma Ponte, porém pode ser desejado, por questões de controle de como essa prioridade se propaga na rede, o controle da marcação desse campo. Esse controle pode ser feito por porta. Esse mapeamento é feito através da Tabela de Regeneração do "user_priority". Em seu estado padrão, essa tabela não modifica o campo, tornando necessário um comando externo para configuração desejada.

Vazão ("Throughtput")

A vazão total que uma LAN com Ponte pode prover é significativamente maior que uma LAN "simples" equivalente. Porém a vazão entre estações separadas por uma Ponte pode ser reduzida devido a incapacidade da Ponte transmitir na taxa requerida.

Filtragem em uma Ponte

O mecanismo de filtragem é necessário em uma Ponte para que seja possível manter certos aspéctos de QoS, tais como: Atraso de Trânsito, Prioridade, e Vazão. Além disso, o filtro desempenha o propósito fundamental de uma Ponte: controlar a propagação dos endereços MACs através da rede e dividir a rede em pedaços, objetivando diminuir a carga na rede.

Os propósitos para a Provisão de Filtragem são:

• Controle Administrativo: A filtragem possibilita o controle do uso de certas portas de origem ou destino de certas partes da rede. Tal controle permite que administradores e gerentes limitem o uso de certos protocolos que fazem uso de endereços MAC individuais ou de grupos de endereços MACs, estabelecendo que estes MACs específicos não serão encaminhados.

• Vazão e Carga Na Estação Fim: A filtragem aumenta a carga na rede porém diminui a carga sobre as estações finais. Sem a Ponte essas estações receberiam quadros destinados a outras estações.

A filtragem provida pela Ponte LAN oferece a capacidade de:

• permitir que o Provedor do Serviço MAC aprenda dinamicamente aonde o destinatário do quadro está localizado

• permitir que estações fim, que são potenciais destinatários dos quadros MACs, especifiquem endereços MACs específicos para o qual pretendem receber

• exercer controle administrativo sobre a propagaçãode endereços MACs específicos