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Calidad de Servicio

Modelos QoS

Servicios diferenciados

l diseño de DiffServ supera las limitaciones de los modelos de mejor esfuerzo e IntServ. El modelo DiffServ se describe en RFC 2474, 2597, 2598, 3246, 4594.

l modelo de Calidad de Servicio (QoS) de servicios diferenciados (DiffServ) especifica un mecanismo simple y escalable para clasificar y administrar el tráfico de red y proporcionar las garantías de QoS en redes IP modernas.

Servicios integrados

IntServ utiliza un enfoque orientado a la conexión heredado del diseño de una red de telefonía. Cada comunicación individual debe especificar explícitamente su descriptor de tráfico y los recursos solicitados a la red.

Las necesidades de aplicaciones en tiempo real, como video remoto, conferencias multimedia, visualización y realidad virtual, motivaron el desarrollo del modelo de arquitectura IntServ en 1994 (RFC 1633, 2211 y 2212).

Selección de un modelo adecuado de política de QoS

Servicios diferenciados (DiffServ

Servicios integrados (IntServ)

Modelo de mejor esfuerzo (calidad en el servicio)

Modelo de mejor esfuerzo

El modelo de mejor esfuerzo es un concepto similar al de enviar una carta por correo postal estándar. Su carta se trata exactamente de la misma manera que las otras cartas

El diseño básico de Internet ofrece la entrega de paquetes mediante el modelo de mejor esfuerzo y no brinda ninguna garantía. Este enfoque aún predomina en Interne

CBWFQ (mecanismo de cola de espera equitativa ponderada basada en clases)

Para caracterizar una clase, también especifica el límite de cola para esa clase, que es la cantidad máxima de paquete xs que se pueden acumular en la cola de esa clase.

El CBWFQ extiende la funcionalidad estándar de la cola equitativa ponderada (WFQ) para admitir las clases de tráfico definidas por el usuario. Para el CBWFQ, se definen las clases de tráfico en base a los criterios de concordancia, incluidos los protocolos, las listas de control de acceso (ACL) y las interfaces de entrada

Mecanismo de cola primero en entrar, primero en salir

FIFO, que es el método más rápido de espera, es eficaz para enlaces grandes que tienen poco retraso y congestión mínima.

el tráfico importante o sensible al tiempo se puede descartar cuando se produce una congestión en el router o en la interfaz del switch. Cuando no hay otras estrategias de cola configurad

FIFO no tiene concepto de prioridad ni clases de tráfico, por lo que no toma decisiones sobre la prioridad de los paquetes. Hay una sola cola, y todos los paquetes se tratan por igual.

Datos

Aunque el tráfico de datos es relativamente insensible a las caídas y demoras en comparación con la voz y el video, un administrador de red igualmente debe tener en cuenta la calidad de la experiencia del usuario, a veces denominada "calidad de la experiencia" o QoE.

El tráfico de datos puede ser fluido o puede tener estallidos. El tráfico de control de red generalmente es elegante y predecible.

La mayoría de las aplicaciones utilizan TCP o UDP. A diferencia de UDP, TCP realiza la recuperación de errores.

Voz

La voz puede tolerar una cierta cantidad de latencia, fluctuación y pérdida sin efectos aparentes. La latencia no debe superar los 150 milisegundos (ms).

a voz es muy sensible a las demoras y los paquetes descartados; no hay motivo para retransmitir la voz si se pierden paquetes.

Pérdida de paquetes

La pérdida de paquetes es una causa común de los problemas de calidad de voz en una red IP.

Esto significa que los paquetes sensibles al tiempo, como el video y la voz en tiempo real y voz, se descartarán con la misma frecuencia que los datos que no sean urgentes, como el correo electrónico y la exploración web

in mecanismos de QoS en el lugar, los paquetes se procesan en el orden en el que se reciben. Cuando hay congestión, los dispositivos de red como routers y switches pueden descartar paquetes.

Priorización del tráfico

Un dispositivo implementa QoS solo cuando experimenta algún tipo de congestión.

La congestión también puede producirse cuando los paquetes de datos grandes impiden que paquetes más pequeños se transmitan a tiempo

La calidad de servicio (QoS) es un requisito cada vez más importante para las redes hoy en día.

Se describe la calidad de la transmisión de red, las características del tráfico, los algoritmos de puesta en cola, los modelos de QoS y las técnicas de implementación de QoS.

Tecnicas de implemetación

Modelado y regulación

Las políticas de modelado y de vigilancia del son dos mecanismos proporcionados por el software Cisco IOS QoS para evitar la congestión.

Prevención de congestión

a administración de congestión incluye los métodos de espera y de programación, donde el tráfico excesivo se almacena en búfer o se pone en cola (y a veces se descarta) mientras espera ser enviado en una interfaz de egreso.

Límites de confianza

El tráfico también puede marcarse en los switches/routers de la capa 3.

Los terminales seguros pueden hacer que el tráfico se marque en el switch de la capa 2.

Los terminales confiables tienen las capacidades y la inteligencia para marcar el tráfico de aplicaciones con las CoS de capa 2 apropiadas y/o los valores de DSCP de la Capa 3. Algunos ejemplos de terminales de confianza incluyen teléfonos IP, puntos de acceso inalámbrico, gateways y sistemas de videoconferencia, estaciones de conferencia IP y más.

Marcación en la capa 3

Pv4 e IPv6 especifican un campo de 8 bits en sus encabezados de paquetes para marcar los paquetes

Marcación en la capa 2

El estándar 802.1Q también incluye el esquema de priorización de QoS conocido como IEEE 802.1p

02.1Q es el estándar IEEE que admite etiquetado VLAN en la capa 2 de las redes Ethernet. Cuando se implementa 802.1Q

Clasificación y marcación

Antes de que a un paquete se le pueda aplicar una política de QoS, el mismo tiene que ser clasificado. La clasificación y la marcación nos permiten identificar o “marcar” los tipos de paquetes.

Herramientas de QoS

Herramientas para evitar la congestión

Herramientas de administración de congestión

Herramientas de clasificación y marcación

Evitar la pérdida de paquetes

Garantizar el suficiente ancho de banda y aumentar el espacio en búfer para acomodar las ráfagas de tráfico de flujos frágil.

Aumenta la capacidad de enlace para facilitar o evitar la congestión.

a pérdida de paquetes es generalmente el resultado de la congestión en una interfaz. La mayoría de las aplicaciones que utilizan el TCP experimentan una disminución de velocidad debido a que el TCP se ajusta automáticamente a la congestión en la red.

Mecanismo de cola de espera equitativa ponderada (WFQ)

La WFQ clasifica el tráfico en distintos flujos basados en el encabezado de manejo de paquetes, lo que incluye características como las direcciones IP de origen y de destino, las direcciones MAC, los números de puerto, el protocolo y el valor del tipo de servicio (ToS). El valor ToS en el encabezado IP puede utilizarse para clasificar el tráfico

El algoritmo basado en el flujo utilizado por la WFQ planifica simultáneamente el tráfico interactivo al frente de una cola para reducir el tiempo de respuesta. Luego, comparte equitativamente el ancho de banda restante entre flujos de ancho de banda altos.

La WFQ es un método de programación automatizada que proporciona la asignación del ancho de banda justo a todo el tráfico de red.

Encolamiento: Descripción general

La política de QoS implementada por el administrador de la red se activa cuando se produce una congestión en el enlace.

Mecanismo de cola de baja latencia (LLQ)

CBWFQ (mecanismo de cola de espera equitativo y ponderado basado en clases)

Mecanismo de cola equitativo ponderado (WFQ)

Primero en entrar, primero en salir (FIFO)

Video

La latencia no debe ser superior a 400 milisegundos (ms). Las fluctuaciones no deben ser de más de 50 ms, y la pérdida de paquetes de video no debe ser superior al 1%. El tráfico de video requiere al menos 384 Kbps de ancho de banda.

El tráfico de video tiende a ser imprevisible, inconsistente y a transmitirse por ráfagas, en comparación con el tráfico de voz.

Sin QoS y una cantidad significativa de capacidad de ancho de banda adicional, la calidad de video normalmente disminuye.

Tendencias en el tráfico de red

Los tipos de demandas de voz, video y tráfico de datos en la red son muy diferentes.

Más recientemente, el tráfico de video se ha vuelto cada vez más importante para las comunicaciones y las operaciones empresariales.

l tráfico de voz tiene una necesidad de ancho de banda predecible y tiempos de llegada de paquete conocidos.

Ancho de banda, congestión, retraso y fluctuación

Subtema

Una demora fija es la cantidad determinada de tiempo que lleva un proceso específico, como el tiempo que lleva colocar un bit en los medios de transmisión.

Los puntos de congestión de la red son candidatos fuertes para los mecanismos de QoS.

El ancho de banda de la red es la medida de la cantidad de bits que se pueden transmitir en un segundo, es decir, bits por segundo (bps).